Обеззараживание сточных вод: Обеззараживание сточных вод

Обеззараживание сточных вод | Агростройсервис

Содержание статьи

• Для чего нужно обеззараживание сточных вод?
• Методы обеззараживания хозяйственно-бытовых стоков

Обеззараживание – важный и, чаще всего, заключительный этап в процессе обработки сточных вод на очистных сооружениях. Согласно п.9.2.11.1 СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения» хозяйственно-бытовые сточные воды и их смеси с производственными сточными водами, сбрасываемые в водные объекты, либо используемые для технических целей, должны подвергаться обеззараживанию. Это направлено на поддержание экологической безопасности окружающей среды.

Ответьте на 3 вопроса и получите бесплатную консультацию инженера-технолога по очистным сооружениям

Наш инженер-технолог ответит на все интересующие вас вопросы, приведет примеры из отрасли, а также соберет исходные данные для подбора оборудования и выставления ТКП

Для чего нужно обеззараживание сточных вод?

С точки зрения здоровья людей обеззараживание самая важная стадия обработки сточных вод. Согласно немецким стандартам воды делятся на 5 классов по степени опасности:
1.отсутствие в воде вредных токсических веществ, придающих воде привкусы и запахи

2.вода имеет окраску, запах и привкус

3.вода содержит небольшое количество вредных веществ

4.вода содержит ядовитые или очень ядовитые, канцерогенные или радиоактивные вещества

Практически все сточные воды от предприятий и населенных пунктов содержат возбудителей опасных заболеваний: вирусы, бактерии, грибки, споры и т.п. В процессе очистки сточных вод удаляется до 90-95% различных бактерий, а оставшиеся микроорганизмы при попадании в водный объект потенциально способны оказать негативное влияние на здоровье человека, привести к таким заболеваниям как: дизентерия, сальмонеллёз, вирусных инфекции и многих других.

Чаще всего, когда речь идёт о хозяйственно-бытовых сточных водах, большое внимание приковывается к бактериям брюшного тифа (Salmonella typhi), поражающих желудочно-кишечный тракт. С целью выявления присутствия в воде патогенных микроорганизмов проводится анализ. Определяют коли-индекс (количество кишечных палочек в литре жидкости) или коли-титр (наименьший объем воды, в котором обнаруживается кишечная палочка). Хоть сама кишечная палочка и не является болезнетворной бактерией, но её наличие указывает на возможность присутствия опасных для здоровья человека бацилл.

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП на очистные сооружения и гарантированную скидку

СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», регламентирующий обеззараживание стоков, устанавливает следующее требование: «в целях охраны водных объектов от загрязнения не допускается сбрасывать в водные объекты сточные воды (производственные, хозяйственно-бытовые, поверхностно-ливневые и т.д.), которые содержат возбудителей инфекционных заболеваний бактериальной, вирусной и паразитарной природы. Сточные воды, опасные по эпидемиологическому критерию, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания до числа термотолерантных колиформных бактерий КОЕ/100 мл ≤ 100, числа общих колиформных бактерий КОЕ/100 мл ≤ 500 и числа колифагов БОЕ/100 мл ≤ 100».

Разумеется, для сохранения экологической и санитарной безопасности проводится обеззараживание очищенных сточных вод перед их выпуском в водный объект. Действительно, было бы очень неприятно осознавать, что в реку, в которой купаются люди, из которой производится забор воды для питьевых нужд, возможно, происходит сброс огромного количества патогенных микроорганизмов из-за отсутствия системы обеззараживания стоков. Поэтому наличие данного этапа обработки сточных вод обязательно к применению.

Необходимо осуществлять дезинфекцию сточных вод перед сбросом очищенной воды на грунт, в дренаж или в водоем, либо перед повторным использованием технической воды на производстве.

Методы обеззараживания хозяйственно-бытовых стоков

Следует отметить, что обеззараживание после предварительной очистки не требуется, как правило, перед выпуском в коллектор централизованной канализации, поскольку на общих очистных сооружениях всё равно будет проводиться такая обработка. Но иногда владелец сетей, принимающих сточные воды, может потребовать дополнительной процедуры дезинфицирования.

Обеззараживание воды можно осуществлять различными способами. Они сильно различаются по принципу действия, эффективности, надежности и степени опасности. На сегодняшний день широко используются различные физико-химические процессы: применение раствора гипохлорита натрия, ультрафиолетового излучения, мембранных технологий очистки, озонирование, обработку серебром и т.д.

Подбор метода обеззараживания зависит от объекта использования, типа и объема стока, санитарных нормативов по сбросу.

Наиболее общей классификацией методов микробиологического обезвреживания является их разделение:

• химические
• физические
• физико-химические
• биологические

В основе химических методов лежит добавление в воду различных реагентов-биоцидов, из которых наиболее распространены хлор и соединения, выделяющие его в процессе разложения, например, гипохлорит натрия. Также применяются озон, пероксиды, перманганаты, органические дезинфектанты, например, полигексаметиленгуанидины. Преимуществом данных методов является относительная дешевизна, недостатком – изменение химического состава воды с возможным образованием потенциально токсичных соединений, устойчивость отдельных видов микробов к дезинфектантам.

Физические методы предполагают воздействие на стоки различных физических явлений. Наиболее широко распространено ультрафиолетовое обеззараживание.  Иногда применяется термический, радиационный и другие методы. Преимуществом является отсутствие изменения состава воды, меньшая резистентность микроорганизмов, а недостатком – дороговизна установок, зачастую большое потребление энергии. В случае с радиационным обеззараживанием, дополнительным недостатком является очень дорогостоящее обеспечение безопасности окружающих и множество формальных требований, хотя этот метод и наиболее эффективен.

Схема очистки сточных вод

Физико-химические технологии, такие как флотация, коагулирование и сорбция, предполагают введение реагентов, ускоряющих тот или иной физический процесс, непосредственно приводящий к обеззараживанию. Данные методы применяются в основном как вспомогательные при проведении предочистки, поскольку для достижения результатов, требуемых существующими нормативами, только их зачастую оказывается недостаточно.

Биологический метод является довольно экзотическим для России, поскольку подразумевает длительное нахождение воды в созданных прудах, где происходит постепенное «природное» обеззараживание воды за счёт воздействия живых организмов  из биоценоза пруда на патогенные биозагрязнения. К сожалению, в наших климатических условиях данный способ не может быть применён повсеместно.

«Обеззараживание сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, рекомендуется производить ультрафиолетовым излучением. Допускается обеззараживание хлором или другими хлорсодержащими реагентами (хлорной известью, гипохлоритом натрия и др.) при обеспечении обязательного дехлорирования обеззараженных сточных вод перед сбросом в водный объект» — СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Хлорирование

Это химический метод обеззараживания, заключающийся во введении в стоки определенного количества хлорсодержащих реагентов таких как: Cl, ClO₂, белильная известь, хлорноватистокислый натрий и кальций. Хлорирование — наиболее экономичный метод обеззараживания.

Открытие данного метода обеззараживания воды без преувеличения можно назвать историческим событием, поскольку именно это изобретение в профилактической гигиене ХХ века позволило остановить распространение различных кишечных инфекций. Введение хлорсодержащих реагентов приводит к протеканию процессов окисления органических веществ и смертельно для микроорганизмов.

Хлорирование имеет большую популярность из-за простоты использования, невысокой цены применения и достаточно высокой результативности. Большинство болезнетворных микроорганизмов, приводящих к заболеваниям человека, не могут противостоять окислительному воздействию хлорсодержащих реагентов. Процесс осуществляется с помощью хлораторов, в которых осуществляется дозирование хлора и его смешивание с некоторым количеством воды. Получаемая «хлорная вода» поступает в обрабатываемую воду.

Существуют различные системы хлораторов: одни из них рассчитаны на непрерывную подачу определенных количеств газа в единицу времени (хлораторы непрерывного действия), другие — на отмеривание определенных порций газа (порционные). Существуют также хлораторы, автоматически меняющие количество подаваемого хлора при изменении расхода обрабатываемой воды.

Кроме того, различают хлораторы напорные и вакуумные. Недостатком напорных хлораторов является возможность утечки из них хлора. Ввиду ядовитости хлора утечка его представляет опасность для обслуживающего персонала. Эта опасность устранена в вакуумных хлораторах. В них газ находится под давлением ниже атмосферного, что исключает возможность его утечки в помещение. В силу этого вакуумные хлораторы рекомендуются для преимущественного использования в установках для обеззараживания воды.

Хлорсодержащие реагенты является крайне опасным для здоровья человека и, при работе с ним, необходимо соблюдение правил техники безопасности. Хлорсодержащие соединения обладают высокой химической активностью, это является катализатором активной коррозии оборудования. Получение в процессе окисления хлорорганических веществ, приводит к их накапливанию в водной среде, что отрицательно влияет на обитателей водоемов.

Йод и бром

Для дезинфекции сточных вод, кроме хлора, применяются соединения йода и брома, для которых также характерны свойства, обеспечивающие эффективное протекание процесса обеззараживания. Главным признаком является окислительная активность. Нужно отметить, что наиболее высокие окислительные свойства имеют всё же межгалоидные соединения. С точки зрения химического поведения в воде, хлорид брома проявляет себя во многом аналогично хлору. BrCl очень быстро реагирует с водой, результатом чего является гипобромовая кислота HBrO, которая взаимодействует с аммиаком, образуя при этом бромамины. Именно эти соединения существенно превосходят хлорамины в эффективности, поскольку противовирусная активность бромаминов значительно выше. В настоящее время препараты брома применяются для обеззараживания воды плавательных бассейнов.

Многим известно, что на космических станциях очень рационально используются любые ресурсы, применяются самые передовые технологии. Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате (СЖО в соответствии с ГОСТ 28040-89)  включает в себя множество других систем, многие из которых напрямую связаны с качеством воды. Любопытно, что в замкнутых системах с целью обеззараживания используется йод как самостоятельное средство.

Конечно, использование брома и йода с целью дезинфекции является достаточно перспективным направлением. Однако ввиду высокой стоимости и возможности образования йод- и бромпроизводных, обладающих токсичным действием и отдаленными эффектами широкого распространения этот метод не получил.

Заказать очистные сооружения

Озонирование

Это химический метод обеззараживания, состоящий в насыщении озоном сточных вод.

Озон является сильнейшим окислителем и, также как хлор, вызывает протекание процессов окисления,разрушает клеточные мембраны и стенки, окислительно-восстановительную систему бактерий и их протоплазму, приводя к инактивации микроорганизмов.

Озон в сточных водах смертелен практически для всех микроорганизмов. Обладает повышенными бактерицидными свойствами, не вызывает образование запахов. В отличие от хлора, разлагается в воде примерно за 30 минут с образованием кислорода. Это означает, что озон обладает очень высокой степенью экологической безопасности, а также не ухудшает ионный состав сточных вод, позволяя их использовать в водооборотном цикле.

Быстрое разложение озона — одновременно это и недостаток этого способа обеззараживания, потому что уже через 15-25 мин. после очистки может произойти вторичное заражение. Вода, насыщенная озоном, является коррозионно-опасной. Это ведет к повышенному износу трубопроводов, арматуры, сантехники и т. д. Поскольку озон приближается к сильным отравляющим веществам (превосходит, например, синильную кислоту), на установках очистки сточных вод озонированием предусматривается стадия очистки отходящих газов от остатков озона.

В связи с быстрым распадом, озон производится непосредственно на локальных очистных сооружениях. Установки по производству озона достаточно громоздки. Такие установки имеют высокую стоимость покупки и монтажа. Кроме того потребляют много электроэнергии. Озон имеет высокий класс опасности, обращение с ним требует аккуратности и соблюдения правил техники безопасности.

Ультразвук

Обеззараживающее действие ультразвука связано с тем, что вокруг микроорганизмов, пребывающих в воде, образуется множество очень и очень маленьких по размеру пузырьков, которые в свою очередь обеспечивают изоляцию объекта от окружающей среды. Такая обособленность способствует появлению вокруг бактерий высочайшего местного давления. Условия, созданные ультразвуком, провоцируют механическое разрушение и гибель микроорганизмов. Данный метод обеспечивает инактивацию до 95% бактерий группы кишечной палочки буквально за 2 минуты действия в тонком слое жидкости.

Однако данный метод не стал распространенным ввиду ограниченной мощности генераторов ультразвуковых колебаний.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Это физический метод дезинфекции сточных вод. Данный метод состоит в прохождении воды сквозь область электромагнитного излучения с длиной волны 200-315 нм (ультрафиолетовая область).

Суть данного метода заключается в способности излучаемого потока проникать внутрь клетки и воздействовать на нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, которые теряют способность делиться, происходит инактивация (теряется способность к размножению). Вода обеззараживается, проходя внутри установки вдоль кварцевого кожуха с работающей УФ-лампой. Для обеззараживания сточных вод необходима доза излучения не менее 30 мДж/см2, а эпидемическая безопасность воды по паразитологическим показателям достигается при дозе не менее 65 мДж/см2.

Конструктивно установка УФ-обеззараживания представляет собой камеру, в которой зафиксированы и выстроены на определенном расстоянии друг от друга ультрафиолетовые лампы. Защитный изоляционный кварцевый чехол препятствует загрязнению поверхности лампы. Для того чтобы не снижалась эффективность установки вследствие загрязнения наружной поверхности кварцевого кожуха, необходимо периодически выполнять промывку оборудования. Периодичность этой процедуры зависит от качества исходной воды.

Для промывки установки используют 0.5% раствор щавелевой  кислоты в воде, технический спирт или обычные моющие средства. Корпус, устройство перемешивания воды, если такое предусмотрено, кварцевый кожух моют отдельно, разобрав каждый элемент. Необходимо перед сборкой хорошо промыть детали водой. Контроль чистоты визуальный. Кварцевые кожухи  промывают в резиновых перчатках, соблюдая осторожность, чтобы вода не попала внутрь кожуха.

Для контроля работы установки ультрафиолетовой дезинфекции предназначен автоматический шкаф управления.

УФ-обеззараживание обладает следующими преимуществами перед химическими способами:

• Воздействие УФ-излучения смертельно не только для бактерий, но и для вирусов, спор и грибков
• УФ-излучение резко ускоряет фотохимические процессы внутри микроорганизмов и приводит к их гибели
• Не влияет на качество очищаемой воды. При УФ-излучении не образуется никаких токсичных элементов. Оно безопасно для обитателей водоёмов
• Достаточно кратковременного нахождения потока сточных вод в зоне УФ-излучения для получения эффекта обеззараживания. В связи с этим, прохождение воды через установку осуществляется в проточном режиме
• Обеззараживание этим методом менее энергозатратно и поэтому более выгодно по сравнению с химическими методами
• Нет необходимости введения каких-либо реагентов
• УФ-излучение не меняет химический состав воды
• Установка имеет небольшие размеры, проста в монтаже и легко автоматизируется

Специалисты НПО «Агростройсервис», используя накопленный опыт, подберут для Вас оптимальный и наиболее выгодный метод обеззараживания сточных вод на современных локальных очистных сооружениях.

Для получения более подробной консультации по методам обеззараживания сточных вод, Вы можете связаться с нами по номеру телефона +7 (831) 334-75-40, или отправить запрос на наш электронный адрес acs@acs-nnov. ru

Пример работы очистных сооружений для жилого комплекса

Заказать очистные сооружения

Автор: ООО «НПО «Агростройсервис”. Дата публикации 24.04.2018

Другие статьи

• Биологические очистные сооружения
• Методы очистки сточных вод

Дезинфекция сточных вод: методы обеззараживания стоков

Главная

Продукция

Обеззараживание сточных вод

Зачастую поверхностные сточные воды содержат большие концентрации органических веществ, что может привести к развитию вредоносных бактерий. Поэтому в состав очистных сооружений поверхностных сточных вод должен входить блок дезинфекции. Принцип работы установки дезинфекции, расположенной внутри стеклопластикового корпуса, следующий: поток очищенных сточных вод протекает через герметичный металлический корпус установки ультрафиолетового обеззараживания. В металлическом корпусе расположены лампы с излучением в ультрафиолетовом диапазоне.

Подробнее о Ультрафиолетовое обеззараживание воды Labko DES UV

Обеззараживание хлором – один из наиболее эффективных методов уничтожения болезнетворных бактерий и вирусов. Хлорирование очищенного стока (дезинфекция хлором) – метод старый и проверенный, он основан на отравляющем действии хлора на большинство микроорганизмов, в том числе и на болезнетворные.

Подробнее о Системы дезинфекции/обеззараживания хлором Labko DES

Цели обеззараживания и дезинфекции

Практически все сточные воды от населенных пунктов и предприятий содержат органические загрязнения, которые вызывают зарождение болезнетворных бактерий, поэтому для таких объектов требуется применять обеззараживание (дезинфекцию) сточных вод. Так же существует угроза заражения и гибели рыб и других обитателей водоемов.

Целью обеззараживания (дезинфекции) сточных вод является уничтожение патогенных микроорганизмов в сточных водах и предотвращение их попадания в водоем. Наибольшую опасность представляют болезнетворные микроорганизмы, в тех случаях, когда они с течением воды могут попасть в места купания или питьевого водозабора.

Объекты использования можно разделить на стандартные и специальные. К стандартным объектам применения систем дезинфекции стока относятся: заводы, коттеджные поселки, аэропорты, жилые дома, рынки, фермы и др. Существуют так же специальные объекты, требования по очистке стоков на таких объектах особенно жесткие. К таким объектам относятся: инфекционные больницы, фармакологические предприятия, предприятия пищевой промышленности, биотехнологические предприятия, рынки, и др.

Преимущества систем Labko DES/DES UV

• прочный и долговечный корпус из армированного стеклопластика.
• высокая эффективность очистки
• полностью автоматическая работа
• водонепроницаемый технический колодец
• легкость конструкции, простота и удобство монтажа
• надежность оборудования

Характеристика сточных вод после обеззараживания

На тестировании системы обеззараживания Labko DES/DES UV показали следующие результаты:

• возбудители кишечных инфекций – отсутствие
• жизнеспособные яйца гельминтов (аскарид, власоглав, токсокар, фасциол), онкосферы тениид и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших – отсутствие
• термотолерантные колиформные бактерии – отсутствие (при ПДК не более 100 КОЕ/100 мл)
• общие колиформные бактерии – отсутствие (при ПДК не более 500 КОЕ/100 мл)
• колифаги – отсутствие (при ПДК не более 10 КОЕ/100 мл)

Обеззараживание воды и сточных вод

Обеззараживание питьевой воды и сточных вод обеспечивает определенную степень защиты от контакта с патогенными организмами, в том числе вызывающими холеру, полиомиелит, брюшной тиф, гепатит и ряд других бактериальных, вирусных и паразитарных заболеваний. Дезинфекция – это процесс, при котором уничтожается или контролируется значительный процент патогенных организмов. Поскольку отдельный патогенный организм может быть трудно обнаружить в большом объеме воды или сточных вод, эффективность дезинфекции чаще всего измеряют с помощью «индикаторных организмов», которые сосуществуют в больших количествах там, где присутствуют патогены. Наиболее распространенным организмом-индикатором, используемым при оценке питьевой воды, является Total Coliform (TC), если нет причин сосредоточить внимание на конкретном патогене. Наиболее распространенным организмом-индикатором для оценки сточных вод являются фекальные колиформные бактерии, но обсуждалось использование Escherichia coli (E. coli) или Total Coliform. Поскольку бытовые сточные воды содержат примерно в 1000 раз больше организмов-индикаторов, чем обычные поверхностные воды, понимание дезинфекции сточных вод облегчит понимание дезинфекции воды.

Обеззараживание сточных вод

Существует ряд химикатов и процессов, которые обеззараживают сточные воды, но ни один из них не является универсальным. Большинство септиков сливаются в различные типы подземных систем инфильтрации сточных вод (SWIS), такие как поля плитки или поля выщелачивания. Эти приложения основаны на формировании биомата на границе раздела гравий-почва, где «биодеградация и фильтрация объединяются, чтобы ограничить перемещение патогенов». ¹   Процессы аэробной обработки уменьшают количество патогенов, но недостаточно, чтобы квалифицироваться как процесс дезинфекции. «Хлорирование/дехлорирование было наиболее широко используемой технологией дезинфекции в США; озонирование и ультрафиолетовое излучение — новые технологии». ²   Каждый из этих трех методов имеет свои особенности обеззараживания сточных вод.

Дезинфекция воды

Дезинфекция обычно является завершающей стадией процесса очистки воды с целью ограничения воздействия органических материалов, взвешенных твердых частиц и других загрязняющих веществ. Как и при обеззараживании сточных вод, основными методами обеззараживания воды в очень малых (25–500 человек) и малых (501–3300 человек) очистных сооружениях являются озон, ультрафиолетовое облучение (УФ) и хлор. Существует множество альтернативных процессов дезинфекции, которые менее широко используются в малых и очень малых системах очистки воды, включая диоксид хлора, перманганат калия, хлорамины и пероксон (озон/перекись водорода).

Поверхностные воды были в центре внимания правил дезинфекции воды с момента их создания, поскольку исторически считалось, что подземные воды (как и колодцы) не содержат микробиологического загрязнения. Текущие данные показывают, что это не так. Поправки к Закону о безопасной питьевой воде 1996 г. предписывают разработать правила, требующие обеззараживания грунтовых вод «по мере необходимости». Хотя эти правила будут применяться к очень небольшим системам, обслуживающим двадцать пять человек не менее 60 дней в году, правила не будут применяться к частным колодцам. Тем не менее, EPA рекомендует проверять колодцы не реже одного раза в год и при необходимости дезинфицировать. Хотя эти предлагаемые правила еще не доработаны, они, вероятно, будут включать: тестирование в каждом штате, выявление источников загрязненной воды, корректирующие действия, требующие дезинфекции, и контроль за соблюдением требований. В настоящее время эти правила планируется ввести в действие в июле 2003 г.

Резюме

За последние 100 лет произошли значительные изменения в области охраны окружающей среды. В начале 20-го века вода и сточные воды очищались по одному принципу: «Решение проблемы загрязнения — разбавление». Но по мере увеличения плотности населения росло и распространение инфекционных заболеваний. Только с помощью науки и техники мы смогли выявить угрозы общественному здоровью и найти пути их преодоления.

Безопасная питьевая вода стала обычным явлением благодаря частичному регулированию. Текущие исследования будут продолжать делать его более безопасным, даже в свете увеличения повторного использования сточных вод. Предельные значения сброса сточных вод также продолжают изменяться. «Достижение рекомендаций по дезинфекции может быть достигнуто только за счет процесса дезинфекции, который с точки зрения профилактики заболеваний является наиболее важным единичным процессом в системе очистки сточных вод». ³

Дезинфекция воды и сточных вод, прежде всего хлором, сыграла большую роль в снижении заболеваемости, передающейся через воду. В то время как новые процессы дезинфекции постоянно разрабатываются, промышленность не может отказаться от проверенных технологий. Это настолько важно, что The Wall Street Journal процитировал инженера-химика армии США Дэвида А. Рида, который сказал: «Пока альтернативные технологии не получат более широкого распространения, страна не может обойтись без хлора». ⁴

Ссылки

1. Национальная информационная палата по малым потокам, Ежеквартальный отчет по малым потокам. Роль биоматов в очистке сточных вод. (осень 2001 г.).
2. Федерация водной среды. Руководство по обеззараживанию сточных вод ФД-10. (1996).
3. Агентство по охране окружающей среды США. Руководство по проектированию обеззараживания муниципальных сточных вод. (1986).
4. Энн Дэвис, The Wall Street Journal. Новые опасения подогревают дебаты о химических рисках. (30 мая 2002 г.).

Основы обеззараживания сточных вод. Охрана окружающей среды

Основы обеззараживания сточных вод

• 01.02.2001

Требования к дезинфицирующим средствам, используемым при очистке сточных вод, включают получение сточных вод, отвечающих требованиям Агентства по охране окружающей среды США и нормативных актов штата, а также наличие небольшого остатка дезинфицирующего средства или его отсутствие. Кроме того, дезинфицирующее средство должно производить мало побочных продуктов дезинфекции или вообще не производить их, оказывать минимальное воздействие на принимающий поток, быть легко доступным, простым в обращении, простым в кормлении или использовании и экономически эффективным. Варианты дезинфицирующих средств, доступные сегодня, предоставляют проектировщикам и операторам объектов ряд вариантов выбора. Каждый предлагает некоторые, но не все, из этих функций в одном пакете.

Технологии дезинфекции, используемые при очистке сточных вод, включают: ультрафиолетовое излучение, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия (оптовая поставка), гипохлорит натрия (производится на месте), газообразный хлор, диоксид хлора и озон. Соединения хлора исторически были наиболее широко используемыми дезинфицирующими средствами в Соединенных Штатах и ​​во всем мире. Под руководством Комитета по дезинфекции Федерации водной среды (WEF) предприятия по очистке сточных вод провели исследования по использованию дезинфицирующих средств на очистных сооружениях в 1979, 1989 и 1994. Их результаты были опубликованы комитетом в журналах ВЭФ и обобщены здесь в Таблица 1 . Эти данные предоставляют информацию, которая показывает использование этих различных вариантов дезинфицирующих средств и предлагает некоторые развивающиеся тенденции.

На основании таблицы 1 можно предположить, что интерес к использованию газообразного хлора снижается и заменяется другими соединениями хлора (гипохлорит натрия, гипохлорит кальция или диоксид хлора), озоном или ультрафиолетовым светом (УФ). Однако источники хлора по-прежнему занимают важное место в качестве основного дезинфицирующего средства. Фактически, при очистке сточных вод использование дезинфицирующих средств на основе хлора остается первым выбором. Использование УФ-излучения растет ( Таблица 1 ), чему способствовали опасения регулирующих органов в отношении избыточного остаточного хлора, присутствия побочных продуктов дезинфекции в сточных водах и опасения по поводу безопасности, возникающие при использовании некоторых форм хлора.

Тип используемого соединения хлора зависит от наличия продукта, потребностей системы и возможностей оператора. В общем, соединения хлора, используемые в современной нормативно-правовой среде, должны надежно контролироваться автоматически и, что более важно, не усложнять последующую очистку воды. В таблице 2 данные обследований показывают, что продолжаются изменения в методах контроля за кормлением соединениями хлора. Хотя результаты показывают, что ручная подача по-прежнему используется, наблюдается заметное увеличение использования автоматических методов управления.

В настоящее время в большинстве штатов требуется, чтобы остаточный хлор в сточных водах составлял менее 0,05 миллиграмма на литр (мг/л). Это привело к расширению практики дехлорирования сточных вод очистных сооружений. Эта практика также увеличивает стоимость и сложность установки. Восстанавливающие соединения (например, диоксид серы или любой раствор сульфита) обеспечивают улучшенный контроль остаточного хлора. К 1996 году почти 75 процентов установок по очистке сточных вод, использующих соединения хлора для дезинфекции, использовали дехлорирование для той или иной формы контроля дехлорирования. По сравнению с 45 процентами в 1989, это свидетельствует о том, что за короткий период времени в отрасли очистки сточных вод произошли значительные изменения.

Доступные технологии

Из доступных технологий УФ-свет является физическим процессом, а остальные являются химическими технологиями. Любая из этих технологий должна использоваться только после некоторой первичной/вторичной предварительной обработки. При УФ предпочтительна третичная обработка/фильтрация.

Предварительная обработка может включать добавление флокулянтов, отстаивание и удаление осадка, аэрацию или биологический процесс; она всегда выполняется перед этапом дезинфекции при выгрузке. Ниже приведены некоторые сведения о каждом из наиболее распространенных методов дезинфекции.

Ультрафиолетовый свет

В системах дезинфекции ультрафиолетовым светом в качестве источника света используется ультрафиолетовая лампа. Используемые лампы чаще всего представляют собой ртутные лампы, излучающие длину волны 253,7 нанометров (нм). Эта концентрация энергии ртутных ламп находится в пределах известного биоцидного диапазона от 240 до 280 нм. УФ-лампа окружена кварцевым кожухом, который позволяет генерируемой энергии проникать в сточные воды, окружающие лампу, и защищает лампу от прямого контакта со сточными водами. Также используются другие типы УФ-ламп.

УФ-системы сточных вод используют открытый канал с лампами, погруженными ниже уровня воды. Требуемое количество УФ-облучения зависит от мощности лампы, а время воздействия обычно измеряется в микроватт-секундах на квадратный сантиметр.

С УФ-лампами можно не опасаться контакта с химическими веществами. Необходим только источник электроэнергии. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы оператор не подвергался воздействию УФ-лучей, которые могут привести к слепоте. Качество очищаемой воды может повлиять на производительность УФ-установок. Системы сточных вод, которые мутны или имеют мутные сбросы из процесса, будут препятствовать проникновению в воду УФ-излучения. Примером может служить вода, содержащая соединения кальция или магния, которые могут образовывать оксиды на поверхности гильзы лампы из-за тепла, выделяемого лампами.

Высокие потоки в сырую погоду и биологические расстройства могут стать проблемой для УФ-излучения. Можно практиковать очистку на месте с помощью механических очистителей или стойки ламп можно снять и промыть в слабокислотной системе для очистки. В это время, по-видимому, не происходит образования побочных продуктов. Использование УФ-излучения не создает остаточного количества дезинфицирующего средства для систем сточных вод, что считается плюсом.

Гипохлорит натрия

Гипохлорит натрия, иногда называемый жидким отбеливателем, доступен в больших количествах или производится на месте. Массовые растворы могут иметь концентрацию от 5 до 12,5 процентов. Решения, созданные на месте, имеют крепость около 0,8%. Нерасфасованный раствор классифицируется как коррозионно-активный, однако разбавленный (0,8 процента), образующийся на месте гипохлорит, таковым не является. Все материалы, используемые для трубопроводов, должны обладать достаточной химической стойкостью и механической прочностью. Как правило, полиэтилен (ПЭ) или поливинилхлорид (ПВХ) используется для защиты трубопроводов, резервуаров и контрольно-измерительных приборов. При использовании железные или стальные материалы должны быть защищены или облицованы коррозионностойким материалом, например резиной.

Все резервуары или транспортные контейнеры для гипохлорита должны быть снабжены защитной оболочкой, такой как дамба или подходящая емкость, достаточно большая, чтобы удерживать любые случайные выбросы, за исключением случаев образования раствора на месте. Поскольку объемные растворы гипохлорита натрия содержат от 88 до 95 процентов воды, а растворы, полученные на месте, состоят из воды более чем на 99 процентов, необходимо рассмотреть возможные условия замерзания. Наружные установки в районах, где температура может быть ниже 0 градусов 90 117 по Цельсию (32 градуса ^{по Фаренгейту) должны предусматривать обогреваемые резервуары и трассируемые и изолированные трубопроводы. Тепло необходимо не только для защиты от замерзания резервуара и трубопроводов, но и для облегчения прокачки, поскольку низкие температуры влияют на вязкость. Двенадцатипроцентные растворы гипохлорита замерзнут примерно при -15 градусах по Цельсию (5 градусов по Фаренгейту).}

Следует соблюдать осторожность при хранении больших объемов коммерческих растворов гипохлорита натрия, поскольку эти растворы со временем разлагаются и могут образовывать нежелательные хлораты. Разложение не является проблемой для гипохлорита, образующегося на месте, из-за его более низкой концентрации. Количество бромата в растворах гипохлорита натрия способствует образованию тригалометанов (ТГМ). При дезинфекции питьевой воды необходимо избегать присутствия хлоратов и броматов, хотя в сточных водах это вызывает меньше опасений. Рабочие, работающие с гипохлоритом натрия, должны носить резиновые перчатки и защитные очки для защиты от контакта с жидкостью при обслуживании, наполнении, разгрузке или ином использовании химиката.

Гипохлорит кальция

Гипохлорит кальция, иногда называемый порошковым отбеливателем, имеет крепость от 65 до 70 процентов и доступен в виде порошка, таблеток или брикетов. Если используется порошковая форма, гипохлорит кальция необходимо превратить в раствор для использования. Для приготовления раствора необходимы смесительные баки и питательные баки. Раствор, сформированный из порошка, содержит твердые вещества и может образовывать карбонат кальция, который может повлиять на способность к перекачиванию. В результате эти растворы обычно декантируют из смесительного резервуара в исходный резервуар, чтобы свести к минимуму содержание твердых побочных продуктов в исходном резервуаре. Растворы гипохлорита кальция действуют аналогично растворам гипохлорита натрия в том смысле, что они могут разлагаться до хлоратов, но с меньшей скоростью.

Для прессованных таблеток или гипохлорита кальция используются эрозионные питатели или недавно разработанные распылительные питатели. Хранение и обращение с таблетками проще, а в работе питателей эрозионного типа нет движущихся частей. Прессованные таблетки/брикеты менее склонны к разложению, чем порошкообразные.

Газообразный хлор

Количество хлора, необходимое для небольших систем сточных вод, поставляется в баллонах по 45 или 68 кг (100 или 150 фунтов), содержащих жидкий хлор под давлением, также известный как элементарный хлор. Также доступны более крупные контейнеры на 908 кг (2000 фунтов), известные как тонновые контейнеры.

В большинстве систем газ подается из источника под вакуумом через установленные в контейнерах устройства подачи газа. В этих системах для этой цели используются пластиковые трубы из полиэтилена или ПВХ, если давление газа составляет менее 41 кПа (шесть (6) фунтов на кв. дюйм). В некоторых случаях использовался хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ). Если газ должен подаваться через нагнетательный коллектор к устройству подачи газа, трубопровод коллектора должен быть изготовлен из углеродистой стали сортамента 80. Гибкие соединители, используемые для соединения баллона с напорным коллектором, обычно представляют собой медные трубки, хотя рекомендуются и другие подходящие материалы. Институтом хлора (CI). Растворы хлора/воды, образующиеся в системе подачи, для добавления в сточные воды используют жесткие трубы из ПВХ или резиновые шланги, рассчитанные на давление воды в системе.

Любая система, использующая газообразный хлор, гипохлорит натрия или гипохлорит кальция, должна иметь остатки дезинфицирующего средства в распределительной системе. Остаточный хлор может быть либо свободным, либо связанным хлором. Разложение газообразного хлора не является проблемой. Проблемы безопасности при обращении с газом являются основным недостатком его использования по сравнению с альтернативными источниками хлора.

Диоксид хлора

Диоксид хлора используется для очистки воды уже 50 лет. Это сильный селективный окислитель, прекрасное дезинфицирующее средство (бактерии, вирусы, цисты), не вступает в реакцию с аммиаком, практически не зависит от pH и не образует хлорированных органических соединений. Хотя эти характеристики кажутся идеальными для обеззараживания сточных вод, в настоящее время диоксид хлора используется лишь в нескольких муниципальных системах сточных вод. Недостатками диоксида хлора являются высокая стоимость химикатов, сложность и летучесть.

Газообразный диоксид хлора или его растворы недостаточно стабильны для транспортировки и поэтому должны производиться на месте, как правило, путем объединения хлорита натрия с газообразным хлором. Также доступны системы хлорит/гипохлорит/кислота и хлорит/кислота.

Применение диоксида хлора также должно подтверждаться анализом производительности генератора и остаточных значений. В целом, аналитические процедуры адекватны, но требуют много времени. Анализ усложняется тем, что целых пять различных остаточных окислителей (ClO _2, ClO ₂ -, ClO ₃ -, HOC1 и Nh3Cl) могут присутствовать одновременно.

В ходе оценки Агентства по охране окружающей среды было установлено, что диоксид хлора и хлор дезинфицируют несколько видов активного ила и нитрифицированных сточных вод при примерно равной скорости и дозе. В отфильтрованных нитрифицированных стоках диоксид хлора работал лучше, чем хлор. Диоксид хлора также как минимум в пять раз более эффективен против возбудителей Giardia и Cryptosporidium 9.0070 . Однако стоимость диоксида хлора примерно в десять раз выше стоимости хлора.

Контроль и добавление диоксида хлора также могут быть проблематичными. В отличие от большинства водоочистных сооружений, изменения расхода и качества сточных вод потребуют широкого ассортимента продукции ClO ₂ . Уменьшение мощности обычных генераторов ограничено, и эффективность может резко упасть при более низкой производительности. В растворе диоксид хлора представляет собой растворенный газ. Сочетание требований к смешиванию и высокой дозы может привести к ClO ₂ от загазованности. Может потребоваться закрытый контактный бак.

Озон

Озон представляет собой интересную технологию дезинфекции, особенно в связи с отсутствием образования

потенциально опасных остатков, ТГМ. Он использовался в течение многих лет, в основном в Европе, для дезинфекции источников водоснабжения, но его использование для дезинфекции сточных вод было нечастым. Озон (O ₃ ) — очень активный газ. Как и диоксид хлора, он должен производиться на месте по мере необходимости. Все, что требуется для процесса генерации, — это источник чистого сухого воздуха или кислорода, который пропускается между электродами, на которых поддерживается переменный высоковольтный потенциал.

Озон можно использовать для множества целей, включая устранение запаха, химическое окисление и дезинфекцию. Некоторые преимущества использования озона включают: меньше проблем с безопасностью, которые обычно возникают при транспортировке и хранении дезинфицирующих средств; отличные вирулицидные и бактерицидные свойства; время обработки на две трети короче, чем при использовании традиционных дезинфицирующих средств; и улучшение качества сточных вод (включая снижение цвета, запаха и мутности сточных вод).

Утверждение Закона о безопасной питьевой воде в 1986 привело к увеличению использования озона для дезинфекции воды из-за его эффективности против вирусов, бактерий и простейших и сокращения побочных продуктов дезинфекции. Однако, чтобы быть эффективным и экономичным, озон требует высокого качества сточных вод, что затрудняет его использование для очистки сточных вод. Кроме того, озонирование является энерго- и капиталоемким и намного более дорогим, чем традиционные методы дезинфекции.

Выбор дезинфицирующего средства

Выбор дезинфицирующего средства для систем сточных вод должен отвечать ряду задач. Обеззараженные стоки должны оставлять воду безопасной для поглощения принимающим потоком. Дезинфицирующее средство должно минимально воздействовать на флору и фауну принимающего ручья и должно служить барьером для передачи болезней на любой водозабор питьевой воды или зону отдыха ниже по течению. Он также должен создавать минимальное количество побочных продуктов, соответствовать местным нормам, быть рентабельным, простым в эксплуатации, а также безопасным в использовании, транспортировке и хранении.

Чтобы определить систему дезинфицирующих средств, которая лучше всего подходит для данной установки, можно составить матрицу, чтобы относительные достоинства каждого дезинфицирующего средства определялись системой масштабирования, такой как показанная в Таблица 3 . Дезинфицирующие средства указаны в столбцах, а функции или преимущества — в строках. Каждый раздел матрицы может быть заполнен одним из трех значений: (-1, 0 или +1). Эти числовые значения представляют вклад, который дезинфицирующее средство внесет в систему. Значения показывают, является ли результат нежелательным (-1), не оказывает влияния/не относится к делу (0) или является ли результат желательным (+1).

Значения суммируются, и в результате получается числовое значение, которое дает проектировщику или владельцу метод выбора дезинфицирующего средства. Тот факт, что общий вклад каждого дезинфицирующего средства не взвешивается по шкале от одного до десяти, устраняет эмоциональное влияние на выбор. В Таблице 3 представлена ​​сетка для типичной системы сточных вод с расчетным расходом в два миллиона галлонов в сутки (MGD) (3150 кубических метров в час (M ³ /ч)).

В системе можно использовать все технологии, но некоторые из них более подходят, чем другие, в зависимости от местных условий. Доступность и возможности оператора наиболее важны для небольших систем, и некоторые технологии более приемлемы в этих условиях, например, УФ-излучение и таблетки гипохлорита кальция. Если нет питания, можно выбрать гипохлорит кальция. Гипохлорит натрия и газообразный хлор также являются разумными вариантами.

Пример может включать не все варианты; пользователи этого метода могут добавлять различные варианты или требования. После того, как числовое значение установлено, пользователь должен добавить наиболее важные потребности своей системы. Дополнительные требования, которые могут быть включены в матрицу, могут включать:

• Операционные расходы

• Капитальные затраты

• Затраты на техническое обслуживание

• Требования к обслуживанию

• Время доставки химикатов

• Необходимость обучения

• Необходимые средства контроля

Другие требования или аналогичные факторы могут быть добавлены к сетке по желанию пользователя/оператора/проектировщика. В конце концов, большее количество баллов только упрощает выбор желаемой системы.

Ссылки

1. Джонсон, Б., Обеззараживание сточных вод — Текущая практика , JWPCF, 52 (7), стр. 1844-1868, 1980.
2. Росс М. и др., 19 лет97 Оценка практики дезинфекции 1996 г. , отчет Комитета по дезинфекции Федерации водной среды, представлен на WEFTEC, Чикаго, 1997 г.

Метод