Способы очистки сточных вод

Существуют следующие основные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический и биологический. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним или комбинированным способом.

В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоемы.

При механической очистке путем процеживания, отстаивания и фильтрования из производственных сточных вод удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалина и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.); задерживаются нефте- и маслоловушками.

К основным химическим способам очистки относятся нейтрализация и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором — различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

Физико-химическая очистка сточных вод осуществляется в основном с применением таких методов, как коагуляция, сорбция и флотация. Коагуляция производится путем введения в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и др.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются. Сорбция основана на способности некоторых веществ, называемых сорбентами (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.), поглощать загрязнения, в результате чего происходит извлечение из сточных вод не только вредных, но и ценных веществ. Флотация осуществляется путем пропуска через сточные воды воздуха, пузырьки которого захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть, масла и другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих и пищевых предприятий широко используется биологический (биохимический) метод очистки. Этот метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах как загрязнители (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и др.). Биохимическая очистка производится с помощью естественных и искусственных методов. Естественные методы биоочистки осуществляются с применением полей орошения и фильтрации, а также биологических прудов, а искусственные методы — с помощью метантенков, биофильтров. Очистка в аэротенках осветленных в первичных отстойниках сточных вод осуществляется путем медленного пропуска через них сточных вод, обогащенных кислородом, и смешивания их с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата. При этом важно правильно подобрать температуру, реакцию среды, стимулирующие добавки, тщательное перемешивание и эффективный окислитель, для того чтобы в максимальной степени способствовать интенсификации гидробиоценоза, составляющего активный ил, поглощающий загрязнения.

После очистки в аэротенках и вторичного отстаивания сточные воды обеззараживаются (дезинфицируются) с помощью соединений хлора или других сильных окислителей (озона) или ультрафиолетового облучения. При хлорировании уничтожаются патогенные бактерии и болезнетворные микроорганизмы, а при озонировании и ультрафиолетовом облучении — то же самое, а также вирусы.

После осветления сточных вод образуется осадок, который сбраживается в железобетонных резервуарах (метантенках), а затем удаляется на иловые площадки для подсушивания.

В последние годы получают все большее распространение следующие новые эффективные методы очистки сточных вод:

электрохимические, включая электрокоагуляцию и электрофлотацию;

мембранные, включая ультрафильтрацию, электродиализ и др.;

магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

радиационные, позволяющие ускорить окисление, коагуляцию и разложение загрязняющих веществ;

озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы.

Современные технологии очистки питьевой воды от нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических и других соединений основываются на использовании сорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является подземное захоронение, или закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод.

Важную защитную функцию на любом водном объекте выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек составляет от 0,1 до 2,0 км включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохранной зоны — предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещаются распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др. Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры — закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления.

Основное мероприятие по защите подземных вод заключается в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматриваются регулирование режима водоотбора подземных вод, более рациональное размещение водозаборов по площади, определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования, введение кранового режима для самоизливающихся артезианских скважин.

Биохимическая (биологическая) очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биохимическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля орошения поля фильтрации и биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки).

Поля орошения, биоплато и поля фильтрации представляют собой специально подготовленные и спланированные земельные участки, которые периодически заливаются сточными водами. В верхнем слое земли или щебня развивается микробиальная жизнь. Образующаяся на частицах земли, щебня биологическая пленка из микроорганизмов адсорбирует и минерализует органические вещества. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, проникает в почву из воздуха или через корни растений, например, камыша, тростника. Поля орошения используются одновременно для очистки сточных вод и для агрикультурных целей (для выращивания сельскохозяйственных культур) и разделяются на коммунальные и сельскохозяйственные поля орошения. Поля фильтрации служат только для очистки сточных вод. В биологических прудах очистка сточных вод осуществляется также микроорганизмами-минерализаторами, а кислород, необходимый для их жизнедеятельности, поступает из воздуха через поверхность воды в водоеме.

Очистка сточных вод на полях орошения, биоплато и полях фильтрации происходит довольно медленно. Значительно интенсивнее осуществляется она на биологических фильтрах и в аэротенках.

Для обеззараживания (дезинфекции) сточных вод их подвергают обработке хлорной известью или хлором.

Для контакта хлорной извести или хлора с водой сооружают контактные резервуары, конструкция которых аналогична конструкции отстойников.

Обработка осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод, заключается в сбраживании (перегнивании), обезвоживании и сушке. Сбраживание - биохимический процесс разложения твердой фазы осадка под действием анаэробных микроорганизмов без доступа кислорода. В процессе сбраживания разлагается до 30-40% органических веществ. Осадок теряет способность загнивать. При малых расходах сточных вод - до 10000м3/сутки - сооружения для сбраживания осадка совмещаются с отстойниками. К таким совмещенным сооружениям относятся септики и двухъярусные отстойники. При значительных расходах сточных вод - более 10000 м3/ сутки - для сбраживания осадка применяют самостоятельные сооружения - метантенки. Обезвоживают осадок или на иловых площадках, или механическим способом на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах или центрифугах. В ряде случаев осадок подвергают термической сушке.

Осадки бытовых и производственных сточных вод в некоторых отраслях промышленности являются хорошим удобрением и используются в сельском хозяйстве.

Лекция 11

Дата добавления: 2014-01-07