Физико-химические методы очистки сточных вод. Современные методы очистки сточных вод

Современные методы очистки сточных вод промышленных предприятий Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»

УДК 628.54.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Г.В. Лепеш1, А.С.Панасюк2, А.С. Чурилин3

Санкт- Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ),

191023, Санкт- Петербург, ул. Садовая, 21

Предлагается, на фоне стандартных решений, новый подход согласований фаз разнородных материалов с новыми свойствами простым механическим совмещением при нормальных условиях. Рассмотрена увязка проблем очистки сточных вод предприятий с решением задач экономики и экологии. Следует выделить такие аспекты проблемы как: мониторинг вредных компонентов, экономичность методов обработки вод и разработку новых методов производства эффективных сорбентов и реагентов.

Ключевые слова. Проблема очистки сточных вод, сервисные предприятия, экология, мониторинг вредных компонентов, эффективные сорбенты и реагенты, безотходность, рациональная утилизация.

MODERN METHODS OF SEWAGE TREATMENT OF INDUSTRIAL ENTERPRISES

G.V. Lepesh, A.S.Panasyuk, A.S. Churilin

St. -Petersburg state university of economics (SPbGEU), 191023, St. Petersburg, street Sadovaya, 21

It is proposed, on the background of standard solutions, a new approach approvals phase of heterogeneous materials with new properties of simple mechanical combination under normal conditions. Relationship of the problems of waste water companies purification with the decision of problems of economy and ecology was considered. It should be mentioned such aspects as: monitoring of harmful components, economical methods of water treatment and the development of new methods for the production of effective sorbents and reagents.

Keywords: The problem of wastewater treatment, service of the enterprise, ecology, monitoring of harmful components, effective sorbents and reagents,wastereduction, rational utilization.

Введение

С позиций экологии, безопасности жизнедеятельности научный и технический прогресс при активизации влияния человека на природу приводит к обострению и ухудшению экологической обстановки в России [1]. При этом, истощаются природные ресурсы, загрязняется природная сфера. Обостряется экономическая и политическая борьба за территории. Как следствие - нарушаются сырьевые рынки, ухудшается качество жизни. Отсюда - актуальна ориентация экологической политики государства, законодательства, научных аспектов экологического права на обеспечение экологической безопасности населения, на охрану природных сред и более рачительное использования сырьевых ресурсов страны. Актуальна и другая сторона проблемы - материального возмещение в той или иной форме вреда, причиненного природе и здоровью людей. Безусловно, всё это должно осуществляться в комплексе

с экономическими, политическими, нравственно-воспитательными и образовательными мерами со стороны российского государства на уровне законодательных основ [1,2].

Россия, обладающая огромными территориями, по сравнению со многими другими странами, относится, к сожалению, к странам с плохой экологической обстановкой. Загрязнение природной среды достигло невиданных за последние годы масштабов и продолжает ухудшаться. Так, убытки экономического характера, принимая во внимание вред экологического характера и здоровью людей, по подсчетам специалистов, ежегодно составляют в России сумму, равную почти половине её национального годового дохода. Так, более 30 тыс. предприятий на сегодня являются активными и агрессивными загрязнителями окружающей среды. Конечно, речь идёт о воздухе, недрах, сточных водах, в итоге о подорванном здоровье граждан страны.

1 Лепеш Григорий Васильевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Машины и оборудование бытового и жилищно-коммунального назначения, СПбГЭУ, тел.:+7 921 751 2829, e-mail: gregoryl@yandex. ru;

2Панасюк Андрей Сергеевич - аспирант кафедры Машины и оборудование бытового и жилищно-коммунального назначения, СПбГЭУ, тел.:+7 981 860 9114, e-mail: [email protected];

3 Чурилин Александр Сергеевич - доцент кафедры «Менеджмент таможенного и страхового сервиса» СПбГЭУ, тел. +7 911 328-63-24, e-mail: [email protected].

Критерии и методический поход к

оценке методов очистки сточных вод

При оценке качества воды существует несколько критериев. На первом месте стоит фактор нормирования, включающие лимиты на изъятие воды из источников, лимиты на сброс сточных вод и предельных масс загрязнений по каждому ингредиенту [3]. Далее водопользование подразумевает три основных вида [4]:

1) гигиенические требования к питьевой воде;

2) к качеству воды культурно бытового назначения;

3) к водам рыбохозяйственных целей.

С переходом России к рынку принципиально изменились отношения к экологии и сырьевым ресурсам, к технической политике, совершенствованию методов и средств очистки сточных вод с целью извлечения из них полезных элементов и рациональной утилизации отходов. Однако по-прежнему актуальной осталось проблема приоритетной защиты отечественных «ноу-хау», особенно в вопросах экологии, усугубляющая тяжелую социальную среду. Таким образом, появляется необходимость разработки критериев и методов минимизации затрат при сохранении природных источников и очистке сточных вод. Есть необходимость рассчитать социально-экономическую эффективность, если речь идёт о внедрении безотходных технологий, связанных с экологией, что улучшает социальную обстановку и престиж страны на мировом уровне.

Рассмотрим некоторые моменты увязки этих проблем с решением задач экономики и экологии. Следует выделить такие аспекты проблемы как: мониторинг вредных компонентов, экономичность методов обработки вод и разработку новых методов производства эффективных сорбентов и реагентов. Отдельной статьёй стоит безотходность процессов.

В индустриально развитых странах существуют те же проблемы, которые часто ре-

шаются методами рациональной утилизации. Чаще всего опыт этих стран для нас неприемлем из-за технической неподготовленности наших предприятий. Специфика России состоит в нестабильности переходного периода, отсутствии возможностей эффективно вкладывать инвестиции в нетрадиционные отрасли производства.

Актуальность проблемы обостряется и тем, что в России, как нигде в мире, накоплено большое количество невостребованных сыпучих, волокнистых, пленочных, масляных отходов текстильной, легкой промышленности, транспорта, смежных отраслей и стройинду-стрии, которые используются нерационально (сжигаются, свозятся на свалку), загрязняют водную среду в зоне действия предприятий и вокруг индустриальных центров.

На практике используются сорбенты и различные методы очистки вод по четырём группам дисперсности:

I - взвеси с размером частиц более 10-1 мкм, эмульсии и суспензии создающие мутность воды, включая микроорганизмы и планктон;

II - коллоидные растворы с размерами частиц 10-1 - 10-2 мкм, высокомолекулянрные соединения, обуславливающие окисляемость и цветность воды, вирусы;

III - молекулярно-растворённые вещества с размерами частиц 10-2 - 10-3 мкм, газы, органика, придающая воде запахи и привкус;

IV - вещества, диссоциирующие на ионы с размерами частиц менее 10-3 мкм, соли, кислоты, основания.

Таким образом, необходимо исследовать весь комплекс: потенциальные возможности разработки методов и производства сорбентов и методов очистки сточных вод (табл. 1), методы мониторинга и оценки социально-экономической эффективности с учетом минимизации затрат на все виды переработки.

Таблица 1 - Методы очистки сточных вод

Очистка от суспензий и эмульсий Очистка от растворённых примесей Очистка от органики и газов Уничтожение или утилизация

Механическая очистка, отстаивание, флотация, фильтрование, осветление. центробежные методы, коагуляция. фло-куляция, электрометоды и др. Дистилляция, ионный обмен, обратный осмос, ультрафильтрация, Замораживание, реа-гентные методы, электо-рометоды и др. Регенерация, отдувка, деструктивные методы экстракция, биометоды, озонирование, хлорирование, нагрев, реагент-ные методы, электроокисление и др. Устранение, закачка в скважины, термоуничтожение и переработка в брикеты, закачка в глубины моря, захоронение в почву и пр.

Один из аспектов гипотезы переработки отходов в сорбенты, использование основ термодинамической теории при модификации реологических субстанций (путем механической и термодинамической деструкции и регенерации) и при трансформации фаз сырьевых материалов. Это может быть реализовано при переработке отходов в базовые компоненты, из которых могут быть получены новые композиты с заданными свойствами.

Речь идет о создании новой теории согласований фаз разнородных материалов с новыми свойствами простым механическим совмещением при нормальных условиях. Таким образом, можно получать принципиально новые сорбенты, используя промежуточные фазы или балластные материалы. В литературе нет сведений о прямом использовании отходов от-вержденных коллоидных субстанций или раз-

жиженных твёрдых примесей для производства связующих или сорбентов. Важно отметить, что необходимым условием реализации концепции является исключение, с целью создания предельно безопасных для здоровья технологий, использования вредных химических процессов и реактивов. Использование методов переработки на принципе механического смешивания разнодисперсных и разнофазных компонентов позволяет существенно изменить подход к методике проектирования оборудования переработки отходов в потребительские товары. Физико-механический подход к переработке сточных вод позволит успешно использовать области молекулярной физики, термодинамики, технологии конструкционных материалов и позволяет создать научные основы проектирования технологии (рис.1).

Рисунок 1 - Алгоритм реализации

Методы очистки делятся на механические, химические, физико-химические, термические и биологические. Возможно комбинированное их использование. Применение методов в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью их вредности.

Эффективно применение способа электрохимической очистки стоков [5], содержащие стоки металлов, кислот и щелочей, которые позволяют одновременно с очисткой извлекать и использовать основную массу ценных продуктов и металлов. Электрохимическая обработка является разновидностью физико-химического метода, когда процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока. Эти методы отличаются многостадийностью и относительной сложностью происходящих в аппаратах водоочистки физико-химических явлений. Ме-

ханизм и скорость протекания отдельных стадий зависят от многих факторов, выявление влияния и правильный учет которых необходимы для оптимального конструирования электролизеров и рационального ведения процессов очистки воды.

Основываясь на законах физической химии, электрохимии и химической технологии, электрохимические методы очистки промышленных сточных вод можно разделить на три основные группы: методы превращения, методы разделения и комбинированные методы.

Методы превращения обеспечивают изменение физико-химических и фазово-дисперсных характеристик загрязнений сточных вод с целью их обезвреживания и быстрого извлечения из стоков. Превращение примесей может проходить ряд последовательных ста-

дий, начиная с электронного уровня взаимодействия растворимых соединений и заканчивая изменением каких-либо электроповерхностных и объемных характеристик грубодис-персных веществ, содержащихся в сточных водах.

Методы разделения предназначены для концентрирования примесей в локальном объеме раствора без существенного изменения фа-зово-дисперсных или физико-химических свойств извлекаемых из сточных вод веществ. Разделение примесей и воды происходит в основном за счет флотации электрогенерируемы-ми пузырьками газов или силового воздействия электрического поля, обеспечивающего транспорт заряженных частиц в воде.

К комбинированным методам электрохимической очистки сточных вод относятся методы, которые предполагают совмещение одного или нескольких методов превращения и разделения загрязнений стоков в одном аппарате.

Электрофлотация заключается в насыщении очищаемой воды микропузырьками водорода и кислорода, образующимися при ее электролизе под действием постоянного электрического тока. Кислород окисляет находящиеся в воде нефтепродукты, образуя более простые соединения, а пузырьки водорода, обладая большой подъемной силой, увлекают за собой на поверхность воды частицы нефтепродуктов и скоагулирован-ных взвешенных веществ.

Электрокоагуляция (гальванокоагуляция) - устаревшие технологически методы, которые до настоящего времени используются на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях для очистки сточных вод гальванического производства (в основном для очистки хромсодержащих сточных вод от ионов хрома Сг6+). В данных методах по электрохимическому механизму растворяют железо, и образовавшиеся ионы Ре2+ восстанавливают шестивалентный хром Сг6+ до трёхвалентного Сг3+ с последующим образованием гидроксида хрома. Различие электрокоагуляции и гальванокоагуляции заключается в способе растворения железа. В электрокоагуляционном методе железо растворяется электрохимически при наложении на стальные аноды потенциала от внешнего источника питания. В гальваноко-агуляционном методе железо растворяется гальванохимически за счет разности потенциалов, возникающей при контакте железа с медью или коксом. Следовательно, оба метода различаются движущей силой процесса растворения металлического железа, что и определяет их технологические различия.

Электролиз растворов солей с растворимым анодом сводится к окислению материала анода (его растворению) и сопровождается переносом металла с анода на катод. Это свойство широко используется при рафинировании (очистке) металлов от загрязнений.

Если материал анода имеет потенциал более отрицательный, чем потенциал окисления гидроксид-ионов до свободного кислорода, то происходит растворение анода и эта разновидность электролиза называется электролизом с растворимым анодом.

При электрохимической обработке используются растворимые и нерастворимые электроды. В качестве растворимых, например, используют алюминиевые, железные и другие электроды, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими свойствами коагуляции.

На растворимых электродах происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов

Ме - пе = Меп+, которые гидролизуясь, образуют:

Меп+ + пН20 = Ме(ОН)п + пН+, тоесть, гидроксиды металлов являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже коагулированных частиц. При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода и с подкислением у анода:

2Н20 + 2е = Н2 + 20Н-1

Н20 - 2е = -02 + 2Н+

При прохождении жидкости между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Одновременно пузырьки газа, который образовался при электролизе, осуществляют флотацию загрязнений. Процессы, происходящие при электрохимической очистке на установке с алюминиевыми электродами, представлены на рис.2.

В качестве нерастворимых анодов используют материалы с большими положительными восстановительными потенциалами (Pt, Аи, С) или металлы с высокими значениями анодной поляризации (Ta, Ti, Fe в щелочной среде и др.). В практике очистки воды и водных стоков применяются нерастворимые электроды из графита, магнетита - МТА, металл-оксидный анод - МОА, платина-титановый анод - ПТА, оксидно-рутений-титановый анод - ОРТА, аноды из пиррографи-та или стеклоуглерода и пр.

Нерастворимые электроды, кроме процесса электрохимической флотации загрязнений, при рН = 8,9 дают процесс электрохимической деструкции загрязнений на катоде и на аноде. Тогда обеззараживание сточных вод происходит ионами гипохлорита, которые об-

разуются на аноде. Это имеет место при наличии в сточных водах хлоридов или при появлении при электрохимических процессах перекиси водорода и озона.

Рисунок 2 - Примерная схема технологического процесса электрохимической обработки сточных вод

на установках ЭОС

Электрореагентная очистка водных растворов и коллоидных смесей

Электрореагентная очистка питьевой воды сочетает традиционную реагентную очистку питьевой воды путем последовательной дозации кислой РС1 и щелочной РС2 смесей в очищаемую воду с электрообработкой ее

в электрохимических реакторах. Современная технология электрореагентной очистки воды [6] и реализована в установках, включающих две последовательные стадии электрообработки с промежуточным удалением осадков между ними [7]. Принципиальная схема установки [7] представлена на рис. 3.

Рисунок 3 - Принципиальная схема установки электрореагентной очистки воды: 1 -

смеситель; 2 - дозатор реагентов; 3 - электрореагентный реактор, 4 - насос; 5 - отстойник-дозреватель; 6 - стерилизатор; 7, 8 - насосы отвода осадка.

Первой операцией обработки воды является смешение воды с реагентной смесью. Введение дозированного количества реагентов в обрабатываемую воду производится с помощью струйного насоса-дозатора. В результате операции в воду поступают структурообразующие вещества, устанавливается необходимое значение водородного показателя (рН) воды и производится ингибирование микроорганизмов.

Электрообработка проводится в двухсекционном электрохимическом реакторе [8], где вода рециркулирует под действием осевого насоса. На стадии электрообработки вода подвергается действию постоянного и импульсного электрического тока. Обработка обеспечивает структурирование и выделение в осадок взвешенных веществ и примесей тяжелых металлов, окислительную деструкцию токсичных веществ, органических загрязнений, хлорпро-изводных, СПАВ, и микроорганизмов. Процесс

электрообработки основан на реакциях электрокаталитического окисления, гидроксилиро-вания и поликонденсации с сопутствуюшим синтезом нерастворимых комплексных солей, структурированных в крупнодисперсные коллоидные ассоциаты, пригодные для отделения отстаиванием и фильтрованием.

Осадки, выделяемые из воды при очистке и кондиции соответствую классу токсичности лучше Класс 5 (пригодны для отсыпки в грунт), а также пригодны для сброса в хоз-бытовую канализацию или для вывоза на свалки бытовых отходов.

После электрообработки вода поступает в реактор щелочного титрования и далее в от-стойник-дозреватель, где завершаются процессы коагуляции и структурирования и происходит отделение основной массы крупнодисперсного осадка.

В качестве реагентных смесей используются водные растворы: PCI - Са(Н2Р04) 2 + Са(НСОз) 2 и РС2 - NaOH (80%) +Са(ОН) 2 (20%), формирующие соответственно кислую и щелочную среды в реакторе и титраторе соответственно.

Не выпавшие в отстойнике частицы структурированных водных ассоциатов улавливаются фильтрами. Осадок, уловленный фильтрами, в процессе регенерации фильтров сбрасывается вместе с осадками из отстойников. Отделенный от воды осадок периодически откачивается из донной части отстойника или с фильтрующих элементов на обезвоживание и утилизацию. Фильтрат (очищенная вода) подвергается обеззараживанию пергидратом хлора и путем облучения бактерицидными лампами в закрытой полости над зеркалом воды и отводится в систему канализации или водоприемник.

Распространённые прикладные

методы очистки сточных вод

Самые используемые в настоящее время методы очистки сточных воды от крупнодисперсных агентов является процесс фильтрации стоков через пористые материалы или сетки с нужным пространственным рейтингом фильтрации - очистка сточных вод с использованием указанных процессов важна, если необходимо использование оборотной воды внутри предприятия

Принципиальная схема узла механической очистки сточных вод представлена на рис. 4.

Получили распространение аэротенки-отстойники сразличными системами аэрации. Их можно отнести ко второму поколению био-

химических реакторов для очистки концентрированных сточных вод, поскольку в них имеются элементы для задержки сопутствующей биомассы. Среди реакторов-отстойников нет принципиальных различий, важно, чтобы система аэрации соответствовала требуемому уровню обеспечения процесса кислородом и отсутствовали застойные явления.

Критериями для аэраторов различных типов, размеров и различных реакторов являются значения пределов (а - коэфф. аэрации) 0,4 < а < 0,95 и 0,11 < 0 < 0,7.

Л с

1 III 1 V

1 II IV

VI VIII XI

Рисунок 4 - Многозвенная схема: А - решетка, Б -песколовка, В - горизонтальный отстойник, Г -осветлитель, Д - пресс-фильтр; I - сточная вода от производства; II - шлам, осевший на решётке; III -вода на дальнейшую очистку; IV - осадок песколовки; V - вода на доочистку в отстойник; VI - шлам отстойника; VII - вода в фильтр; VIII - шлам осветителя; IX - сточные воды от производства катализатора гидрокрекинга в качестве коагулянта; X -вода на фильтр; XI - осадок фильтра; XII - вода на дальнейшую доочистку.

Применения анаэробных процессов очистки к концентрированным стокам промышленных предприятий обусловлено способностью сообществ микроорганизмов продуцировать энергетическое сырье - биогаз, снижая концентрацию субстратов до уровня, приемлемого для последующего этапа.

К другим достоинствам анаэробной обработки можно отнести образование осадков, представляющих собой ценное органическое удобрение, или потенциальное сырье для получения протеина, биологически активных веществ и сопутствующих материалов народного потребления.

В соответствии с законом Аррениуса скорость процессов ферментации возрастает с увеличением температуры вплоть до 60 °С -максимальной для практической реализации метанового брожения, а при температуре 35 °С скорость газовыделения вдвое выше, чем при 26 °С поэтому в реакторах непрерывного действия глубина сбраживания зависит от времени пребывания жидкости и степени задержки рециркуляции.

Применяют также реакторы с восходящим потоком - Upflowreactors, в которых перемешивание осуществляется подаваемым сни-зувверх потоком циркулирующей культураль-ной жидкости, при этом скорость осаждения частиц должна быть больше скорости восходящего потока смеси.

На рис. 5 даётся полная принципиальная схема системы анаэробной очистки с применением биогаза для подогрева сбраживаемой жидкости, состоящей из смеси отходов разных предприятий. Более эффективны анаэробные реакторы с наклонными перегородками, рис. 6

Таблица 2 - Показатели работы анаэробных реакторов при переработке стоков различных производств

Сточная вода Температура, °С Нагрузка по органическому веществу, кг/(м3сут) Глубина очистки, %

Переработки окислов 22 1,92 43 (по БПК)

Производства щелочей 32 3,79 56 (по БПК)

Консервного фосфатов 35 5-7,3 88-91 (по ХПК)

Гидратов 35 - 98 (по БПК)

Хлоридов 32-34 2,4 91 (по БПК)

Общецеховые стоки 35 1,60 90 (по БПК)

Таблица 3 - Влияние концентрации примесей на анаэробный процесс, мг/л

Компонент Стимуляция Угнетение Токсичность

Аммонийный азот 50-200 1,500-,000 3,000

Натрий 100-200 3,500-,500 8.000

Калий 200-400 2.500-,500 12.000

Магний 75-150 1,000-,500 3.000

Кальций 100-200 2,500- ,500 8,000

Медь 100 150-250 300

Цинк 50 150 250

Никель 50 100-300 500

Хром (VI) - 100 200

Хром (III) 50 100-300 300

Железо (III) 100 150-300 500

Железо (II) 100 300-500 1,000

Цианиды 1 2-4 5

Сульфиды в щелочной среде - 30 50

Сульфиды в кислой среде 50 100 200

Детергенты 100 150-300 500

Фенол 50 100 150

Рисунок 5 - Принципиальная схема системы анаэробной очистки с утилизацией биогаза на подогрев метантенка: 1 - метантенк; 2 - газгольдер; 3 - газовый водонагреватель; 4 - теплообменник вторичного подогрева субстрата; 5 - теплообменник-рекуператор; 6 - отстойник; А - субстрат; Б - сброженная жидкость; В - избыточный ил; Г - биогаз.

Рисунок 6 - Реактор ВюТЪапе: 1 - корпус; 2 - наклонные перегородки; 3 - газовые карманы; 4 - распределительное устройство; 5 - перелив; А - субстрат; Б - сброженная жидкость, Г - биогаз.

В настоящее время анаэробные реакторы с иммобилизованной микрофлорой получают большее распространение, чем аэробные, поскольку в них не нужно организовывать условия для интенсивного массообмена, а в лучших конструкциях аппаратов для анаэробной переработки минимальное время пребывания составляет 615 ч при 85 ^ 90 % очистке, что превышает характеристики аэротенков, используемых для очистки концентрированных стоков предприятий промышленности.

Комбинированные способы очистки сточных вод

До последнего времени в практике очистки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков комбинированные системы практически не применялись, но с появлением необ-

ходимости быстро и глубоко очищать высококонцентрированные субстраты возникли схемы, включающие две или три ступени аэротен-ков современных модификаций.

На рис. 7 показана схема улучшенной конструкции реакторов и отстойников, применения реагентов для обработки осадков пром-предприятий.

Рабочий объем метантенков определяется в зависимости от фактической влажности осадка (или смеси осадка с активным илом) по суточной дозе загрузки по формуле:

V = М,

общ

м3/Д

где: Мобщ - количество осадка (или смеси осадка с активным илом), поступающего за сутки в метантенк, м3; О - суточная доза загрузки в ме-тантенк.

1 - подогреватель субстрата; 2 - метантенк; 3 - отстойник метантенка; 4 - аэротенк; 5 - отстойник аэротенка; А - субстрат; Б - очищенная жидкость; В - аэробный активный ил; Г - биогаз.

Традиционная схема водоподго-товки (коагуляция - отстаивание - фильтрация - обеззараживание) уже сейчас не обеспечивает надлежащего уровня удаления загрязняющих

веществ. Справиться с техногенными загрязнениями промышленных стоков окажется возможным только в результате широкомасштабного применения инновационных технологиче-

ских схем. В зарубежных источниках [9 - 11] ний НОТ могут стать альтернативой или до-

их называют новыми окислительными техноло- полнением к традиционным процессам обез-

гиями (НОТ) (англ. Advanced оxidation process, вреживания (с применением хлора и хлорсо-

AOP), к которым относят помимо уже рассмот- держащих реагентов).

ренных электрохимических (электрореагент- Наиболее перспективными технология-

ных) процессов - гомогенные и гетергенные ми являются реализующие комбинированные

фотокаталитические процессы, озонирование, схемы, например состоящие из фотомембран-

варианты процесса Фентона, ультразвуковую ных каталитических устаповок, а также устано-обработку, мокрое окисление, окисление в су- вок диализа, первапорации или мембранной

дистилляции Г131.

перкритической воде, плазменные процессы,

ферратную и персульфатную технологии, ис- Критерии качества воды

пользование ионизирующего излучения и мик- Известны разные шкалы оценки каче-

роволновой обработки. ства, в частности, питьевой воды, полученной

из источников или после очистки сточных вод.

Таблица 4 - Содержание анионных ПАВ, на 1 г Наприм^ при °ценке пахучести ил вкуса в°ды сухого вещества осадка (СНиП И-32-74) используется бальная система, цветность оце-

нивается в градусах, водородный показатель по критерию рН. Остальные показатели, включая мутность воды, по количеству примесей на литр (мг/л).

Выделим приоритетные загрязнители в основном опасные для здоровья людей. Так, гигиенические требования (ПДС - мг/л) по химическим элементам приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Предельно допустимое содержание Новые окислительные технологии веществ мг/л

очистки воды и сточных вод

Исходная концентрация ПАВ в сточной воде, мг/л 5 10 12

Осадок из первичных отстойников 5 С 15

Избыточный активный ил с О 13

Исходная концентрация ПАВ в сточной воде, мг/л 20 О 7

Осадок из первичных отстойников 17 25 30

Избыточный активный ил 7 20 24

Железо 0,3

Сульфаты 500

Хлориды 350

Число микроорганизмов на 1 л не > 100

Число бактерий кишечной палочки не > 3

Алюминий 0,5

Мышьяк 0,05

Свинец 0,03

Стронций 7,0

Фтор (по климатическим зонам) 1, 5 - 0,7

Данные технологии обеспечивают деградацию и минерализацию органических соединений в различных условиях в водной среде при взаимодействии с гидроксильными радикалами, озоном, кислородом, пероксидом водорода, ферратами. Основную роль в этих процессах играют гидроксильные радикалы, характеризующиеся величиной стадартного восстановительного потенциала 2,7 В, превосходящей этот показатель для озона (2,07 В) и уступающей только токсичному фтору. Озон, кислород и пероксид водорода могут непосредственно взаимодействовать с органическими соединениями или участвовать в трансформациях, приводящих к образованию гидроксильных радикалов. Высокореакционными промежуточными продуктами подобных трансформаций, помимо гидроксильных радикалов, являются и ряд других кислородных соединений.

Гидроксильные радикалы в водной среде образуются также и в ходе физических процессов воздействия ультрафиолетового облучения, ионизирующего излучения, ультразвуковой, плазменной или микроволновой обработки. Помимо деградации органических соедине-

В свою очередь для вод культурно-бытового назначения вводятся критерии типа: плавающие примеси, растворённый кислород, взвешенные вещества, количество кишечных палочек при купании, температура, количество возбудителей заболеваний и пр.

Заключение

Эффективная российская государственная экологическая политика и действия на сегодняшний день не могут обойтись без затратных статей направлений, что очевидно. Это даст надежду на обеспечение национального выживания в условиях мирового экологического кризиса. Актуально также выделение ресурсов на случай развития катастрофических со-

бытий по пессимистичному сценарию. Другое направление - выполнение мероприятий по достижению приемлемого уровня изменений ключевых экологических программ, что важно не только для России но и для других стран. Важность задачи формирования государственной экологической политики России предполагает участие в её разработке общественных организаций, в том числе экологических партий, движений общественности, молодёжи. Это может превратиться в одно из необходимых условий сохранения управляемости процессами реанимации природы.

Проведение государственной экологической политики, ее важнейших направлений, следует, вероятно, осуществлять таким образом, чтобы обеспечить формирование позитивного экологического миовозрения населения, включающего духовное и нравственное воспитание и образование молодёжи. Необходимо также освоение мировых природоохранных стандартов во взаимодействии в системе «природа - человек - общество - природа». Следует также добиться конструктивного сотрудничества общества, государства, граждан в деле охраны здоровья населения и окружающей природной среды.

Необходимо обеспечить внедрение экологически приемлемых технологий, рациональное использование природных ресурсов страны и разработать систему экологического правопорядка. Необходимо превратить эколо-го-экономические и социальные факторы в неотъемлемый компонент управления экономическим и социальным развитием страны. Также необходимо реализовать неотъемлемое право каждого гражданина на благоприятную и безопасную окружающую среду обитания.

Если речь идёт об инновациях, то один из аспектов новой гипотезы переработки отходов в сорбенты, это использование основ термодинамической теории при модификации реологических субстанций (путем механической и термодинамической деструкции и регенерации) и при трансформации фаз сырьевых материалов. Это может быть реализовано при переработке отходов в базовые компоненты, из которых могут быть получены новые композиты с заданными свойствами.

В итоге, можно отметить, что научных знаний, технологий, людских и природных ресурсов вполне достаточно, чтобы Россия вышла из экологического, технологического и экономического кризиса и реализовала миссию вели-

кой экологической державы. Особенно это важно с позиций освоения, рассмотренных в данной статье, новых эффективных технологий и методов очистки сточных вод коммунальных и промышленных предприятий.

Литература

1. Лепеш Г.В., Саканская-Грицай Е.И.Анализ факторов, обуславливающих технологический процесс очистки воды из природных источников в Ленинградской области. .// Технико-технологические проблемы сервиса. № 1(27), 2014. - с. 56 - 68.

2. Химический состав подземных вод. Сайт: Государственный мониторинг состояния недр. Региональный центр ГМСН по Северо-Западному Федеральному округу. [Электронный ресурс]. - URL: http://sevzapnedra. nw.ru/GMCN/system13.htm, (дата обращения 01.08.2013).

3. Технологии очистки. Сайт водоканал СПб. Электронный ресурс]. - URL: http://www.vodokanal. spb.ru/ vodosnabzhenie/ tehnologii_ochistki/ (дата обращения 01.05.2016).

4. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01» .

5. Лепеш Г.В., Грицай Е.И., Хотулев В.А. Исследование сущности электрохимического процесса, как технологической составляющей очистки воды./ Технико-технологические проблемы сервиса. №2(24), 2013 г. С.42- 49.

6. Матвеенко А.П. Электрореагентная технология очистки и кондиции водных растворов и коллоидных ассоциатов.// Технико-технологические проблемы сервиса. № 2(8), 2009. - с. 50 - 54.

7. Установка электрореагентной очистки природной питьевой воды./ Матвеенко А.П., Гаврикова А.Е. Патент на полезную модель № 101701 по заявке № 2010131296 от 27 июля 2010 г.

8. Лепеш Г.В., Матвеенко А.П., Носов Э.С. Обоснование и разработка агрегатов электрореагентной очистки питьевойводы// Технико-технологические проблемы сервиса. -2010. № 1 (11) - с . 64 - 79.

9. Stasinakis A. S. Use of selected advanced oxidation processes (AOPs) for wastewater treatment - A mini review// Global NEST Journal. 2008. 10 (3). 376-385

10. Comninellis C., Kapalka A., Malato S., Parsons S. A., Poulios I., Mantzvinos D. Perspective advanced oxidation processes for water treatment: advances and trends for R&D // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2008. 83. 769-776

11. Chong, M. N., Jin, B., Chow, C. W. K., Saint, C. Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A rewiew // Water Research. 2010. 44. 2997-3027

cyberleninka.ru

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]

Современные методы очистки сточных вод

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.

Современные методы очистки сточных вод

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]

Современные методы очистки сточных вод

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).

Современные методы очистки сточных вод

Рисунок 4. Термический метод очистки сточных вод том.

Современные методы очистки сточных вод

Рисунок 5. Электрокаталитический метод очистки сточных вод

Современные методы 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.

Современные методы очистки сточных вод

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]

Современные методы очистки сточных вод

Рисунок 8. Схема традиционной искусственной биологической очистки сточных вод

Современные методы 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.

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

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. 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