Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств. Методы очистки сточных вод — разбор трех основных способов переработки воды.

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

Процесс очистки сточных вод производственного предприятия, как правило, включает несколько стадий, на каждой из которых возможно применение различные методов очистки сточных вод и соответствующего технологического оборудования. Данная ситуация обусловлена в первую очередь тем, что многие методы, в особенности тонкой очистки сточных вод нельзя использовать, если в них присутствуют взвешенные вещества и эмульсии. Кроме этого, большинство методов очистки стоков имеет верхний предел концентраций по загрязняющим веществам, от которых данный метод должен очищать сток. Следовательно возникает необходимость предварительной обработки стоков перед применением основных методов их очистки. Применение стадийной очистки сточных вод промышленных предприятий обусловлено также тем, что комбинированием нескольких типов процессов обработки возможно достигнуть требуемой степени очистки с минимальными затратами.

На различных промышленных производствах используется различное количество стадий очистки воды. Это зависит от организации очистных сооружений, используемых методов очистки и состава стоков. Для разработки информационной системы процессы очистки стоков следует рассматривать на основе более обобщенного подхода.

Наиболее рациональным, очевидно, будет разделение процесса очистки стоков на четыре этапа, в соответствии с разделением загрязняющих веществ на основе их агрегатного состояния по классификации академика Кульского.

На первой стадии очистки сточных вод необходимо извлечь крупные частицы взвешенных веществ и грубодисперсных примесей, нейтрализовать токсины и удалить из сточных вод масла. Если данные загрязнения в сточных водах отсутствуют, следует начать очистку сточных вод со второй стадии, на которой происходит извлечение практически всех механических примесей, а также проводится подготовка стоков к дальнейшей очистке, а именно, снижение агрессивности сточных вод, понижение неприемлемых концентраций отдельных загрязняющих веществ. На третей стадии очистки стоков проиводится извлечение всех загрязняющих веществ до определенного заданного уровня. Если степень очистки недостаточна, требуется четвертая стадия очистки сточных вод, на которой использубтся методы, позволяющие извлекать соединения, находящиеся в растворимом состоянии.

Применение конкретных способов очистки сточных вод либо их комбинирование на каждом этапе обработки определяется химическим составом и физическими свойствами сточных вод. В зависимости от наличия или отсутствия определенных классов загрязняющих веществ в стоке возможно исключать некоторые стадии водоочистки. Не трудно обнаружить, что вторая и третья стадии очистки являются неотъемлемой частью любой технологической схемы очистки сточных вод. Данные стадии очистки – первая и вторая стадии обработки сточных вод это основа любого технологического процесса очистки. Первая стадия является предварительной обработкой, а последняя - глубокой очисткой сточной воды. Все стадии техпроцесса обработки сточных вод производственного предприятия представлены на Рисунке:

Предварительная стадия обработки сточных вод. Когда стоки промышленного предприятия содержат крупные частицы взвешенных веществ либо волокна (как в производстве керамических и силикатных материалов), а также нефтепродукты, требуется тщательная предварительная очистка сточных вод, включающая в себя:

Отстаивание сточных вод с использованием либо без использования химических реагентов в зависимости от состава стоков,

Фильтрация через решетки или сетчатые фильтры,

Подача стоков на гравийные фильтры (грубая очистка),

Коагуляция (дозирование растворов солей железа либо алюминия),

Извлечение из сточных вод вредных веществ специальными методами,

Применение нефтеловушек для очистки сточных вод от нефти и масла.

При определенных условиях необходимо дозировать в сточную воду флокулянт для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и процесса хлопьеобразования.

Первая стадия обработки сточных вод. Существует множество различных способов первичной обработки стоков, с различной эффективностью:

Механическая первичная очистки сточных вод,

Усиленная реагентно первичная обработка с низким дозированием химикатов,

Первичная обработка взвешенных веществ,

Биологическая очистка сточных вод

Цель первичной обработки сточных вод – прежде всего механическая очистка, а также значительное снижение количества загрязнений. Данный этап является неоднозначным. Используемые в нем методы могут сильно отличаться по принципу очистки сточных вод.

Вторая стадия обработки сточных вод. Вторая стадия является основной стадией очистки стоков, на которой происходит извлечение большинства загрязняющих веществ. При обработке на данном этам наряду с физико-химическими методами нередко применяют процессы биологической деградации отходов. Применяемых при вторичной обработке методов, как правило, бывает достаточно для очистки стоков. Тем не менее очистка сточных вод до жестких требований ПДК иногда достигается лишь после стадии глубокой очистки воды. На данном этапе применяются более эффективные физико-химические методы очистки и обессоливания воды такие, как , нанофильтрация и .

Для того, чтобы сотрудники РХТУ им. Д.И. Менделеева подготовили для Вас технико-коммерческое предложение, просим Вас заполнить следующий опросный лист:

Заполненный опросный лист просим направить по адресу электронной почты

Человек ежедневно решает несколько житейских задач, которые сопряжены с необходимостью расходования воды. Утреннее умывание, приготовление пищи, мытьё посуды, стирка, приём душа или ванны – вот неполный перечень этих обязательных действий. В процессе решения таких задач вода серьёзно загрязняется и становится непригодной для дальнейшего использования. Кроме того, различные элементы и частицы делают такую жидкость опасной для окружающей среды.

Хозяйственно-бытовые сточные воды подвергаются специальной очистке

Именуемая бытовыми стоками, такая вода выводится в систему канализации. По ней жидкость доставляется в специальные сооружения, предназначенные для удаления вредных и опасных элементов. В процессе удаления в очистных системах используются различные методы, чтобы вода на выходе, перед спуском в водоём или грунт, не представляла опасности для человека и окружающей среды. Какие же методы очистки применяются и как они работают?

Виды стоков и методики удаления загрязнений

Все сточные воды принято разделять на три вида. К атмосферным стокам относят ливневую канализацию, поливные, талые и дождевые воды. Промышленные (производственные) сточные жидкости – результат деятельности заводов и предприятий. Бытовые стоки – результат деятельности человека, воды которые попадают в централизованные или автономные канализационные сети.

Бытовые сточные воды могут иметь загрязнения трёх типов:

Минеральные.
Органические.
Биологические.

К минеральным загрязнителям относят: части грунта, соли, химические элементы и соединения неорганического происхождения. К органическим загрязнителям относят: сложные элементы животного и растительного происхождения, различные химические и полимерные органические соединения.

Биологические загрязнители – различные бактерии, грибковые, вирусы и другие простейшие микроорганизмы, находящиеся в канализационных сетях, осуществляющие жизнедеятельность за счёт содержимого стоков.

В бытовых стоках из-за благоприятной среды находится высокая концентрация биологических загрязнений. Они могут служить источником серьёзных заболеваний, поэтому очистка стоков приобретает большое значение. Как правило, в стоках содержатся все три типа загрязнений. Минеральные и органические примеси находятся в соотношении примерно 3 к 2.

Выделяется несколько методов очистки сточных вод. Очистные сооружения в зависимости от задач могут включать различное количество систем, в которых поэтапно применяется определённое сочетание методов.

В централизованных системах по очистке бытовых стоков обязательно применяются механический, биологический и дезинфицирующий методы. Для промышленных предприятий характерно дополнительное применение физико-химических и химических методов.

Механические методы

Задача технологий по механической очистке – удаление из жидкости нерастворимых частиц и элементов. Выделяют два основных метода такой процедуры:

Применение фильтрующих устройств грубой очистки при водотоке (решётки, песколовки, фильтры).
Отстаивание в специальных резервуарах, когда тяжёлые частицы оседают на дно (первичные отстойники, септики).

К технологиям механической очистки относят:

Отстаивание.
Процеживание.
Фильтрацию.

Такие методы применяются в качестве первичного этапа в системе очистных сооружений и позволяют удалить до 75% всех загрязнителей. К механическим устройствам относятся: решётки, сита, пескоулавливатели, нефтеловушки, отстойники, септики, фильтры. Такие методы являются наиболее простыми и дешёвыми.

Системы механической очистки монтируются в сетях ливневой канализации, так как в ливневых сточных водах содержится большое количество крупного нерастворимого мусора – частицы грунта, листья, ветки. В канализационных трубах устанавливаются пескоулавливатели, которые фильтруют и выводят из системы крупный мусор.

Биологические методы

Биологические методы очистки сточных вод подразумевают удаление растворённых компонентов благодаря жизнедеятельности аэробных или анаэробных микроорганизмов и бактерий.

Аэробные организмы требуют для своей деятельности постоянного поступления кислорода. Анаэробные организмы осуществляют окисление растворённой органики в жидкости без присутствия кислорода.

Сооружения биологической очистки:

Септики.
Биофильтры.
Аэротенки.
Метатенки.
Биологические пруды.

Септик представляет собой герметичную ёмкость, где за счёт наличия кислорода и биологической среды происходят окислительные процессы, позволяющие удалить органику из жидкости. Простые септики могут быть отнесены к средству простой механической очистки.

Септик с биофильтрами оснащён специальным резервуаром с дренажной системой из щебня и песка. Дренаж покрыт специальной биоплёнкой. Проходя через такой фильтрующий слой, в котором находятся бактерии и простейшие организмы, жидкость освобождается от подавляющего большинства загрязнений.

Аэротенки – искусственные резервуары, где происходит очистка за счёт перемешивания в стоках активного ила с бактериями и простейшими при подаче кислорода.

Метатенки – герметичные ёмкости, где происходит процесс окисления за счёт жизнедеятельности анаэробных бактерий с выделением метана.

Биопруды – искусственные водоёмы, небольшой глубины (до 1 метра), где создаются естественные условия для аэробной очистки стоков. В прудах происходит естественное насыщение кислородом из воздуха, а солнце нагревает жидкость небольшой глубины, что способствует созданию благоприятной среды для бактерий и простейших.

Физико-химические методы

Для очистки в бытовых условиях данные методы практикуются крайне редко. Их применение практикуется для очистки стоков на промышленных предприятиях. К таким методам относятся:

Коагуляция. Эти элементы связывают частицы загрязнений и образуют крупные соединения, которые оседают в качестве осадков.
Сорбция (абсорбция и адсорбция) – поглощение твёрдым телом или жидкостью различных веществ.
Центрифугирование – отделение частиц из жидкости путём вращения в специальной центрифуге.
Окисление.
Тепловая обработка, выпаривание и испарение.
Флокуляция – разновидность коагуляции. Очистка происходит в результате образования хлопьев в результате добавления флокулянтов и оседания их в виде осадков. Использование крахмала и декстрина в качестве флокулянтов.
Ионообменный метод.
Гиперфильтрация.
Электролиз. Способ очень эффективен: разрушает органику, удаляет металлы и кислоты.
Экстракция – извлечение из жидкости определённых веществ с помощью помещения растворителя.
Эвапорация – очистка стоков с использование водного пара.
Электрокоагуляция.
Кристаллизация.

Физико-химические методы имеют ряд бесспорных преимуществ:

Удаляет широкий спектр загрязнений различного характера.
Степень очистки имеет стабильные показатели, отличается большей глубиной и качеством.
Процесс очистки можно полностью автоматизировать.
Не требуют крупных резервуаров и водоёмов.

Одновременно использовать все вышеназванные технологии в очистных сооружениях нет необходимости. Для каждой конкретной системы подбираются несколько способов, которые максимально подходят для конкретного случая.

Химические методы и дезинфекция

Химическими называются методы очистки путём добавления в жидкость определённых химических элементов, которые нейтрализуют органические и биологические загрязнения. Благодаря использованию химических реагентов из воды выводится до 95% нерастворимых загрязнений и до 25% растворимых. В городских системах очистных сооружений часто применяется обработка за счёт добавления хлора. Для обеззараживания сточных вод применяются специальные установки ультрафиолетового облучения.

Требования по очистке

Строгие требования по очистке стоков существуют только для промышленной сферы. В нормативах указываются допустимые концентрации всех элементов и веществ. Для стоков из источников непромышленного происхождения строгих нормативов не предъявляется. Но сброс таких жидкостей в открытые водоёмы или почвы также запрещается. Они должны проходить необходимые процедуры по удалению наиболее опасных компонентов. По хозяйственным стокам, которые сбрасываются в водоёмы, существуют нормативные требования по содержанию и концентрациям.

В современных условиях серьёзно возросла антропогенная нагрузка на водные объекты. Большое количество токсикантов попадает в стоки не только из промышленных предприятий, их количественные показатели растут и на бытовом уровне. Такие неблагоприятные условия требуют ужесточения мер по контролю очистки сточных вод бытового происхождения. Сегодня перечень элементов, которые в ограниченном количестве содержаться в стоках, попадающих в очистные системы, составляет более 1300 наименований. Большое значение придаётся мерам по удалению азота и фосфора.

Состояние очищенных сточных вод регламентируется специальными санитарными правилами и нормами. В этих документах представлен общий перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия. Такие перечни включают около 1 тыс. наименований элементов.

Система контроля ориентирована на поддержание жизнеспособной среды рыбохозяйственных водоёмов, к которым относится подавляющее большинство естественных рек, озёр, прудов и т. д. То есть, сбрасываемые стоки после очистки не должны нести угрозы рыбам, обитающим в водоёме. Ключевым показателем здесь является концентрация кислорода в воде.

На основе требований нормативной документации по качеству и составу стоков производится проектирование всех очистных сооружений. Они позволяют спланировать необходимое количество методик удаления загрязнений. На этой основе производится расчёт размеров и количества очистных резервуаров, перечень необходимого оборудования и приборов.

Очистные сооружения

Оборудование различных типов очистных систем производится исходя из задач, которые они будут решать. Они могут быть оборудованы различным количеством блоков, в каждом из которых реализуется определённая технология удаления загрязнений.

Виды очистных блоков:

Фильтрующие и отсеивающие.
Биоочистные.
Установки по регулированию насыщенности кислородом.
Обеззараживающие.
Реализации химических и физических реакций по удалению загрязнений.

Сооружения могут использовать блоки надземного или подземного размещения. К элементам систем относятся резервуары по хранению и транспортировке стоков. К устройствам очистных систем предъявляются серьёзные требования по надёжности и прочности материалов. Все блоки должны быть долговечными, с точки зрения эффективности использования (не менее 30 лет полезной работы).

Требования при планировании монтажа очистных сооружений:

Глубина залегания грунтовых вод.
Характер подводящих конструкций.
Комплектация: количество этапов очистки, выраженных в блочной структуре.
Наличие источников электроэнергии и других ресурсов.
Транспортная доступность для вывоза твёрдых элементов.
Характер выводящих конструкций.
Необходимость применения дополнительных средств химической и физической очистки (реагенты и т. д.).

Схема очистных сооружений модульного типа (БИОС):

Решётки и сита.
Песколовки.
Первичный отстойник.
Аэротенк.
Вторичный отстойник.
Блок доочистки.

В резервуарах с решётками, ситами, песколовками проходит механическая очистка стоков. Такую же задачу решает и первичный отстойник, который предваряет аэротенк. Решётки позволяют удалить крупные загрязнения минерального и органического происхождений. Сита удаляют более мелкие нерастворённые примеси.

Отсеянные загрязнения выводятся для переработки в специальные сектора на самом очистном сооружении или на отдельные перерабатывающие предприятия.

Затем стоки проходят через резервуар с песколовками. Здесь происходит осаживание мелких частиц. Здесь же используется метод флотации. Он применяется с помощью жироловки, которая позволяет удалять жировые элементы с поверхности жидкости благодаря охлаждению и замедлению движения жидкости при прохождении через специальные ёмкости. Отфильтрованный песок используется при проведении дорожных работ.

Далее, стоки попадают в первичный отстойник. В этом резервуаре из железобетона, с глубиной от трёх до пяти метров, происходит осаживание взвесей органического характера. Специальными скребками из жидкости выгребаются загрязнения. В последние годы, для более глубокой механической очистки используются мембранные устройства. Состоящие из плоских листов, труб, капилляров и волокон, они позволяют удалять максимально возможное количество загрязнений.

После первичного отстойника жидкость попадает в аэротенки, где начинается этап биологической очистки воды. После аэротенков очищенные стоки переводятся во вторичные отстойники. Здесь с помощью специальных насосов из жидкости удаляется активный ил, который возвращается по специальным трубам в аэротенк. При необходимости в систему могут подключаться резервуары, в которых проводятся определённые процедуры физико-химической очистки.

Сточные воды - это воды, загрязненные в результате деятельности человека и отводимые по канализационному коллектору в место скопления для дальнейшей переработки и очистки. Причем сточными считаются воды, образовавшиеся (загрязненные) как на промышленных предприятиях, так и сформировавшиеся впоследствие хозяйственно-бытовой деятельности человека. Такая вода содержит массу патогенных микроорганизмов, соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты и нитриты, а также много вредных химических и биологических соединений. Поэтому с целью сохранения водных ресурсов Земли была разработана специальная схема очистки сточных вод, которая направлена на то, чтобы сбрасывать в водоёмы и грунт уже нейтрализованную осветленную воду. Такое отношение к экологии позволяет сберечь пресную воду на планете для последующих поколений.

Методы нейтрализации (очистки) стоков

Сточную воду в зависимости от типа и вида примесей в ней сегодня очищают несколькими методами. Причем использоваться может как просто конкретный метод, так и комбинированная технология очистки, если это необходимо для качественной нейтрализации стоков. Чаще всего используют такие методы очистки:

Механическая обработка воды (отстаивание и фильтрование). Это самый простой и недорогой способ очистки воды.
Химическая очистка стоков (смешивание стоков с химическими нейтрализующими веществами). В результате добавления реактивов в воду происходят реакции, которые полностью или частично нейтрализуют вредные примеси в стоках.
Физико-химическая обработка загрязненной воды (обработка ультрафиолетом или озонирование стоков).
Биологический способ очистки стоков . В этом случае в водную среду загружается определенное количество бактерий, которые питаются конкретными патогенными микроорганизма, сводя их количество в воде к нулю.

Очистные сооружения и специальные системы для очистки сточных вод

Самыми действенными и востребованными в процессе нейтрализации стоков являются такие установки и приспособления:

УФС - установка фильтрующая самоочищающая.
Пескоуловители.
Жироуловители.
Пруды-отстойники.
Септики и мембранные сооружения.

Рассмотрим подробнее принцип действия каждого приспособления.

Фильтрующая установка

Приспособление, которое пропускает через свои фильтры сточную воду и тем самым очищает её. Фильтры должны самоочищаться, но на практике на промышленных предприятиях применяются вместо самоочищающихся фильтров стандартные решетки и сита, которые требуют очистки грабельным методом вручную или с использованием специальных устройств.

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости. Причем решетки и фильтрующие сетки в такой установке могут иметь совершенно различное строение (дробильное, шнековое, ступенчатое, в виде пластин или стержней). Самая мелкая фракция решетки такого приспособления равна 2 см. Весь мусор, собранный на решетки или сетки, сразу же отправляется на переработку или утилизацию. Если же используются решетки с дробильной конструкцией, то примеси мусора нейтрализуются прямо в очищаемой воде.

Кроме сеток и решеток в механической очистке стоков могут принимать участие барабанные сита. Фракция ячеек у сита составляет до нескольких десятых миллиметра. Эти устройства имеют более мелкую фракцию по сравнению с решетками и предназначены для удаления из воды примесей в виде гравия, песка, мелких осколков стекла и пр. Барабан, вращаясь в воде, вбирает в свою полость все посторонние примеси.

Песколовки

Следующий этап в очистке вод механическим способом. После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям. Здесь приспособления дополнительно отсеивают самые мелкие частички примесей в виде песка. В песколовках вода может двигаться как горизонтально, так и вертикально. Эффект очистки от этого не снижается. Пескоуловители работают благодаря силе гравитации, которая осаживает на дно все мелкие частички песка. При этом стоит знать, что чем выше скорость потока воды, тем слабее сила гравитации. А это значит, что для качественной работы песколовки скорость движения стоков нужно снижать.

Важно: песок, отделенный от воды таким образом, чаще всего используется в дальнейшем при строительных работах.

Жироуловитель

Этот тип очистного сооружения, как правило, устанавливается следующим за песколовкой. Жироуловитель имеет закрытую форму и предназначен для некоторого охлаждения стоков. В результате снижения температуры воды все растворимые жиры приобретают определенную форму и всплывают на поверхность воды. Далее стоки протекают в отстойники, а жиры удаляются из жироуловителей.

Отстойник

Такие неглубокие самодельные современные пруды предназначены для дальнейшего отстаивания воды. Здесь стоки могут отстаиваться до 3 часов. В результате отстаивания все примеси и взвешенные частички мусора, оставшиеся в воде, дополнительно удаляются.

Важно: эффективность отстаивания с применением такой схемы очистки сточных вод равна 50%. Эффективность можно и увеличить, если на порядок уменьшить глубину пруда-отстойника и при этом увеличить его площадь.

После отстаивания воду осветляют с использованием специальных коагулянтов, которые превращаются в воде в хлопья, тем самым фильтруя стоки, дополнительно осветляя их.

Дополнительные установки для очистки сточной воды

Помимо перечисленных выше систем и приспособлений в очистке стоков применяются и так называемые мембранные приспособления. В конструкции таких установок есть специальные мембранные листы, переливные трубы и капилляры. Благодаря такой конструкции стоки делятся в мембранной установке на две части. При этом их давление и составы разнятся. Мембранные установки могут быть выполнены из полимеров или керамики.

Гидроциклоны и центрифуги

Эти современные устройства также используются для осаждения взвешенных частиц в стоках. Благодаря центробежной силе, в которую попадает сточная вода, все примеси отделяются от жидкости и вода считается прошедшей этап механической обработки.

Гидроциклоны в отличие от центрифуг бывают открытыми (работают с легкими примесями) и напорными (предназначены для отделения тяжелых частиц мусора от стоков). Такая классификация позволяет использовать установки в зависимости от типа и степени загрязнения сточных вод.

В свою очередь классификация центрифуги выглядит так:

Отстойные;
Фильтрующие.

В конструкции фильтрующих производственных центрифуг предусмотрены тонкие металлические листы с перфорацией для более качественного осаждения частиц. Также аппараты имеют основные сетки из меди, алюминия или стали и тканевые плотные перегородки. Вид и тип фильтра полностью зависит от намеченной задачи, то есть от скорости отделения примесей, их величины, вида стоков, давления жидкости и концентрации мусора в стоках.

Аэротенк

Водоочистное устройство для биологической очистки стоков. Здесь вода обрабатывается специальным органическим илом под воздействием нагнетаемого в установку кислорода. В результате происходит поедание бактериями вредных примесей, содержащихся в воде. Чаще всего такой основной метод очистки сточной воды используют в случае её загрязнения органическим мусором.

Принцип и схема очистки загрязненной сточной воды сегодня

Изучив все действующие приспособления для нейтрализации сточных вод можно рассмотреть, как происходит нейтрализация стоков. Состоит она из нескольких этапов:

Сначала все стоки с предприятий и жилых массивов города попадают в специально смонтированный водосборник, откуда после транспортируются на очистную станцию.
Первый основной этап нейтрализации производственных (промышленных) стоков - механическая очистка. То есть прохождение стоков через специальные фильтры, сетки и решетки для отделения крупного мусора. Частицы мусора отправляются в шламосборник.
Следующий этап (стадия) очистки воды - её перекачивание в специальный отстойник, где происходит дальнейшее осаждение оставшихся частиц мусора и их удаление из воды. В отстаивании принимает участие и песколовка, которая пропускает через себя поступающую в отстойный пруд воду.
Далее отстоянная вода проходит стадию осветления с использованием коагулянтов и отправляется в пресс-фильтры. Здесь под большим давлением вода проходит сквозь специальные фильтры, которые улавливают все оставшиеся частицы. Эта стадия является заключительной при механической очистке стоков.
Далее в зависимости от первоначального типа загрязнения стоков вода отправляется для дальнейшей биологической, химической или физико-химической очистки. То есть на воду будут воздействовать либо бактериями, либо химическими веществами, либо ультрафиолетом или озоном.

Важно: эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%. Дальнейшие манипуляции с водой позволяют очистить стоки на 90-98%.

Дальнейшее обеззараживание стоков

Помимо очистки сточной воды необходимо провести и стадию её обеззараживания. Самым распространенным методом считается хлорирование. Но согласно канадского «Акта о защите окружающей среды» этот метод представляет собой угрозу для экологии, поэтому в России принято решение о дополнительном дехлорировании стоков перед их сбросом в пруды, грунт или водоёмы.

Помимо хлорирования очень эффективным способом дезинфекции стоков является озонирование. Но этот метод достаточно дорогостоящ. Используется лишь в странах Европы.

Альтернативным и качественным способом очистки стоков является обработка воды ультрафиолетом. Специальные УФ лампы воздействуют на поверхность воды, обеззараживая её и уничтожая остаточные патогенные микроорганизмы в жидкости.

Стоит отметить, что при обработке воды УФ-лампами вода не принимает участия в реакции. Между собой взаимодействуют только бактерии и ультрафиолет. Эффективность такой очистки воды равна 90%.

Важно: установки для дезинфекции стоков ультрафиолетом не занимают много места и полностью автоматизированы. Кроме того, они не представляют угрозы для человека.

Под очисткой стоков подразумевают их специальную обработку с целью удаления присутствующих в ней вредных веществ. На данный момент разработано и используется достаточно много методов очистки. Выбор в пользу того или иного способа очистки сточных вод напрямую зависит от особенностей загрязнений и целого перечня условий. Кратко рассмотрим каждый из перечисленных методов.

Суть механического метода очистки сточных вод заключается в том, что из загрязненных стоков посредством механической фильтрации исключаются всевозможные примеси. Различного рода частицы задерживаются специальными мелкими решетками, ситами, бензоуловителями и прочими очистными элементами. Посредством механических систем очистки удаляется до 70% загрязнений.

Суть химического метода заключается в том, что в сточные воды подаются специфические химические вещества, которые воздействуют на загрязнения, что приводит к их осаждению в виде осадков. С помощью таких систем очистки сточных вод обеспечивается снижение показателя нерастворимых примесей до 95%. Данный метод считается одним из самых эффективных среди всех существующих.

Суть биологического метода заключается в использовании для очистки биохимического и физиологического принципов самоочищения природных водоемов. Основную роль в промышленных биологических очистных системах играют бактерии, которые добавляются в стоки и которые производят их очистку. Схема биологической очистки показана на фото.

Суть физико-химического метода очистки сточных вод заключается в удалении из них тонкодисперсных веществ и в разрушении плохо окисляемых соединений. В большинстве современных промышленных физико-химических очистных установках и оборудовании используются такие методы очистки сточных вод как сорбция, коагуляция и экстракция.

Рассмотрим каждый метод очистки и каждую систему очистки более подробно.

Биологическая очистка сточных вод

Как уже упоминалось в основе данного метода очистки лежит способность определенных микроорганизмов минерализовать органические вещества. Именно по такой системе очистки осуществляется природное самоочищение в водоемах и реках. Для ускорения очистки таким методом в биологических установках и оборудовании используются специальные бактерии, которые и ускоряют процесс биологической очистки и повышают его эффективность.

При биологическом методе используют аэробные и анаэробные микроорганизмы.

Аэробные бактерии существуют только в среде, где присутствует кислород. Под влиянием таких бактерий осуществляется полное разрушение органических веществ до углекислого газа и воды. Самостоятельно аэробный метод при биологической очистке используется редко: как правило он применяется совместно с анаэробным методом очистки.
Анаэробные бактерии при биологической очистке могут существовать в среде, в которой отсутствует кислород. Обычно анаэробные системы очистки используют в условиях высокой концентрации органики, которая превышает допустимый уровень для аэробных микроорганизмов. При этом в случае невысокого уровня содержания органических веществ анаэробный метод очистки малоэффективен. Именно поэтому в большинстве систем очистки после очистки анаэробными микроорганизмами производят дополнительную очистку аэробными бактериями.

Принцип технологии биологической очистки детально рассмотрен в видео ниже.

Механическая

Механический метод очистки применяют для отделения из сточных вод достаточно больших загрязнений путем процеживания или фильтрации. Основные особенности метода механической очистки следующие:

Для удаления крупнофракционных веществ применяют способ процеживания стоков через решетки и всевозможные сита.
Для исключения из стоков веществ с большей/меньшей плотностью частиц (в сравнении с водой) применяется метод отстаивания. При способе отстаивания самые легкие соединения всплывают на поверхность, а самые тяжелые выпадают в осадок.
Для удаления различных минеральных загрязнений используется метод осаждения с применением специальных систем отстойников. Фото отстойников показано ниже.
Для удаления легких по сравнению с водой веществ (масла, нефть, жиры), которые при очистке всплывают на ее поверхность, используют специальные очистные установки – маслоулавливатели, нефтеулавливатели и т.д. В большинстве своем такой метод и такое оборудование применяются для очистки промышленных сточных вод.

Чаще всего методы механической очистки и оборудование для механической очистки используются при очистке промышленных сточных вод. Во всех иных случаях механическое очищение применяется в качестве начальной очистки перед осуществлением биологической обработки.

Технология механического очищения стоков детально рассмотрена в видео:

Химическая

Химические системы очистки сточных вод подразумевают использование для удаления загрязнений специальных химических веществ. В частности используют хлор, известь, соляную кислоту.

Химическая очистка сточных вод выполняется в несколько этапов:

Нейтрализация загрязнений. Данный метод предполагает смешивание кислотосодержащих стоков с щелочными и последующую фильтрацию посредством соответствующих веществ. При этом в технологии нейтрализации кислых вод применяют доломит, цемент, аммиачную воду.

Окисление. Окисление производится для обеззараживания загрязнений в процессе очистки сточных вод. В качестве окислителей используют хлорат натрия, озон, сжиженный хлор и т.д. Следует отметить, что наиболее эффективный окислитель – фтор. Однако на станциях и в системах применяется он достаточно редко, поскольку является довольно агрессивным химическим веществом. Наиболее распространенным окислителем, применяемым в промышленных установках и системах химической очистки сточных вод, является хлор.

Химическая очистка сточных вод подробно рассмотрена в видео.

Физико-химические методы очистки

Данный метод очистки может использоваться как самостоятельно, так и совместно с другими методами и технологиями – химической, механической и биологической очисткой.

К наиболее распространенным методам физико-химического очищения сточных вод можно отнести коагуляцию, ионный обмен, флотацию. Рассмотрим каждый из данных методов более детально:

Метод коагуляции предполагает подготовку специальных растворов, содержащих в своем составе флокулянты и коагулянты. Такие растворы добавляют в установку со сточными водами. В результате реакции из загрязнений образуются хлопья, которые впоследствии удаляются системой механической обработки.
Метод ионной очистки предполагает отбор из специального раствора электролита ионов в обмен на такое же количество ионов ионита. Такой метод очистки сточных вод является обратимым и может использоваться не только для очистки сточных вод, но и в оборудовании и установках, предназначенных для смягчения воды.
Метод флотации предполагает подачу в сточную воду воздушных пузырей. При этом загрязняющие частицы прилипают к этим пузырям, что приводит к образованию на поверхности пены. В случае если загрязняющие частицы вследствие своих свойств не прилипают к пузырям, то в очистную систему добавляют специальные реагенты. В последующем пена с загрязняющими веществами удаляется механическим способом. Фото пенной субстанции показано ниже.

Оборудование для очистки методом флотации применяется чаще всего в промышленных и производственных предприятиях, занимающихся переработкой нефтепродуктов. Фото системы флотации сточных вод.

Технология физико-химического удаления загрязнений рассмотрена в видео ниже.

Оборудование для очистки сточных вод

Для максимальной наглядности рассмотрим современные системы, оборудование и установки, используемые для очистки производственных и бытовых канализационных стоков.

Насосная станция для канализации

Такая станция предназначена и используется для перекачки сточных вод в случаях, когда не возможна их транспортировка самотеком. В зависимости от требований и условий работы промышленные насосные станции для откачки канализационных стоков могут быть самовсасывающими или погружными. Фото насосной станции представлено ниже.

Станция для механической очистки сточных вод

Система предназначена для начальной обработки сточных вод от загрязнений путем их осаждения. Основным конструктивным элементом большинства промышленных станций механической очистки является пескоотделитель. Именно с помощью этой системы производится очищение сточных вод от крупнодисперснных загрязняющих веществ. Фото промышленной установки для очистки сточных вод механическим путем показано ниже.

Система жироулавливания

Система жироулавливания предназначена для выделения из сточных вод жиров разного происхождения. Жироулавливатель является обязательным оборудованием канализационной системы, поскольку скапливание жиров существенно снижает пропускную способность всей системы. Системы жироулавливания применяются при очистке промышленных загрязненных вод. Система жироулавливания отображена на фото ниже.

Станция биологической очистки сточных вод

Такая станция являет собой некую емкость квадратной формы, выполненную из нержавеющего стального сплава или стеклопластика. Принцип работы такой системы базируется на использовании определенных микроорганизмов и чередовании аэрируемых зон с рециркуляцией ила. Данный метод и такие системы находят широкое распространение при организации бытовых, непроизводственных канализационных систем. Фото промышленной станции биологического очищения сточных вод отображено ниже.

Оборудование для биологической очистки может быть заглубляемого или наземного исполнения. В промышленности, как правило, используются подземные установки биологической очистки. Наземные станции биологической очистки применяются, если подземная установка невозможна или необходимо получить мобильное очистное сооружение сточных вод. Фото мобильной станции очистки показано ниже.

Следует отметить: очень часто станцию биологической очистки называют аэротенком. Такое название установка биологической очистки получила вследствие использования в ней технологии очистки посредством аэробных бактерий. Фото аэротенка отображено ниже.

Станция химической очистки стоков

Станции, в которых используется химическая технология очистки сточных вод, предназначены преимущественно для построения систем очистки на больших производствах. При этом следует отметить, что универсальных промышленных установок для подобной очистки стоков, как и универсальных технологий очистки, не существует. В каждом определенном случае требуется определенная станция, которая рассчитана для осуществления химической очистки тех или иных загрязнений и использует в своей работе соответствующий метод очистки. В случае если одной только системой химического очищения ограничиться нельзя такая технология используется в комплексе с механической или физико-химической очисткой сточных вод.

Фото станции химической очистки показано ниже.

Мембранный очиститель

Данную систему можно назвать одной из самых совершенных среди всех существующих. Основным преимуществом такой станции является очистка сточных вод на молекулярном уровне. После прохождения через такую систему очищенная вода впоследствии может использоваться для тех или иных технологически-производственных процессов. Фото промышленного мембранного оборудования:

Установка очистки сточных вод

Рассмотрим детально наиболее распространенные варианты установок очистки сточных вод, которые применяются в бытовых очистных системах. Чаще всего при создании канализационных систем в частных домах используются установки биологической очистки стоков. Принцип действия такой системы заключается в следующем:

Начальная очистка стоков осуществляется в так называемом септике. Септик представляет собой специальную камеру, в которой осуществляется разложение органических загрязняющих веществ с помощью анаэробных бактерий. Разумеется, для обеспечения процесса брожения в септике исключается доступ кислорода. Фото септика отображено ниже.

Анаэробная технология очистки осуществляется путем гидролиза органических соединений на менее сложные частицы. С целью повышения эффективности анаэробной очистки используют специальное оборудование — биореактор, представляющий собой специальный наполнитель, который имеет соты с анаэробными бактериями. Благодаря этим сотам существенно повышается эффективность работы очистной установки. Фото биоректора отображено ниже.

Технология очистки сточных вод: видео

Для максимальной наглядности предлагаем вам посмотреть видео, в котором детально рассмотрена технология очищения сточных вод.

Состояние экологии на сегодняшний день, к сожалению, оставляет желать лучшего. Это результат безалаберного использования природных ресурсов. Потребление человечеством воды постоянно растет, а запасы чистой воды в природе с каждым годом уменьшаются. Использование моющих средств и различной бытовой химии очень сильно загрязняет сточные воды современных городов, что существенно усложняет очистку стоков. Сточные воды содержат массу различных загрязняющих веществ, от механических компонентов до сложных химических соединений, поэтому очистка сточных вод — процесс сложный и многоуровневый.

Все методы очистки стоков можно условно разделить на деструктивные и рекуперационные. Результатом деструктивных методов очистки будет разложение сложных загрязняющих соединений на простые, они выведутся из воды в виде газов, либо выпадут в осадок, либо останутся растворенными в воде, но обезвреженными. Результатом рекуперационных методов очистки будет извлечение из сточных вод всех ценных веществ для дальнейшей переработки.

Способы очистки сточных вод

Механический
Биологический
Физико-химический
Дезинфекция сточных вод
Термическая утилизация

1. Механический метод самый простой. Механической очисткой из сточных вод удаляются нерастворимые компоненты загрязняющие воду, как твердые, так и поверхностные жировые загрязнения. Сточные воды сначала проходят через решетки, далее через сита и отстойники. Более мелкие компоненты осаждаются песколовками. Очистка сточных вод от нефтепродуктов осуществляется с помощью жироловок и бензомаслоуловителей. Усовершенствованный метод механической очистки — мембранный — используется вместе с традиционными методами и позволяет производить более тщательную очистку. Механическая очистка сточных вод является подготовкой к биологической очистке и позволяет удалять из бытовых стоков до 70% примесей, а из промышленных — до 95%.

2. Биологическая очистка сточных вод происходит благодаря жизнедеятельности микроорганизмов способных окислять органические вещества. Основой развития этого метода является естественная очистка рек и водоемов населяющей их микрофлорой. Таким образом, стоки освобождаются от органического азота и фосфора. Биологическая очистка бывает аэробная и анаэробная.

Сооружение для аэробной очистки сточных вод за счет жизнедеятельности бактерий

Аэробная очистка сточных вод осуществляется при помощи аэробных бактерий, для жизнедеятельности которых нужен кислород. При такой очистке применяются биофильтры и аэротенки с активным илом. Аэротенки имеют высокую степень очистки и более эффективны, чем биофильтры для очистки сточных вод. В аэротенках производится аэрация воды и ее глубокая биологическая очистка. Кроме того, в результате получается активный ил, являющийся хорошим удобрением.
Анаэробная очистка сточных вод осуществляется без доступа кислорода. При воздействии анаэробных бактерий происходит процесс брожения и преобразование органики в метан и углекислый газ. Для этого метода используются метатенки. Анаэробная очистка требует меньших расходов, чем аэробная, так как при этом не нужна аэрация.

3. Физико-химический метод включает в себя электролиз, коагуляцию и осаждение фосфора солями железа и алюминия.
4. Дезинфекция сточных вод происходит ультрафиолетовым облучением, обработкой хлором или озонированием. Применяется для обеззараживания перед сбросом в водные объекты.

Дезинфекция ультрафиолетовым облучением — более эффективный и безопасный метод по сравнению с хлорированием, так как при этом не образуется вредных токсических веществ. Ультрафиолетовое излучение губительно действует на практически все микроорганизмы и эффективно уничтожает возбудителей холеры, дизентерии, тифа, вирусного гепатита, полиомиелита и других болезней.
Хлорирование основано на способности активного хлора губительно воздействовать на микроорганизмы. Существенным недостатком данного метода является образование хлорсодержащих токсинов и канцерогенных веществ.
Озонирование — обеззараживание стоков озоном. Озон — газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, сильный окислитель, убивающий бактерий. Это довольно дорогой метод дезинфекции, при котором происходит выделение вредных веществ: альдегидов и кетонов.

5. Термическая утилизация применяется для технологических сточных вод, когда другие методы неэффективны. Суть ее в том, что распыленные стоки обеззараживаются в факеле сжигаемого топлива.

На современных очистных сооружениях сточные воды проходят поэтапную очистку, при этом последовательно применяются описанные выше методы.

Термическая утилизация сточных вод заключается в обеззараживании стоков в пламени сгорающего топлива

Этапы очистки стоков на очистных сооружениях

предварительная механическая очистка;
биологическая очистка;
доочистка;
дезинфекция.

Оборудование для механической очистки

решетки — стержни прямоугольной формы с прозорами до 16мм;
песколовки (устанавливаются при очистке более 100м3 в сутки);
усреднители (устанавливаются, если необходимо усреднение состава);
отстойники (бывают горизонтальные, вертикальные, радиальные, двухъярусные);
септики (применяют для очистки стоков, направляющихся в фильтрующие траншеи, колодцы и на поля подземной фильтрации);
гидроциклоны (нужны для очистки стоков от взвешенных веществ);
центрифуги (выделяют мелкодисперсные вещества, когда нельзя применять реагенты);
флотационные установки (используются для выделения масел, жиров, нефтепродуктов);
дегазаторы (удаляют растворенные в воде газы).

Илосос — сооружение для очистки сточных вод активным илом

Сооружения для биологической очистки

преаэраторы и биокоагуляторы (снижают концентрацию ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ);
биологические фильтры;
аэротенки, илососы, метатенки (сооружения для очистки аэробным и анаэробным способом);
вторичные отстойники, илоотделители и поля фильтрации (предназначены для полной биологической очистки стоков);
биологические пруды (предназначаются для глубокой очистки стоков содержащих много органических веществ).

При доочистке сточных вод применяется их нейтрализация и фильтрация. Дезинфекция или обеззараживание производится хлором (необходимо хлорное хозяйство) или электролизом (необходимо сооружение электролизных установок).

Желающим подробно ознакомиться с устройством и принципом работы станции биологической очистки поможет просмотр видео.

Как видите, очистка сточных вод — процесс многоэтапный, требующий научного подхода и соблюдения всех правил и санитарных норм. Рассмотренные способы очистки сточных вод применяются в комплексе. Выбор метода зависит от характера стоков, их количества, вида, а также от концентрации загрязняющих веществ.