Схема биологической очистки сточных вод

В современных условиях, человек для решения различных бытовых и производственных задач ежедневно использует огромные объёмы воды. В процессе применения она подвергается серьёзному загрязнению широкого перечня элементов и веществ, представляющих угрозу окружающей природе и самому человеку.

По этой причине, перед выведением воды в естественные водоёмы, почву или для повторного использования сточные воды проходят тщательную обработку. Важнейшим этапом такой обработки является биологическая очистка сточных вод. Что подразумевает собой эта процедура стоит разобрать подробно и детально.

Понятие и характеристика

Биологическая очистка сточных вод – комплекс мероприятий, направленных на удаление из загрязнений вод растворённых элементов посредством деятельности специальных микроорганизмов (бактерий или простейших).

Зачем нужен этот способ? В процессе своей жизнедеятельности человек везде использует воду (в бытовых и промышленных целях). В домах и на промышленных предприятиях после использования вода загрязняется большим количеством органических элементов, которые растворяются и делают жидкость опасной для окружающей среды и человека. К таким элементам относятся:

• жиры;
• поверхностно-активные вещества (из моющих средств);
• различные фосфаты (из стиральных порошков);
• азот — и хлорсодержащие вещества;
• сульфаты;
• нефтепродукты.

Поэтому после использования человеком, вода попадает в канализацию и перед вторичным использованием, выводом в водоёмы или почву пропускается через очистные сооружения. Такие очистные сооружения обеспечены средствами биологической очистки, что позволяет устранять из воды все вышеперечисленные вещества. Процедура позволяет удалить из жидкости: органические загрязнения (ХПК, БПК) и биогенные вещества – азот и фосфор.

Биоочистка сточных вод может использоваться как самостоятельный процесс, так и как этап полноценной очистки стоков в сочетании с мероприятиями, основанными на других принципах: механическим, физико-химическим и дезинфицирующим.

Механическая очистка служит предварительным этапом, применяемым перед поступлением стоков в очистные сооружения. Процедура предваряет биологическую очистку, она является её подготовительной мерой. Здесь производится отделение от стоков нерастворённых примесей. В качестве очищающих приспособлений для механического этапа используются: специальные решётки и сита, песколовки, первичные отстойники, фильтры, септики.

Обычно в резервуарах, через которые проходит очищаемая жидкость, устанавливается несколько уровней механического удаления примесей, происходит постепенное отсеивание загрязнений различного размера и диаметра. В начале процедуры стоки проходят через решётки и сита, затем через песколовки. После, сточные воды попадают в первичный отстойник, где оседают органические взвеси. Снижение БПК при механической очистке достигает 20—40%. Кроме того, этот этап важен, с точки зрения усреднения стоков, они перемешиваются и предотвращаются скачки по объёму перед вводом в очистные сооружения.

Физико-химическая очистка применяется для комбинированной очистки и от растворённых элементов и от взвесей. Методы такой очистки очень важны при обратном водоснабжении. К способам физико-химического метода относят следующие процедуры: флотация, сорбция, гиперфильтрация, нейтрализация, электролиз и др. Для удаления определённых элементов добавляются специальные реагенты.

Дезинфицирующая очистка – завершающий этап, который подразумевает удаление бактерий и микроорганизмов с помощью обработки жидкости устройствами ультрафиолетового облучения. К такой очистке относится и устаревший метод обработки хлором.

Методы и сооружения

На сегодняшний момент чаще всего применяются следующие биологические методы очистки сточных вод:

1. Активный ил (аэротенки).
2. Биофильтры в септиках и других сооружениях.
3. Метантенки (анаэробное брожение).

Для реализации этих методов используются следующие сооружения биологической очистки сточных вод:

1. Аэротенки.
2. Биофильтры.
3. Биологические пруды.
4. Метантенки.

Аэротенки — наиболее эффективная система биологической очистки сточных вод.

Они состоят из резервуара с несколькими отсеками или нескольких ёмкостей, объединённых в одно устройство. Гидротехническое устройство оборудовано аэраторами, насосами, смешивателями, датчиками контроля и автоматизации. Ключевыми требованиями к эффективной работе аэротенка являются:

1. Постоянная подача загрязнённых стоков в биосреду.
2. Наличие активного ила с достаточным количеством бактерий и простейших организмов.
3. Подача в смесь кислорода и её перемешивание.

Для биоочистки используется несколько видов аэротенков по способу подачи иловой смеси:

1. Вытеснители.
2. Смесители.
3. Неполного смещения.

По способу снабжения кислородом:

1. С пневматической аэрацией.
2. С пневматической аэрацией.

Биофильтры наиболее популярное средство очистки у частных домовладельцев и дачников. Такие устройства состоят из небольшой ёмкости, в которую помещается загрузочный материал. В качестве активного материала используется специальная биоплёнка с бактериями и простейшими организмами. Различают два вида биофильтров:

1. Капельного типа.
2. Двухступенчатого.

Биофильтры капельного типа производят очистку медленно, но на выходе жидкость отличается высокими показателями очищения от органики. Двухступенчатые устройства отличаются высокой степенью производительности. Качество не сильно уступает капельным фильтрам.

Биофильтры имеют следующие конструктивные элементы:

1. Фильтрующая нагрузка – пространство, где размещается биологическая среда.
2. Устройство, обеспечивающее равномерное распределение стоков в теле фильтра.
3. Дренажная система для удаления очищенной жидкости.
4. Аэраторная система для подачи воздуха.

Биологические пруды – водоёмы искусственного происхождения, предназначенные для естественной очистки воды. Для такого способа используются просторные пруды незначительной глубины (до 100 см). Небольшая глубина позволяет добиться максимального соприкосновения жидкости с естественным воздухом. Значительная поверхность при небольшой глубине позволяет добиться хорошего прогревания солнцем.

Таким образом, создаются все необходимые условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Такие водоёмы полезны, пока температура не опустилась до уровня в 5 градусов. При достижении таких температур и последующем её понижении окислительные процессы прекращаются. Зимой пруды для очистки не используются.

Для очистки воды используются несколько видов биологических водоёмов:

1. Пруды с разбавлением.
2. Многоступенчатые пруды без разбавления.
3. Доочистные пруды.

Метантенки – устройства для анаэробного окисления жидких органических отходов с получением метана. Чаще применяется не для очистки самих сточных вод, а при переработке собранных в отстойниках и очистных резервуарах осадков и взвесей.

Метантенк состоит из резервуара цилиндрической или прямоугольной формы, смешивающих приспособлений, радиаторов (водяных или паровых). Ёмкость частично или полностью заглубляется в землю. Метантенк имеет дно с серьёзным уклоном к центру.

Верх конструкции может быть закрытый или открытый (плавающий). Плавающая кровля нивелирует возможность серьёзного роста давления внутри ёмкости в результате интенсивного выделения метана. Стенки делаются из железобетона.

Схема

Схема биологической очистки сточных вод в аэротенках:

1. После механической очистки и первичного отстаивания стоки подаются в основной резервуар, который оснащён аэраторами для насыщения жидкости кислородом и перемешивания.
2. Вместе со стоками в аэротенк подаётся активный ил с бактериями и микроорганизмами.
3. Организмы попадают в максимально благоприятную среду: большое количество питательных органических элементов в стоках и обилие кислорода. Начинается интенсивный процесс окисления и распада органики.
4. После того как БПК и ХПК доведено до нужных количественных показателей, смесь выводится во вторичный отстойник.
5. Здесь ил оседает и выводится обратно в основной резервуар.

Схема очистки с помощью биофильтра:

1. Стоки по трубам канализации попадают в первичный отстойник, где происходит фильтрация от крупных, нерастворённых загрязнений (взвесей и частиц).
2. Из первичного отстойника вода попадает в тело фильтра, где происходит непосредственное удаление растворённых элементов. Загрязнения, в качестве питательной среды, попадают в плёнку. Бактерии расщепляют органику, а благоприятные условия способствуют их размножению. Количественный рост организмов способствует ускорению очистки и повышению её качества.
3. Для сохранения благоприятной среды в основную очистную ёмкость постоянно поставляется кислород, через специальные аэраторы.

Особенности капельных биофильтров:

1. Загрязнения поступают небольшими объёмами.
2. Насыщение кислородом происходит естественным путём, с помощью открытой вентиляции резервуара.

Схема очистки биологических прудов:

1. В пруды с разбавлением впадают небольшие речки. Стоки выводятся в речную воду, перемешиваются в определённой пропорции и попадают в пруд. Процесс очистки занимает около двух недель. Так как, стоки попадают в разбавленном виде, в таких прудах для создания полной биологической цепочки заводят рыб.
2. В многоступенчатые пруды стоки попадают без разбавления. Очистка в таких водоёмах занимает около месяца. Принцип очистки заключается в том, что вода прогоняется через несколько соединённых между собой прудов. Такой каскад водоёмов позволяет постепенно снижать концентрацию загрязнений до полной очистки на выходе. В таких водоёмах также часто разводится рыба (карповые).
3. Доочистные пруды являются частью более громоздкой системы сооружений и являются завершающим звеном, куда вода выводится после проведения других процедур очистки.

Схема анаэробной очистки:

1. Сверху в метантенк через специальные отсеки вводятся загрязнённые стоки (осадок) и активный ил с анаэробными микроорганизмами.
2. Специальные устройства производят подогрев и смешивание содержимого. Повышение температуры достигается с помощью радиаторов.
3. В условиях отсутствия кислорода из органики образуются жирные кислоты, которые в последующем преобразуются в метан и углекислый газ.
4. Сброженный ил удаляется через специальное отверстие на дне.
5. Выработанный газ выводится через специальные трубы в кровле.

Важные понятия

1. Химическое потребление кислорода (ХПК) – показатель содержания органических элементов в жидкости. Определение лабораторными методами количественных показателей окислителя в перерасчёте на кислород, при которых произойдёт окисление всего углерода, водорода, серы и фосфора и др. (кроме азота).
2. Биологическое потребление кислорода (БПК) – показатель количества кислорода, которое было израсходовано на процесс аэробного биохимического окисления микроорганизмами. Является важнейшим критерием определение уровня загрязнения сточных вод.


3. Аэробные микроорганизмы – организмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.
4. Анаэробные микроорганизмы – организмы, способные осуществлять свою жизнедеятельность без поступления кислорода, за счёт собственного фосфорилирования.
5. Аэраторы – устройства, обеспечивающие подачу в очистные резервуары кислорода.

vodospec.ru

СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Очистку сточных вод осуществляют последовательно на ряде сооружений. Механическая и механохимическая очистка сточных вод, как правило, предшествует биохимической очистке. Вначале сточные воды очищают от нерастворенных загрязнений, а затем уже от растворенных органических загрязнений. Химической очистке подвергают преимущественно производственные сточные воды. В случае применения биохимической очистки химическую очистку можно проводить до и после биохимической очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки также можно осуществлять до биохимической очистки (коагуляция, флотация, электролиз и др.) и после биохимической очистки (сорбция, экстракция, эвапорация, ионный обмен, кристаллизация и др.).

Обработку осадков сточных вод также осуществляют последовательно на ряде сооружений: вначале биохимическое разложение органических веществ (если это необходимо), а затем уже обезвоживание и сушку осадка.

Дезинфекцию сточных вод, как правило, проводят в конце их обработки.

На рис. 1 показана распространенная схема очистки бытовых сточных вод и смеси бытовых и производственных сточных вод в случае применения для биохимической очистки биологических фильтров. По такой схеме проектируют очистные станции на средний расход от 5-10 до 20-30 тыс. м³ воды в сутки.

Рисунок 1. Схема механической и биохимической (на биологических фильтрах) очистки сточных

Сточные воды подвергают механической и биохимической очистке, а затем дезинфекции. Осадок сбраживают в метантенках, а обезвоживают и сушат на иловых площадках.

Механическая очистка заключается в процеживании сточной жидкости через решетки, улавливании песка в песколовках и осветлении воды в первичных отстойниках. Загрязнения, уловленные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до или после решеток. Эти загрязнения можно отправлять и на сбраживание в метантенки. Осадок из песколовок состоит в основном из песка. Его обработка обычно заключается в обезвоживании на песковых площадках. Твердая фаза осадка, образующегося в отстойниках, преимущественно имеет органическое происхождение, в связи, с чем этот осадок направляется для сбраживания в метантенки.

Биохимическая очистка сточных вод на биологических фильтрах осуществляется аэробными микроорганизмами, развивающимися на фильтрующей загрузке сооружений, в виде так называемой биологической пленки. Она периодически отмирает и выносится с очищенной водой. Для ее улавливания применяют вторичные отстойники. В целях снижения степени загрязнения воды, поступающей на биологические фильтры, часть очищенной воды возвращают для разбавления неочищенной воды (рециркуляция воды).

Осадок из вторичных отстойников также направляют в метантенки. Для дезинфекции воды используют хлор. Приготовленную в хлораторной хлорную воду смешивают с очищаемой водой.

Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах, конструкция которых аналогична первичным отстойникам.

При сбраживании осадка в метантенках образуется газ, в значительной степени состоящий из горючего газа метана. Этот газ аккумулируют в газгольдерах, а затем используют на нужды станции, в том числе для подогрева осадка в метантенках.

Схему, представленную на рис.2, также применяют при очистке бытовых сточных вод и смеси бытовых и производственных сточных вод. Отличие этой схемы заключается в применении преаэраторов. Аэрация воды с добавлением активного ила интенсифицирует осветление сточных вод, обеспечивая снижение содержания взвешенных веществ в воде до значений, допустимых при подаче воды в аэротенки. При малом содержании взвешенных веществ в воде применение преаэраторов необязательно.

Рисунок 2. Схема механической и биохимической (на аэротенках) очистки сточных вод

В этой схеме для биохимической очистки применены аэротенки. Принцип очистки воды в них такой же, как и в биологических фильтрах. Вместо биологической пленки здесь используют активный ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов. Ил непрерывно циркулирует в системе — отделяется во вторичных отстойниках и возвращается в очищаемую воду перед аэротенками. Жизнедеятельность микроорганизмов сопровождается постоянным приростом их. Образующийся при этом избыточный активный ил уплотняется в илоуплотнителях и направляется на аэробное разложение в метантенки вместе с осадком из первичных отстойников.

По этой схеме осадок обезвоживают на вакуум-фильтрах, а сушат в термических печах.

Схема химической очистки производственных сточных вод наряду с сооружениями, применяемыми при механической очистке сточных вод, включает ряд дополнительных сооружений: реагентов, а также смешения их с водой. Сточные воды, не содержащие растворенных органических загрязнений, после химической очистки подвергаются механическому фильтрованию для глубокого осветления. Осадок после химической очистки обычно лишь обезвоживается и сушится.

Знание методов очистки сточных вод и принципов работы, применяемых при очистке сооружений, способствует правильному составлению схем очистки различных сточных вод.

www.baurum.ru

Статьи по теме:

• Депонирование осадков сточных вод
• Утилизация осадков бытовых сточных вод
• Сжигание осадков сточных вод
• Термическая сушка осадков сточных вод
• Механическое обезвоживание осадков сточных вод

stroy-spravka.ru

Сущность метода биохимической очистки

Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности.

Основной процесс, протекающий при биологической очистке сточных вод, — это биологическое окисление. Данный процесс осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.

Очистку сточных вод рассматриваемым методом проводят в аэробных (т. е. в присутствии растворенного в воде кислорода) и в анаэробных (в отсутствие растворенного в воде кислорода) условиях.

Очистка сточных вод в природных условиях

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.

Поля орошения

Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные. Сточные воды содержат в основном бактерии. В смешанных биоценозах активного слоя почвы возникают сложные взаимодействия микроорганизмов симбиотического и конкурентного порядка.

Количество микроорганизмов в почве земледельческих полей орошения зависит от времени года. Зимой количество микроорганизмов значительно меньше, чем летом.

Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации. Земледельческие поля орошения после биологической очистки сточных вод, увлажнения и удобрения используют для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки деревьев и кустарников.

Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

• снижаются капитальные и эксплуатационные затраты;
• исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади;
• обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений;
• вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли.

В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. В глубокие слои почвы проникание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2–0,4 м). При недостатке кислорода в пру¬дах начинают преобладать анаэробные процессы.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые воды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

Часть территории земледельческого поля орошения отводят под резервное поле фильтрации, так как некоторые периоды года не допускают выпуск сточной воды на поля орошения.
В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади на-мораживания.

Биологические пруды

Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. Время пребывания воды в прудах с естественной аэрацией составляет от 7 до 60 суток. Вместе со сточными водами из вторичных отстойников выносится активный ил, который является посевным материалом.

Пруды с искусственной аэрацией имеют значительно меньший объем, и требуемая степень очистки в них обычно достигается за 1-3 суток. Азрирующие устройства могут быть механического и пневматического типа.

При расчете прудов определяют их размеры, обеспечивающие необходимую продолжительность пребывания в них сточных вод. В основе расчета определение скорости окисления, которую оценивают по БПК и принимают для вещества, разлагающегося наиболее медленно.

Существуют разные варианты устройства прудов: серийные или каскадные, и непроточные. В непроточные пруды сточная вода подается после отстаивания и разбавления. Продолжительность пребывания воды в них составляет 20-30 суток. Качество очистки в непроточных прудах выше, чем в серийных.

Для нормальной работы необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуры сточных вод. Температура должна быть не менее 6°С. В зимнее время пруды не работают, их обычно опорожняют и могут использовать как накопители. Один раз в два — три года рекомендуется производить перепашку дна и посадку растительности.

Биологические пруды обладают небольшой стоимостью строительства и невысокими эксплуатационными расходами, в то же время они отличаются низкой окислительной способностью, сезонностью работы, большой занимаемой площадью, неуправляемостью, наличием застойных зон, трудностью чистки.

Очистка в биофильтрах

Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3 мм и более. Эта пленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле.

Биологические фильтры достаточно широко применяются для очистки бытовых и производственных сточных вод при их объемном расходе до 30 тыс. м3/сут.

Биофильтры — искусственные сооружения биологической очистки представляют собой круглые или прямоугольные в плане сооружения, загруженные фильтрующим материалом, на поверхности которого выращивается биопленка; изготовляются они из железобетона или кирпича. Сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой из микроорганизмов; отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

По типу загрузочного материала биофильтры делятся на две категории: с объемной (зернистой) и плоской загрузкой. В качестве зернистой загрузки используют щебень, гравий, гальку, шлак, керамзит, керамические и пластмассовые кольца, кубы, шары, цилиндры и т.п. Плоская загрузка — это металлические, тканевые и пластмассовые сетки, решетки, блоки, гофрированные листы, пленки т.п., нередко свернутые в рулоны.

Биофильтры с объемной загрузкой подразделяются на капельные, высоконагружаемые, башенные. Капельные биофильтры наиболее просты по конструкции, загружаются материалом мелких фракций высотой 1 м и имеют производительность до 1000 м3/сут, на них достигается высокая степень очистки. В высоконагружаемых фильтрах применяется больший размер кусков загрузки , а ее высота составляет 2-4 м.

Высота загрузки в башенных биофильтрах достигает 8-16 м. Два последних вида фильтров применяются при расходах сточных вод до 50 тыс.м3/сут как для полной, так и неполной биологической очистки.

Применяются также погружные (дисковые) биофильтры. Они представляют собой резервуар, в котором имеется вращающийся вал с насаженными на него дисками, попеременно контактирующими со сточной водой и воздухом.

Биотенк-биофильтр представляет собой корпус, в котором заключены элементы загрузки, расположенные в шахматном порядке. Эти элементы выполнены в виде полуцилиндров, орошаются сверху водой, которая, наполняя элементы загрузки стекает через края вниз. На наружных поверхностях элементов образуется биопленка, в элементах — биомасса, напоминающая активный ил. Конструкция обеспечивает высокую производительность и эффективность очистки.

По принципу поступления воздуха в толщу аэрируемой загрузки фильтры могут быть с естественной и принудительной аэрацией. При поступлении сточных вод с БПКП> 300 мг/л во избежание частого заиливания поверхности биофильтра предусматривается рециркуляция — возврат части очищенной воды для разбавления исходами точной воды.

Применение биофильтров ограничивается возможностью их заиливания, снижением окислительной мощности в процессе эксплуатации, появлением неприятных запахов, трудностью равномерного наращивания пленки.

Очистка в аэротенках

Аэробная биологическая очистка больших объемов вод осуществляется в аэротенках — прямоугольных в плане железобетонных сооружениях со свободно плавающим в объеме обрабатываемой воды активным илом, бионаселение которого использует загрязнения сточных вод для своей жизнедеятельности.

Аэротенки можно классифицировать по следующим признакам:

1. По структуре потока — аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости (промежуточного типа) рисунок 1;
2. По способу регенерации активного ила — аэротенки с отдельно стоящими или совмещенными регенератов рами ила;
3. По нагрузке на активный ил — высоконагружаемые (для неполной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной аэрацией);
4. По числу ступеней — одно-, двух-, и многоступенчатые;
5. По режиму ввода сточных вод — проточные, полупроточные, с переменным рабочим уровнем, контактные;
6. По типу аэрации — с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической;
7. По конструктивным признакам — прямоугольные, круглые, комбинированные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др.

Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов сточных вод от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.

В аэротенках-смесителях воду и ил вводят равномерно вдоль длинных стен коридора аэротенка. Полное смешение в них сточной воды с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления. Нагрузка загрязнений на ил и скорость окисления загрязнений практически неизменны по длине сооружения. Они наиболее пригодны для очистки концентрированных (БПКп до 1000 мг/л) производственных сточных вод при значительных колебаниях их расхода и концентрации загрязнений. В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Аэротенк имеет 3-4 коридора. Теоретически режим потока поршневой без продольного перемешивания. На практике существует значительное продольное перемешивание. Нагрузка загрязне¬ний на ил и скорость окисления изменяются от наибольших значений в начале сооружения до наименьших в его конце. Такие сооружения применяются в том случае, если обеспечивается достаточно легкая адаптация активного ила. В аэротенках с рассре доточенной подачей воды по его длине единичные нагрузки на ил уменьшаются и становятся более равномерными. Такие сооружения используются для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.

Работа аэротенка неразрывно связана с нормальной работой вторичного отстойника, из которого возвратный активный ил непрерывно перекачивается в аэротенк. Вместо вторичного отстойника для отделения ила от воды может быть использован флотатор.

Основные технологические схемы очистки в аэротенках приведены на рисунке 2.

В одноступенчатой схеме без регенератора нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков. При наличии регенератора в нем заканчиваются процессы окисления и ил приобретает первоначальные свойства. Двухступенчатая схема применяется при высокой исходной концентрации органических загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых резко различается. На первой ступени очистки БПК сточных вод снижается на 50-70 %.

Для обеспечения нормального хода процесса биологического окисления в аэротенк необходимо непрерывно подавать воздух. При аэрации должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом, что является необходимым условием эффективной очистки.

Система аэрации представляет собой комплекс сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенной состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Для большинства типов аэротенков система аэрации обеспечивает одновременное выполнение этих функций. По способу диспергирования воздуха в воде на практике применяются три системы аэрации: пневматическая, механическая и комбинированная.

При механической аэрации перемешивание осуществляется механическими устройствами (мешалками, турбинками, щитками и т.п.), которые обеспечивают дробление струй воздуха, вовлеченного непосредственно из атмосферы вращающимися частями аэратора (ротором).

Пневматическую аэрацию, при которой воздух нагнетается в аэротенк под давлением, подразделяют на три типа в зависимости от размера пузырьков воздуха: на мелкопузырчатую (1 — 4 мм), среднепузырчатую (5-10 мм), крупнопузырчатую (более 10 мм), В качестве распределительного устройства для воздуха в мелкопузырчатой системе аэрации применяются диффузоры, изготовленные из керамики. Пластмассы, ткани в виде фильтросных пластин, трубок, куполов. Для получения среднепуэырчатой аэрации применяют перфорированные трубы, щелевые и другие устройства. Крупнопузырчатая аэрация создается открытыми трубами, соплами и т.п.

Современный аэротэнк — это гибкое в технологическом отношении сооружение, представляющее собой железобетонный резервуар коридорного типа, оборудованный аэрационной системой. Рабочую глубину аэротенков принимает от 3 до 6 м, отношение ширины коридора к рабочей глубине от 1:1 до 2:1. Для аэротенков и регенераторов количество секций должно быть не менее двух; при производительности до 50 тыс.м3/сут назначается 4-6 секций, при большей производительности 8-10 секций, все они рабочие. Каждая секция состоит из 2-4 коридоров.

Окситенки

Окситенки — это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.

Основным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является повышенная концентрация ила. Это связано с увеличенным массообменом кислорода между газовой и жидкой фазами.

Конструктивная схема окситенка представлена на рисунке 3. Он представляет собой резервуар, круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, которая отделяет зону аэрации от зоны илоотделения.

Рекомендуемая концентрация ила в окситенках составляет 6-8 г/л. Возможна работа данного устройства и при более высоких концентрациях активного ила.

В средней части цилиндрической перегородки прорезаны окна для перемещения иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель, в нижней части — для поступления возвратного ила в зону аэрации. В зону аэрации с помощью турбоаэратора подается кислород.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна поступает в илоотделитель, в котором жидкость движется по окружности; при этом происходит интенсивное отделение и уплотнения ила. Очищенная вода проходит через слой взвешенного активного ила, доочищается от различных загрязнений, поступает в сборный лоток и отводится по трубке. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна поступает в камеру аэрации.

Кроме рассмотренных сооружений биологической очистки для этих же целей могут быть использованы погружные биофильтры, аэротенки с заполнителями, анаэробные биофильтры. В этих сооружениях активный ил частично находится во взвешенном состоянии, а частично — в прикрепленном к материалу загрузки, т. е. они занимают промежуточное положение между аэротенками и биофильтрами.

Анаэробные методы биохимической очистки

Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКполн 4-5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают следующие виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами броже¬ния являются: спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО2, Н2, СН4).

Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Этот процесс очень сложный и многостадийный. Механизм его окончательно не установлен. Считают, что процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метано-вой). В кислой фазе из сложных органических веществ образуются низшие жирные кислоты, спирты, аминокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Из этих промежуточных продуктов в щелочной фазе образуются метан и диоксид углерода. Предполагается, что скорости превращений веществ в кислой и щелочной фазах одинаковы.

Процесс брожения проводят в метантенках — герметически закрытых резервуарах, для ввода несброженного и отвода сброженного осадка. Схема метантенка показана на рисунке 4.

Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен.

Основными параметрами аэробного сбраживания являются температура, регулирующая интенсивность процесса, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30 — 35 °С) и термофильных (50 — 55 °С) условиях. Метантенк представляет собой железобетонный резервуар с коническим днищем, снабженный устройством для улавливания и отвода газа, а также оборудованный подогревателем и мешалкой. Применяются метантенки диаметром до 20 м и полезным объемом до 4000 м3.

Перемешивание производится механическими мешалками или гидравлическими насосами. Использование для этой цели насосов основано на перекачивании донных слоев осадка в верхние. Это приводит к рыхлению бродящей массы, т.к. в процессе перемешивания происходит выделение газа. Впуск и выпуск осадков производится с помощью насосов.

Метантенки применяются для минерализации осадков бытовых и производственных сточных вод, содержащих доступные для микроорганизмов органические вещества.

Полного сбраживания органических веществ в метантенках достичь нельзя. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от их химической, природы. В среднем степень распада органических веществ составляет около 40%.

Для достижения высокой степени анаэробного сбраживания необходимо соблюдать по возможности высокую температуру процесса, концентрацию беззольного вещества более 15 г/л, интенсивную степень перемешивания, рН среды 6,8-7,2. Снижают эффективность сбраживания присутствие катионов тяже¬лых металлов (меди, никеля, цинка); избыток ионов NH4+, сульфидов, некоторых органических соединений и в том числе детергентов.

Процесс брожения сточных вод ведут в две ступени. При этом часть осадка из второго метантенка возвращают в первый, В первой ступени обеспечивают хорошее перемешивание.

Основным условием работы метантенка является наличие в нем сброженного осадка, обильно заселенного микроорганизмами, адаптированными к данному загрязнению. Сброженный осадок получают в пусковой период очистного сооружения. Для сокращения пускового периода в сооружение вводят зрелый осадок из работающего метантенка или из других источников, например, из канализационных колодцев, так как свежий осадок сбраживается очень медленно (до 6 месяцев). При соотношении 2 :1 зрелого осадка к свежему происходит сравнительно быстрая адаптация микроорганизмов к данному загрязнению и резкому сокращению пускового периода.

Пусковой период сопровождается кислым брожением при котором в иловой жидкости накапливаются летучие жирные кислоты, снижается рН, исчезает щелочность. Вся бродящая масса приобретает неприятный запах из-за выделения индола, скатола и меркоптана и серый цвет. В газообразной фазе появляется сероводород, убывает содержание метана и возрастает количество СО2.

Разлагающаяся часть осадка сточных вод состоит главным образом из углеводов, жиров и белковых веществ. Находясь в одинаковых условиях, эти составные части осадка минерализуются с различными скоростями и достигают различной величины разложения. Возбудителями метанового брожения в метантенке являются те же группы микробов, которые участвуют в минерализации органического вещества в двухярусном отстойнике. Только в метантенке эти процессы протекают более напряженно из-за того, что в нем создаются благоприятные условия для развития анаэробной микрофлоры.

Наиболее интенсивно процессы распада протекают в термофильных условиях. Термофильные микроорганизмы имеют весьма энергичный обмен веществ; процессы осмотического всасывания и удаления ненужных веществ из клеток протекает быстрее, чем у мезофиллов. При термофильном брожении распад органического вещества достигает 55 – 65 %. Кроме того, в этих условиях происходит отмирание патогенной микрофлоры кишечной группы.

Процессы распада можно ускорить введением в бродящую массу концентрированных «биокатализаторов», которые состоят из смеси энзимов, выделяемых бактериями, разлагающими органическое вещество.

При брожении в метантенках из одного кубометра твердой фазы сточной жидкости образуется от 10 до 18 м3 газа, который в среднем содержит 63—65% метана, 32—34% СО2. Теплотворная способность газа 23 МДж/кг. Его сжигают в топках паровых котлов. Пар используют для нагрева осадков в метантенках или для других целей.

Осадок твердой фазы, не разрушенной при брожении, содержат минеральные и органические вещества, необходимые для нормального развития растений, поэтому его можно использовать как удобрение. Кроме того сброженный осадок используют в виде топлива. Для этого его подсушивают на иловых площадках, а затем формуют в топливные брикеты.

Широкое использование биохимического метода обусловлено:

1. Возможностью удалять из сточных вод разнообразные органические и некоторые неорганические соединения, находящиеся в воде в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии, в том числе и токсичные;
2. Простатой аппаратурного оформления;
3. Относительно невысокими эксплуатационными затратами;
4. Глубиной очистки

К недостаткам метода относятся:

1. Высокие капитальные затраты;
2. Необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки;
3. Токсичное действие на микроорганизмы ряда органических и неорганических соединений;
4. Необходимостью разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.

Для определения возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические очистные сооружения устанавливают максимальную концентрацию токсических веществ, которые не влияют на процессы биохимического окисления и на работу очистных сооружений. При отсутствии таких данных возможность биохимического окисления устанавливается по биохимическому показателю: при отношении БПК п/ХПК > 50 % вещества поддаются биохимическому окислению. При этом необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов. Биохимическую очистку считают полной, если БПКп сточной воды <20 мг /л и неполной, если БПКп > 20 мг /л.

prom-ecologi.ru

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.

vodakanazer.ru

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

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

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости

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

После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям

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.

Такие неглубокие самодельные современные емкости предназначены для дальнейшего отстаивания воды

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

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:

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.

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

Эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%

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

Самым распространенным методом обеззараживания воды считается хлорирование

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.

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» обеспечивает питьевой водой 5,2 млн человек и десятки тысяч предприятий и организаций. Еще одна задача Водоканала – собрать и очистить сточные воды.

С 2013 года на территории очистных сооружений поселка Репино в Курортном районе Санкт-Петербурга проходят реабилитацию ластоногие, попавшие в беду, – серые тюлени и кольчатые нерпы (балтийские и ладожские).

10 октября 2013 года завершен крупнейший экологический проект — строительство Главного канализационного коллектора северной части Санкт-Петербурга

С 28 июня 2011 года Санкт-Петербург полностью выполняет рекомендации Хельсинкской комиссии по защите Балтийского моря

В июне 2009 года с территории петербургского «Водоканала» был вывезен последний баллон с жидким хлором

По данным Роспотребнадзора, за последние 8 лет заболеваемость гепатитом А в Петербурге снизилась в десятки раз

Технологии очистки

На очистных сооружениях канализации в Санкт-Петербурге до недавнего времени применялась классическая технологическая схема очистки сточных вод, включающая два основных блока:

• механическая очистка
• биологическая очистка

Механическая очистка предназначена для осветления сточных вод.
Этот блок состоит из приемной камеры, механизированных решеток, песколовок и первичных отстойников.

В состав блока биологической очистки входят аэротенки и вторичные отстойники.
Процесс биологической очистки происходит за счет жизнедеятельности в аэротенке активного ила при постоянном контакте с кислородом воздуха, нагнетаемого в аэротенке. Активный ил – это биоциноз, населенный различными бактериями, простейшими и многоклеточными микроорганизмами, которые трансформируют загрязняющие вещества сточных вод и таким образом очищают их.

Все это было в сточных водах

Завод по сжиганию осадка на ССА

На очистных сооружениях

Панорама канализационных очистных сооружений

Юго-Западные очистные сооружения

Однако комбинация только этих двух блоков очистки не обеспечивала то качество очищенных стоков, которое предусмотрено в рекомендациях ХЕЛКОМа (Хельсинской конвенции по защите Балтийского моря от загрязнений) по содержанию биогенных элементов – общего азота и общего фосфора (при попадании в акваторию Балтийского моря биогены создают питательную среду для сине-зеленых водорослей, которые, в свою очередь, поглощают из воды кислород и приводят к гибели живых организмов водоемов).

Поэтому в настоящее время на очистных сооружениях Водоканала внедрена химико-биологическая очистка сточных вод, которая сочетает глубокое удаление биогенных элементов биологическим путем, а также сопутствующее ей осаждение фосфора химическим путем. Сегодня на всех очистных сооружениях города внедрен химический метод удаления фосфора с использованием наиболее эффективного и экономичного реагента – сульфата алюминия.

Принцип химической обработки стоков заключается в том, что при введении реагента происходит реакция, в результате которой алюминий образует с фосфатами нерастворимое соединение, которое затем вместе с осадком выводится из системы.

После внедрения химического метода очистки сточных вод на всех сооружениях города в очищенных сточных водах стабильно достигается соответствие рекомендациям ХЕЛКОМ – не более 0,5 мг/л по показателю «общий фосфор».

С 2010 года ХЕЛКОМ ужесточил нормативы по содержанию азота и фосфора в очищенных сточных водах до 10 мг/л по азоту, 0,5 мг/л по фосфору. Уже в 2008 году Водоканалу на Юго-Западных очистных сооружениях удалось выйти на уровень содержания фосфора в очищенных сточных водах ниже 0,5 мг/л, а азота – 8 мг/л.

Летом 2011 года завершился международный проект «Чистая Балтика». Теперь Санкт-Петербург в полном объеме выполняет новые рекомендации Хельсинкской комиссии по защите Балтийского моря – содержание фосфора в общем сбросе городских сточных вод не превышает 0,5 мг/л.

Еще один уровень очистки сточных вод – обеззараживание очищенных стоков ультрафиолетовым облучением. Сейчас эта технология применяется на Юго-Западных очистных сооружениях, а также очистных сооружениях Сестрорецка, Репина и Петродворца.

Для совершенствования технологий очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях:

• Осуществляется опытная эксплуатация реконструированных очистных сооружений 2-ой очереди Северной станции аэрации (1 этап реконструкции с внедрением технологии UCT глубокого удаления биогенных элементов фирмы SWECO (Швеция)).

• Проводятся работы по реконструкции илоуплотнителей на КОС г.Пушкин с внедрением технологии раздельного уплотнения избыточного активного ила и сырого осадка.

• Выполнена реконструкция двух вторичных отстойников КОС г.Колпино.

Эффективность очистки сточных вод в 2016 году на сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по очистке хозяйственно-бытовых и общесплавных стоков составила более 97% по взвешенным веществам и БПК; 95,4 % по общему фосфору и 72,5 % по общему азоту.

В настоящее время осуществляется поиск новых эффективных и экономически целесообразных технологических решений по доочистке и обеззараживанию очищенных сточных вод для внедрения на всех канализационных сооружениях города.

Технологические схемы очистки сточных вод

Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПКП0Лн – на 20-3 0%, то можно ограничиться механической очисткой.

Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при использовании хлора.

Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.

При больших расходах сточных вод – от 50 тыс. м3/сут до 2-3 млн. м3/сут и более применяется технологическая схема, приведенная на рис. 9.2. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках.

Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается определенная часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки.

Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды.

Рис. 9.1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – отстойники; 5 – смесители; 6 – контактный резервуар; 7 – выпуск; 8 – дробилки; 9 – песковые площадки; 10 – метантенки; 11 – хлораторная; 12 – иловые площадки; 13 – отбросы; ё4 – пульпа; 15 – песчаная пульпа; 16 – сырой осадок; 17 – сброженный осадок; 18- Дренажная вода; 19 – хлорная вода

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувка-ми, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где 0саждается активный ил и основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк — вторичный отстойник масса активного ила увеличивается за счет его прироста, поэтому часть его (избыточный активный ил) удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, при этом объем ила уменьшается в 4-6 раз, а уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается (обычно хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем.

Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.

Рис. 9.2. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – контактный резервуар; 9 – выпуск; 10 – отбросы; 11 – дробилки; 12 – песковые площадки; 13 – илоуплотнители; 14 – песок; 15 – избыточный активный ил; 16 – циркуляционный активный ил; 17 – газгольдеры; 18 – котельная; 19 – машинное здание; 20 – метантеки; 21 – цех механического обезвоживания сброженного осадка; 22 – газ; 23 – сжатый воздух; 24 – сырой осадок; 25 – сброженный осадок; 26 – на удобрение; 27 – хлораторная установка; 28 – хлорная вода

На рис. 9.3 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10- 20 тыс. м3/сут.

Рис. 9.3. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – первичные отстойники; 5 – биофильтры; 6 – вторичные отстойники; 7 – контактный резервуар; 8 – выпуск; 9 – отбросы; 10 – дробилки; 11 – хлораторная установка; 12 – осадок из первичных отстойников; 13 – биопленка из вторичных отстойников; 14 – песок; 15 – бункер песка; 16- иловые площадки

После сооружений механической очистки (решетки, песколовки и первичные отстойники) вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка (биопленка), выносимая водой из биофильтров, далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют орга-нические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

Для нормального хода процесса очистки в биофильтрах иногда необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной во вторичных отстойниках воды, т.е. подавать перед биофильтрами и смешивать с водой из первичных отстойников. Необходимость рециркуляции определяется расчетом.

Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов – 10-20 тыс. м3/сут. На рис. 9.4 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод.

Рис. 9.4. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – смеситель; 5 – камера хлопьеобразования; 6 – горизонтальные отстойники; 7 – барабанные сетки 8 – фильтры; 9 – контактный резервуар; 10 – выпуск в водоем; 11 – песок 12 – бункер песка; 13 – приготовление и дозирование реагентов; 14 – осадок 15 – осадкоуплотнители; 16 – центрифуги; 17 – хлораторная; 18 – шлам: 19 – отстоенная вода

Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда в определенных дозах подаются растворы реагентов – минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. При введении в сточную воду минеральных коагулянтов образуются оксигидраты металлов, на которых собираются взвешенные, коллоидные и частично растворенные вещества, флокулянты укрупняют хлопья оксигидратов и улучшают их структурно-механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах.

Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие измененным схемам.

Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут решаться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию. При разработке технологий очистки производственных сточных вод основной тенденцией должно быть максимальное повторно-оборотное использование очищенных вод на предприятиях. Атмосферные воды с промплощадок могут быть загрязнены такими же веществами, что и производственные, поэтому эти воды с промплощадок очищаются совместно с производственными.

Атмосферные сточные воды с территорий городов могут очищаться на отдельных очистных сооружениях при использовании, в основном, механических методов. За рубежом атмосферные воды очищаются на городских очистных сооружениях совместно с бытовыми сточными водами, однако, и за рубежом в настоящее время определилась тенденция очистки атмосферных вод на автономных очистных сооружениях.

Источники: http://vodakanazer.ru/kanalizaciya/sxema-ochistki-stochnyx-vod.html, http://www.vodokanal.spb.ru/kanalizovanie/tehnologii_ochistki/, http://stroy-spravka.ru/article/tekhnologicheskie-skhemy-ochistki-stochnykh-vod

septikman.ru