Химические способы очистки воды. Очистка сточных вод очистка питьевой воды

способы и методы обработки сточных вод

Очищать воду от вредных примесей необходимо в обязательном порядке. В противном случае вода вместо своей целебной восстанавливающей организм силы проявит исключительно негативные характеристики. Так, неочищенная или некачественно очищенная вода может стать смертельным ядом для человеческого организма. Тем более необходимо очищать сточные воды перед их сбросом в водоемы. Для освобождения жидкости от различных вредных включений используются различные методы и способы, в зависимости от физического состояния примесей. Но, если же, вредные вещества в воде находятся в большей степени в растворенном состоянии, то применяется химическая очистка воды.

Важно: химический метод очистки жидкости широко применим при очистке сточных вод, как промежуточный этап перед её биологической или механической обработке.

Принципы выполнения химической очистки

Абсолютно все химические способы очистки воды работают по одному и тому же принципу

Абсолютно все химические способы очистки воды работают по одному и тому же принципу — добавление в грязную воду химических элементов (реагентов) с целью преобразования растворенных веществ во взвешенное состояние. Только после этого их можно будет качественно удалить из имеющегося объема жидкости.

Важно: химочистка воды способна освободить воду на 95% от всех примесей во взвешенном состоянии и на 25% от примесей растворенных.

Для выполнения очистки воды химическим способом применяются три распространенных типа реагентов:

Окислители. В качестве реагентов здесь используют озон, перманганат калия (марганец) и хлор.
Щелочные реагенты в виде извести, соды или гидроксида натрия.
Кислотные реагенты — соляная и серная кислоты.

При этом концентрация взвесей в грязной воде может находиться в диапазоне от 1 мг/литр до 30 гр/литр.

Важно: химические методы очистки воды применяются в основном на промышленных предприятиях. Работать с реагентами в домашних условиях крайне опасно.

Способы очистки воды химическими методами

Нейтрализация

Этот метод очистки направлен на полную нейтрализацию всех патогенных микроорганизмов и других включений

Этот метод очистки направлен на полную нейтрализацию всех патогенных микроорганизмов и других включений, а также на выведение уровня pH воды на нормативные показатели в пределах 6,5-8,5.

Процесс нейтрализации при очистке сточных вод может выполняться несколькими способами. Так, самые часто применимые — такие:

Процесс смешивания между собой кислых и щелочных сред в виде жидкости;

Добавление химических реагентов в стоки;
Фильтрация сточных вод с кислотным содержимым при использовании нейтралиузющих реагентов;
Нейтрализация любых газов в сточной воде при помощи щелочных реагентов;
Добавление в стоки с кислотным содержимым аммиачного раствора. Здесь же для нейтрализации кислот в воде можно применять цемент; гидроксид кальция и доломит.

Окисление грязной воды

Метод окисления применяется для стоков в том случае, если при отстаивании и механической чистке воды примеси не удаляются

Метод окисления применяется для стоков в том случае, если при отстаивании и механической чистке воды примеси не удаляются. В качестве реагентов используются:

Бихромат калия.

Озон. Этот реагент хоть и является качественным и отлично очищает воду, все де используется крайне редко ввиду высокой стоимости процесса очистки. Но при этом стоит знать, что озонирование позволяет очистить воду от ПАВ, любых нефтепродуктов, от красителей и мышьяка, от канцерогенных включений и от фенолов с цианидами.

Важно: помимо высокой стоимости процесса озон также не используется при очистке сточных вод по причине его взрывоопасности при условии наличия его в большом объеме.

Хлор в состоянии газа или в сжиженном состоянии (при этом вода впоследствии должна дополнительно дехлорироваться, поскольку доказано, что хлор вступает в реакцию с компонентами воды и образует таким образом вредную хлорволокнистую кислоту или соляную кислоту).
Хлорат кальция или диоксид хлора.
Кислород воздуха, пиролюзит и др.

После процесса окисления все микроорганизмы и патогенные бактерии полностью погибают под воздействием добавленных в стоки реагентов.

Процесс восстановления как метод очистки воды

Этот метод работает по принципу восстановления всех включений до своего первоначального физического состояния

Этот метод работает по принципу восстановления всех включений до своего первоначального физического состояния с целью последующего их удаления из воды с помощью одного их физико-химических методов:

Флотации;
Отстаивания;
Фильтрования.

В основном такой метод применяется для очистки жидкости от частиц мышьяка, ртути и хрома. В качестве реагентов здесь применяют:

Сульфат железа;
Диоксид серы;
Активированный уголь, водород и пр.

Физико-химическая обработка воды

Такие методы обработки и очистки грязной воды являются неотъемлемой частью борьбы с вредными включениями при очистке стоков

Такие методы обработки и очистки грязной воды являются неотъемлемой частью борьбы с вредными включениями при очистке стоков. Самыми основными из них являются:

Коагуляция примесей. Такой метод очистки сточных вод чаще всего используется на текстильной промышленности, химической, целлюлозной и легкой промышленности. Принцип воздействия реагентов на грязную воду заключается в том, чтобы преобразовать все включения в форму хлопьев. Затем такой взвешенный осадок удаляется при отстаивании или фильтровании. При использовании метода коагуляции эффективность очистки стоков равна 90-95%.

Важно: также для грязной воды может использоваться и метод электрокоагуляции, когда в воду помещают токопроводники и пропускают ток через водную массу.

Адсорбция воды

химические и физические методы очистки сточных вод

Этот способ позволяет адсорбентам поглотить все вредные включения непосредственно в воде

Этот способ позволяет адсорбентам поглотить все вредные включения непосредственно в воде. В основном метод адсорбции для очистки сточных вод применим против пестицидов, гербицидов, красителей, ПАВ и фенолов в воде. Также при помощи адсорбции удаляются все ароматические примеси.

Различают два основных и часто используемых вида адсорбции:

Дегенеративный. В этом случае все вредные включения убиваются вместе с введенным в воду адсорбентом.
Регенеративный. Здесь вредные примеси можно в дальнейшем извлечь из введенного в воду адсорбента и утилизировать отдельно.

Адсорбирующими реагентами являются:

Силикагель и торф;
Зола, активная глина и пр.

Стоит отметить, что эффективность приведенного метода составляет 90-95%, но полностью зависит от следующих факторов:

Концентрация имеющихся вредных примесей в очищаемой воде;

Тип используемого реагента-адсорбента;
Общая площадь стоков, обрабатываемых методом адсорбции;
Общая глубина очищаемого объема воды.

Метод флотации

химический метод очистки сточных вод это

В этом случае для очистки сточных вод используют метод, в котором при помощи воздействия на них воздуха под высоким давлением удается удалить все взвеси

В этом случае для очистки сточных вод используют метод, в котором при помощи воздействия на них воздуха под высоким давлением удается удалить все взвеси. То есть воздух нагнетается в воду либо через турбины на дне водного резервуара, либо через трубы сверху. Нагнетенный в воду воздух вспенивает жидкость. При этом воздух вступает в реакцию с молекулами примесей и поднимает все взвеси в пенный слой. Далее все примеси с поверхности воды удаляются при помощи специальных установок.

Важно: метод флотации особенно востребован в том случае, если в воде имеются нефтепродукты, масла и любые волокнистые включения.

Ионный обмен в воде

Здесь в воду вводят ионы ионита, что приводит к взаимодействию последних с молекулами примесей. При возникновении реакции молекулы вредных веществ отделяются от воды, что позволяет качественно их удалить. Как правило, метод ионного обмена применяют для очистки воды от ртути и мышьяка, хрома и цинка, свинца и меди.

Экстракция загрязнителей воды

Данный способ применим при очистке воды в том случае, если примеси, растворенные в воде, имеют техническую или химическую ценность и могут быть использованы впоследствии

Данный способ применим при очистке воды в том случае, если примеси, растворенные в воде, имеют техническую или химическую ценность и могут быть использованы впоследствии. Метод основывается на выведении из состава грязной воды фенолов и жирных кислот. Как правило, для очистки воды таким способом в стоки вводят специальный экстрагент, который полностью концентрирует примеси в воде. Затем экстрагент с примесями удаляют из воды и отделяют один от другого. Стоит знать, что экстрагент можно использовать повторно.

Важно: все приведенные выше способы очистки воды при помощи реагентов являются потенциально опасными для рядового обывателя и не могут применяться в домашнем водоснабжении. Поэтому экспериментировать с эти не рекомендуется.

vodakanazer.ru

Очистка сточных вод промышленных предприятий

Состояние окружающей среды напрямую зависит от степени очистки промышленных сточных вод близко расположенных предприятий. В последнее время экологические вопросы стоят очень остро. За 10 лет было разработано множество новых эффективных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий.

Очистка производственных сточных вод разных объектов может происходить в одной системе. Представители предприятия могут договориться с коммунальными службами о сливе своих сточных вод в общую централизованную канализацию населенного пункта, где она расположено. Что бы это стало возможно, предварительно проводят химический анализ стоков. Если они имею допустимую степень загрязнения, то промышленные сточных вод будут сливаться совместно с бытовыми стоками. Возможна предочистка сточных вод предприятий специализированным оборудованием для ликвидации загрязнений определенной категории.

Нормы состава промышленных стоков для слива в канализацию

Принципиальная схема очистки промышленных стоков

Промышленные использованные воды могут иметь в составе вещества, которые будут разрушать канализационный трубопровод и станции очистки города. Если они попадут в водоемы, то отрицательно повлияют на режим использования воды и жизнь в нем. К примеру, ядовитые вещества при превышении ПДК нанесут вред окружающим водоемам и, возможно, человеку.

Что бы избежать подобных проблем, перед очисткой проводится проверка предельно допустимых концентраций различных химических и биологических веществ. Подобные действия являются профилактическими мерами правильной работы канализационного трубопровода, функционирования очистных сооружений и экологии окружающей среды.

Требования к стокам учитываются во время проектирования монтажа или реконструкции всех промышленных учреждений.

Заводы должны стремиться работать на технологиях с малым количеством отходов или вообще без них. Вода должна использоваться повторно.

Отводимые в центральную канализационную систему сточные воды должны соответствовать следующим нормам:

БПК 20 должен быть меньше допустимого значения проектной документации очистной станции канализационной сети;
стоки не должны стать причиной сбоев или остановки работы канализации и очистной станции;
сточные воды не должны иметь температуру выше 40 градусов и рН 6,5-9,0;
сточная вода не должна содержать абразивные материалы, песок и стружку, которые могут образовывать осадок в элементах канализации;

не должно быть примесей, которые засоряют трубы и решетки;
стоки не должны иметь агрессивные компоненты, приводящие к разрушению труб и других элементов станций очистки;
сточные воды не должны иметь в своем составе взрывоопасные компоненты; не разлагающиеся биологическим методом примеси; радиоактивные, вирусные, бактериальные и токсичные вещества;
ХПК должен быть меньше БПК 5 на 2,5 раза.

Если сбрасываемые воды не соответствуют указанным критериям, то организуют местную предочистку сточных вод. Примером может быть очистка сточных вод гальванического производства. Качество очистке должно быть согласована монтирующей организацией с муниципальными властями.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

Механическое загрязнение сточных вод

Очистка воды должна удалить негативные для окружающей среды вещества. Используемые технологии должны нейтрализовать и утилизировать компоненты. Как видно, методы очистки должны учитывать первоначальный состав стоков. Кроме токсичных веществ, следует контролировать жесткость воды, ее окисляемость и т.д.

Каждый вредный фактор (ВФ) имеет собственный набор характеристик. Иногда один показатель может говорить о существовании нескольких ВФ. Все ВФ разделяют по классам и группам, которые имеют свои методы очистки:

грубодисперсные взвешенные примеси (взвешенные примеси с фракцией свыше 0,5 мм) – просеивание, отстаивание, фильтрация;
грубодисперсные эмульгированные частицы – сепарация, фильтрация, флотация;
микрочастицы – фильтрация, коагуляция, флокуляция, напорная флотация;
стабильные эмульсии – тонкослойная седиментация, напорная флотация, электрофлотация;
коллоидные частицы – микрофильтрация, электрофлотация;
масла – сепарация, флотация, электрофлотация;
фенолы – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем, флотация, коагуляция;
органические примеси – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем;
тяжелые металлы – электрофлотация, отстаивание, электрокоагуляция, электродиализ, ультрафильтрация, ионный обмен;
цианиды – химическое окисление, электрофлотация, электрохимическое окисление;
четырехвалентный хром – химическое восстановление, электрофлотация, электрокоагуляция;
трехвалентный хром – электрофлотация, ионный обмен, осаждений и фильтрация;
сульфаты – отстаивание с реагентами и последующей фильтрацией, обратный осмос;
хлориды – обратный осмос, вакуумное выпаривание, электродиализ;
соли – нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, вакуумное выпаривание;
ПАВ – сорбция активированным углем, флотация, озонирование, ультрофильтрация.

Виды сточных вод

Загрязнения стоков бывают:

механические;
химические – органические и неорганические вещества;
биологические;
тепловые;
радиоактивные.

В каждой отрасли промышленности состав сточных вод разный. Выделяют три класса, которые содержат:

неорганические загрязнения, в том числе и токсичные;
органику;
неорганические примеси и органику.

Первый вид загрязнений присутствует у содовых, азотных, сульфатных предприятий, которые работают с различными рудами с кислотами, тяжелыми металлами и щелочами.

Второй тип свойственен предприятиям нефтяной промышленности, заводам органического синтеза и др. В воде много аммиака, фенолов, смол и других веществ. Примеси при окислении приводят к снижению концентрации кислорода и снижению органолептических качеств.

Третий тип получается в процессе гальванообработке. В стоках много щелочей, кислот, тяжелых металлов, красителей и т.д.

Методы очистки сточных вод предприятий

Очистка сточных промышленных вод

Классическая очистка может происходить с применением различных методов:

удаление примесей без изменения их химического состава;
модификация химического состава примесей;
биологические способы очистки.

Удаление примесей без изменения их химического состава включает:

механическая очистка с использованием механических фильтров, отстаивания, процеживания, флотации и т.д.;
при постоянном химическом составе меняется фаза: выпаривание, дегазация, экстракция, кристаллизация, сорбция и т.д.

Местная система очистки стоков основывается на многих методах очистки. Они подбираются под определенный вид сточных вод:

взвешенные частицы удаляются в гидроциклонах;
загрязнения мелкой фракции и осадок удаляют в непрерывных или периодических центрифугах;
флотационные установки эффективны в очистки от жиров, смол, тяжелых металлов;
газообразные примеси удаляются дегазаторами.

Очистка стоков с изменением химического состава примесей так же подразделяется на несколько групп:

переход в труднорастворимые электролиты;
образование мелкодисперсных или комплексных соединений;
распад и синтез;
термолиз;
окислительно-восстановительные реакции;
электрохимические процессы.

Эффективность биологических методов очистки зависит от видов примесей в стоках, которые могут ускорить или замедлить разрушение отходов:

наличие токсичных примесей;
повышенная концентрация минеральных веществ;
питание биомассы;
структура примесей;
биогенные элементы;
активность среды.

Что бы очистка промышленных сточных вод была результативной, то должен быть выполнен ряд условий:

Существующие примеси должны быть подвержены биологическому распаду. Химический состав стоков влияет на скорость биохимических процессов. К примеру, первичные спирты окисляются быстрее, чем вторичные. При повышении концентрации кислорода биохимические реакции протекают быстрее и качественнее.
Содержание токсичных веществ на должно негативно влиять на работу биологической установки и технологии очистки.
ПКД 6 так же не должно нарушать жизнедеятельность микроорганизмов и процесс биологического окисления.

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

Очистка сточных вод происходит в несколько этапов с использованием разных методов и технологий. Это объясняется довольно просто. Нельзя производить тонкую очистку, если в стоках присутствуют крупнодисперсные вещества. Во многих методах предусмотрены предельные концентрации по содержанию определенных веществ. Таким образом, сточные воды должны быть предварительно очищены перед главным методом очистки. Комбинация из нескольких методах является максимально экономной на предприятиях промышленности.

Каждое производства имеет определенное количество стадий. Оно зависит от вида очистительных станций, способов очистки и состава сточных вод.

Самым целесообразным способом является четырехстадийная очистка воды.

Удаление крупных частиц и масел, нейтрализация токсинов. Если сточные воды не содержат данный вид примесей, то первая стадия пропускается. Является предварительной очисткой. В нее входит коагуляция, флокуляция, смешивание, отстаивание, просеивание.
Удаление всех механических примесей и подготовка воды к третьей стадии. Является первичной стадией очистки и может состоять из осаждения, флотации, сепарации, фильтрации, деэмульгации.
Удаление загрязняющих веществ до определенного заданного порога. Вторичная обработка включает химическое окисление, обезвреживание, биохимия, электрокоагуляция, электрофлотация, электролиз, мембранная очистка.
Удаление растворимых веществ. Является глубокой очисткой – сорбция активированным углем, обратный осмос, ионный обмен.

Химический и физический состав определяет набор методов на каждом этапе. Допускается исключение некоторых стадий при отсутствии определенных загрязнений. Однако вторая и третья стадия являются обязательными в очистке промышленных сточных вод.

Если соблюдать перечисленные требования, то отвод сточных вод предприятий не нанесет ущерб экологической обстановки окружающей среды.

vse-o-vode.ru

Очистка сточных вод: методы биологической очистки

≡ 11 Декабрь 2016 · Рубрика: Очистка воды

А А А Размер текста

Содержание статьи:

Водопровод в современном доме является обязательным элементом комфорта. Однако водоснабжение обязательно сочетается с водоотведением. Его функционирование невозможно представить без канализации, т.е. отведения отходов. Стоки необходимо не только отвести, но и обезвредить, чтобы они не загрязняли окружающую среду. При централизованном сборе стоков очищение выполняется на очистных сооружениях промышленного типа. При отсутствии централизованной канализации требуется создать автономную систему. Очистка сточных вод производится несколькими способами. Они дополняют друг друга и позволяют получить лучший результат. К ним относится биологическая очистка сточных вод, механическое устранение загрязнений и физико-химические способы.

Что содержат стоки?

Загрязненную жидкость называют стоками. Загрязнения эти не естественные, а получены после применения ее для различных нужд. В некоторых случаях сюда же относят воду, стекающую после дождей или таяния снега.

Способы очищения и специальные устройства очень разнообразны. Чтобы выбрать наиболее эффективные, необходимо учесть специфику загрязнения конкретных стоков. Так эффективная очистка сточных вод от нефтепродуктов отличается от процессов устранения минеральных включений. Иногда требуется химическая очистка сточных вод, а в прочих случаях можно обойтись простыми решениями.

Загрязнения бывают трех основных видов:

Неорганические примеси, представленные частицами грунта, минеральными солями и прочими химическими веществами.
Органические включения представлены веществами, которые созданы растениями или животными. Сюда же включают нефтепродукты, разнообразные химические компоненты, относящиеся к органическим веществам.
Биологические загрязнения представлены микроорганизмами. Для них стоки являются средой обитания с большим количеством питательных веществ.

Если рассматривать состав реальных стоков, то практически во всех можно найти полный комплекс загрязнений всех трех видов. Отличаются стоки только их количеством и соотношением. Но очистка производственных сточных вод существенно отличается от процессов обезвреживания бытовых отходов. В таком случае требуется специальное оборудование для очистки сточных вод, специалисты его обслуживающие, в частности аппаратчик очистки сточных вод.

Методы очищения бытовых стоков

Методов очистки сточных вод разработано огромное количество. Они позволяют качественно избавиться от загрязнений. После максимального очищения жидкости она может использоваться в качестве технической. Для устранения загрязнений из бытовых стоков обычно используют механические, физико-химические и биологические группы методов. Их же применяют для очистки ливневых сточных вод. В каждой группе собраны отличающиеся по характеру и особенностям способы. Рассмотрим эти варианты более подробно.

Рис. 1 Система очистки сточных вод

Способы механического удаления загрязнений

Механические варианты чаще всего используют на начальных этапах. Очистные мероприятия в подобном случае направлены на отделение относительно крупных, нерастворимых включений.

Рис. 2 Сооружения механической очистки сточных вод

Механические методы очистки сточных вод представлены тремя вариантами. Они обычно выстраиваются в ряд последовательных этапов. В результате механическая очистка сточных вод оказывается более эффективной.

Отстаивание или гравитационная чистка основывается на оседании тяжелых примесей и всплывании на поверхность легких. Отстаиванием удаляются песок, частицы грунта и прочие твердые включения, жиры, смолы, масла, нефть и нефтепродукты. Для избавления от песка и других минеральных компонентов используют отстойники песколовки. Характер песколовок для очистки сточных вод бывает разным. Существуют трубчатые, динамические и статические отстойники. При помощи отстаивания может быть выделено около восьмидесяти процентов примесей, которые способны осесть или подняться на поверхность. От общего количества нерастворенных компонентов это около шестидесяти процентов. Увеличить эффективность отстаивания помогают биокоагуляция, взвешенный фильтр и некоторые другие, которыми оснащают отстойники. Вне зависимости от эффективности отстойники являются обязательным компонентом каждой системы.
Процеживание применяется для отделения относительно крупных включений, не оседающих и не поднимающихся вверх, т.к. их плотность приближается к плотности окружающей жидкости. Удалить их помогают сита и решетки.
Фильтрование похоже на процеживание, но с его помощью удаляют частицы меньших размеров. Для этого процесса применяют мелкозернистые, пористые и тканевые фильтровальные материалы.

Применение физико-химических методов

Принцип физико химических методов очистки сточных вод основан на использовании химических соединений, физических законов и процессов. Выделяют следующие варианты физико химической очистки сточных вод:

Нейтрализация – устранение кислот и щелочей. Если имеются стоки и с кислой, и со щелочной реакцией, то их смешивают, в других случаях добавляют нейтрализующие вещества. Процесс добавления выполняет аппаратчик очистки сточных вод.
Окисление – еще один способ химической очистки воды. Используется для загрязнителей, которые не удаляются другими методами. Окислителями являются хлорная известь, перманганат калия, гипохлорит натрия.
Восстановление помогает избавиться от ртути, мышьяка и прочих легковосстановимых ионов. Для реакций восстановления применяют сульфат железа, гидросульфит натрия и прочие.
Коагуляция выполняется с добавлением специальных составов, которые переводят растворимые соединения в нерастворимую форму. Они выпадают хлопьями и легко отделяются.

Рис. 3 Применение коагулянта для очистки сточных вод

Ионообменный метод позволяет удалить ряд ионов, чаще всего кальций и магний, что уменьшает жесткость воды.
Флотация – способ удаления нефтепродуктов, относящийся к физикохимическим. В сточные воды подается воздух через распылители. Образуется большое количество пузырьков, на поверхность которых оседают нефтепродукты. Флотационный метод максимально эффективен для устранения этих веществ. Если вещества прилипают не достаточно эффективно, то вводятся специальные реагенты. Существует флотация механическая и биологическая, пенная, напорная и пневматическая. Процессы регулирует аппаратчик очистки сточных вод, при необходимости добавляющий флокулянты.

Рис. 4 Схема вакуумной флотации

Биологические методы

Чаще всего очищение от бытовых и хозяйственных загрязнений осуществляется с применением биологических методик. Биологические методы очистки сточных вод используют природные процессы разложения загрязнителей при помощи бактерий. Для этого используют разные варианты специальных установок биологической очистки сточных вод: биофильтры, биопруды, аэротенки, биореактор из которых состоит система биологической очистки сточных вод.

Рис. 5 Схема сооружения биологической очистки сточных вод

Биофильтры для очистки сточных вод представляют слой крупнозернистого материала, на поверхности которого поселяются бактерии. При прокачивании стоков через наполнитель, бактерии используют загрязняющие вещества для собственного питания и освобождают жидкость от загрязнений.

Биопруды – специальные водоемы. Это еще один метод очистки сточных вод. В них загрязнения обезвреживаются естественным путем. Глубина прудов небольшая, не более одного метра. Благодаря этому вся толща хорошо обеспечивается кислородом и прогревается солнечными лучами. Иногда используются установки для дополнительной аэрации.

Рис. 6 Как выглядят аэротенки?

Аэротенки эффективно освобождают стоки от загрязнений, т.к. в них используется активный ил. Он находится в закрытых резервуарах, куда подаются стоки и кислород. Активный ил – это бактерии и одноклеточные организмы. Они активно поглощают содержащиеся вещества и довольно быстро очищают воду до уровня технической. Такая станция биологической очистки сточных вод может устанавливаться на участке и обслуживать канализацию частного дома. Биологическая очистка сточных вод одна из самых эффективных.

Рис. 7 Из чего состоит активный ил

Методика очистки канализационных вод для коттеджа

Принцип очистки хозяйственно бытовых сточных вод во многом отличается от технологической схемы очистки сточных вод промышленно технического характера. Используется следующая схема очистки сточных вод.

По трубам стоки отправляются в установку очистки сточных вод. Это конструкционный элемент, которым завершается автономная канализация. Там на них воздействуют различные процессы, снижающие концентрацию загрязнителей до приемлемого количества.

Начинается процесс очистки воды для коттеджа и для дома с самого простого процесса – отстаивания, устанавливают специальные отстойники. Это позволяет отделить вещества, отличающиеся по удельному весу. Они поднимаются вверх или опускаются вниз. Здесь нет отличия в технологии очистки сточных вод бытовых, ливневых или промышленных.

Далее выполняется второй этап – удаляются соединения, образующие раствор или взвесь. Для этого используется фильтрующий материал для механического фильтра или сорбционный фильтр. Сорбционный фильтр позволяет удалять многие растворенные компоненты. В нем содержится пористый наполнитель, в порах которого и задерживаются загрязнения. Чаще всего можно встретить сорбционный фильтр с угольным наполнителем, но существуют и другие варианты.

Далее подготовленная жидкость переходит в аэротенки, где воздействие оказывают бактерии. Аэротенки содержат активный ил, эффективно разлагающий загрязняющие вещества. Но есть установки биологической очистки воды, в которых выполняется анаэробная очистка сточных вод, т.е. без присутствия кислорода.

Нередко применяется биореактор – установка, в котором процессы происходят последовательно. Биореактор ускоряет все естественные процессы, а результат получается максимально качественным. Это получается из-за того, что биореактор включает специальные мембраны.

Рис. 8 Как выглядит биореактор

Обычно этих этапов вполне достаточно для освобождения от загрязнений бытовых стоков, которые поставляет канализация. Очищенный объем жидкости можно использовать для различных целей.

Для обезвреживания жидких бытовых отходов на приусадебных участках устанавливают септики и локальные станции. Септики представляют собой емкость, состоящую из одной или нескольких камер. В них осуществляется осветление жидкости и первичное разложение загрязнений анаэробными бактериями. После удаления части веществ отходы направляются на поля аэрации, где выполняется доочистка при помощи почвенных бактерий.

Локальные очистные станции отличаются тем, что из них не выходят недоочищенные стоки. Процесс завершается внутри и наружу сливается техническая вода. Помимо этапов осветления и обработки анаэробными бактериями, осуществляется разложение загрязнений активным илом, т.е. аэробные процессы. В результате загрязнения разлагаются более полно.

Советуем почитать: Способы очистки воды

Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:

oburenie.ru

Очистка сточных вод. Вода и жизнь на Земле

Очистка сточных вод

Одним из существенных мероприятий по охране водоемов является канализация. Под канализацией понимают комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и быстрое удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Методы очистки бытовых сточных вод подразделяются на механические и биологические. При механической очистке сточных вод происходит разделение их жидкой и твердой фаз. Для этой цели применяются решетки, песколовки, различные отстойники и т. д. Жидкая часть сточных вод подвергается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка сточных вод осуществляется на полях фильтрации, полях орошения, в биологических прудах и т. п. Для искусственной биологической очистки применяют специальные сооружения — биофильтры, аэротенки. Обработка ила производится на иловых площадках или в метантенках.

Разнообразны сооружения для механической очистки сточных вод. Прежде всего, это — решетки, которые задерживают крупные загрязнения в сточной воде. Песколовки улавливают в ней минеральные примеси. Необходимость предварительной их задержки обусловливается тем, что при раздельном выделении из сточной жидкости минеральных и органических загрязнений облегчаются условия эксплуатации сооружений, служащих для дальнейшей очистки отстойников, метантенков и др. Принцип действия песколовки не сложен: частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения вместе с водой в резервуаре выпадают на дно. Отстойники в зависимости от своего назначения подразделяются на первичные и вторичные. Первичные обычно устанавливаются до сооружений биологической обработки сточных вод, вторичные — после этих сооружений. По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Первичные отстойники практически могут обеспечить эффект осветления жидкости не более чем на 60 %, чаще он колеблется в пределах 30–50 %. Эффективность отстаивания можно повысить предварительной аэрацией: продуть сточную жидкость перед отстойниками воздухом в течение 10–20 мин. Если одновременно с аэрацией добавляют избыточный активный ил и биопленку из вторичных отстойников, то этот процесс называется биокоагуляцией.

Разнообразны сооружения для обработки осадка сточных вод. Это — септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегреватели, метантенки, иловые площадки. Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходит осветление сточной жидкости и длительное хранение и перегнивание выпавшего осадка. Осадок хранится от 6 до 12 месяцев, затем под влиянием накопившихся в нем анаэробных микроорганизмов разрушается, а нерастворимые органические вещества превращаются в газообразный продукт или в растворимые минеральные соединения. Сточную жидкость осветляют в септиках длительное время (от 1 до 3 суток), но при этом достигается высокий эффект осветления.

Двухъярусные отстойники применяют для небольших и средних очистных станций производительностью до 10 тыс. м3/сут. Осадок, выпавший в иловую камеру, сбраживается под влиянием анаэробных бактерий, которые расщепляют сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) первоначально до кислот жирного ряда, а в дальнейшем и до конечных, более простых продуктов: газов метана, углекислоты и частично сероводорода. Сероводород при щелочном брожении связывается в растворе с железом, образуя сернистое железо, окрашивающее осадок в черный цвет.

Метантенк представляет собой цилиндрический или прямоугольный железобетонный резервуар с коническим днищем, предназначенный для сбраживания осадка. Получающийся в результате брожения газ собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия, и затем отводится для дальнейшего использования. Чтобы ускорить процессы брожения, в метантенке используют различные приемы, в частности подогрев или его перемешивание. Осадок подогревают обычно до температуры 33° или 55 °C, вводом в метантенк острого пара посредством эжектируемых устройств или водой, разогретой до 60 °C и циркулирующей по змеевикам, уложенным внутри метантенка, а также в наружных теплообменных аппаратах. Сброженный осадок имеет высокую влажность (96–97 %) и для дальнейшего использования его необходимо подсушить. Существуют различные приемы сушки осадка: самый распространенный — сушка на иловых площадках — спланированных участках земли (картах), окруженных со всех сторон земляными валиками. Здесь осадок может быть подсушен в среднем до влажности 75 %, вследствие чего его объем уменьшается в 3–8 раз.

Иловые площадки обычно устраивают на естественном основании с дренажем или без дренажа при условии залегания грунтовых вод на глубине, не меньшей 1,5 м от поверхности карт. Но случается, что и при хороших грунтах не исключается опасность загрязнения грунтовой воды. Тогда площадку устраивают на искусственном основании, препятствующем попаданию профильтровавшейся загрязненной воды в грунтовой поток. Если грунт под иловыми площадками плотный и водонепроницаемый (суглинок, глина), то они сооружаются на естественном основании со специально устроенным трубчатым дренажем, уложенным в канавы, заполненные щебнем.

С целью механизированной уборки, погрузки и транспортирования подсушенного осадка на иловых площадках устраивают дороги для проезда автотранспорта и механизмов, а также съезды на карты.

Земледельческие поля орошения предназначаются для круглосуточного и круглогодичного обезвреживания сточных вод, используемых для полива и удобрения сельскохозяйственных культур. Однако такие поля нельзя создавать на территориях, находящихся в пределах I и II поясов зоны санитарной охраны источников; в непосредственной близости от выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещиноватых пород и карстов, не перекрытых водоупорным слоем; в местах со стоянием грунтовых вод на глубине менее 1,25 м от поверхности. При организации полей орошения необходимо предусмотреть устройство резервных полей фильтрации (25–30 % площади орошаемой территории) для приема сточных вод в неблагоприятные периоды года, во время уборки урожая и в других случаях, когда сточные воды не могут быть использованы для полива.

На земледельческих полях орошения можно выращивать технические, зерновые, кормовые и силосные культуры, однолетние и многолетние травы, овощи, употребляемые в пищу после термической обработки (свекла, тыква, кабачки, баклажаны и т. д.), сорта капусты, не применяемые для салата в свежем виде, картофель, плодоягодные и декоративные насаждения и т. п. В то же время запрещается сажать овощные культуры, идущие в пищу без термической обработки (морковь, петрушка, брюква, репа, редис, лук, сельдерей, огурцы, помидоры, салат и др.), а также бахчевые (арбузы, дыни) и ягоды (землянику и клубнику). При сборе урожая с орошаемых участков нельзя складывать овощи на землю. Их следует укладывать или непосредственно в тару, или на специальную подстилку.

Поля фильтрации служат только для очистки жидкой фазы сточных вод. При выборе территории для их расположения руководствуются теми же правилами, что и при подборе места для полей орошения. Наиболее подходящие грунты для полей фильтрации — пески и супеси. Поля фильтрации следует располагать ниже водозаборных сооружений по течению грунтового потока. Расстояние от водозаборных сооружений определяется величиной радиуса депрессионной воронки водозаборной скважины, но должно быть не меньше 200 м для легких суглинков, 300 — для супесей и 500 м — для песка. В отличие от полей орошения на поля фильтрации допускают значительно большую нагрузку, при их оборудовании обязателен дренаж. Процесс окисления органических веществ в почве должен происходить непрерывно. Поэтому при снижении ее фильтрационной способности необходимо перепахать и пробороновать участки.

Биологические фильтры — это сооружения, где происходит искусственный процесс биологической очистки сточных вод. Биофильтр состоит из следующих основных частей: емкостей соответствующих размеров, устроенных из кирпича или железобетона; фильтрующей загрузки; распределительного устройства, обеспечивающего равномерное (с небольшими интервалами) орошение поверхности фильтрующей загрузки; днища с дренажем, посредством которого отводится очищенная вода и поступает в сооружение необходимый для окислительного процесса воздух. Материал фильтрующей загрузки должен быть достаточно пористым, так как это способствует хорошей вентиляции фильтра, но вместе с тем прочным и стойким к механическим и химическим воздействиям. Этим требованиям удовлетворяют котельный шлак, определенные сорта угля, кокс, гравий, щебень твердых пород и хорошо обожженный керамзит.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней вследствие адсорбции взвешенные и коллоидные органические вещества (не осевшие в первичных отстойниках), которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Они окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Часть растворенных органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса активной биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра.

Схема работы биофильтра проста. Осветленная в первичных отстойниках сточная вода самотеком (или под напором) поступает в распределительные устройства, которые периодически напускают ее на поверхность биофильтра. Профильтрованная сквозь толщу биофильтра вода проходит через отверстия в дырчатом дне (дренаж) и поступает на сплошное непроницаемое днище, с которого стекает по отведенным лоткам, расположенным за пределами биофильтра.

Затем она поступает во вторичные отстойники, которые задерживают выносимую пленку и отделяют ее от очищенной сточной воды.

Биофильтр отличается от аэрофильтра тем, что последний интенсивно продувается снизу вверх воздухом. Поэтому процесс окисления в аэрофильтрах проходит значительно интенсивней, чем в обычных биофильтрах (приблизительно в 2 раза), и, следовательно, количество очищаемой сточной жидкости в данном случае может быть значительно выше.

Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости. Для их лучшего и непрерывного контакта они постоянно перемешиваются при помощи сжатого воздуха или специальных приспособлений. Нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов в аэротенке способствует непрерывное поступление туда кислорода воздуха.

Активный ил — это биценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Смесь сточной жидкости с активным илом должна аэрироваться на всем протяжении аэротенка. Это необходимо не только для того, чтобы обеспечить микроорганизмы-минерализаторы достаточным количеством кислорода воздуха, но и для поддержания ила во взвешенном состоянии. Кислород нагнетается в аэротенк с воздухом воздуходувками или засасывается из атмосферы при сильном перемешивании содержимого аэротенка.

Биологическая пленка или активный ил задерживаются вторичными отстойниками. Последние используются и как контактные резервуары, перед которыми в сточную воду подают хлорный раствор. Вторичные отстойники, составляющие с аэротенками технологически связанные сооружения, служат только для отделения активного ила от очищенной в аэротенке сточной воды.

Биологические пруды применяют как самостоятельные биологические очистные устройства или в качестве сооружений для конечной стадии очистки сточных вод, предварительно обработанных на биологических сооружениях (биофильтрах, аэротенках). В первом случае сточные воды, пройдя отстойники, разбавляются до поступления в пруды 3–5 объемами технической или хозяйственно-питьевой воды.

Средняя глубина в биологических прудах должна (в зависимости от местных условий) не превышать 1 м, но и не быть менее 0,5 м. Весной, перед пуском биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна. После вспашки пруды заполняют сточной водой и выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок «созревания» прудов для средней полосы СССР не менее одного месяца. Осенью, после окончания работы биологических прудов, воду из них спускают. В зимнее время в биологических прудах намораживают воду.

Сточные воды любого населенного пункта содержат патогенные микробы. В связи с этим обеззараживание сточных вод необходимо во всех случаях применения искусственной очистки. В настоящее время обеззараживают жидким хлором (доза активного хлора после механической очистки — не менее 30 мг/л, неполной биологической — 15 мг/л, полной искусственной биологической очистки — 10 мг/л). На небольших очистных сооружениях производительностью до 1 тыс. м3/сут допускается использование хлорной извести, на крупных сооружениях применяется жидкий хлор и процесс хлорирования автоматизирован.

Хлорирование сточной жидкости производится в специальных контактных резервуарах, устраиваемых по типу горизонтальных или вертикальных отстойников. Продолжительность контакта хлора с жидкостью — не менее 30 мин, поэтому если очищенная вода проходит от станции очистки до водоема в течение 30 мин или более, то такие резервуары не нужны. Если в сточной жидкости содержится не менее 1,5 мг/л остаточного активного хлора, то она может считаться обеззараженной.

Сточные воды промышленных предприятий, в отличие от хозяйственно-бытовых, характеризуются высоким содержанием растворенных веществ, которые указанными выше способами не извлекаются. Для их удаления применяют самые различные методы очистки. Выбор метода зависит от того, в каком состоянии обнаружено вещество в сточной воде — в молекулярном или в диссоциированном на ионы. Так, для веществ, которые находятся в воде в молекулярно-растворенном состоянии, рекомендуют сорбцию с помощью различных сорбентов, десорбцию аэрацией, обработку воды окислителями (для органических веществ) и др. В случае диссоциации вещества на ионы методы очистки сточных вод направлены на образование малорастворимых соединений (карбонатов, сульфатов и пр.), перевод токсичного иона в малотоксичный комплекс (перевод цианидов в ферроцианиды), создание малодиссоциированных молекул при взаимодействий водородных и гидроксильных ионов, извлечение из воды ионов при электродиализе, замену токсичных ионов безвредными при Н+- и ОН—-ионировании и многое другое.

В настоящее время сточные воды часто доочищают для повторного использования в производственном водоснабжении. Такая их доочистка вызвана тем, что в ряде случаев в воде наблюдается повышенное солесодержание, биологически неокисляемые органические вещества, канцерогенные соединения и др. Метод доочистки стоков выбирают в зависимости от конкретных остаточных загрязнений воды. Так, для очистки сильноминерализованных стоков с успехом применяется метод термического опреснения, при котором дистиллят, полученный из стоков, используется как обессоленная вода.

В случае органически загрязненных стоков практикуется адсорбционная доочистка в псевдосжиженном или неподвижном слое активированного угля, а для корректировки минерального состава — умягчение на ионообменных фильтрах. Адсорбционно доочищенная и умягченная вода — важный источник пополнения водооборотных систем. В такой воде отсутствуют взвешенные, органические, поверхностно-активные и другие загрязняющие вещества, а ее качество выше, чем у охлажденной воды. К тому же умягченная вода не требует продувки водооборотных систем. Повторное использование доочищенных стоков резко сокращает потребление свежей воды из источников (в 20–25 раз).

Производственные сточные воды, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсичные органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные — частично выводятся в виде расплава, частично выносятся с дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы). Они являются основными агрегатами комплексных установок огневого обеззараживания жидких отходов. Каждая такая установка включает в себя циклонный реактор с гарнисажной охлаждаемой футеровкой, стол-кристаллизатор, скруббер-охладитель, скоростной газопромыватель типа Вентури с каплеотбойниками, емкостный парк с насосной и дымовую трубу.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

bio.wikireading.ru