Методы и технология очистки сточных вод

Сточные воды — это воды, загрязненные в результате деятельности человека и отводимые по канализационному коллектору в место скопления для дальнейшей переработки и очистки. Причем сточными считаются воды, образовавшиеся (загрязненные) как на промышленных предприятиях, так и сформировавшиеся впоследствие хозяйственно-бытовой деятельности человека. Такая вода содержит массу патогенных микроорганизмов, соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты и нитриты, а также много вредных химических и биологических соединений. Поэтому с целью сохранения водных ресурсов Земли была разработана специальная схема очистки сточных вод, которая направлена на то, чтобы сбрасывать в водоёмы и грунт уже нейтрализованную осветленную воду. Такое отношение к экологии позволяет сберечь пресную воду на планете для последующих поколений.

Методы нейтрализации (очистки) стоков

Сточную воду в зависимости от типа и вида примесей в ней сегодня очищают несколькими методами. Причем использоваться может как просто конкретный метод, так и комбинированная технология очистки, если это необходимо для качественной нейтрализации стоков. Чаще всего используют такие методы очистки:

• Механическая обработка воды (отстаивание и фильтрование). Это самый простой и недорогой способ очистки воды.
• Химическая очистка стоков (смешивание стоков с химическими нейтрализующими веществами). В результате добавления реактивов в воду происходят реакции, которые полностью или частично нейтрализуют вредные примеси в стоках.
• Физико-химическая обработка загрязненной воды (обработка ультрафиолетом или озонирование стоков).
• Биологический способ очистки стоков. В этом случае в водную среду загружается определенное количество бактерий, которые питаются конкретными патогенными микроорганизма, сводя их количество в воде к нулю.

Очистные сооружения и специальные системы для очистки сточных вод

Самыми действенными и востребованными в процессе нейтрализации стоков являются такие установки и приспособления:

• УФС — установка фильтрующая самоочищающая.
• Пескоуловители.
• Жироуловители.
• Пруды-отстойники.
• Септики и мембранные сооружения.

Рассмотрим подробнее принцип действия каждого приспособления.

Фильтрующая установка

Приспособление, которое пропускает через свои фильтры сточную воду и тем самым очищает её. Фильтры должны самоочищаться, но на практике на промышленных предприятиях применяются вместо самоочищающихся фильтров стандартные решетки и сита, которые требуют очистки грабельным методом вручную или с использованием специальных устройств.

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости. Причем решетки и фильтрующие сетки в такой установке могут иметь совершенно различное строение (дробильное, шнековое, ступенчатое, в виде пластин или стержней). Самая мелкая фракция решетки такого приспособления равна 2 см. Весь мусор, собранный на решетки или сетки, сразу же отправляется на переработку или утилизацию. Если же используются решетки с дробильной конструкцией, то примеси мусора нейтрализуются прямо в очищаемой воде.

Кроме сеток и решеток в механической очистке стоков могут принимать участие барабанные сита. Фракция ячеек у сита составляет до нескольких десятых миллиметра. Эти устройства имеют более мелкую фракцию по сравнению с решетками и предназначены для удаления из воды примесей в виде гравия, песка, мелких осколков стекла и пр. Барабан, вращаясь в воде, вбирает в свою полость все посторонние примеси.

Песколовки

Следующий этап в очистке вод механическим способом. После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям. Здесь приспособления дополнительно отсеивают самые мелкие частички примесей в виде песка. В песколовках вода может двигаться как горизонтально, так и вертикально. Эффект очистки от этого не снижается. Пескоуловители работают благодаря силе гравитации, которая осаживает на дно все мелкие частички песка. При этом стоит знать, что чем выше скорость потока воды, тем слабее сила гравитации. А это значит, что для качественной работы песколовки скорость движения стоков нужно снижать.

Важно: песок, отделенный от воды таким образом, чаще всего используется в дальнейшем при строительных работах.

Жироуловитель

Этот тип очистного сооружения, как правило, устанавливается следующим за песколовкой. Жироуловитель имеет закрытую форму и предназначен для некоторого охлаждения стоков. В результате снижения температуры воды все растворимые жиры приобретают определенную форму и всплывают на поверхность воды. Далее стоки протекают в отстойники, а жиры удаляются из жироуловителей.

Отстойник

Такие неглубокие самодельные современные пруды предназначены для дальнейшего отстаивания воды. Здесь стоки могут отстаиваться до 3 часов. В результате отстаивания все примеси и взвешенные частички мусора, оставшиеся в воде, дополнительно удаляются.

Важно: эффективность отстаивания с применением такой схемы очистки сточных вод равна 50%. Эффективность можно и увеличить, если на порядок уменьшить глубину пруда-отстойника и при этом увеличить его площадь.

После отстаивания воду осветляют с использованием специальных коагулянтов, которые превращаются в воде в хлопья, тем самым фильтруя стоки, дополнительно осветляя их.

Дополнительные установки для очистки сточной воды

Помимо перечисленных выше систем и приспособлений в очистке стоков применяются и так называемые мембранные приспособления. В конструкции таких установок есть специальные мембранные листы, переливные трубы и капилляры. Благодаря такой конструкции стоки делятся в мембранной установке на две части. При этом их давление и составы разнятся. Мембранные установки могут быть выполнены из полимеров или керамики.

Гидроциклоны и центрифуги

Эти современные устройства также используются для осаждения взвешенных частиц в стоках. Благодаря центробежной силе, в которую попадает сточная вода, все примеси отделяются от жидкости и вода считается прошедшей этап механической обработки.

Гидроциклоны в отличие от центрифуг бывают открытыми (работают с легкими примесями) и напорными (предназначены для отделения тяжелых частиц мусора от стоков). Такая классификация позволяет использовать установки в зависимости от типа и степени загрязнения сточных вод.

В свою очередь классификация центрифуги выглядит так:

• Отстойные;
• Фильтрующие.

В конструкции фильтрующих производственных центрифуг предусмотрены тонкие металлические листы с перфорацией для более качественного осаждения частиц. Также аппараты имеют основные сетки из меди, алюминия или стали и тканевые плотные перегородки. Вид и тип фильтра полностью зависит от намеченной задачи, то есть от скорости отделения примесей, их величины, вида стоков, давления жидкости и концентрации мусора в стоках.

Аэротенк

Водоочистное устройство для биологической очистки стоков. Здесь вода обрабатывается специальным органическим илом под воздействием нагнетаемого в установку кислорода. В результате происходит поедание бактериями вредных примесей, содержащихся в воде. Чаще всего такой основной метод очистки сточной воды используют в случае её загрязнения органическим мусором.

Принцип и схема очистки загрязненной сточной воды сегодня

Изучив все действующие приспособления для нейтрализации сточных вод можно рассмотреть, как происходит нейтрализация стоков. Состоит она из нескольких этапов:

• Сначала все стоки с предприятий и жилых массивов города попадают в специально смонтированный водосборник, откуда после транспортируются на очистную станцию.
• Первый основной этап нейтрализации производственных (промышленных) стоков — механическая очистка. То есть прохождение стоков через специальные фильтры, сетки и решетки для отделения крупного мусора. Частицы мусора отправляются в шламосборник.
• Следующий этап (стадия) очистки воды — её перекачивание в специальный отстойник, где происходит дальнейшее осаждение оставшихся частиц мусора и их удаление из воды. В отстаивании принимает участие и песколовка, которая пропускает через себя поступающую в отстойный пруд воду.
• Далее отстоянная вода проходит стадию осветления с использованием коагулянтов и отправляется в пресс-фильтры. Здесь под большим давлением вода проходит сквозь специальные фильтры, которые улавливают все оставшиеся частицы. Эта стадия является заключительной при механической очистке стоков.
• Далее в зависимости от первоначального типа загрязнения стоков вода отправляется для дальнейшей биологической, химической или физико-химической очистки. То есть на воду будут воздействовать либо бактериями, либо химическими веществами, либо ультрафиолетом или озоном.

Важно: эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%. Дальнейшие манипуляции с водой позволяют очистить стоки на 90-98%.

Дальнейшее обеззараживание стоков

Помимо очистки сточной воды необходимо провести и стадию её обеззараживания. Самым распространенным методом считается хлорирование. Но согласно канадского «Акта о защите окружающей среды» этот метод представляет собой угрозу для экологии, поэтому в России принято решение о дополнительном дехлорировании стоков перед их сбросом в пруды, грунт или водоёмы.

Помимо хлорирования очень эффективным способом дезинфекции стоков является озонирование. Но этот метод достаточно дорогостоящ. Используется лишь в странах Европы.

Альтернативным и качественным способом очистки стоков является обработка воды ультрафиолетом. Специальные УФ лампы воздействуют на поверхность воды, обеззараживая её и уничтожая остаточные патогенные микроорганизмы в жидкости.

Стоит отметить, что при обработке воды УФ-лампами вода не принимает участия в реакции. Между собой взаимодействуют только бактерии и ультрафиолет. Эффективность такой очистки воды равна 90%.

Важно: установки для дезинфекции стоков ультрафиолетом не занимают много места и полностью автоматизированы. Кроме того, они не представляют угрозы для человека.