Схема очистки сточных вод

Промышленные и бытовые стоки являются источником опасных химических соединений, тяжелых металлов и микроорганизмов. Сброс таких отходов без предварительной переработки наносит большой вред экологии. Физический и химический методы очистки сточных вод делают их безопасными для окружающей среды.

Разница между очищением воды и обеззараживанием

Очищение и обеззараживание — это разные этапы понижения класса опасности отработанных вод. Часто используют оба способа. При очистке из стоков удаляют химические и механические примеси. Обеззараживание проводится для уничтожения микроорганизмов, в т.ч.:

• бактерий;
• гельминтов, их яиц;
• вирусов;
• грибков и т.д.

Применяют физические, химические и комплексные методы обеззараживания. К первому способу относится воздействие ультразвука, ультрафиолета и т.д. Химические методы предполагают использование таких реагентов, как:

• озон;
• диоксид хлора;
• полимерные антисептики;
• гипохлорит натрия и т.д.

Комбинированное обеззараживание включает ряд физических и химических методов очистки. Такая технология обеспечивает наилучший результат.

Смотрите также: Реализованные проекты по водоочистке на различных объектах промышленности, ЖКХ, энергетике и др. от компании «КВАНТА +»

Необходимость очистки сточных вод

Комплексная очистка стоков требуется для устранения биологических, механических, химических и прочих загрязнителей. Этот комплекс мероприятий необходим, чтобы сделать воду максимально безопасной для людей.

Сброс стоков без очистки приводит к сильнейшему загрязнению почвы, воды и атмосферы. Часто это провоцирует гибель целых биотопов.

Из-за уничтожения сред обитания многие виды живых существ сейчас находятся на грани вымирания. Даже если в водоем попадают неочищенные воды из канализации, это может привести к гибели рыб, земноводных и моллюсков в водоеме.

Характеристики загрязняющих веществ

Стоки включают большое количество отравляющих веществ. В классификации они подразделены в зависимости от степени опасности. Примеси по-разному действуют на живые организмы. Характеристики наиболее опасных стоков:

1. 

   Бытовые отходы содержат много органических соединений, остатков химических моющих средств и т.д. Эти вещества губительны для рыб, но при этом являются питательной средой для зеленых бактерий. Увеличение численности этих микроорганизмов приводит к большему прогреву воды и уменьшению в ней содержания кислорода. Кроме того, сброс таких отходов без предварительной очистки способствует росту количества вредных соединений в водоемах и почве.

2. Отработанная вода с целлюлозно-бумажных комбинатов, не прошедшая комплексной очистки, содержит красители, фенолы, остатки лака, древесные компоненты и т.д. Разлагаясь, эти вещества провоцируют выброс сероводорода, метана, диоксида углерода и других опасных газов. В то же время такие отходы становятся причиной роста числа цианобактерий в водоемах.
3. Отходы химической и нефтяной промышленности способны увеличивать уровень вязкости воды и снижать содержание в ней кислорода. В таких стоках определяется присутствие опасных токсинов, способных уничтожить всех рыб и земноводных, обитающих в водоеме, и приводить к гибели диких и домашних животных, приходящих утолить жажду. Кроме того, такие отходы могут сделать почву непригодной для хозяйственной деятельности на долгие годы.
4. Отходы предприятий мясомолочной промышленности сбрасывают стоки, содержащие фрагменты шерсти, жир, кровь, сырную крошку и т.д. Эти вещества делают водную среду более щелочной. К тому же такие стоки являются питательной средой для вирусов, бактерий и грибов. Рыбы, дикие наземные животные, водоплавающие птицы и водяные растения заражаются патогенной микрофлорой и погибают, что приводит к нарушению природного баланса.
5. Отходы предприятий текстильной промышленности содержат остатки синтетических и натуральных волокон, молекулы тяжелых металлов и т.д. Эти загрязнения забивают пищеварительную систему рыб и моллюсков. Кроме того, стоки изменяют ферментативную реакцию воды.
6. Стоки предприятий, выпускающих продукты питания, содержат много нитратов и фосфатов, являющихся питательной средой для цианобактерий. Размножение зеленых водорослей приводит к уменьшению содержания кислорода в воде и гибели рыбы.

Требования и нормативы

Каждое предприятие должно выполнять очистку отработанных вод согласно федеральному закону от 2011 г. «О водоснабжении и водоотведении».

Со стоков должны быть устранены все виды загрязнений перед их возвращением в природные или рыбохозяйственные объекты. Это требование описано в СанПиН 2.1.5.980-00 — «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

Технологическая схема работы водоочистных сооружений

Отработанная жидкость должна пройти долгий путь для избавления от всех вредных химических, органических, механических, биологических и других примесей. Технологическая схема системы очистки сточных вод достаточно сложная. Сначала проводятся подготовительные мероприятия, включающие:

1. Процесс усреднения, занимающий 18-24 часов, при котором смешиваются воды, содержащие разное количество загрязнителей.
2. Нейтрализацию — добавление в стоки сульфатной кислоты, известкового молока, углекислого газа и других реагентов для устранения растворенных кислот и щелочей.
3. Охлаждение горячих стоков для удаления взрывоопасных газов.

Следующим этапом становится механическое устранение примесей. Основные стадии очистки:

• помещение в отстойники;
• обработка в центрифуге;
• удаление нефтепродуктов, жира и масел;
• фильтрация;
• коагуляция стоков;
• аэрация;
• мембранная фильтрация.

Затем выполняется деструктивная очистка, которая предполагает окисление органических веществ аэробными и анаэробными микроорганизмами, а также химическими реактивами или термической обработкой. Далее проводится глубокая очистка вод. Она включает следующие методы:

• осветление;
• фильтрацию;
• дезинфекцию.

После такого очищения стоки могут быть возвращены в природный водоем или же повторно использованы в производственном цикле.

Механические методы очистки сточных вод

Существует немало механических методов очистки стоков, которые помогают удалить мусор разной фракции. Это первичная стадия устранения загрязнений.

Решетки

Решетки — достаточно простое оборудование, на которое попадают стоки при водоотведении. В зависимости от конструкционных особенностей, такие устройства бывают радиальными, вертикальными и горизонтальными. Аппарат захватывает крупные твердые элементы.

Такие установки перемещают мусор в специальный сборник. Часто решетки оснащены особыми отстойниками, задерживающими взвешенные частицы, опускающиеся под действием силы тяжести. Это обеспечивает более глубокую первичную очистку стоков.

Отстаивание

На большинстве очистных станций присутствуют специальные отстойники. В процессе переработки наблюдается расслоение отработанной воды. Вниз опускаются тяжелые примеси, на поверхности появляется пленка легких соединений, а в середине резервуара формируется прослойка относительно чистой водной среды с содержанием загрязнителей в виде взвеси. После отстаивания удается устранить твердый мусор и пленку. В дальнейшем стоки перемещаются на более глубокую очистку.

Гидроциклон

Устранение загрязнений в этой установке основано на физических свойствах центробежной силы. Вода поступает в аппарат и начинает двигаться по спирали. В результате этого механические частицы отделяются от основного потока и оседают в накопителе шлама. Чистая жидкость отводится через трубу. В нижней части гидроциклона накапливаются твердые отходы, которые нужно периодически устранять.

Песколовки

Такие приборы используются для устранения мелких загрязнителей, взвеси и минеральных соединений. Чаще на очистных сооружениях применяют тангенциальные песколовки, оснащенные касательным подводом воды. В периферической части стоки двигаются вниз, а в центре — вверх. Вращение медленное, поэтому песок осаждается в конусовидной конструкции. Периодически прибор очищают. Отфильтрованный песок вывозят на специальную площадку или утилизируют.

Центрифугирование

Этот метод устранения примесей основан на действии центробежной силы. Сток помещают в специальный аппарат, обеспечивающий вращение жидкости. Из одной трубы после переработки вытекает предварительно очищенная от твердых частиц вода, а из другой отводится мусор. Такой метод обеспечивает высокую степень устранения механических загрязнителей.

Фильтрация

Для проведения фильтрации в отдельной емкости устанавливается система перфорированных перегородок, на которых размещают материал, задерживающий твердые частицы. В зависимости от конструкции такие приборы могут быть с нисходящим или восходящим потоком. Первые являются более надежными, обеспечивают максимальное удаление твердых примесей.

Микрофильтрация

Этот метод удаления примесей предполагает использование специальных мембран, выполненных из керамики, полимера, стекла и т.д. При прохождении через такой фильтр задерживаются частицы до 0,1-1 мкм. Такой способ обработки дает высокие результаты, однако его чаще применяют для финальной очистки, когда в воде присутствует мало нерастворенных примесей. Это связано с тем, что поры фильтра могут быстро забиться при попытке пропустить через него сильно загрязненные стоки.

Физическая фильтрация

Физические способы фильтрации помогают удалить из стоков большинство видов химических загрязнителей и патогенных микроорганизмов.

Магнитная обработка

Магнитное воздействие активизирует процессы кристаллизации солей, образующих накипь. При такой обработке в стоках снижается уровень ионов магния и кальция. Эти вещества выпадают в осадок. В прошедших такую очистку стоках уменьшено содержание органических соединений, в т.ч. парафинов.

Электромагнитная обработка

При простой магнитной обработке примеси из воды оседают примерно сутки. Затем этот процесс прекращается. При электромагнитной фильтрации очистка продолжается до 3-5 суток.

Ультразвуковая и ультрафиолетовая обработка

Эти методы помогают устранить бактерии, грибки и других вредоносных микроорганизмов.

Под воздействием ультразвука в стоках образуется много маленьких пузырей, в которых находится разогретый газ. Когда эти элементы лопаются, возникает сильнейший перепад давления, уничтожающий клеточную оболочку микробов.

Воздействие ультрафиолета хорошо обеззараживает воду. Интенсивные лучи проникают внутрь оболочки микроорганизмов, разрушая ДНК. После такого воздействия патогенная микрофлора перестает размножаться и быстро погибает.

Ионизирующее облучение

Воздействие на стоки ионами нейтрализует большинство разновидностей токсинов и ядов. Кроме того, этот метод помогает подавить активность патогенных микроорганизмов. При такой обработке удается устранить до 99% ядовитых примесей.

Химические способы очистки

Реагенты используют для связывания и выведения из стоков растворенных химических веществ, которые могут негативно влиять на общий экологический фон.

Окисление и восстановление

Использование окислительных реагентов показано для удаления из жидкости ионов цинка, меди, цианидов, сероводорода и сульфидов. Наиболее часто задействуют фтор, хлор, перманганат калия, пероксид водорода и др. Такой вариант очистки используют далеко не на всех станциях, т.к. он является дорогостоящим.

Озонирование

Озонирование применяется для удаления таких опасных примесей, как мышьяк, хром, ртуть и т.д. Вода в специальной установке насыщается молекулами озона, связывающимися с опасными соединениями, провоцируя их выпадение в осадок. Это крайне эффективный метод удаления примесей.

Нейтрализация

Этот способ применяют для устранения из вод щелочей и кислот. Нередко для удаления примесей используют особые реагенты, в т.ч. соду, доломит, известковое молоко и т.д.

Осаждение

При проведении осаждения в стоки вводят специальные реагенты, которые, оседая на дно, захватывают в свою кристаллическую структуру загрязнители. Метод применяют все реже, т.к. в результате его использования образуется много шлама. К тому же увеличивается содержание солей и токсинов в воде.

Другие методы очистки

Сейчас для устранения загрязнений из стоков активно применяют аэробных и анаэробных микробов. Кроме того, все чаще используется гиперфильтрация и электрохимическая очистка.

Анаэробные

При такой обработке используют анаэробные бактерии, которым не нужен кислород для жизнедеятельности. Метод является наименее затратным, т.к. не требуется нагнетания воздуха в емкость. Это уменьшает затраты на устранение загрязнителей из стоков. Применение таких микроорганизмов помогает удалить до 85% примесей.

Аэробные

При этом методе очистки используют специальных бактерий, которые питаются загрязнителями. Часто устанавливают 2-ступенчатые системы. В первую фазу в емкости цилиндрической формы происходит рецикл иловой смеси и увеличение биоценоза. Здесь установлены мешалки и приборы для нагнетания воздуха. На следующей фазе осадок накапливается в днище, имеющем форму конуса. Здесь доокисляются органические соединения.

Применение аэробных бактерий помогает устранить до 99% примесей.

Гиперфильтрация

Гиперфильтрацию еще называют обратным осмосом. Это высокоэффективный способ очистки. В этом случае стоки под высоким давлением пропускаются через мембрану, содержащую микропоры. Через фильтр проходят только молекулы воды. Полученная жидкость сходна свойствами с дистиллятом.

Электрохимическая очистка

Этот метод предполагает пропускание электрического тока через отработанную воду. Могут задействоваться как нерастворимые, так и растворимые электроды. Под воздействием тока происходит кристаллизация многих видов примесей. Затем они выпадают в осадок. Путем электролиза могут быть устранены остатки нефтепродуктов, жиры и т.д.

Как выбрать правильный способ

Чтобы выбрать лучший способ очистки, нужно провести анализы для определения характеристик примесей. Нередко требуется использовать сразу несколько методов очистки для достижения хорошего результата.

Подробнее об очищении разных типов стоков

Есть рекомендации, касающиеся очищения бытовых, поверхностных и промышленных стоков. Отработанные воды этих видов имеют разный состав химических загрязнителей. Посмотреть реализованные проекты по очистке воды на предприятиях от компании КВАНТА+ можно тут.

Промышленные

Производственные стоки требуется обязательно очищать отдельно, т.к. их сброс в общую систему приведет к перегрузке городских сооружений. Технологическая схема устранения загрязнений с отработанной воды зависит от особенностей примесей. В одних стоках может присутствовать повышенное содержание органических соединений, а в других — тяжелые металлы. Технология очистки жидкости до рекомендованных показателей подбирается с учетом состава загрязнений.

Бытовые

В бытовых стоках высоко присутствие минеральных и органических соединений.

Чаще для устранения загрязнителей применяют биологические методы очистки, а также специальные реагенты.

Поверхностные

К поверхностным водам относится жидкость, попадающая в ливневую канализацию. Такими стоками считают осадки, талый снег и т.д. Вода должна поступать в отстойник. Смытые атмосферными осадками твердые частицы выпадут в осадок. После этого стоки должны быть обработаны во флотаторе для устранения следов нефтепродуктов. В последнюю очередь выполняется финальная очистка за счет сорбционных фильтров. Только после этого стоки могут быть возвращены в природный водоем.

Какие проблемы могут возникнуть

Наиболее часто после прохождения всех ступеней фильтрации вода остается достаточно сильно загрязненной. Такая проблема особенно остро стоит в России. Это связано с износом и устареванием оборудования, предназначенного для устранения примесей.

Кроме того, аппараты для профессиональной очистки являются крайне дорогостоящими, поэтому большинство регионов не могут их приобрести. Так, ультрафиолетовые обеззараживатели установлены только в нескольких крупных городах России. Некоторые очистные сооружения недостаточно финансируются, поэтому в целях экономии электроэнергии и реагентов они не проводят всех необходимых этапов обработки отходов.

Многие предприятия оснащены устаревшей очистительной техникой, поэтому сбрасывают достаточно загрязненные стоки в реки и озера. Часто производители не хотят вкладывать деньги в установку необходимого оборудования или оплачивать утилизацию на специальных предприятиях, поэтому сбрасывают свои отходы в реки. Штрафы за вред, нанесенный окружающей среде, относительно невысоки, поэтому не пугают нарушителей.