Методы очистки сточных вод, сбрасываемых предприятиями. Принцип очистки сточных вод
Современные методы очистки сточных вод
Способы очистки сточных вод
Способы очистки загрязненных промышленных вод можно объединить в следующие группы: механические, физические, химические, физико-химические, биологические (биохимические), комплексные.
Механические способы очистки применяются для очистки стоков от твёрдых, нефтяных, масляных загрязнений. Механическая очистка производится одним из следующих способов:
дробление крупных загрязнений в более мелкие различными устройствами механического воздействия на загрязнения;
отстаивание загрязнений истоков с помощью нефтеловок, песколовок и других типов отстойников, конструкции которых приводятся в специальное литературе;
разделение загрязнений и воды с помощью различных центрифуг и гидроциклонов;
устреднение стоков чистой водой с целью снижения концентрации вредных веществ и примесей до уровня, при котором стоки можно сбрасывать в водоёмы или канализацию;
извлечение механических примесей и стоков с помощью различных элеваторов, решёток, скребков и других устройств;
фильтрование стоков через сетки, сита, специальные фильтры, а чаще всего по средствам пропускания стоков через песок;
осветление воды путём пропускания её через песок или специальные устройства, наполненные композициями или минералами, способными поглощать взвешенные частицы.
Выбор схемы очистки воды от взвешенных частиц и нефтепродуктов зависит от вида и количества загрязнений, требуемой степени очистки, устройств для очистки стоков. Стоимость сооружений механической очистки сточных вод очистных комплексов предприятия составляет 20-30 % капитальных вложений и 15-20 % эксплутационных расходов очистных устройств. Эффективность работы механических очистных устройств особенно ощутима в замкнутых системах водопользования предприятий. Их применение позволяет сокращать количество потребляемой воды в 1,5-2,5 раза.
Флотация – процесс молекулярного прилипания частиц загрязнений к поверхности раздела двух фаз(вода-воздух, вода-твёрдое вещество). Процесс очистки сточных вод от СПАВ, нефтепродуктов, волокнистых материалов флотации заключается в образовании системы «частицы загрязнений – пузырьки воздуха», которых всплывает и поверхность и утилизируется
Обратный осмос (гиперфлотация) – процесс фильтрования сточных вод через полупронецаемые мембраны под давлением.
Ультрафильтрация – мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Применяется для очистки сточных вод от высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц и коллоидов.
Электродиализ – процесс сепарации солей в мембранном аппарате, осуществляемый под действием постоянного электрического тока. Электродиализ применяется для деминерализации сточных вод.
Коагуляция – процесс соединения мелких частиц загрязнения в более крупные с помощью коагулянтов. В качестве коагулянтов используют известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, сернокислый кальций, углекислый газ и др.;
Флокуляция – процесс агрегации мелких частиц загрязнений в воде за счёт образования мостиков между ними и молекулами флокулянтов. В качестве флокулянтов используют активную кремниваю кислоту, эфиры, крахмал, целлюлозу, синтетические органические полимеры;
Электрокоагуляция — процесс укрупнения частиц загрязнения под действием постоянного электрического тока;
Сорбция – процесс поглощения загрязнений твёрдыми и жидкими сорбентами (активированным углём, залой, мелким коксом, торфом, силикагелем).
При очистки сточных вод могут извлекаться с помощью экстрагентов ценные вещества. Этот процесс называется экстракция .
Химические методы очистки
Химическая очистка применяется как самостоятельный метод или как предварительный перед физико-химической и биологической очисткой. Его применяют для снижения коррозионной активности сточных вод, удаления из них тяжёлых металлов, очистки стоков от гальванических участков, для окисления сероводорода и органических веществ, для дезинфекции воды, её обесцвечивания и других случаев.
К химическим методам относятся хлорирование, озонирование, обработка соединениями серебра.
Физические методы применяются для обеззараживния воды от биологических агентов.
К ним относятся нагревание (пастеризация, кипячение, стерилизация), обработка ультрафиолетовым излучением.
Биологические (биохимические) методы
Биологическая (биохимическая очистка) основана на естественный природных механизмах утилизации и снижения загрязняющих веществ посредством биологических объектов – гидробионтов (растений, животных, микроорганизмов). Биологическая очистка проводится на биофильтрах, аэротенках (с помощью активного ила), в окислительных каналах. Активный ил — ил, образующийся при очистке сточных вод в аэрационном бассейне — аэротанке и очищающий сточные воды. Активный ил создаётся из взвешенных в сточной жидкости частиц, не задержанных первичным отстойником, и адсорбируемых коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами (бактериями, простейшими, водорослями и др.). Активный ил значительно ускоряет процессы окисления и очистки сточных вод в результате поглощения его частицами органических веществ и бактерий. Микробы сточной жидкости, в том числе и болезнетворные, адсорбируются активным илом, погибают или становятся активными агентами ила.
Биологическая очистка может осуществляться и в естественных условиях на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах.
Чаще всего применяются комплексные методы очистки, включающие различные сочетания механических, химических, физико-химических, биологических способов.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Илюшина Виктория ВладимировнаКалужский филиал Московского государственного технического университета имени Н. Э. Бауманастудент кафедры «Промышленная экология
АннотацияВ статье рассмотрена природа сточных вод, проведена оценка степени их загрязнения, а также предложен ряд методов по водоочистке, ставшей одной из лидирующих и наиболее актуальных проблем нашего времени.
MODERN METHODS OF WASTEWATER TREATMENT
Ilyushina Viktoria VladimirovnaKaluga Branch Moscow State Technical University named after N.E. BaumanStudent of the Department of Industrial Ecology
AbstractThe article describes the nature of waste water, it’s degree of pollution was assessed and the number of waste water purification methods were offered which has become one of the leading and the most pressing problems of our time.
Библиографическая ссылка на статью:Илюшина В.В. Современные методы очистки сточных вод // Современная техника и технологии. 2017. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/02/12446 (дата обращения: 27.05.2017).
В связи с ситуацией, сложившейся в настоящее время: бурное развитие различных отраслей промышленности (металлургических, нефтеперерабатывающих, химических), сельского хозяйства, транспортной инфраструктуры и других видов антропогенной деятельности, водоочистка сточных вод является одной из лидирующих и актуальных проблем наших дней. Необходимость в очищении сточных вод от всевозможных типов загрязнений возникает, если качество исследуемой воды не соответствует общепринятым регламентированным требованиям.
Сточные воды – это пресные воды, поступившие с разных видов антропогенной деятельности и в результате претерпевшие некоторые изменения своих физико-химических свойств. Основная характеристика, по которой производят классификацию сточных вод, – их происхождение. По этому критерию сточные воды подразделяют на большие 3 группы:
Бытовые сточные воды – это сточные воды, образующиеся в жилых, административных и других помещениях и поступающие в водоотводящую сеть от различных санитарных объектов. В бытовых водах содержатся загрязнители минерального и органического характера, последние из которых являются наиболее опасными с санитарной точки зрения. Бытовые воды имеют БПК = 100-400 мг/л; ХПК = 150-600 мг/л, в результате чего их расценивают как сильно загрязнённые сточные воды. [1, с. 9]
Производственные сточные воды – это сточные воды, образующиеся в результате производства всевозможных видов продукции (использованные технические жидкости, технологические и промывные воды и др.). В зависимости от типа рассматриваемой сферы промышленности в сточных водах могут присутствовать как органические виды загрязнителей, так и неорганические, растворимые и нерастворимые. [1, с.9]
Атмосферные (дождевые) сточные воды – это сточные воды, образующиеся в процессе выпадения осадков на жилых, промышленных территориях, АЗС и т.д. В атмосферных водах преимущественно содержатся нерастворённые минеральные загрязнения и примеси органического происхождения. БПК данных сточных вод равняется 50-60 мг/л. [1, с.9]
Перейдём непосредственно к самому процессу водоочистки. Методы очистки сточных вод поддаются классификации и бывают 3 видов:
Механическая водоочистка – это, как правило, предварительная стадия перед последующей биологической очисткой. К элементам механической очистки сточных вод относят: решётки, сита, песколовки, отстойники, фильтры различных конструкций. При необходимости снижения концентрации взвешенных веществ в сточных водах на 40-50% и БПКполн – на 20-30% ограничиваются механической очисткой. [2, с. 85-120]
Рисунок 1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод
Такая схема (рис. 1) применяется при расходе сточных вод не более 10 тыс. м 3 /сут. При механическом методе водоочистки также используют комплексные установки, сочетающие в себе все выше изложенные технологические операции. Ярким примером такой установки является пластинчатый фильтр (рис. 2). Работа с пластинчатыми фильтрами значительно снижает энергозатраты, шумовое загрязнение, трудоёмкость процесса водоочистки и сокращает время очистки на 20%, что делает установку один из наиболее эффективных оборудований нашего времени.
Рисунок 2. Пластинчатый фильтр
Основная область применения методов физико-химической водоочистки – очистка производственных сточных вод. Данный вид очистки применяется для водных расходов – 10-20 тыс. м 3 /сут. Схема технологического процесса данного вида очистки представлена ниже (рис.3). [5]
Рисунок 3. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод
Физико-химическая очистка удаляет из сточных вод тонкодисперсные и растворенные неорганические вещества, уничтожает трудноокисляемые и органические соединения. К методам данной очистки относят: адсорбцию, коагуляцию, флотацию, и др. Одними из наиболее эффективных методов обеззараживания сточных вод являются: термический метод (рис.4), электрокаталитический (рис.5), плазмохимический (рис.6).
Рисунок 4. Термический метод очистки сточных вод том.
Рисунок 5. Электрокаталитический метод очистки сточных вод
Рисунок 6. Плазмохимический метод очистки сточных вод
Термический метод применяют до производительности 50 м 3 /сут. электрокаталитический – до 200 м 3 /сут. плазмохимический – от 100 м 3 /сут. и выше. Все перечисленные виды водоочистки достаточно широко используются на практике и имеют ряд преимуществ перед остальными методами физико-химической водоочистки: возможность полной автоматизации процесса очистки сточных вод, снижение энергозатрат, сооружения водоочистки быстро выходят на режим. [7]
Биологические же методы очистки сточных вод основываются на жизнедеятельности микроорганизмов, которые минерализуют растворённые органические соединения, являющиеся для микроорганизмов источниками питания. Сооружения по очистке данным методом можно разделить на два направления. К первому виду относят сооружения, в которых процесс биологической очистки протекает в условиях близких к естественным. Ко второму же – сооружения, где аналогичная очистка осуществляется в искусственно созданных условиях (в аэротенках и биофильтрах). Последний вид очистки (искусственный) является наиболее эффективным и часто применяемым в наше время.
Рисунок 7. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах
Такие схемы (рис. 7) используются для расходов сточных вод порядка 10-20 тыс. м 3 /сут. При биологической очистке используют активный ил, что представляет собой совокупность различных микроорганизмов. В настоящее время использование активного ила стало широко применяться при обработке стоков, отчего считается одним из наиболее актуальных методов современной очистки сточных вод. На основе проведённых исследований в сфере водоочистки была произведена модернизация сооружений искусственной биологической очистки сточных вод за счёт переоборудования действующих аэротенков в режим нитриденитрификации. [8]
Рисунок 8. Схема традиционной искусственной биологической очистки сточных вод
Рисунок 9. Схема модернизированной искусственной биологической очистки сточных вод
Внедрение подобной технологии (рис.9) значительно повысит эффективность процесса очистки сточных вод от соединений азота, сократит эксплуатационные затраты, уменьшит массу загрязняющих веществ. [9]
Ввиду стремительно развивающихся отраслей промышленности, роста населённых пунктов, численности населения потребление водных ресурсов неминуемо растёт, также в результате процесса водопользования увеличиваются объёмы сточных вод. Именно поэтому особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую степень защиты окружающей нас среды от всевозможных загрязнений. Предпосылками успешного решения этих задач являются разработки, выполняемые высококвалифицированными специалистами, использующими новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоотводящих сетей и очистных сооружений. Таким образом, эффективное удаление всевозможных видов загрязнений из сточных вод позволит обеспечить наиболее благоприятные условия использования водных ресурсов во всех сферах антропогенной деятельности.
Библиографический список
- Яковлев С.В. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. 2004.
- Яковлев С.В. Ласков Ю.М. Канализация. 1978. № 6.
- Мешалкин А.В. Дмитриева Т.В. Шемель И.Г. Экологическое состояние гидросферы. под редакцией д.т.н. проф. академика РАЕН Коржавого А.П. 2007.
- Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях. Бюро НТД. 2015.
- Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2013. №1 (17). Журкин Н.Н. Алибеков С.Я. Усовершенствование механической очистки сточных вод.
- Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (Техносферная безопасность). 2010.
- Башкирский химический журнал. 2007. №4. Т.14. Назаров В.Д. Гараев И.Ф. Назаров М.В. Физико-химические методы очистки и обеззараживания сточных вод туберкулёзных и инфекционных больниц.
- Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010. №2. Зайцева И.С. Зайцева Н.А. Воронина А.С. Методы интенсификации биологической очистки сточных вод в аэротенках.
- Вестник МГСУ. 2012. №11. Гогина Е.С. Кулаков А.А. Разработка технологии модернизации сооружений искусственной биологической очистки сточных вод.
© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи .
Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)
Оставить комментарий
Способы очистки бытовых сточных вод и нормы
Тщательной очистке должны подвергаться не только стоки от промышленных предприятий, но даже бытовые нечистоты от обычного загородного дома. Сточные воды даже от такого небольшого объекта способны серьёзно навредить окружающей природе, если не будут должным образом очищены перед сбросом в открытые водоёмы или грунт. Ещё не так давно для сбора нечистот от частного дома или дачи сооружались выгребные ямы. Но в последнее время они практически не используются из-за несоответствия санитарным нормам. Теперь стоки собираются в специальных сооружениях, где после тщательной переработки они очищаются на 95-99 % и могут свободно сбрасываться в водоёмы или почву. В нашей статье мы рассмотрим, как проходит очистка хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод.
Особенности стоков
Тщательной очистке должны подвергаться не только стоки от промышленных предприятий, но даже бытовые нечистоты от обычного загородного дома
Для начала стоит разобраться в составе и особенностях хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод. Так называется вода, которая использовалась в хоз. нуждах или на производстве. Помимо этого, к стокам относятся атмосферные воды, которые собираются с поверхности земли.
Для правильного подбора технологии очистки хоз. и промышленных сточных вод нужно знать характер загрязнения. Так, выделяют три разновидности загрязнений стоков:
- Загрязнители минерального происхождения. Сюда относятся все неорганические примеси, например, частички грунта, соли различного происхождения, а также разные неорганические химические элементы и соединения. Такие загрязнители могут присутствовать как в хозяйственно-бытовых стоках, так и в составе сточных вод, получаемых от промышленных предприятий.
- Органические загрязнители в большом количестве присутствуют в хоз. стоках. Сюда относятся сложные элементы животного и растительного происхождения. Также к этой группе загрязнителей причисляют различные химические и полимерные органические соединения. Что касается хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод, то они на 80-90 процентов состоят из примесей органического происхождения. В составе хоз. стоков такие загрязнители присутствуют в виде фекальных масс, остатков пищи, очисток от овощей и фруктов.
- Биологические загрязнители – это различные микроорганизмы, которые обитают в сточных водах и питаются за счёт элементов, содержащихся в стоках. Так, в нечистотах в большом количестве обитают бактерии, грибы, вирусы, есть яйца гельминтов и другие простейшие.
Важно знать: концентрация биологических загрязнителей зависит от их присутствия в окружающей среде, а также от состава сточных вод. Так, в неблагоприятных условиях производственных стоков концентрация микроорганизмов может быть минимальной, а вот в хоз. стоках есть необходимая питательная среда, поэтому биологических загрязнителей может быть в разы больше.
Нормы очистки
Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения
Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения. Строжайшие нормативы существуют только для сточных вод, образующихся от промышленных предприятий. При этом нормами оговаривается допустимая концентрация в очищенной воде каждого конкретного вещества.
Для хозяйственно-бытовых канализационных стоков такие строгие требования не предъявляются. Однако нормами всё равно запрещено сбрасывать хоз. стоки без очистки в открытые водоёмы или почву. За это владельцев домов могут привлечь к ответственности.
Для стоков хозяйственно-бытового происхождения законодательно регулируется концентрация тех или иных веществ только в том случае, если они сбрасываются в водоём. То же самое касается и сточных вод, сбрасываемых после очистки на рельеф, ведь в этом случае они рано или поздно всё равно попадут в водоём.
К стокам, сбрасываемым после очистного сооружения в грунт, такие строгие требования не предъявляются, поскольку в этом случае владелец дома сам заинтересован в тщательном очищении жидкости. Иначе он рискует ухудшить состояние своего участка до такой степени, что в доме станет невозможно проживать.
Способы очистки бытовых стоков
Современные технологии очистки хоз. сточных вод настолько эффективны, что воду после очистного сооружения можно использовать повторно, то есть поливать ей огород или брать для технических нужд
Современные технологии очистки хоз. сточных вод настолько эффективны, что воду после очистного сооружения можно использовать повторно, то есть поливать ей огород или брать для технических нужд. Так, применяются следующие технологии очистки:
- Механическая очистка – отстаивание и фильтрация.
- Биологическое очищение – переработка органических компонентов канализационных сточных вод бактериями.
- Физико-химические способы – адсорбция, коагуляция, флокуляция и т.п. а также химические методики очистки, которые осуществляются за счёт введения в стоки различных химических соединений.
Важно: для очистки хоз.-бытовых стоков обычно применяются механические и биологические методы очищения. Технология процесса очищения зависит от выбранного очистного сооружения.
Механические методы
При использовании любой технологии очистки на начальном этапе обычно используются механические методы
При использовании любой технологии очистки на начальном этапе обычно используются механические методы. Главная задача данного этапа – отделить от жидкости крупнодисперсные составляющие стоков. Обычно это выполняется благодаря использованию фильтров грубой очистки или в отстойниках за счёт оседания на дно тяжёлых компонентов под действием сил гравитации.
Важно: механическая очистка позволяет удалить из бытовых стоков около 60-70 процентов загрязнителей. Отстойники также используются для очищения канализационных сточных вод, образующихся от промышленных предприятий.
Поскольку в процессе отстаивания удаётся избавиться от большей части нефтепродуктов, которые содержатся в производственных стоках, данная методика активно используется на автомойках и нефтеперерабатывающих заводах.
Технология механической очистки самая простая и доступная. Для её реализации используется одни из трёх методов:
Механические методы очистки используются в ливневых канализационных сооружениях. Этот способ здесь особенно эффективен, поскольку в составе атмосферных вод, собранных с поверхности земли, присутствуют частицы почвы, ветки, листья и другие крупные загрязнители, которые отлично задерживаются специальными пескоуловителями. Это особые сооружения, которые не допускают попадания мусора в канализационную систему.
Биологические методики
Для очистки стоков в сооружениях автономной канализации, а также для хозяйственно-бытовых канализационных стоков от населённых пунктов обязательно используется биологическая очистка
Для очистки стоков в сооружениях автономной канализации, а также для хозяйственно-бытовых канализационных стоков от населённых пунктов обязательно используется биологическая очистка. Данная технология основана на применении аэробных и анаэробных организмов, для которых бытовые стоки являются прекрасной средой обитания.
В основу этой методики положены принципы самоочищения среды в естественных условиях, ведь эти бактерии постоянно присутствуют в почве. Эти микроорганизмы перерабатывают сложные органические составляющие сточных вод, разлагая их на газ и воду. Причём аэробные организмы для своей жизнедеятельности нуждаются в кислороде, поэтому для более эффективной очистки в сооружении необходимо создать подходящие условия, обустроив систему аэрации.
В отличие от них анаэробные бактерии не нуждаются в доступе кислорода, поэтому могут обитать в герметичных резервуарах. Однако они выделяют газ (метан), поэтому сооружения, в которых проходит очистка с использованием этих организмов, должны оборудоваться системой вентиляции.
В настоящее время применяется несколько видов ЛОС биологической очистки:
- Септики – это герметичные ёмкости, в которые попадают стоки после выполнения механической очистки. В септиках обитают анаэробные бактерии, которые перерабатывают осадок и способствуют очищению воды. Однако вода после септика нуждается в доочистке, например, в фильтрационном колодце, перед её сбросом в водоём или грунт.
- Септики с биофильтрами. Принцип работы биофильтра основан на просачивании жидкости через слой специального крупнозернистого материала (щебня или песка), покрытого плёнкой из особых бактерий. Этот принцип работы используется в фильтрационном колодце и на полях фильтрации. При протекании нечистот через биофильтр благодаря бактериям активизируются процессы окисления и переработки органических составляющих.
- Биопруды – это неглубокие (до 1 м) искусственные водоёмы, в которых стоки, прошедшие механическую очистку, перерабатываются за счёт анаэробно-аэробных процессов. Для эффективности процессов важно, чтобы пруды прогревались солнцем, поэтому в зимнее время такие водоёмы малоэффективны и почти не используются. Аэробные процессы в биопруде могут поддерживаться за счёт поступления кислорода из воздуха или искусственной аэрации.
- Аэротенки и метантенки – это герметичные конструкции биологического очищения канализационных сточных вод. В зависимости от используемых бактерий в конструкции может использоваться принудительная аэрация (аэротенки). Здесь для ускорения процессов переработки стоков используется активный ил, который содержит в своём составе необходимые бактерии.
Важно: любые методики биологической очистки используются только после выполнения механического очищения стоков, то есть их отстаивания.
Химические и физико-химические методики
Химические методы обработки подразумевают обеззараживание стоков, прошедших предварительную очистку, путём их обработки перманганатом калия
Для переработки и обеззараживания хозяйственно-бытовых канализационных отходов химические и физико-химические методы практически не используются. Они применяются только при возведении сооружений для очистки промышленных стоков.
К данной технологии очищения можно отнести следующие способы:
- Коагуляция позволяет повысить скорость образования осадка за счёт слипания мелких частиц в более крупные элементы, которые под действием сил земного притяжения быстрее будут выпадать в осадок. В качестве коагулянтов обычно используют соли железа, известь и алюминий. Вместе с коагулянтами могут использоваться и флокулянты.
- Особенно эффективно работает методика адсорбции. С её помощью удаётся отделить большое количество вредных составляющих, содержащихся в промышленных сточных водах.
- Безреагентная методика очищения стоков подразумевает использование тепловой обработки, замораживания и оттаивания, электрокоагуляции и радиационного облучения для очищения стоков.
Химические методы обработки подразумевают обеззараживание стоков, прошедших предварительную очистку, путём их обработки перманганатом калия, хлором или другими веществами, которые могут нейтрализовать патогенные организмы.
Источники: http://studopedia.ru/5_27762_sposobi-ochistki-stochnih-vod.html, http://technology.snauka.ru/2017/02/12446, http://vodakanazer.ru/kanalizaciya/ochistka-bytovyx-stochnyx-vod.html
septikman.ru
Биологическая очистка сточных вод: принципы и методы
Содержание статьи
В настоящий момент проблема загрязнения окружающей среды стоит очень остро, так как бездумное отношение к природе – это прямой путь к гибели человечества. Одним из существенных источником вредных выбросов являются системы канализации, ведь устройство этих систем предусматривается не только в жилых, но и в производственных зданиях. Разберемся, какие сооружения биологической очистки сточных вод могут быть использованы.
Проблема очищения сточных вод является чрезвычайно серьезной, поэтому для ее решения изобретались самые разные методы. Сточные воды пытались обеззараживать при помощи сильнодействующих химических веществ – кислот и щелочей. Однако результат такой очистки оставался не менее опасным для окружающей среды, чем сами стоки.
Со временем люди поняли, что нет ничего безопаснее методов естественного разложения органики. Так что на сегодняшний день биологическая очистка стоков является наиболее удобным, безопасным и эффективным методом.
Принципы очистки стоков
Прежде всего, стоит разобраться, что же представляют собой сточные воды. Это жидкая субстанция, состоящая из сложной смеси растворенных веществ и твердых включений, при этом концентрация включений, как правило, невелика. Принято разделять сточные воды на три вида:
- Атмосферные. Это вода, выпадающая в виде осадков. В ее состав входит различный мусор, пыль и прочие включения, смытые водой с улиц городов и поселков.
- Хозяйственно-фекальные стоки. Тут все должно быть понятно, это стоки, которые образуются в жилых домах.
- Производственные стоки. Эта разновидность сточных вод может содержать различные включения, их состав и концентрация зависит от особенностей технологического процесса на производстве.
Совет! На большинстве современных промышленных предприятий стараются использовать принцип рециркуляции воды. То есть стоки, попадающие в отстойники после прохождения процесса очищения, снова используются в производственном процессе.
Разберемся, как работают сооружения биологической очистки сточных вод. Стоки по системе труб попадают в очистные сооружения. Здесь они проходят процессы очистки, в результате которых концентрация содержащихся в них примесей снижается до приемлемого уровня.
В зависимости от того, какова степень загрязненности сточных вод, а также от их количества, будет зависеть схема, по которой будет сооружаться очистная станция.
Совет! Сегодня широко применяется биологическая очистка сточных вод. Конечно, очистные установки, предназначенные для промышленности, более сложные, чем те, что создаются для переработки бытовых стоков, но принцип работы у них один: использование бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности перерабатывают примеси, содержащиеся в сточных водах.
В принципе, все станции водоочистки работают по одной схеме и не слишком отличаются по своему устройству. Рассмотрим, как работает стандартная установка для очистки сточных вод. Схема биологической очистки сточных вод:
- Первичная обработка стоков заключается в их разделении по удельному весу, то есть самому простому отстаиванию. На этом этапе происходит отделение веществ, которые не растворены в воде и отличатся от нее по удельному весу. Легкие вещества (масляные пленки, ПАВ и пр.) всплывают наверх, а тяжелые включения выпадают на дно камеры в виде осадка.
- Вторичная обработка заключается в удалении веществ, растворенных в воде и находящихся в ней в виде взвесей.
- Для удаления отходов органического происхождения применяется метод биологического окисления. Применяемые в очистных сооружениях биологические методы очистки сточных вод подразумевают использование микроорганизмов, которые в естественной среде обитают в почве и воде. Для микроорганизмов создаются идеальные условия, поэтому процессы очищения в установках проходят с большей скоростью, чем в естественной среде.
Совет! Для очистки стоков применяют два вида микроорганизмов: анаэробы, для существования которых кислород не нужен, и аэробы, которые могут осуществлять процессы своей жизнедеятельности только в насыщенной кислородом среде.
- Для очищения бытовых сточных вод описанных выше процессов достаточно. В промышленных установках используют и другие процессы очистки, которые предназначены для удаления специфических загрязнений. Среди таких процессов: электродиализ, фильтрование, обратный осмос, адсорбция и пр.
Установки для биологической очистки стоков
Рассмотрим, какая система биологической очистки сточных вод может быть использована в системах местных канализаций.
Септики
Самая простая и давно изобретенная схема биологической очистки канализационных сточных вод – это самый обычный септик. Даже его название произошло от древнегреческого слова, которое в переводе означает «гниение», то есть процесс естественного биологического разложения. По сути, в септиках применяют следующие способы очистки:
- отстаивание, то есть разделение стоков по удельному весу;
- биологическое разложение органики, протекающее без доступа кислорода.
Установка биологической очистки не требует принудительного использования бактерий, они попадают туда и естественным путем, поскольку необходимые микроорганизмы присутствуют в почве, воздухе и в самих стоках, поступающих из дома.
В септиках используются бактерии анаэробного типа, для процессов жизнедеятельности которых не нужен кислород. В процессе деятельности бактерий происходит постепенное разложение органики (а это основная часть включений, содержащихся в бытовых стоках) с образованием воды, метана и некоторого количества нерастворимых веществ, которые в виде ила оседают на дно септика-отстойника.
Принцип работы простого септика анаэробного типа:
- Стоки по трубе из дома попадают в первичный отстойник. Тут они задерживаются на некоторое время, разделяясь по удельному весу.
- Тяжелые включения, осевшие на дно, подвергаются переработке бактериями-анаэробами, а проще сказать, разлагаются путем брожения и гниения. В результате этих процессов выделяется вода, которая переходит на следующий этап очистки, газ (метан), выводимый через систему вентиляции, и некоторое количество нерастворимого осадка.
Совет! Время от времени нужно будет удалять нерастворимый осадок, накапливающийся на дне септика, в противном случае, эффективность работы установки снизится. Как правило, удалять осадок приходится один раз в 1-3 года.
- Первично очищенная вода поступает по переливным трубам во вторичный отстойник. Тут происходит дополнительное отстаивание и обработка стоков бактериями.
- Дальнейшая очистка стоков происходит на полях аэрации. На этом этапе «в работу» включаются и аэробные бактерии, обитающие в почве.
В результате такой многоступенчатой очистки удается добиться хороших результатов, практически полностью очищенная вода впитывается в почву, не нося вреда окружающей среде.
Для организации доочистки хорошо отстоявшихся стоков не обязательно строить площадки для аэрации. Их функции могут выполнять биологические фильтры. Такие биофильтры можно приобрести готовыми. Существуют:
- Энергонезависимые биофильтры. В таких моделях вода поступает сверху и постепенно проходит через насыпную загрузку. Биофильтры наполнены загрузкой, это может быть керамзит или пластиковые «ежи». На поверхности элементов загрузки, имеющей большую удельную площадь, расселяются колонии аэробных бактерий. Для обеспечения снабжения кислородом биофильтры оборудуются вентиляцией.
- Биофильтры с принудительной аэрацией. Энергозависимые фильтры для очистки работают с использованием компрессора. В таких установках имеется аэратор, через который в камеры подается воздух. При этом происходит перемешивание воды с частичками ила, состоящими из аэробных микроорганизмов. В результате действия бактерий вода очищается от органических примесей.
Локальные станции биологической очистки
Более современной и эффективной установкой являются станции глубокой биологической очистки сточных вод. В такой станции стоки проходят полный цикл очистки, поэтому очищенную воду направляют сразу на сброс.
Бытовые станции глубокой биологической очистки (ЛОС) имеют компактные размеры, но при этом, представляют собой сложную систему очистки, в которых стоки проходят несколько ступеней обработки и очищаются на 97-98%. ЛОС, как и обычный септик, разделена на несколько отсеков, в которых происходит поэтапное отстаивание и биологическая переработка стоков.
Станция биологической очистки сточных вод отличается от септиков наличием аэраторов – устройств, насыщающих среду кислородом. То есть в таких станциях могут быть использованы не только анаэробные, но и аэробные бактерии. Это обстоятельство позволяет провести процесс очищения намного быстрее и эффективнее. Рассмотрим, как работают системы биологической очистки сточных вод:
- Первый этап очистки ничем не отличается от работы септика. Стоки собираются в камеру, где происходит процесс первичного отстаивания.
- Далее первично осветленная вода попадает во вторую камеру, где в этот момент включается аэротенк. В насыщенной кислородом среде происходит основное очищение стоков от органических включений.
- После такой обработки происходит перемещение воды во вторичный отстойник для осаждения нерастворимого осадка – активного ила.
- Часть активного ила будет использована в процессах дальнейшей очистки, так как в нем содержатся различные разновидности микроорганизмов, способных перерабатывать органику. Излишки же ила будут перенаправлены в специальную камеру, откуда их нужно будет время от времени удалять.
Совет! Если для очистки осадка со дна камер септика необходимо использовать ассенизаторскую технику, то при использовании ЛОС излишки ила легко удалить самостоятельно. Для этого нужно будет воспользоваться либо насосом, встроенным в станции, либо обычным бытовым фекальным насосом. С утилизацией ила проблем не возникает, он может быть помещен в компостную кучу и, после перегнивания, использован, как естественное органическое удобрение.
ЛОС – это полностью автоматические установки, они требуют минимум обслуживания. Но, поскольку в станциях есть насосы и компрессоры, станции являются энергозависимыми, то есть нуждаются в подключении электропитания.
При установке станции, желательно, включать в схему подключения стабилизатор напряжения. Наличие этой установки защитит электрическую часть оборудования от скачков напряжения. А в районах, где часто бывают отключения света, имеет смысл дополнить схему бесперебойным источником питания.
Итак, глубокая биологическая очистка сточных вод – это наиболее эффективный способ удалить загрязнения органического происхождения. Поскольку в процессе очистки используются только естественные природные процессы разложения органики, то данный способ является абсолютно безопасным с биологической точки зрения.
kanalizaciyam.ru
Методы очистки сточных вод, сбрасываемых предприятиями
Методы очистки воды подразделяются на механические, химические и биологические.
Механическая очистка состоит в отстое воды в особых емкостях или наземных водохранилищах, а также в пропуске ее через фильтры, задерживающие твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, и значительную часть нерастворенных углеводородов. При крупных базах горючего и автозаправочных станциях действуют установки, улавливающие нефтезагрязнители, попадающие на землю прежде, чем они будут унесены поверхностными или грунтовыми водами в водоемы. Так, по проекту института Мосводканалниипроект построены и эксплуатируются очистные установки, включающие относительно небольшие подземные емкости — отстойники, в которые стекает загрязненная дождевая вода. Здесь фильтры из древесных стружек и отходов от производства нетканых материалов задерживают твердые частицы и нефтепродукты, а очищенная вода сбрасывается в систему канализации. Один агрегат может очистить до 20 м3 в час. Аналогичные устройства вводятся в больших автокомбинатах, локомотивных депо, ремонтных заводах и других транспортных предприятиях.
Однако следует признать, что эти устройства уже не могут удовлетворять современным требованиям, и их заменяют более совершенными. Например, на железнодорожном транспорте внедряются более эффективные отстойники для осветления мутных и окрашенных вод. Для более полного отделения нефтепродуктов созданы флотационные установки, которыми оборудованы сотни депо, ремонтные заводы, шпалопропиточные предприятия.
При химической очистке используют соответствующие реагенты, которые удаляют или нейтрализуют вредные химические примеси, находящиеся в сточной воде. На крупных ремонтных заводах, депо, базах, на всех видах транспорта начинают применяться замкнутые системы, где синтетические моющие вещества после обмывки подвижного состава, различных агрегатов и деталей (перед ремонтом, окраской, хромированием и другими операциями) не сбрасываются в канализацию, а регенерируются и используются повторно. В таких системах отработавший моющий раствор отстаивается, затем из него удаляется выпавший на дно бака шлам и всплывшие на поверхность нефтепродукты и, наконец, если раствор сильно загрязнен мелкодисперсными частицами, его подвергают второму циклу очистки с помощью коагулянтов. В качестве таких реактивов применяется, в частности, сернокислое железо и гидрат окиси магния или их смеси. После добавления их в раствор на дно выпадает осадок, который удаляют, а осветленный раствор с добавлением свежей порции моющего вещества поступает в работу. Удаленные из раствора шламы уничтожают, а нефтепродукты используют в качестве топлива.
К этой категории очистки можно отнести также насыщение воды кислородом (озоном) и хлором с целью уничтожения опасных микробов. Ионизация (активизация) кислорода и нагнетание его в очищаемую воду сопровождаются быстрым окислением многих вредных примесей и выпадением их в виде хлопьев, которые затем удаляются из воды. Присутствие активного кислорода пагубно влияет на бактерии, грибки, вирусы.
При биологической очистке сточных вод используют соответствующие микроорганизмы для разложения вредных веществ, трудноподдающихся или неподдающихся химическому воздействию. Основным средством биологической очистки на ряде предприятий служит обычный осадочный ил, содержащий микробы. Для поддержания высокой активности ила (микроорганизмов) его периодически перемещают из рабочих аэротенков в особый бассейн, с водой, богато насыщенной кислородом (для «отдыха»).
В поисках эффективных и надежных средств и методов очистки сточных и загрязненных вод все чаще обращаются к биологическим методам, заимствованным у природы. К перспективным биологическим методам можно отнести очистку воды с помощью растений. Установлено, что тростники, камыши, ирисы и некоторые другие растения поглощают такие неорганические загрязнители, как нитриты, фосфаты, металлы, а также органические весьма ядовитые фенолы. Растения отфильтровывают (задерживают) также мелкие частицы нерастворимых загрязнителей и, выделяя в воду кислород, способствуют жизни в ней рыб, моллюсков, разнообразных бактерий, которые в свою очередь работают как очистители.
Жители Судана давно используют растения для осветления воды, взятой из Голубого Нила, перед тем как ее пить. Однако применение этого метода в промышленных масштабах только начинается.
В Крефельде (ФРГ) рейнская вода после предварительной химической очистки распыляется в водоемы, засаженные камышом. При этом она насыщается кислородом и благодаря растениям почти полностью очищается от оставшихся вредных примесей, в особенности от ядовитых органических соединений и патогенных бактерий.
В Нидерландах сточные воды очищаются в траншеях, засаженных тростником. Утверждают, что такая обработка обходится в 4 раза дешевле обычных способов В США используются естественные и искусственные болота для очистки бытовых сточных вод Той же цели служат лагуны Миссисипи В Фриденсвилле (Пенсильвания) проводились опыты по использованию тростника для удаления из воды цинка, сульфидов и др.
Следует иметь в виду, что метод очистки вод с помощью растений требует сравнительно больших площадей для очистных сооружений, а зимой растения «не работают». Тем не менее, в сочетании с другими этот метод может оказаться весьма эффективным.
Генеральным направлением экономии воды для производственных нужд и предотвращения загрязнения гидросферы является создание на предприятиях замкнутых оборотных систем водоснабжения, создание которых, как правило, дешевле крупных очистных сооружений. В замкнутых системах определенное количество воды, выполнив заданную функцию (например, охлаждения агрегатов), восстанавливается в первоначальных качествах, т. е. охлаждается, очищается от загрязнителей и повторно используется по назначению. В идеале этот цикл мог бы повторяться бесконечно. Но фактически потери воды главным образом от испарения достигают 5—10%. Как показывает опыт, расход воды на предприятиях с замкнутой системой водоснабжения резко снижается.
Принципиальная схема оборотного водоснабжения
Во многих районах страны на транспортных предприятиях введены системы оборотного водоснабжения. Оно заключается в передаче воды на повторное использование после соответствующей обработки (фильтрования, отстоя, охлаждения) в другом технологическом процессе или в другой системе. Например, передача воды с производства в системы отопления, на сельскохозяйственный полив, мойку транспортных средств и т. п.
В настоящее время в нашей стране до 69% общего водопотребления на производственные нужды получают из оборотных или последовательных систем водоснабжения. Однако число и мощность их на транспорте пока недостаточны.
Так, Волжское объединенное пароходство Министерства речного флота РСФСР, расходующее на своих предприятиях более 3 млн. м3 воды, 36,1% потребности обеспечивает за счет водооборотных систем, а более крупное по расходу воды Северное пароходство (3,8 млн. м3) и пароходство «Волготанкер» (1,7 млн. м3) удовлетворяют за счет водооборота лишь 0,5% потребности.
Источник: И.Я. Аксенов, В.И. Аксенов. Транспорт и охрана окружающей среды. Изд-во «Транспорт». Москва. 1986
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Методы очистки сточных вод - Промышленная экология
Сточные воды, в зависимости от условий их образования, подразделяются на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). Наибольшее количество загрязняющих компонентов содержат промышленные сточные воды, жидкие отходы которых являются продуктами переработки органических и неорганических веществ.
По своему фазово-дисперсному состоянию сточные воды согласно классификации, предложенной Л. А. Кульским, подразделяются на четыре группы (табл.9.1).Таблица 9.1
Классификация примесей по их фазово-дисперсному состоянию
Группа | Степень дисперсности частиц примесей, см-1 | Размер частиц, мм | Краткая характеристика примесей |
| Гетерогенные системы | |||
| I – смеси | 105 | 10-6 | Суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды, а также микроорганизмы и планктон; коллоиды и высокомолекулярные соединения, обусловливающие окисляемость и цветность воды |
| II - коллоидные растворы | 105–106 | 10-5–10-6 | |
| Гомогенные системы | |||
| III – молекулярные растворы | 106–107 | 10-6–10-7 | Газы, растворимые в воде, органические вещества, придающие запахи и вкусы. Соли, основания, кислоты, обусловливающие минерализованность, жесткость, щелочность или кислотность воды |
| IV – ионные растворы | |||
Механическую очистку сточных вод применяют при выделении нерастворимых примесей методами процеживания, отстаивания и фильтрования. Обычно эти методы применяют в качестве предварительной очистки сточных вод. Процеживание с помощью разнообразных приспособлений типа решеток, сит, сеток и самоулавливателей позволяет избавиться от грубодисперсных примесей, а мелкие твердые частицы удаляются методом отстаивания и фильтрования. Тяжелые частицы примесей осаждаются, легкие же вещества всплывают на поверхность воды отстойника, откуда могут быть легко удалены. При необходимости очистки вод, содержащих нефтепродукты, применяют широко распространенные маслоловушки, жироловушки, нефтеловушки, которые, однако, малоэффективны, так как процесс очистки в них малоинтенсивен и требует специальных устройств для отвода нефти. К более эффективным устройствам для очистки нефтесодержащих сточных вод относятся усовершенствованные, весьма простые, но дающие большой эффект очистки технические комплексы*.
Для интенсификации процессов отстаивания и фильтрации в сточные воды обычно добавляют коагулянты и флокулянты или используют гидроциклоны и центрифуги, которые повышают скорость очистки действием центробежных сил. Использование современных устройств для механической очистки позволяет достигнуть выделения из бытовых сточных вод до 60% нерастворенных веществ, а из производственных - до 90–95%.Химические методы очистки основаны на добавлении в сточные воды таких реагентов, которые, вступая в химическую реакцию с загрязняющими веществами, способствуют получению малотоксичных веществ, а также выпадению в осадок (нерастворенных коллоидных или частично растворенных водных примесей). Среди химических методов очистки широко распространены нейтрализация и окисление (активным хлором, кислородом воздуха, озоном и другими веществами), способствующие уменьшению количества нерастворенных примесей сточных вод до 95% и растворенных - до 25%.
Физико-химическую очистку применяют для удаления из вод суспензированных и эмульгированных примесей, а также органических и неорганических веществ, растворенных в сточной воде с помощью коагуляции, отдувки, ионного обмена, адсорбции, экстракции, ультрафильтрации, кристаллизации, дистилляции, дезодорации и других методов.
Термическая очистка сточных вод применяется в тех случаях, когда промышленные сточные воды не поддаются очистке перечисленными методами. В этом случае загрязненную воду подвергают термическому обезвреживанию или же перекачивают ее в глубинные скважины.Биологическая очистка состоит в минерализации органических загрязнений сточных вод, которые окисляются микроорганизмами. В естественных условиях такая очистка проводится на специальных полигонах, называемых полями фильтрации или полями орошения. На этих полях сточные воды разливаются по системам каналов, где очистка их от загрязнений осуществляется путем фильтрации вод в слоях почвы толщиной не менее 0,8 м.
Биологическая очистка воды - процесс, присущий природе, выработавшей в ходе эволюции на Земле устойчивый механизм экологического равновесия. На основе знаний о сложных взаимосвязях живых организмов в биосфере человек создал различные очистные сооружения, работающие на принципе биологической очистки: биологические пруды, представляющие самостоятельные экологические системы; биологические фильтры, использующие в качестве рабочего звена тонкую бактериальную пленку или аэротенки - искусственные сооружения в виде больших бетонных резервуаров, в которых сточные воды продуваются сильными струями мельчайших пузырьков воздуха снизу вверх. В таких устройствах "рабочим телом" служит масса, состоящая из двух компонентов: микроскопических растений и животных. Этот биологический механизм очистки - плод творческой фантазии человека, претворенный в реальные биофильтры, каких в природе не существует.
Процесс так называемой минерализации органических веществ становится интенсивным в условиях, когда имеется избыток кислорода в виде пузырьков воздуха и приток органических веществ со сточными водами. Тогда в иле биологического очистного устройства бурно развиваются бактерии и различные микроорганизмы, бактерии слипаются в комья причудливой формы, образуя огромную активную поверхность, выделяющую ферменты, расщепляющие органические вещества, которые выпадают в осадок в виде минералов. Сущность биологической очистки мало чем отличается от процессов, происходящих на полях орошения и фильтрации, хотя биохимическое окисление в первом случае происходит значительно быстрее.
Интенсивное использование перечисленных устройств с биохимическим способом очистки, естественно, приводит к скоплению огромного количества осадков, которые можно рекуперировать в ценные продукты. Так, из активного ила успешно получают белково-витаминные корма (продукты белвитамин), витамины В12. Активные угли или осадки, получаемые при обработке и очистке сточных вод гидролизной и бумажной промышленности, перерабатывают в продукты, используемые в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрений.
ekologyprom.ru
