Какие существуют способы очистки канализационных стоков

Алан-э-Дейл       19.04.2022 г.

Оглавление

Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

1.1. Введение. Проблема очистки стоков городов. Методы существующей очистки.

Сущность метода заключается в способности микроорганизмов питаться субстратом органи-ческих и неорганических соединений, содержащимся в стоке. Биологические процессы осуществляются в сооружениях биологической очистки, предназна-ченных для удаления растворенных, коллоидных и взвешенных органических веществ. В со-оружениях обеспечивается контакт загрязнений с оптимальным количеством организмов ак-тивного ила, в присутствии соответствующего количества растворенного кислорода, в тече-ние необходимого периода времени. Процесс окисления и минерализации загрязняющих ве-ществ в блоках биологической очистки осуществляется в течение нескольких ча-сов, в то время как в водоемах на это потребовалось бы от 4 до 6 месяцев.

В основе биологической очистки лежат два свойства микроорганизмов: · способность превращать примеси воды в биомассу клеток и внеклеточные продукты; · способность синтезировать биофлокулянты и с их помощью образовывать многоклеточ-ные агрегаты, легко отделяемые от воды.

1.2. Содержание процесса биологической очистки стоков

Очищение сточных вод происходит в результате биологических процессов (биосинтез, био-окисление и биовосстановление примесей воды) и физико — химических процессов (флокуля-ция, адсорбция). Газообразные продукты межклеточного метаболизма (продукты биоокисле-ния и биовосстановления) десорбируются из воды, а нерастворимые в воде продукты и кле-точные агрегаты удаляются отстаиванием. В осадок переходят также взвешенные веще-ства сточной воды, которые с помощью биофлокулянтов включаются в клеточные агре-гаты, а также некоторые сорбированные биомассой примеси

Для функционирования си-стем биоочистки важно поддерживать условия, в которых образуются биологические «реа-генты» – активные микробные ценозы.

22

1.3. Процессы нитрификации и денитрификации.

Для эффективной аэробной биологической очистки загрязненных биоразлагаемыми органиче-скими соединениями производственных сточных вод, либо их смеси с хозяйственно-быто-выми сточными водами, необходимо обеспечивать содержание биогенных элементов не ме-нее 5 мг/л азота и 1 мг/л фосфора па каждые 100 мг/л БПКполн

Концентрация в исходных сточных водах, подаваемых на биологические очистные сооруже-ния, состав-ляет БПК5 – 370 мг/л. Для эффективной аэробной биологической очистки на 370 мг/л БПК5 должно приходиться не менее 18,50 (3,70*5) мг/л азота общего и не ме-нее 3,70 (3,70*1) мг/л фосфора. Соотноше-ние БПК : N : Р в поступающих сточных водах позволяет осуществить аэробную биологическую очистку загрязненных сточных вод, так как содержание в поступающих сточных во-дах азота аммонийного – 40,0 мг/л, фосфора фосфатов – 28 мг/л. Расчет показывает, что дополнительного введения биогенных веществ не требуется.

1.4. Преимущества, возникающие при де- и нитрификации.

Помимо совершенствования качества очистки сточных вод, при реализации схем де- и нитри-фикации, обычно удается снизить энергопотери при аэрации (поскольку вместо растворен-ного кислорода для окисления органики в зоне денитрификации используется кислород нит-ритов и нитратов) и снизить объема избыточного ила (из-за улучшения седиментацион-ных свойств). И как следствие, система легче реагирует на залповые сбросы сточ-ных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ.

Высокотехнологичные методы химической очистки

К высокотехнологическим методам очистки стоков, относятся методы, использующие в своем технологическом цикле новые разработки, позволяющие при помощи специфического оборудования обеспечить очистку от вредных и ядовитых примесей широкого спектра загрязнителей.

Наиболее прогрессивным и перспективным методом очистки выступает метод озонирования стоков. Озон, при попадании в сточные воды воздействует как на органические так и на неорганические вещества, проявляя при этом широкий спектр действия. Озонирование сточных вод позволяет:

  • обесцветить жидкость, значительно повысив ее прозрачность;
  • проявляет обеззараживающий эффект;
  • практически полностью устраняет специфические запахи;
  • устраняет сторонние привкусы.

Озонирование применимо при загрязнении воды:

  • нефтепродуктами;
  • фенолами;
  • сероводородными соединениями;
  • цианидами и производными от них веществами;
  • канцерогенными углеводородами;
  • уничтожает пестициды;
  • обезвреживает поврехностно-активные вещества.

Вдобавок к этому практически полностью уничтожаются опасные микроорганизмы.

Технологически озонирование как метод очистки может быть реализован как в локальных очистных установках, так и в стационарных станциях очистки.

Использование различных методов химической очистки сточных вод приводит к снижению вредных и опасных для человека и экосистем выбросов веществ от 2 до 5 раз, и сегодня именно химическая очистка позволяет добиться наиболее высокой степени очистки воды.

Механическая очистка

Является наиболее грубым способом очистки сточных вод и часто используется как подготовительный этап перед более тщательной очисткой. Она позволяет задерживать частицы и взвешенные в воде вещества. Для очищения вод механическими способами применяют следующие конструкции:

  • отстойники;
  • сита и решётки;
  • фильтры;
  • устройства для улавливания мелких частиц;
  • устройства для флотации.

Сита и решётки используют на начальном этапе механической очистки. Они задерживают крупные частицы. Решётки являются препятствием для прохождения только наиболее массивных из них. Ширина отверстий может достигать 1,6 см. Скапливающиеся под ними отвалы периодически извлекают и далее направляют на полигоны для хранения или переработки. Либо измельчают и смешивают с более мелкими частицами, выделяющимися на следующих этапах очистки, а затем также отправляют на хранение и/или переработку.

Сита позволяют осадить относительно мелкие фракции грубодисперсных примесей и, таким образом, могут быть установлены за решёткой для более полной очистки от крупных примесей.

Мелкие частицы песка, шлаков, стекольной массы улавливается в так называемых песколовках. Их функционирование основано на действии силы тяжести. Выделившийся песок накапливают на складах, а затем используют при проведении дорожных работ.

Для отделения твёрдых или более плотных компонентов от воды может быть использован метод центрифугирования. Этим методом можно удалять примеси песка и веществ, находящихся в гелеобразном состоянии.

Для изъятия из стоков жира и жироподобных веществ используют метод флотации.

Главным же элементом конструкции для механической чистки стоков являются отстойники. Они представляют собой искусственные водоёмы, чаще прямоугольной формы, с железобетонными стенами и дном, 3 – 5 м глубиной. На дне отстойника сооружаются скребки для сбора осевших взвесей; другое устройство собирает лёгкий всплывающий материал в специальный бункер.

При механической очистке удаляется большая часть минеральных загрязнителей. Также, отстойники позволяют регулировать сток загрязнённых вод и сделать его более равномерным.

Для частных домовладений, при отсутствии подключения к центральной канализации, разработано компактное устройство для первичной очистки, которое называется септик. При его сооружении сначала выкапывается яма необходимой глубины, на которую кладётся бетонная плита. Расстояние от неё до строения составляет несколько метров. На плиту устанавливают пластиковую ёмкость, которую закрепляют тросами, а затем засыпают. Попадающие в неё загрязнители оседают на дно в виде осадка, а биологические примеси удаляются при помощи колоний анаэробных бактерий. Образующийся при этом метан выходит через специальную трубу.

Очищенные таким образом стоки направляют в грунт, где происходит более полная очистка. Это, конечно, не гарантирует возможности загрязнения грунтовых вод, но всё же гораздо лучше, чем прямой слив загрязнённой воды в грунтовые ямы. Септик требует периодической очистки, в остальном же это устройство может использоваться без каких-либо проблем.

Устранение загрязнений, содержащих нефть методами химического воздействия

В основе методики химической очистки лежит способность некоторых химических веществ и соединений вступать в реакцию с нефтяными примесями, их производными, с дальнейшим их распадом на нейтральные составляющие.

Как правило, продукты таких реакций выпадают в осадок и удаляются из стоков механическим способом.

Наибольшее практическое применение получили такие химические элементы и соединения:

  1. Кислород, его производное озон.
  2. Реагенты на основе хлора, хлорная известь, аммиачные растворы.
  3. Калиевые, натриевые соли хлорноватистой кислоты.

Справка. Применение методов химической очистки позволяет извлечь из обрабатываемых стоков до 98% содержащихся в них нефтепродуктов.

Наибольшее распространение получили два направления химической очистки, основанные на реакциях нейтрализации и окисления. В первом случае для снижения кислотности и щелочности применяется взаимная нейтрализация:

  • добавление растворов кальцинированной соды, аммиака, извести;
  • пропускание стоков через нейтрализующие реагенты – известняк, мел, доломит.

Окислительные реакции применяются для удаления токсичных примесей, представленных солями тяжелых металлов.

В качестве окислителя применяют:

  • технический кислород;
  • озон;
  • соединения хлора, кальция и натрия.

В контексте очистки стоков от нефтепродуктов химические методы призваны:

  • ослаблять коррозийную нагрузку на конструкции водопроводящих и очистных сооружений;
  • создавать благоприятные условия для реализации биохимических процессов в биологических отстойниках и окислителях.

Отличия использования ЛОС от других видов канализационных систем

Перед установкой станции полной очистки, хозяину следует знать некоторые особенности функционирования данных канализационных систем.

Особенности аэрационных станций:

  • ЛОС, в которых используются аэробные бактерии, плохо воспринимают большое количество сточных вод за минимальный промежуток вод. При больших показателях, более 100 л/ч, часть полезных микроорганизмов будет смыта. Для их восстановления потребуется время, за которое следует сократить потребление воды в доме.
  • При длительных перебоях с электропитанием, часть анаэробных бактерий вымирает. Очищенная вода на выходе, по параметрам будет сильно отличаться от цифр, записанных в паспорте. Для восстановления бактерий их следует приобретать и размещать в резервуаре биологической очистки. Работать в прежнем режиме станция начнёт спустя несколько недель после загрузки микроорганизмов.
  • Аэрационные станции очень чувствительны к крупному мусору, и различным отходам. Именно из-за них может произойти закупоривание насосов, что приведёт к прекращению функционирования системы.

Особенности комплексных станций:

  • Комплексные станции полной очистки, в отличие от аэрационных, не реагируют как на большое количество сточных вод, так и на длительное отсутствие электроэнергии. За счёт постоянного наличия ила, в нём сохраняется определённая часть полезных бактерий. Такие станции могут проработать в режиме пассивной работы до трёх месяцев. Выход на номинальную очистку, после восстановления подачи электроэнергии, происходит до 10 дней.
  • Данная разновидность станций более лояльно относится к посторонним предметам, даже крупных размеров. Весь мусор остаётся в камере, в которой происходит отстаивание сточных вод. Там он оседает на дно и не может повредить компрессоры.
  • Комплексные станции полной очистки потребляют меньшее количество электроэнергии. Им, также как аэрационным, требуется непрерывная подача электропитания, но расход электроэнергии составляет меньшее количество кВт/ч.

Современные системы зарубежного производства создаются на базе программируемых контроллеров, которые выбирают подходящий режим работы, в зависимости от объема сточных вод. Подобные автоматические элементы создают дополнительную экономию, но их стоимость намного выше обыкновенных систем.

Методы очистки сточных вод

Специалисты выделяют две большие группы методов биоочистки:

  • Естественные. Для улучшения качества сточных вод используются природные процессы, протекающие в воде, почве, растительных экосистемах. Загрязнения удерживаются, минерализуются, трансформируются или переносятся. Естественные экосистемы используются для доочистки сточных вод перед их спуском в водоемы.
  • Искусственные методы. Для их реализации используются сооружения, созданные человеком. В них помещаются аэробные или анаэробные микроорганизмы и обеспечиваются благоприятные условия для переработки загрязнений.

Особенности очистки сточных вод

Сточные воды- это жидкость с примесями, которая была получена в бытовых, сельскохозяйственных и производственных условиях. Они имеют измененные химико-физические свойства и не подлежат дальнейшему использованию. Стоки подлежат дальнейшему очищению перед тем, как они будут возвращены во внешнюю среду. Загрязненные воды удаляются через канализационную систему и после очищения не представляют опасности.

Все жидкости, которые выливаются в раковину с моющими средствами, поверхносто-активными веществами и бытовой химией, а также вода, применяемая для полива сельскохозяйственных угодий, используется в технологических производственных процессах, в бытовых нуждах, — это все относится к стокам, нуждающихся в специальной обработке и очистке.

В канализацию вместе со сточными водами часто попадают не только отходы производства, примеси, но и крупные предметы. Они могут не только нанести вред окружающей среде, но и привести к поломке очистительного оборудования. В сооружениях по очистке стоков часто попадает бытовой мусор, твердые и опасные вещества- кости, частицы стекла, продукты нефтепереработки, лакокрасочные материалы и сложноокисляемая химия, тряпки. На сегодняшний день высокая доля загрязнения сточных вод распространяется на фармацевтическую продукцию и предметы гигиены.

Дезинфекция

Практически во всех типах сточных вод находятся опасные патогенные микроорганизмы, поэтому нельзя пренебрегать мероприятиями по дезинфекции.

Посредством специальных установок ультрафиолетового облучения осуществляется окончательное обеззараживание стоков. Эта методика является наиболее безопасной. Кроме нее прибегают к электролизу и хлорированию.

Важно! Хлор активно использовался в качестве обеззараживающего реагента, но из-за его высокой токсичности и возможного вреда на состояние окружающей среды, многие промышленные предприятия стали использовать другие вещества, к примеру, гипохлорит и дезавид.

Нормы для проведения чистки

Любая установка для очистки воды обязана выполнять определенный уровень переработки. Стоит отметить, что регламентированные строгие нормы прописаны только для промышленной отрасли. К тому же законом фиксированы соотношение каждого вида примеси. Например, железо после обработки должно присутствовать в количестве не больше 0,1 мг на литр.

По отношению к бытовым сливам более мягкие требования. Но это не повод расслабляться. Одно из самых главных правил для обращения со стоками на частном участке – это то, что неочищенные стоки не могут попадать в окружающую среду. За нарушение данного регламента, владелец дома будет привлечен к административной ответственности.

Дополнительные виды

Помимо традиционной схемы проведения очистки посредством коагуляции, в которой к сточным водам добавляют коагулирующие реагенты, существуют другие модификации метода.

Электрокоагуляция

Вещество, инициирующее слипание примесных частиц, может быть получено электролизом, Метод, основанный на пропускании тока через загрязненные воды, называется электрокоагуляцией.

Главное требование к технологии заключается в том, что используемый анод должен быть сделан из алюминия или железа. В этом случае при электролизе в раствор переходят катионы металлов, которые с водой образуют гидроксиды, способные вызвать агрегирование.

В первую очередь электрокоагуляция применяется для очистки вод, загрязненных:

  • масляными,
  • жировыми,
  • нефтяными,
  • хроматными,
  • фосфатными примесями.

Достоинства электролитической технологии очистки заключаются в том, что установка имеет компактный вид, в приготовлении рабочих растворов нет необходимости. Ограничения в применении данного методы вызваны большими затратами электроэнергии и металлических электродов, которые быстро расходуются.

Флокуляция

В некоторых ситуациях процесс слипания частиц грязи идет недостаточно эффективно и быстро, что приводит к необходимости прибегать к флокуляции.

Увеличивают размеры слипающихся частиц,упрощают их последующее отделение флокулянты — вещества, которые хорошо растворяются в воде, перераспределяя при этом заряды на поверхности дисперсных крупиц.

В качестве флокулирующих добавок применяют:

  • крахмалы белковые гидролизаты из дрожжей;
  • порошки из водорослей; мезгу картофеля;
  • жмых или вещества синтетической природы; например полиакриламиды;
  • активные формы кремниевой кислоты.

Флокулянты сокращают потребность в коагулянтах, ускоряют процесс слипания. Они могут применяться параллельно с веществами коагулирующего действия или самостоятельно в концентрации, достигающей 1 % при объеме порции 2 мг/л.

В случае, если функцию флокулянтов выполняют побочные продукты каких-либо производств, экономическая эффективность процесса несоизмеримо увеличивается.

Возможные проблемы

Нормы содержания загрязнений в очищенных стоках хотят приравнять к мировым, а на большинстве предприятий России используется физически устаревшее оборудование.

Очистка по технологиям, разработанным в прошлом веке, не снижает уровень примесей до нужных показателей.

Современное оборудование дорогое. Например, УФ-обеззараживатели установлены только в столице и нескольких крупных городах. В большинстве населенных пунктов оборудование изжило себя настолько, что часто стоки сбрасывают в водоемы без очистки.

Некоторые частные предприниматели не хотят вкладывать средства в постройку очистных сооружений. Они сбрасывают в реки загрязненные воды.

  • Выбор неэффективной технологической схемы;
  • Отсутствие возможности утилизировать или захоронить мусор, загрязнения, побочные продукты;
  • Нехватка денег на электроэнергию, обслуживание и ремонт оборудования, транспортные расходы.

Существующие проблемы можно решить только на законодательном уровне: увеличить штрафы за нарушения, финансировать городские очистные сооружения и контролировать расход денег, поощрять частников вводить новые технологии, предлагая им различные скидки и льготы.

Чаще должны устраиваться честные проверки, которые могут быть спонтанными – без предупреждения.

Как происходит монтаж и обслуживание станции локальной очистки

После установки, для выполнения который не всегда требуются специалисты, ЛОС занимает не много места на участке, так как основная часть станции находится под землёй. На поверхности остаётся только небольшой люк, который предусмотрен в конструкции для свободного доступа в систему.

Основные этапы монтажа ЛОС:

  • Подготовка котлована для станции. Может выкапываться вручную, но современные строительные бригады используют компактные экскаваторы, которые существенно сокращают время процесса.
  • Создание деревянной конструкции в котловане. Это делается для большей устойчивости системы.
  • Подключение станции к подходящему и отходящему трубопроводу. Трубы должны быть проложены заранее, чтобы знать, какой стороной устанавливать ЛОС.
  • Монтаж электрической системы. Прокладка кабелей требует дополнительных мер защиты.
  • Засыпка расстояния между стенками станции и почвой песком.

Такая работа не занимает много времени, достаточно знать правильную последовательность действий и иметь необходимые материалы.

Обслуживание станции локальной очистки хозяин может проводить самостоятельно. Для откачки ила требуется дренажный насос. Ил впоследствии можно использовать для хозяйственных нужд. Потом стенки резервуара обрабатывают из шланга, потоком воды под большим давлением. Воду выкачивает и заполняют резервуар чистой.

Описание устройств и сооружений

Процесс механической обработки стоков осуществляется с помощью различных видов очистных устройств, к ним относятся несколько.

Специальные отстойные резервуары, которые по своему расположению делятся на вертикальные, горизонтальные и радиальные. Применяемые аппараты предназначены для первичного либо вторичного очищения, поэтому они устанавливаются перед главным сооружением либо за ним.

Взвеси в данном случае устраняются почти до 60% под воздействием силы тяжести, и твёрдые фракции оседают на дно и формируют слой ила. Но декантация может проходить более продуктивно и быстро, если применять декантеры пластинчатого типа. Кроме того, важна скорость оседания примесей в песколовках: вода не должна пропускаться медленно, поскольку на дно упадут самые мелкие элементы. Оптимальная скорость движения стоков – от 16 до 30 см в секунду. Эти устройства время от времени нуждаются в очистке, и для этого используют гидроэлеватор или насос.

Для крупных отходов применяется решетка – металлическое основание с зафиксированными на нём металлическими прутьями, расположенными как наклонно, так и вертикально. Чтобы удалять мусор и осевшие вредные компоненты, решётки имеют детали наподобие граблей, двигающихся с помощью цепи, состоящей из пластин, шарниров и специального привода. Затем отходы подвергаются измельчению в дробилке.

Комбинированная установка решёток одновременно с дробилками помогает избавляться от крупных элементов. Данное совмещённое устройство монтируется в резервуар со сточными водами, двигающимися вкруговую. Дробильные детали, служащие для измельчения, режут отходы благодаря работе электродвигателя. После раздробления, сбора и выведения сточные отходы подвергаются утилизации.

Применение очистки в животноводческом хозяйстве имеет некоторые особенности. Сепарацию осуществляют специальные навозоуловители – в них продукты жизнедеятельности животных находятся в течение получаса. Навозоуловитель отделяет от жидкости сегменты подстилки, корма, перьев, сухих частиц, и, собственно, навоза.

Чтобы разделение и удаление сточных загрязнений происходило эффективнее, большинство промышленных предприятий использует комбинированные очистные структуры и реагенты, вызывающие процесс слипания (агломерации) нежелательных частиц опасных примесей, после чего ускоряется их осаждение на дно системы. В настоящее время для механической обработки могут использоваться и другие сооружения, но всё же перечисленные очистные устройства считаются самыми востребованными.

В этом видео вы узнаете о том, как производится механическая очистка сточных вод на водоканале.

Определение

Сточные воды и их краткая характеристика.

В практике применяется определение городские сточные воды. Как правило, это бытовые и производственные сточные смеси. Что касательно бытовых, производственных и атмосферных сточных вод, то их можно отводить совместно или раздельно. Более популярными являются общесплавные и раздельные конструкции водоотведения. Для общесплавной системы не проблема отвести любые виды сточных вод по одной сети труб за пределы города на очистное сооружение. В состав раздельных систем входят различные трубы и каналы: по одной может отводиться дождевая и незагрязненная производственная жидкость, а по иной — бытовая и загрязненная.

Сточные воды являются сложными гетерогенными смесями, в которых содержатся разные соединения (органические и минеральные). Как правило, их состояние нерастворенное, коллоидное и растворенное. Уровень загрязнения сточной жидкости можно оценить при помощи концентрации. Чтобы разработать рациональную схему водоотведения и оценить возможность повторного применения вод, необходимо ознакомиться с составом и режимом водоотведения.

Эффективность применения жидкости в промышленной компании можно оценить при помощи количества использованных оборотных вод, коэффициента использования и процента потерь.

Для промышленной компании потребуется составить баланс воды, который включает расходы на потери, сбросы и компенсирующие расходы жидкости в систему. Проектирование опять возводящейся или реконструируемой системы водоотведения населенного пункта и промышленной компании необходимо выполнять, используя утвержденные в установленном порядке схемы развития сферы хозяйства.

Химические

Сущность химических способов заключается в ведении специальных веществ. При осуществлении нейтрализации кислот и щелочей вводят специальные реагенты (известь, аммиак), а при осуществлении окисления — различные окислители (перманганат калия, газообразный и сжиженный хлор).

Это позволяет устранить токсичные соединения. К этим мероприятиям прибегают с целью устранения растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения.

Технологическая схема химического способа очистки воды

Основные физико-химические методы

При проведении физико-химических методик происходит устранение примесей неорганического происхождение и разрушение примесей органического происхождения.

К ним относятся следующие методы:

  • Флотация. Через сточные воды пропускается воздух. Газовые пузырьки захватывают поверхностно-активные вещества (ПАВ), масла и ряд иных загрязнений, формируя на поверхности пенообразный слой, который с легкостью устраняется;
  • Коагуляция. Этот способ подразумевает введение коагулянтов (к примеру, солей аммония или меди) с целью формирования осадков в виде хлопьев, которые, как и пенообразный слой, без проблем устраняются;
  • Сорбция. С помощью данной методики происходит извлечение ценных растворимых веществ с дальнейшей утилизацией. Для ее проведения используют вещества, способные поглощать загрязнения (например, силикагель или активированный уголь).
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.