Методи очищення стічних вод

Найбільш перспективним і радикальним вирішенням проблеми забруднення водойм є будівництво сучасних багаторівневих очисних споруд, де процес очищення стічних вод включає первинне, вторинне і третинне очищення, дезинфекцію та дезодорацію води.

Цільовим призначенням очисних споруд є запобігання впливу стічних вод на якість води водойм господарсько-побутового призначення в межах населених пунктів і рибогосподарського призначення поза населеними пунктами.

Стічні води поділяють на побутові, поверхневі і промислові.

Методи очищення стічних вод

Лекція 27.10.2014

Останнє питання:

До побутових відносять власне побутові стоки (з житлових будинків) і стоки, що утворюються у результаті роботи комунальних підприємств – заклади харчування і відпочинку, медичні установи, санаторії, бані і сауни, школи, дитячі садочки та інші освітні заклади і т.д. Побутові стічні води, як правило, не містять небезпечних і стійких забруднювачів, їх можна зливати в каналізацію без попереднього очищення на очисних спорудах.

Поверхневі стічні води утворюються у результаті випадіння атмосферних опадів та повеней. Поверхневі стічні води з територій промислових підприємств, складських господарств, автогосподарств, а також особливо забруднених ділянок, до яких відносяться бензозаправні станції, стоянки автомашин, великі автобусні станції і т.д., повинні піддаватися очищенню на локальних очисних спорудах перед скиданням їх у мережу дощової каналізації.

Промислові стічні води можуть містити всі відомі нині токсичні речовини, у тому числі і ксенобіотики, а тому потребують попереднього тривалого багатостадійного очищення на локальних очисних спорудах.

Відомо три основних методи очищення стічних вод.

Перший існує з давніх-давен i є найбільш економічним. Він полягає у скиданні стічних вод у великі водотоки, де вони розбавляються прісною проточною водою, аеруються i нейтралізуються природним шляхом. Останнім часом, у зв’язку з величезною кількістю стічних вод, які скидаються у водотоки, та високим рівнем їхнього забруднення такий спосіб очищення не відповідає сучасним уявленням про екологічну безпеку. Проте ним користуються в окремих випадках, зокрема, коли кількість забруднюючих речовин у стоках невисока або на підприємстві скидається невеликий об’єм стічних вод.

Другий метод полягає у скороченні обсягу стічних вод шляхом зміни технологічних процесів і впровадження безвідходних технологій. Він найбільше відповідає сучасним уявленням про раціональне природокористування та сталий розвиток суспільства, проте є високонаукоємким та потребує значних капіталовкладень.

Третій метод передбачає видалення або зниження вмісту забруднювачів у стічних водах механічним, хiмiчним і біологічним способами. Цей метод в основному використовують на очисних станціях комунально-побутових стоків.

Первинне очищення є механічним. Воно включає проціджування, центрифугування, безреагентну флотацію, фільтрування та відстоювання. На шляху потоку стічних вод встановлюють грати або сита, які уловлюють плаваючі предмети i грубі зависі. Пісок й iншi неорганічні частинки осідають у пісколовках з похилим дном або уловлюються ситами. Принцип дії пісколовок базується на зміні швидкості руху важких частинок у потоці рідини. Олії i жири, нафта і нафтопродукти видаляються з поверхні води нафтопастками чи жироловками. Для вилучення грубодисперсних домішок можливе застосування і безперервно діючих центрифуг та гідроциклонів, де очищення стоків відбувається під дією відцентрової сили.

Від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та iнших емульгованих речовин стiчнi води очищують також флотацією. Флотація ґрунтується на використанні різної змочуваності домішок водою. Суть процесу полягає у специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням на поверхні води шару піни з вилученими домішками. Оптимальнi розмiри домiшок для флотації становлять 5 – 10 мкм. Тонкодисперснi часточки менших розмірів флотуються дуже важко, тому їх необхiдно попередньо укрупняти за допомогою коагуляції або флокуляцiї.

Флотаційне очищення стiчних вод здійснюють у апаратах двох типiв, якi вiдрiзняються способом диспергування повiтря: турбiною насосного типу або напірного типу з додаванням коагулянта. В установках першого типу повiтря розпилюєтъся бiля дна, бульбашки спливають i виносять iз собою домiшки. Пiну iз забрудненнями знiмають з поверхнi води. В установках напiрного типу аерацiя води здійснюється пiд тиском.

Фільтруванням називають процес роздiлення неоднорідних систем (суспензiй) за допомогою пористих перегородок або шарiв, якi затримують одну (тверду) фазу цих систем i пропускають iншу (рідку). По рiзнi боки від перегородки або фільтрувальних шарів створюється рiзниця тиску, пiд дією якої стає можливим транспортування рідини крiзь перегородку або шар i затримання осаду на них. Такий процес роздiлення суспензiй називають фільтруванням із затриманням осаду. Пiд час фiльтрування стiчних вод зависі можуть вiдкладатися на поверхнi фiльтрувального шару (плiвкове фільтрування) або у його порах, а також можливе одночасне утворення плiвки та відкладання завислих речовин у порах завантаження.

Залежно від швидкостi фільтрування фільтри подiляють на повiльнi (0,1-0,2 м/год), швидкi (5,5-15 м/год) i надшвидкi (понад 25 м/год). Для грубого очищення стічних вод застосовують надшвидкі та швидкі фільтри. Для більш ретельного фільтрування домішок за їх концентрацій до 50 мг/л і кольоровості стоків до 50 град – повiльнi фiльтри. Планктон за вмісту понад 1000 кл/см³ i зовсім дрібні зависi видаляють за допомогою мікрофільтрів – напівпроникних мембран. Мікрофільтрація відбувається під тиском, що перевищує осмотичний. Очищення фільтрів здійснюють шляхом продування повітрям або промиванням.

Далі стічні води перекидаються у відстійники для осадження дуже дрібних частинок, наприклад, глинистих зависей концентрацією до 500 мг/л, якi можуть мати кольоровість 50 град. Для цього використовуються відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні чи радіальні.

Отримана у такий спосіб маса стічних вод, яка містить до 70% органічних речовин, пропускається через залізобетонний резервуар – метантанк, у якому в анаеробних умовах відбувається деструкція органіки за участю анаеробних бактерій. У результаті утворюється рідкий і газоподібний метан, вуглекислий газ і мінеральні тверді частинки.

Вторинне очищення здійснюється біологічними методами. Для нього використовують процеси аеробного окиснення за участю бактерій. Стічні води пропускають через піщані, щебеневі чи гравійні фільтри, на поверхні яких бактерії утворюють плівку і розкладають органіку по мірі її проходження через фільтр. Це так звані бактеріальні фільтри, які дозволяють знизити БСК більш ніж на 90%. Для вторинного очищення використовують також аеротанки – пристосування, де відбувається примусова аерація стічних вод і перемішування їх з активним мулом, який утворюється у відстійниках, де активно розвивається мікрофлора.

Іншим методом вторинного очищення є тривале відстоювання води у біоставках. Біоставки являють собою 3 – 5 східчастий каскад ставків, через які дуже повільно рухається попередньо очищена вода. Вони заселені гідробіонтами, здатними інтенсивно продукувати кисень (різні види водоростей, наприклад, хлорела). У цьому випадку БСК знижується на 40 – 70%. Водні організми можуть використовуватися як компоненти більш складних очисних систем, утворюючи багатоступінчастий конвеєр: від бактерій-деструкторів, через найпростіших, ракоподібних-фільтра-торів, молюсків-фільтраторів до вищих водяних рослин. Для біологічного очищення стічних вод використовують також біоплато – інженерні споруди з полями вищої водяної рослинності, яка пропускаючи через свої організми стічні води, звільняє їх від біогенних і органічних речовин та токсикантів, які здатні трансформуватися. Крім того, вища водяна рослинність служить субстратом для осідання активного мулу та прикріплення організмів перифітону, які також беруть участь в очищенні.

Третинне очищення здійснюється хімічними методами. Стічні води, які пройшли первинне і вторинне очищення, ще містять розчинені забрудники, що роблять їх практично непридатними для будь-яких цілей, окрім зрошення. Розчинені неорганічні речовини видаляються зі стічних вод шляхом іонного обміну, хімічним осадженням, пом’якшенням води, зміною осмотичного тиску для посиленої фільтрації води через мембранні фільтри, здатні затримувати поживні речовини – нітрати, фосфати і т.д.

Після трирівневої очистки стічних вод їх необхідно піддати знезараженню, тобто знищенню мікроорганізмів. Для повного очищення поверхневих вод знезараження необхідне завжди, при використанні підземних вод тільки тоді, коли цього вимагають мікробіологічні властивості вихідної води. Знезараження здійснюють двома шляхами – обробкою води сильними окиснювачами або ультрафіолетовим випромінюванням. Із сильних окиснювачів для знезараження найчастіше застосовують хлор та хлоровмісні реагенти, у деяких випадках – йод, для невеликих об’ємів води – обробку перманганатом калію чи перекисом водню, для знезараження підземних вод – бактерицидні установки. Перспективним є озонування води, яке полягає у перемішуванні її з озоно-повітряною сумішшю в контактних камерах протягом 5-20 хв. Озон отримують штучним шляхом в генераторах. Він є універсальним реагентом, оскільки може бути використаний для знезаражування, знебарвлення, дезодорації (знищення запахів і присмаків) води, для видалення заліза і марганцю.

Для дезодорації і знебарвлення води широко використовується також очищення за допомогою сорбентів. У якості сорбентів застосовують активоване вугілля, яке отримують шляхом активації вуглецевмісних матеріалів (кам’яне вугілля, торф, промислові відходи), синтетичні сорбенти, алюмогелі, глини, гідрати окислів металів. Активація полягає у термохімічній обробці подрібненого і відсортованого матеріалу, у результаті чого летючі компоненти видаляються, матеріал ущільнюється і набуває мікропористої структури. Існують два способи сорбційної обробки – додавання сорбентів у вигляді реагенту (вуглевання води) і фільтрування води через сорбційні фільтри. Ефективність очищення води залежно від виду сорбента, складає 80 – 95%. Основною технічною проблемою широкого застосування сорбентів є питання відновлення їхньої сорбційної ємкості. Для цього застосовують хімічні, термічні та біологічні методи, що вимагають вивантаження сорбенту із фільтру, що збільшує собівартість процесу.

ДОДАТОК 1

Для механічного очищення стічних вод широко використовують відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні та радiальнi.

Горизонтальні відстійники будують із залізобетону довжиною до 36 м, шириною від 6 до 18 м і глибиною до 5 м. Їх застосовують у разі витрат стічних вод до 20 тис. м³ на добу.

За витрат стічних вод понад 20 тис. м³ застосовують радіальні відстійники, які мають діаметр вiд 18 до 60 м i глибину до 6 м.

Тривалість відстоювання складає близько 1,5 год.

ДОДАТОК 2

Дата добавления: 2014-11-09