Методы о чистки сточных вод

Очистка сточных вод осуществляется механическим, химическим и биологическим методами. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Метод механической очистки. Сущность метода заключается в ме­ханическом удалении из сточных вод нерастворенных примесей. Для ме­ханической очистки применяют специальные сооружения. Грубые приме­си размером больше 5 мм задерживаются на решетках, более мелкие улав­ливаются ситами. Для задерживания минеральных загрязнений сточных вод, преимущественно песка, служат песколовки, а для загрязнений, всплывающих на поверхность, - жироловки, масло- и нефтеловушки, смолоуловители.

В отстойниках происходит осаждение взвешенных веществ с удель­ным весом больше единицы, а легкие вещества всплывают на поверхность воды отстойников. Механической очисткой можно достигнуть выделения из бытовых сточных вод до 60% нерастворенных примесей, а из производ­ственных - до 95%.

Механическая очистка, как правило является предварительным способом очистки производственных сточных вод и применяется для случаев, когда довольно высокая концентрация нерастворенных минеральных и органических примесей. Для механической очистки применяют операции процеживания, отстаивания и фильтрации.

Процеживание предназначено для выделения из сточных вод механических частиц размером 100-250 мкм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков слипаются и препятствуют нормальной работе очистного оборудования.

Отстаивание предназначено для выделения из сточной воды нерастворенных и частично-коллоидных механических загрязнений органического и минерального происхождения. Оно основано на закономерностях осаждения твердых частиц в жидкости. При этом может осуществляется свободное осаждение частиц, склонных к коагулированию в процессе осаждения и изменяющих при этом свою форму и размеры. Свободное осаждение наблюдается при концентрации частиц до 1 % или 8 кг/м³. Отстаивание осуществляется в песколовках и отстойниках.

Фильтрация предназначена для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ, удаление которых процеживанием и отстаивание затруднено. Разделение фаз ведут при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих твердые частицы. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры и других факторов. Чаще всего используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры с зернистым слоем.

В зависимости от требований к качеству очищенной сточной воды применяют различные очистные сооружения для процеживания – решетки и сетки, предназначенные для задержания крупных частиц примесей, для задержания мелких взвешенных в воде примесей – отстойники, фильтры, гидроциклоны и т.д.

Метод химической очистки. Производственные сточные воды от технологических процессов очень часто содержат щелочи и кислоты. В большинстве кислых стоков содержатся растворимые соли тяжелых цветных металлов, которые необходимо выделять из сточных вод.

С целью предупреждения коррозии материалов канализационных очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в водоемах, а также осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов кислые и щелочные стоки подвергаются химической очистке.

Химическая очистка сточных вод заключается в добавлении к ним таких химических веществ, которые, вступая в реакцию с загрязняющими веществами, способствуют выпадению нерастворенных и частично растворенных веществ. Некоторые нерастворенные вещества переводятся в безвредные растворенные.

В особых смесителях происходит смешение реагентов со сточными водами, затем обработанные реагентами загрязнения осаждаются в специальных отстойниках.

Из химических методов очистки широко применяется окисление фенольных сточных вод: хлорирование большими дозами хлора, двуокисью хлоpa и окисление озоном. Для кислых промышленных сточных вод нейтрализационные установки иногда заменяют обработкой известковым молоком.

Нейтрализация – химическая реакция между кислотой и щелочью. Нейтральными считаются сточные воды, имеющие рН=6,5-8,5. Нейтрализации подвергаются сточные воды с рН меньше 6,5 или больше 8,5. При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:

- взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

- нейтрализация реагентами4

- фильтрация через нейтрализующие материалы.

Химический метод очистки позволяет уменьшить количество нерастворенных загрязняющих веществ сточных вод до 95% и растворенных до 25%.

Существует электролитический метод очистки сточных вод. Он заключается в пропуске электрического тока через загрязненные воды. Образующиеся ионы электролитов направляются к аноду и катоду. Здесь, они разряжаются и образуют новые соединения как между собой, так и с материалом электрода. Если применяются железные электроды, то образуется гидрат окиси железа, который действует как коагулянт. Электролитический метод очистки осуществляется в специальных сооружениях электролизерах.

Механический и химический методы применяются как окончательные способы очистки сточных вод до их выпуска в водоем или как первый этап, после чего их направляют на биологическую очистку.

Метод биологической очистки. Сущность биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов. В результате биологической очистки вода становится прозрачной, незагнивающей, содержащей растворенный кислород и нитраты.

Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях часто осуществляется на специально подготовленных участках земли - полях орошения или полях фильтрации. На полях орошения одновременно с очисткой вод производится выращивание кормовых сельскохозяйственных культур или трав. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточной жидкости. На отведенных под поля орошения и фильтрации участках земли планируется оросительная сеть из магистральных и распределительных каналов, по которым разливаются сточные воды. Очистка от загрязнений происходит в процессе фильтрации вод че­рез почву. Слой почвы в 80 см обеспечивает достаточно надежную очистку.

Для биологической очистки сточных вод, в естественных условиях используют биологические пруды. Они представляют собой неглубокие земляные резервуары от 0,5 до 1 м глубиной, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов. Биологические пруды работают при температуре не менее 6 ⁰С. Обычно пруды устраивают в виде 4-5 серий на местности, имеющей уклон. Их располагают ступенями, так, что вода из верхнего пруда самотеком направляется в расположенный ниже.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях производится в специальных сооружениях - биофильтрах или аэротенках. Биофильтрами называются сооружения, в которых биологическая очистка сточных вод осуществляется при их фильтрации через слой крупнозерни­стого материала. Поверхность зерен этого материала покрыта биологиче­ской пленкой, заселенной аэробными микроорганизмами. Сущность биологической очистки сточных вод на биофильтрах не отличается от процесса очистки на полях орошения или полях фильтрации, однако биохимическое окисление происходит гораздо интенсивнее.

Аэротенки представляют собой железобетонные резервуары, через которые медленно протекают подвергающиеся аэрации сточные воды, смешанные с активным илом.

Активный ил имеет вид хлопьев бурого цвета. Он состоит в основном из бактериальных клеток. На поверхности хлопьев, между ними или внутри них обычно находятся разнообразные простейшие организмы. Источником питания организмов активного ила служат загрязнения сточных вод. Содержащиеся в сточной жидкости вещества сорбируются поверхно­стью активного ила. Уже через несколько минут после контакта ила со сточной водой концентрация в ней органических веществ снижается более чем наполовину. Растворенные органические вещества переносятся ферментами-пермеазами внутрь бактериальных клеток, где они подвергаются разрушению и перестройке.

Взвешенные вещества, поступающие в аэротенк, также сорбируются поверхностью активного ила. Частично наряду с бактериями они служат пищей простейшим, а частично под воздействием бактериальных ферментов превращаются в растворенные вещества и усваиваются микрофлорой. Микробное население активного ила разнообразно. Наибольшее распро­странение имеют псевдомонаты, за ними следуют кокковые формы и ба­циллы. Характерная особенность микрофлоры активного ила - слизеобразование. На состав бактерий активного ила большое влияние оказывают внешние факторы, в том числе и состав сточных вод.

В процессе биологической очистки не достигается полного удаления из сточных вод всех бактерий, в т.ч. болезнетворных. Поэтому после биологической очистки воду дезинфицируют жидким хлором или хлорной известью.

Применяют особые методы и сооружения для обработки и обезвреживания осадка, образующегося при различных способах очистки вод на очистных канализационных станциях. Осадки выпадают в первичных отстойниках, а также получаются при биологической очистке сточных вод после биофильтров или избыточного активного или после аэротенков. Для обработки осадков сточных вод применяются гнилостные резервуары (септики), двухъярусные отстойники и метантенки.

Для обезвоживания сброженного осадка его направляют на иловые площадки, где он подвергается естественной сушке, после чего может быть утилизирован как хорошее органическое удобрение. Обезвоживание осадка можно производить и искусственным путем на вакуум -фильтрах, вакуум-прессах, центрифугах, а также термической сушкой. Дезинфекцию сточных вод перед выпуском их в водоем осуществляют хлорированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом, озонированием и ультразвуком.