Методы очистки сточных вод

Вода играет важную роль в нормальном функционировании человека. Это незаменимый ресурс для многих отраслей промышленности, который служит источником жизни для всего живого. Поэтому необходима тщательная очистка сточных вод. В зависимости от качественных характеристик примесей и степени их образования существуют разные способы их очистки. В данном материале мы разберём, какие существуют основные промышленные методы и способы очистки сточных вод.

Комплекс работ, процессов и действий, направленных на удаление загрязняющих веществ и примесей из сточных вод называется очисткой сточных вод. При этом устраняются или разрушаются вредные вещества, которые оказывают негативное воздействие на экосистему области сброса стоков.

На сегодняшний день не существует универсального способа обеззараживания и очистки стоков, поэтому на практике, как правило, используется комбинация различных методов и способов очистки. Общая классификация таких методов следующая:

• механический способ;
• химический способ;
• физический способ;
• биологический способ;
• биохимический способ;

Методику очистки стоков принимают на основании анализа состава загрязнений, а также от требуемой степени очистки. При этом учитываются и другие параметры - грунтовые условия, мощность очистного сооружения, особенности применяемых технологий и т.д.

Характеристики загрязняющих веществ в сточных водах

Важным ресурсом для всех предприятий является вода. Она используется как для охлаждения и мойки оборудования, так и для технологических нужд предприятий. Использованная вода состоит из различных вредных примесей и нельзя просто так без очистки сбросить ее в реку или водоем. Такие стоки вредны для здоровья человека и наносят ущерб экологии. Если не производить очистку стоков, как следствие уменьшается количество кислорода в водной среде, размножаются патогенные организмы и вода становится не пригодной не только для питья, но и для промышленных нужд.

Загрязняющие частицы имеют разный источник происхождения, потому и требуются разные системы удаления загрязнений из сточных вод. Все стоки, производимые в результате деятельности человека, должны перед сбросом в водоемы очищаться на очистных сооружениях с использованием самых разнообразных методов очистки сточных вод.

Перечень объектов и производимых сбросов в водные стоки:

1. Отходы нефтяной и химической промышленности приводят к структурным изменениям: уменьшается количество кислорода, увеличивается вязкость. Фенол, АПАВ, тяжелые металлы, взвешенные вещества постоянно в наличии в таких сбросах;
2. Живые организмы гибнут, не получая кислорода, а их губят отходы целлюлозно-бумажных комбинатов. Попадают в стоки – древесные компоненты, красители, лаки, фенол, отходы. При разложении производят метан, сероводород, диоксид углерода – вредоносные газы;
3. Имеют высокую токсичность предприятия текстильной и швейных производств – это сбросы акватории остатков натуральных и синтетических волокон, краски, тяжелые металлы меняет ферментативную реакцию водной среды;
4. Производства молочной продукции сбрасывают остатки шерсти, шкур, крови, жира, сырных крошек, творожных остатков, которые быстро закисают, делают водную среду щелочной, при этом развиваются грибы, бактерии, вирусы;
5. Заводы по переработке рыбы – сбрасывают рыбий жир и клетчатку.
6. Все предприятия, производящие продукты питания, загрязняют воды различными фосфатами и нитратами при уборке помещений;
7. Заводы, производящие спирт, сбрасывают гниющие быстро отходы производств, имеющие в своем составе грубодисперсные, коллоидные и растворенные вещества;
8. Все отходы от сельского производства губительны для экосистемы, так как содержат много грибов, вирусов, бактерий, которые попадают с полей. Это остатки плодов, овощей и минеральных удобрений, а также пестицидов, нитратов;
9. Попадает в городские стоки и сильно влияют на микрофлору водной системы большое количество очищающих средств на синтетической основе, вирусы, гельминты.

Методы очистки сточных вод

Условно отходы деятельности промышленных, сельскохозяйственных предприятий, городских поселений можно разделить на две группы:

• Вещества, которые растворяются.
• Вещества, которые не растворяются.

Методы очистки сточных вод можно подразделить:

• Биологический, физико-химический – для растворимых частиц.
• Механический – для нерастворимых частиц.

Механический метод очищения сточных вод

Механической очистке на первом этапе подвергаются и отделяют нерастворимые фракции:

• Механизированные решетки;
• Отстойники;
• Жиромасолотделители и нефтеловушки;
• Центрифуги;
• Песколовки;

Механизированные решетки

Как только вода из стоков добирается до очистки, их встречают механические решетки, которые отделяют крупные частицы и не пропускают их далее, а выгружают в специальный мусоросборник.

Отстойники в мехрешетках предназначены для деления взвешенных частиц.

Отстаивание - вертикальные отстойники

Процесс отстаивания предполагает расслаивание дисперсионной среды на определенные слои – верхний (плавающие пленки), средний – водная среда, нижний – тяжелая масса (оседающие частички). Бывают вертикальные и горизонтальные отстойники, применяемые для выделения основной массы взвешенных и коллоидных элементов.

Они предназначаются для отделения частиц, которые не растворяются и бывают двух видов: горизонтальные или вертикальные. Все отстойники выполняют свою функцию на первом этапе очищения водной массы, когда идет отбор крупных нерастворимых частиц. Суть процесса заключается в скоплении и оседании на дно механических решеток остатков нерастворимых веществ. При этом расслаиваются все стоки, поступившие в отстойник на три слоя: верхняя пленка, средний слой-вода и тяжелый осадок – третий слой. Под действием сил тяжести и постоянной работы вертикальных или горизонтальных модулей в отстойниках происходит очистительный процесс без гидролиза (смешивание с водой) и загнивания, а также дальнейшего загрязнения растворившимися частицами. Тяжелый осадок откачивают насосами и обезвоживают.

Схема вертикального отстойника

Бензомаслоотделители и нефтеловушки - отстойники с тонкослойными модулями

Для того, чтобы удалять нефть, жир, масла используются специального назначения отстойники которых имеются со специальными пластинами из материала, способного притягивать к себе взвешенные фракции жира, масел, нефтепродуктов. Следовательно, надо не только притягивать частицы, но и оттолкнуть воду. Результат оказывает введенный коагулянт, создающий подходящую среду для нерастворимой массы. А при помощи гравитации наверх начинают продвигаться частички жира, масел и попадают в жироуловители – такие специальные отсеки, где оседают тяжелые элементы и всплывают не тяжелые частицы.

Очистка в гидроциклонах

Гидроциклон - аппарат, нацеленный на создание в процессе вращательных движений сил центробежного направления, способных отделять тяжелые частицы, которые поступают в накопитель, расположенный в нижней части очистителя. Вода в очиститель поступает сверху и двигаясь по спирали создает центробежные силы, способные выталкивать очищенную воду в отверстие наверху.

Песколовки – мембраны ловушки

Данные приспособления используют для отделения песочных частиц и их разновидностей. Для этого используют: центрифугирование, фильтрацию и микро фильтрацию. Широко применяют тангенциальные песколовки, работающие по принципу вращения, поступающая вода сверху вниз по кругу, а наверх в центре поднимается. У такой центрифуги скорость невысока и песок периодически осаждается, вода осветляется. Песочные осадки утилизируются.

Центрифугирование

Метод очистки с использованием центробежных сил, образующихся в процессе движений, способствующих отделению загрязненных взвешенных элементов называется центрифугированием.

Центрифугирование является энергоемким процессом, т.к. происходит вращение корпуса, которое используются для удаления мелкодисперсных осадков из сточных вод. Центрифугирование реже используют, чем методы осаждения и фильтрования. Поэтому их использование целесообразно, когда необходимо сохранить выделенный остаток, представляющий собой ценный продукт для локальной очистки производственных вод, предназначенный для дальнейшего использования.

Центрифугирование применяют и тогда, когда состав воды мелкодисперсный и если нельзя применять реагенты для очистки. Этот метод способен значительно сократить площадь, необходимую для установки оборудования. Центрифуги также используются для обезвоживания осадков сточных вод.

Фильтрация

Фильтрация предполагает использование специальных фильтров и систем перегородок, способных задерживать твердые фракции, выпускать воду. Материал фильтра –пенополиуритан, полистирол, полипропилен (синтетика) и песок кварцевый, керамзит, дробленный гравий, бурый уголь — природные ингредиенты. Фильтры могут быть с системой восходящей и нисходящей. Каждый из этих видов может иметь место, но самый эффективный и менее затратный фильтр с потоком нисходящим вниз, а фильтр с восходящим потоком быстро заиливается.

1 - подача воды на фильтрование; 2 - выход обработанной воды; 3 - подача воды на нижнюю промывку; 4 - сброс промывной воды;
5- вантуз; 6 - верхнее распределительное устройство; 7 - фильтрующий материал; 8 - дренаж; 9 - опорожнение

Микрофильтрация

Микрофильтрация – способ удаления самых мелких частиц из загрязненной воды Микрофильтрами возможно отфильтровать самые мелкие частицы размером от 0,1-1мм. Полимеры, керамические остатки, стекло, металл — способны нейтрализовать микро фильтрация. В аппаратах установлены мембраны.

Химический метод

Если добавляют реагенты, то процесс очищения называют химическим методом очистки сточных вод. В основе лежат две химические реакции: окисление и восстановление, а также нейтрализация.

Окисление – химическая реакция, очищающая стоки

При помощи этого способа обезвреживаются такие элементы, как медь, цинк цианиды, сульфиды, сероводород. Существуют разные виды окислителей – хлор, озон, фтор, перекись водорода, перманент калийный  и другие реагенты. Для того, чтобы проводить очистку способом окисления, должны быть в наличии различные химикаты и специальный склад для их хранения, что обуславливает значительные затраты. Озон – окислитель самый эффективный, но и самый дорогой. Он очищает сточную воду от запаха и привкуса, уничтожает бактерии, обесцвечивает воду. Поэтому часто используют для этих целей – хлор, доступный и распространенный химикат очищения водных ресурсов.

Контактный аппарат для озонирования воды

Восстановление – с использованием химических реакций. Способ обработки водных акваторий. Химическая реакция используется когда сточная вода имеет в своем составе: ртуть, мышьяк, хром. Восстановление производят до состояния частиц, которые удаляются путем отстаивания или фильтрацией. Восстановителями служат такие реагенты, как активированный уголь, сульфат железа, сероводород, гидросульфида натрия, диоксид серы. Подбор идет с учетом наличия тех или иных вредоносных частиц в сточных водах.

Схема установки восстановления хрома непрерывного действия

1 – усреднитель; 2 – смеситель; 3 – емкость для нейтрализации и отстаивания

Нейтрализация

Данный способ используется для смешивания щелочи и кислот, которые поступают от различных предприятий разными потоками. Очищая рационально смешивать эти потоки для взаимного воздействия друг с другом химических элементов. Непрерывно поступают и выводятся потоки нейтрализованной воды. Есть еще вариант нейтрализации, при которой происходит накопление потоков кислых и щелочных и выводятся они периодически. Такой способ очистки требует наличие дополнительных резервуаров при механическом перемешивании или барботирования. Но этого не всегда достаточно для полного очищения загрязнений, потому нейтрализация кислотности проводится с помощью следующих регентов:

• Известь негашеная – элемент CaО;
• Известь гашеная — элемент Ca(OH)₂;
• Каустическая сода –элемент NAOH;
• Водный раствор аммиака – элемент NH₄OH;
• Кальцинированная сода – элемент NA₂CO₃;
• Поташ – элемент K₂CO₃;

Известь гашеная и негашеная являются наиболее доступным и распространенным материалом для очистных комплексов.

Схема установки нейтрализации сточных вод

1 - коллектор; 2 - ручная решетка; 3 - мешалка; 4 - дозатор; 5 - центральная труба для подачи раствора; 6 – нейтрализатор; 7, 10, 12 - промежуточные отстойники; 8 - сеть труб для подачи сточных вод; 9 - поверхностное биоплато; 11 - биопруд; 13 - резервуар для очищенных вод; 14 - насосная станция; 15 - труба для подачи очищенных вод

Осаждение

Метод базируется на создании нерастворимого осадка, с помощью добавок-реагентов специального назначения. В результате вода подготавливается для дальнейшего очищения. Как и обычный отстойник для осаждения применяется, все с такими же показателями в техническом плане. Те же типы смесителей, которые используют для коагулирования водопроводной воды, а также лопастные смесители, круглые с тангенциальной подачей. Все эти технические приемы нужны для осаждения вредоносных частиц из сточной жидкости. При такой очистке используются реагенты, которые поступают уже на первом этапе. Чтобы удалить фосфор применяют соли железа, алюминий, известь. А коагулянтом могут выступить такие соли, как окись магния, углекислый калий, окись магния, окись железа, сульфат железа, хлорное железо, сернокислый глинозем. Реагенты подбирают после произведенного анализа очищаемых стоков, с учетов наличия в них тех или иных веществ и химических элементов.

Такой метод очистки не очень эффективный из-за образования на выходе избытка шлама и солей. К тому же проблема составляющих стоков, состав постоянно меняется, соответственно подбор реагентов меняется тоже непосредственно. Используют метод осаждения в основном только для промышленных стоков.

Физический метод очистки сточных вод

Эффективный метод, позволяющий использовать физические законы для обеззараживания грязных стоков.

Подразделяют следующие физические способы очистки:

• магнитная;
• электромагнитная;
• ультрафиолет и ультразвук;
• облучение ионами.

Магнитная очистка

Постоянное магнитное поле, воздействуя на воду, позволяет смягчить ее, увеличить срок службы оборудования, не образуют солей (накипи) на сортирующих поверхностях растворенные ионы кальция, кремния и магния. Уже существующие отложения легко разрыхляются и удаляются из стоков, как и не растворимые соли находящиеся во взвешенном состоянии.

Обработка воды магнитным полем является альтернативой в использовании твердых и жидких ингибиторов в обратно осмотических системах. Целью такой очистки является формирование новых физико-химических свойств воды, для дальнейшей ее подготовки к очищению.

Магнитное поле, воздействуя на воду, очищает ее, не разрушая солевой состав. Системы очистки магнитом устанавливают в промышленных сооружениях: компрессорные станции, магистрали.

Процесс коагуляции, способствует быстрому очищению и выпадению осадка при использовании магнитной обработки.

Электромагнитная обработка

Результат схож с магнитными обработками водных стоков, правда держится недолго, немногим более одних суток. Электромагнитная обработка способна устранить этот недостаток, а что несомненно еще при этом является важным фактором, это то, что остаются такие элементы, как кальций и магний. И для питьевой воды это самый действенный аргумент.

Обработка с помощью ультразвука и ультрафиолета

Очень качественная обработка ультразвуком и ультрафиолетом, она способна уничтожить большинство вредных микроорганизмов и бактерий.

Ультразвук способен разрушить внешнею оболочки клетки микроорганизмов, при этом происходит процесс образования пузырьков, разрываясь, которые на основе кавитации создают перепады температур. Эти пузырьки состоят из газа — температура давление имеют высокий показатель.

Свет просто губит вредоносные бактерии и микроорганизмы начисто все и столь же значительно, как ультразвук. Благодаря ультрафиолету происходят нарушения на уровне структуры ДНК за счет облучения. Бактерии и микроорганизмы гибнут не имея возможности размножаться. При использовании данных методов добиваются высоких показателях очистки воды. Очень впечатлительный результат борьбы с загрязнениями водных акваторий.

Ионизирующее облучение

Яды и токсины успешно удаляются с помощью ионизирующего облучения. Насыщенные каким-либо способом воздушные пузырьки образуют пенный концентрат флотационного шлама и чистят воду также от бактерий и микроорганизмов. Безусловно они погибают, а воду допускается сбрасывать в водоемы. При этом радиактивность обработанной воды исключена.Часто метод ионизации совмещают с флотацией или адсорбцией.

Очистка сточных вод - необходимое условие работы промышленных предприятий и медицинских учреждений. Использование биологических, физико-химических и комбинированных методов позволяет удалить из стоков вредные примеси и опасные патогенные микроорганизмы. Очищенную жидкость можно сливать в водоемы без вреда для биоценоза.

Физико-химическая очистка сточных вод

Использование этого метода позволяет очистить стоки от мелкодисперсных и взвешенных частиц. К ним относятся не только остатки органики и минеральных веществ, но и газы, растворенные в жидкости.

Очистка реагентами (коагуляция и флокуляция)

Этот способ очистки предполагает ввод коагулянтов в систему. Мелкие загрязняющие частицы адсорбируются частицами гидроксида и выпадают в осадок на дне очистительного сооружения.

Коагуляция предполагает введение в систему специальных реагентов, которые укрупняют загрязняющие частицы. В дальнейшем они выпадают в осадок. Обычно в качестве коагулянтов используются соли кислот, железа и алюминия, или реагенты на основе гидрохлорида.

Флокулянты применяют для снижения расхода дорогих реагентов и уменьшения продолжительности коагуляции. Результатом такой химической реакции является образование хлопьев, которые поглощают загрязнения. За счет этого устраняются даже очень сильные загрязнения, причем без ввода коагулянта.

Загрязнения (частицы), которые содержатся в сточных водах, прочно с ней связаны за счет молекулярно-гидратной оболочки. Для разрушения этой связи меняют заряд частиц. Соединения, содержащие железо (Fe-) и алюминий (Al-) имеют положительный заряд, а коллоиды – отрицательный. В результате заряд нейтрализуется и частицы начинают взаимодействовать.

Подобная очистка делает стоки менее мутными и нейтрализует их цвет. Особенно часто данный метод применяют на текстильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. При использовании данного метода эффект обесцвечивания достигает 95%.

Флотация и электрофлотация

Напорная флотация в комплексе с применением рентгеновской установки применяется для удаления из стоков АПАВ, жировых эмульсий, растворенных в воде органических соединений и тонкоэмульгированных нефтепродуктов.

Суть очистки заключается в налипании взвешенных частиц к пузырькам воздуха на молекулярном уровне. В результате частицы концентрируются на поверхности раздела фаз, а степень очистки находится в пределах 85-95%.

Схема флотации

Взвешенные частицы делят на три группы по структуре отделяемого вещества:

• Твердые с водоотталкивающими свойствами: к данной категории относятся частицы масла или жира, которые удаляются на этапе формирования крупных пузырьков в стоках.
• Углеводы и белки, имеющие гидрофильную поверхность, выводятся с помощью мелких образований газа, другими словами – посредством сжатого воздуха.
• Примеси в виде хлопьев: удалить их можно только комплексным методом. На практике это выглядит так: загрязнения устраняются не только при соединении с пузырьками газа при нагнетании воздуха в систему, но и путем биологического разложения.

Существует несколько реагентов, которые хорошо зарекомендовали себя при флотации, например, «ВПК-402» и «Аква-Аурат18». Эффективность препаратов зависит от типа удаляемых загрязнений. Для жиров она достигает 80-85%, а для БПКп и ХПК – около 50%.

Суть метода электрофлотации кроется в электролизе. Мелкие частицы загрязнений поднимаются на поверхность благодаря микроскопическим пузырькам электролитических газов.

Схема электрофлотации

1 – камера флокуляции (грубой очистки); 2 – патрубки для подачи сточной воды; 3 – патрубки для дренажа (технологического слива); 4 – патрубок для отвода шлама; 5 – камера для сбора шлама; 6 – пеносборное устройство; 7 – уровень воды в аппарате; 8 – перегородки; 9 – электродвигатель; 10 – патрубок для отвода очищенной воды; 11 – гидрозатвор; 12 – камера флотации (тонкой очистки); 13 – электродные блоки; 14 – токоподводы. Потоки: I – сточная вода, II – очищенная вода, III – флотошлам.

Ионный обмен

Данный метод предполагает использование синтетических ионообменных смол - ионитов. Они устраняют не только ионы металлов, но и соли и другие загрязнения.

Иониты выпускают в форме специальных гранул, которые просто засыпают в фильтр очистительных сооружений.

Ионообменная очистка применяется для извлечения и утилизации сточных вод тяжелых металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет очищать сточную воду до предельно допустимых концентраций с последующим её использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

Сорбция

Суть этого метода очистки заключается в использовании сорбентов. Это особые вещества, которые притягивают органические соединения. Преимущество данного метода в том, что он позволяет удалять даже те органические примеси, которые невозможно убрать други ми методами.

В первую очередь сорбция необходима для глубокой очистки стоков от растворенных и тонкоэмульгированных нефтепродуктов. Кроме того, данный метод позволяет убрать из воды устойчивые органические соединения. В качестве сорбентов обычно используют цеолиты, уголь или керамзит. Выбранное вещество выкладывают в один или несколько слоев в специальные блоки.

Для доочистки сточных вод НПЗ чаще всего применяют ГАУ. Он обладает несколькими важными характеристиками: высоким коэффициентом фильтрации, химической стойкостью и механической прочностью. Процесс восстановления сорбционной емкости «МИУ-С» по нефтепродуктам с помощью щелочной регенерации частично совмещается с сорбционной емкостью по ионам металлов. Для обеспечения дополнительной регенерации обменной емкости по ионам Ме используют раствор NaCl.

Схема установки для сорбции из воды нитропродуктов активным углем

1 - сборник сточных вод; 2 - подача сточной воды; 3 - напорная емкость; 4 - регулятор скорости напора; 5 - очищенная вода; 6 - колонна; 7 - подача охлаждающей воды; 8 - конденсатор; 9 - конденсат; 10 - растворитель; 11 - сборник растворителя; 12 - сборник экстракта; 13 - экстракт на ректификацию; 14 - острый пар

Экстракция

Данный способ очистки основан на извлечении растворенных в сточных водах примесей путем их трансформации в экстрагент. Это особый вид жидкости, который не смешивается с водой.

В процессе очистки получают экстракт и рафинат. Первый представляет собой раствор извлеченных примесей в экстрагенте. Второй – это остаточный водный раствор, очищенный от загрязнений. Как правило, в качестве экстрагентов используют растворители органического происхождения (бутилацетат, бензол и др.).

1 – исходные сточные воды; 2 – экстрактор; 3 – отстойник; 4 – очищенные сточные воды (рафинат); 5 – экстрагент; 6 – конечный экстракт

Электролиз

Суть метода заключается в том, что очистка производится посредством электрического тока. Он проходит сквозь сточные воды и удаляет из них вредные примеси.

Результат такого воздействия – образование сильных окислителей. Если в воде присутствуют хлор или его соединения, они эффективно очищают и обеззараживают воду.

Биологический и биохимический метод очистки сточных вод

Один из самых универсальных методов очистки сточных вод. С его помощью можно удалить примеси железа, аммония, марганца и сероводорода, уничтожить патогенные микроорганизмы, убрать сторонние цвета и вкусы, а также снизить уровень жесткости воды.

Суть метода заключается в переработке загрязнений микроорганизмами активного ила с дальнейшим разъединением смеси, вступившей в химическую реакцию.

Стадии очистки такие:

• Загрязнения скапливаются на поверхности биомассы;
• Высокомолекулярные органические вещества расщепляются, благодаря внешним ферментативным воздействиям. В результате они трансформируются в сравнительно небольшие молекулы;
• Далее начинается реакция с внутренними ферментами клетки. Этот процесс сопровождается окислением низкомолекулярных веществ до кислорода и углекислого газа, с одновременным формированием новых клеточных веществ.

Биологические пруды

Биологическим прудом называют неглубокий искусственный водоем, в котором проводится очистка и доочистка стоков.

В биологических прудах должно быть много водорослей, так как они вырабатывают кислород, необходимый для развития полезных микроорганизмов. При этом крайне важно соблюдать оптимальный уровень температуры и кислотности (рН). Это объясняется тем, что водорослям нужен аммонийный азот и углекислый газ, которые выделяются в процессе разложения органики. Обязательным является наличие фильтрационного поля, в которое сбрасывают стоки.

Как правило, биопруды, за счет их небольшой глубины, применяют для очистки промышленных стоков и рек, впадающих в водохранилище.

У биологических прудов есть несколько недостатков:

• За счет небольшой глубины они отличаются низкой производительностью;
• Для разбивки пруда требуются большие площади земель, которые можно было бы использовать для сельского хозяйства или других целей;
• Сезонность – в умеренном климате биологические пруды обладают повышенной эффективностью только летом. Зимой их использовать проблематично.

Биологические пруды бывают нескольких типов:

• Контактные: в таких прудах стоячая вода, которая позволяет ускорить биологическое окисление;
• Проточные водоемы: в данном случае сточные воды разбавляют проточной речной водой;
• Анаэробные: максимальная глубина таких прудов – не более 3 метров, а для очистки в них применяются анаэробные методики;
• Проточные пруды: в них стоки не разбавляют проточной речной водой.

Обычно пруды обустраивают так, чтобы стоки проходили несколько ступеней очистки, находясь на каждой стадии по несколько дней.

Анаэробная очистка

Данный способ очистки предполагает использование специальных бактерий, которые не используют кислород в своей жизнедеятельности. Этот процесс называют брожением.

Анаэробные процессы позволяют перевести трудно окисляемые вещества в легко усваиваемую форму. Часть органических загрязнений разрушаются, а оставшиеся используются для прироста биомассы. Устройства для анаэробной очисткисостоят из двух ступеней.

На первой в цилиндрической емкости организуют рецикл иловой смеси, которая необходима для повышения концентрации биоценоза. Для перемешивания используется насосное оборудование или специальные мешалки.

На второй ступени используется специальное конусное днище, в котором скапливается осадок. На данном этапе органические вещества доокисляются, а скопления микроорганизмов оседают и уплотняются.

Для очистки используются особые закрытые резервуары с трубкой для отвода биогаза (метантенки). Уровень такой очистки может достигать 85%.

Аэробная очистка

Очистка данным способом тоже предполагает использование микроорганизмов, но уже тех, для жизнедеятельности которых необходим кислород. Очистка тоже происходит в два этапа: поглощение частиц активным илом и последующее окисление бактериями.

Процесс достаточно простой. Растворенные в стоках органические частицы и неосаждающиеся твердые примеси трансформируются в биомассу активного ила. В подобных очистительных сооружениях постоянно находятся аэробные бактерии, которые и устраняют загрязнения.

Чтобы сточные воды эффективно перемешивались с активным илом в зоне аэрации, а биоокислительные процессы протекали активно, обеспечивают постоянную подачу сжатого воздуха. В качестве резервуара используют в аэротенках и биофильтрах. При этом степень очистки может достигать 99%.

Сравнительная характеристика аэробной и анаэробной очистки

Понять технологию и эффективность данных методов поможет простая сравнительная таблица.

Аэробная	Анаэробная
Позволяет удалить 99% органических примесей; Для очистки необходима постоянная подача кислорода; Для подачи воздуха используются воздуходувки; В процессе окисления аэробные микроорганизмы распадаются на воду, углекислый газ и минеральный осадок.	Уровень очистки – 85%; Очистка проводится с использованием нитратов и углекислого газа; Анаэробные бактерии выделяют метан, поэтому обязательно устанавливают систему вентиляции; Бактерии могут присутствовать в очищенных стоках, но в небольших количествах.

Обеззараживание сточных вод

На завершающей этапе очистки сточные воды обеззараживают. Это необходимо для уничтожения вирусов и патоогенных микроорганизмов, опасных для здоровья человека.

С эпидемиологической точки зрения максимальную опасность представляют хозяйственно-бытовые, промышленно-бытовые отходы, а также стоки инфекционных больниц, поверхностно-ливневые стоки и жидкие отходы некоторых предприятий (птицефабрик, мясокомбинатов и др.).

Процесс обеззараживания представляет собой уничтожение болезнетворных микроорганизмов, которые могут остаться в сточных водах после очистки.

Самый эффективный метод обеззараживания – с использованием ультрафиолетового излучения. Для этого применяют бактерицидное облучение с длиной волны 200-400 нм. Такие лучи проникают в структуру ДНК бактерии, разрушают его и не позволяют микроорганизму делиться и размножаться. После использования таких установок в сточных водах не образуются токсичные вещества, поэтому сброс таких отходов в водоемы не вредит биоценозам.

Комбинированная очистка сточных вод

Существует несколько методов комбинированной полной очистки. Каждый из них имеет свои особенности, поэтому их стоит рассмотреть детальнее.

Гиперфильтрация

Гиперфильтрацию также называют обратным осмосом. Технологически такая очистка представляет процесс разделения раствором методом фильтрования под давлением с использованием полупроницаемых мембран.

Такие мембраны способны пропускать молекулы воды, но при этом задерживают ионы солей. В результате сточные воды разделяют на чистую воду и концентрированный раствор, предназначенный дли утилизации. Для проведения гиперфильтрации используют рулонные, трубчатые, фильтр-прессные аппараты и устройства с полым волокном.

 1 – подача солоноватой воды или сточных вод на установку; 2 – соли; 3 – взвешенные вещества; 4 – бактерии; 5 – вирусы; 6 – красящие вещества; 7 – вещества, придающие привкус; 8 – полупроницаемая мембрана; 9 – поддерживающая мембрану конструкция; 10 – очищенная вода; 11 – сброс концентрированного стока

Электрохимическая очистка

Это целая группа методов, в основе которых – воздействие электротока на сточные воды. В процессе применяют растворимые и нерастворимые электроды.

Электрокоагуляция применяется для удаления коллоидных и взвешенных частиц из сточных вод. Кроме того, данный метод позволяет устранить примеси с высокой адсорбцией к коагулянту. Это могут быть красители, нефтепродукты, жиры и масла.

Электрофлотация сводится к тому, что загрязняющие вещества налипают на пузырьки воздуха. Последние формируются в процессе электролиза. За счет этого со сточных вод удаляют остатки жиров, нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Электрохимическая деструкция помогает расщепить сложные химические примеси на более простые и относительно безопасные. С помощью этого метода в жидкости образуются ионы гипохлорида, которые и очищают стоки от вредоносных бактерий. Как правило, данный метод применяют для очистки стоков фармацевтических предприятий и инфекционных больниц.

Оборудование, применяемое для очистки сточных вод

Следует рассмотреть детальнее, какие устройства применяются для механической очистки сточных вод.

Механические решетки

В первую очередь применяются решетки. Это устройства, которые задерживают крупный плавающий мусор, пропуская сточные воды через стержни. Решетки бывают нескольких видов: стационарными, дробилками и самоочищающимися. Каждый тип имеет определенную производительность и подходит для удаления конкретного типа загрязнений.

Ключевые функции решеток сводятся:

• К снижению нагрузок на этапе биологической очистки;
• Защите оборудования от крупных частиц мусора;
• Удалению крупных загрязнений.

Песколовки

Еще один тип оборудования для механической очистки – песколовки. Это специальные устройства, которые позволяют удалить твердые и тяжелые примеси органического и минерального происхождения. К таким частицам относятся гравий, песок, битое стекло, строительный мусор, осколки костей и др.

Удаление таких примесей происходит за счет разной плотности воды и загрязнений. Песколовки делят на виды по направлению потоков на центробежные, вертикальные, горизонтальные и аэрируемые. Благодаря такой очистке из сточных вод не только удаляются частицы мусора, но и предотвращается повреждение приборов и оборудования.

Отстойники

Отстойник – это накопительный агрегат, в котором проводится процесс осаждения механических и взвешенных примесей. В первую очередь они удаляют органические загрязнения, но достаточно результативны и при устранении других примесей. Кроме того, применение отстойников позволяет снизить нагрузку при применении методов биологической очистки.

Их делят на такие типы:

• Горизонтальные: в них жидкость движется параллельно земле;
• Вертикальные: сначала сточные воды поступают в нижнюю часть, где остается тяжелый осадок, а чистая и легкая вода поднимается вверх и выводится через специальные карманы;
• Радиальные: напоминают вертикальные, но конструкция дополнена перемешивающим агрегатом, который управляет стоками и собирает оасдок в центре устройства для дальнейшего выведения;
• С тонкослойными элементами: устройства оснащены ламелями. Они повышают эффективность очистки, так как увеличивают поверхность для сбора загрязненного осадка.

Гидроциклоны

Гидроциклоны – устройства, которые используются для очистки стоков от мелких и твердых частиц. Процедура осуществляется под действием центробежной силы во вращающемся потоке.

Основное отличие гидроциклонов от песколовок и радиальных отстойников – в скорости разделения. Она определяется высоким давлением на входе и острым углом на выходе агрегата. Как правило, гидроциклоны применяют для очистки сточных вод, сильно загрязненных песком.

Фильтры

Сетчатые фильтры – это агрегаты, которые очищают стоки через сетчатые элементы. Они могут иметь разную конструкцию, но чаще всего применяются плетеные металлические сетки из полимерного волокна или проволоки. Выбор материала и размера ячейки зависит от технологических параметров.

Дисковые фильтры оснащены наборным фильтром из пластиковых дисков. На их поверхности есть насечки разных размеров, которые и задерживают загрязнения.

Засыпные фильтры представляют собой вертикальный агрегат с распределительными устройствами типа «паук» или ложное дно. На них засыпают гравий, активированный уголь или другое мелкодисперсное вещество. Фильтрование осуществляется в каналах и порах, которые образуются этими засыпными материалами. Преимущество этого оборудования в том, что при изменении засыпки меняется и тип удаляемых частиц, среди которых могут быть газы, ионы и другие вещества, которые сложно убрать со стоков.

Мешочные фильтры: в них в качестве очищающего элемента используется тканевый мешок, который обычно используют для обезвоживания осадка.

Аэротенки

Устройство, в котором осуществляется очистка под действием активного ила, называется блоком биологической очистки или аэротенком. Для повышения интенсивности используется аэрация. Она обогащает стоки кислородом, необходимым для поддержки жизнедеятельности полезных микроорганизмов, и способствует перемешиванию стоков с активным илом.

Аэрация - это основная движущая сила работы аэротенка. Именно подбор правильной системы и рабочих параметров аэрации повышает качество очистки и уменьшает необходимое время пребывания.

Блоки доочистки

Блок доочистки выполняют две функции: фильтра и отстойника с тонкослойными модулями. Попадая в фильтр, стоки проходят через песок, кварц или другой зернистый материал. За счет этого из жидкости удаляются взвешенные частицы. Главные плюсы оборудования: высокая степень очистки и длительный срок эксплуатации. После очистки получают уплотненный ил, который легко утилизировать.

Обезвоживатели осадка

Обезвоживатели осадка - это особая разновидность оборудования, с помощью которого из осадка удаляются излишки жидкости, а содержание твердых частиц повышается.

Есть два вида подобного оборудования:

1. Шнековое: в устройстве установлен сетчатый фильтр и шнек. Он перемешивают и продвигает осадок в зону выгрузки. За счет этого уровень влажности осадка сни жается, а само оборудование работает практически беспрерывно. Это позволяет с успехом использовать шнековые обезвоживатели осадка на очистительных сооружениях высокой производительности.
2. Мешочное: данный тип оборудования оснащен специальным фильтровальным мешком для уплотненного осадка. Пористый материал мешка удерживает твердые частицы, а жидкость при этом просачивается и поступает в емкость для выведения. Преимущество мешочных обезвоживателей - в их простой эксплуатации и обслуживании.

Заключение

Грамотная очистка бытовых и промышленных сточных вод требует грамотного подхода, применения специального оборудования и реагентов. Как показывает практика, наибольшей результативностью обладают физико-химический, биологический и комбинированный метод очистки, так как они эффективно удаляют разные типы загрязнений, включая твердые и взвешенные частицы. При этом качественная очистка требует комплексного подхода, который заключается не только в выборе одного или нескольких подходящих методов, но и в грамотной эксплуатации и обслуживании оборудования.

Очистку сточных вод нельзя назвать простой процедурой. Ее проведение предполагает использование специальных установок и агрегатов, а также строгое соблюдение технологий. Только в этом случае очищенные и обеззараженные стоки не будут представлять опасности для здоровья человека и окружающей среды. При этом качественная очистка требует комплексного подхода, который заключается не только в выборе одного или нескольких подходящих методов, но и в грамотной эксплуатации и обслуживании оборудования.