Основные методы очистки сточных вод

Основные способы очистки сточных вод

Для очистки природных и сточных вод используются разные технологии. Давайте сравним методы очистки сточных вод.

Для более полной картины сначала рассмотрим способ очистки скважинной воды. Вода из скважины несет сравнительно небольшое количество хорошо известных, «стандартных» загрязнений — соли жесткости и растворенное железо, которые удаляются с помощью достаточно простых фильтров и небольшого перечня химических реагентов.

Очистить хозяйственно-бытовые стоки из кухни, ванной и туалета сложнее, чем воду из скважины, так как количество различных загрязнений в стоках гораздо больше и концентрация выше. Именно поэтому все системы очистки сточных вод сложнее и дороже. Учитывая, что в роли загрязнителя сточной воды может выступать тысячи посторонних химических, органических и микробиологических включений — часто все сразу — способы очистки сточных вод имеют огромное разнообразие. Чем же чистят сточные воды?

Методы очистки стоков

Основные методы очистки сточных вод делятся на три группы:

1. Механические.
2. Физико-химические.
3. Биологические.

В зависимости от типов загрязнений, стоки нуждаются в различных способах обработки. Часто способы очистки сточных вод выполняются поэтапно. Например, механическая очистка удаляет из стоков твердые загрязнения, которые могли бы повредить другое чистящее оборудование, и потому практически всегда является подготовительным этапом перед более тонкой физико-химической и биологической очисткой.

Очистка промышленных стоков

Вся промышленность делится на две группы: добывающая и обрабатывающая. Каждая группа в свою очередь подразделяется на десятки отраслей: топливная, металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная, строительные материалы, пищевая, микробиологическая, полиграфическая и многие другие. И везде в технологической цепочке обязательно используется обыкновенная вода, в конце концов становящаяся сточной.

очистка промышленных стоков

Большое количество промышленных отраслей создает огромное количество различных стоков, которые содержат почти всю периодическую таблицу химических элементов. Трудоемкость очистки жидких отходов с химического или нефтеперерабатывающего завода не идет ни в какое сравнение с очисткой простых хозяйственно-бытовых стоков на даче.

Вся промышленность делится на две группы: добывающая и обрабатывающая. Каждая группа в свою очередь подразделяется на десятки отраслей: топливная, металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная, строительные материалы, пищевая, микробиологическая, полиграфическая и многие другие. И везде в технологической цепочке обязательно используется обыкновенная вода, в конце концов становящаяся сточной. Легко догадаться, что методы очистки сточных вод по своему разнообразию сопоставимы с количеством различных типов производств. Часто даже установка очистки сточных вод в одном цеху не похожа на очистную станцию из соседнего цеха.

Механическая очистка

Кроме простейшего отстаивания и фильтрования существуют сложные методы механической и физической очистки: флотация, сепарация, экстракция, дистилляция, термическое разложение, сжигание и другие.

Сепарация осуществляется с применением специальных центрифуг, вращающихся с огромной скоростью. Для термического разложения нужны температуры в несколько сотен градусов. Промышленные способы отделения механических примесей требуют громоздкого оборудования, потребляющего много энергии. Окупаются такие системы только при больших объемах жидких отходов производства и постоянном ежедневном использовании. Можно с уверенностью сказать, что установка очистки сточных вод механическим способом есть на каждом обрабатывающем и перерабатывающем предприятии.

Химическая очистка

Для повышения эффективности промышленная химическая очистка в качестве реагентов использует чрезвычайно едкие и опасные вещества — соединения хлора, кислоты, щелочи и др. Как ни парадоксально, побочный эффект от использования мощных реагентов — необходимость чистить воду от следов самых реагентов. Например, от хлора.

Использовать в частном хозяйстве вышеописанные методы очистки стоков невозможно из-за их технической сложности и высокой стоимости. По этой причине многие химические (реагентная очистка) и механические методы применимы только в промышленности.

Мосводоканал: очистка речной воды до питьевой

Биологическая очистка

Биологическая очистка промышленных сточных вод не всегда возможна, так как загрязнения часто являются ядом для любых бактерий. Системы очистки сточных вод, в которых используются аэробные и анаэробные микроорганизмы, лучше всего справляются с переработкой органических веществ естественного происхождения. Такие стоки встречаются на пищевых предприятиях, в сфере животноводства, в кожевенной промышленности и т.д.

Стоки как полезные ископаемые

На многих заводах очистка стоков призвана не только убрать загрязнения, но извлечь полезные вещества и повторно их использовать в производственном цикле (метод рекуперации). Очищенная техническая вода также не сливается в дренаж, а используется повторно. Возвращенная в цеха вода называется оборотной.

Не все стоки можно очистить

Существуют так называемые некондиционные сточные воды, которые в принципе нельзя очистить современными технологиями, либо это будет слишком дорого. Такие стоки утилизируют методом закачки в естественные подземные пустоты. Главная сложность данного метода утилизации — гарантировать изоляцию места накопления стоков от питьевых водоносных горизонтов.

Очистка городских стоков

Ближе всего к индивидуальным системам обработки стоков городские и муниципальные очистные сооружения. Это могут быть огромные бетонные резервуары глубиной 5 м и диаметром 55 м, а также открытые поля фильтрации (аэрации) и биопруды. При высокой эффективности полей аэрации и биопрудов, в которых естественным образом живут почвенные аэробные бактерии, главным их недостатком является сезонность работы. При понижении температуры деятельность бактерий замирает. Поэтому основные городские системы очистки — это искусственные сооружения, где для бактерий круглый год обеспечиваются оптимальные параметры — температура, уровень аэрации и т.д.

очистка горродских стоков

Требования к общественным очистным сооружениям чрезвычайно строгие, ведь их задача поддерживать санитарно-эпидемиологическую безопасность в месте постоянного проживания сотен тысяч и миллионов людей. До появления чистой воды в кране городской квартиры, стоки или исходная вода из водоемов проходят четыре основных этапа:

• механическая очистка, отстаивание (песок, твердые отходы, крупный мусор);
• биологическая очистка (анаэробная, аноксидная, аэробная);
• физико-химическая очистка (удаление азота и органики, сорбция, реагентная обработка);
• обеззараживание (ультрафиолет, озонирование, хлорирование), обработка осадка.

Обеззараживание хлором используется все реже. В некоторых странах Европы хлорирование воды запрещено, вместо него применяют озон.

Очистка стоков на даче

Для очистки хозяйственно-бытовых стоков на загородном участке используется похожая на муниципальную, но более простая биологическая методика. Современные способы очистки сточных вод для частного дома основаны на двух технологиях:

• аэробная (кислородная), эффективность 98%;
• анаэробная (бескислородная), эффективность до 70%.

Хозяйственно-бытовые стоки представляют собой среду с очень высокой степенью органического загрязнения. Для аэробных и анаэробных бактерий такие стоки являются питательной средой. Сущность обоих методов заключается в биологическом разложении органических загрязнений на простые химические соединения, воду и углекислый газ.

Автономную канализацию для частного дома можно назвать специализированной, так как она рассчитана на отстаивание и биологическую очистку исключительно органических загрязнений.

В противном случае технологию обработки стоков пришлось бы усложнить и довести до «всеядного» уровня промышленной установки, но это увеличило бы цену дачного септика во много раз. Именно поэтому после монтажа системы автономной канализации Вы получаете от подрядчика список веществ и предметов, которые нельзя бросать в унитаз и сливать в раковину.

аэробная очистка хозяйственно-бытовых стоков на даче

Что нельзя бросать в дачную канализацию:

• бытовая химия на основе хлора;
• нефтепродукты, кислоты, щелочи, растворители, спиртосодержащие жидкости;
• лекарства;
• сгнившие остатки овощей, грибы;
• садовый мусор, удобрения;
• регенерационная вода из фильтров водоподготовки;
• строительный мусор, известь, цемент, песок;
• шерсть домашних животных;
• неразлагающиеся полимерные пленки и волокна.

Из высокотехнологичных методов дополнительной очистки бытовых стоков на последнем этапе часто используют обеззараживание воды с помощью ультрафиолетового излучателя. Воду, прошедшую аэробную очистку и дезинфекцию УФ-лучами, можно сливать не только на грунт или в канаву, но даже в рыбоохранные водоемы.

Технологическая схема очистки сточных вод для каждого из методов

Анаэробная очистка бытовых сточных вод основана на бескислородном сбраживании (гниении), поэтому метод эффективен лишь на 70%. Причина низкой эффективности в том, что без кислорода, сильнейшего окислителя, нельзя достичь полного разрушения органики, в результате на дне септика накапливается большое количество осадка.

Осадок в анаэробном септике содержит болезнетворные микроорганизмы и непригоден для удобрения почвы. Осадка образуется много, поэтому раз в 1-3 года необходимо вызывать ассенизационную машину для откачки и вывоза. Анаэробная технология очистки используется в септиках типа КЕДР. Вода из септика нуждается в почвенной доочистке.

Аэробная установка очистки сточных вод использует другой тип бактерий, которые в присутствии кислорода активно разлагают и усваивают биологическую составляющую стоков. Из-за высокой степени разложения органики осадка образуется мало, а степень очистки воды доходит до 98%. Осадок из аэробной установки можно использовать в качестве садового удобрения. При распаде органических загрязнений образуются нитраты в форме, которая легко усваивается растениями. Данная технология применена в установках глубокой биологической очистки (УГБО) типа АСТРА, ПЕЛИКАН, ТОПАС и т.д.

Комплекс очистки сточных вод включает в себя: систему внутренней канализации загородного дома (сбор всех хозяйственно-бытовых стоков); очистка стоков в локальной очистной станции; отведение очищенных стоков в дренаж.

Сооружения для очистки сточных вод выбираются специалистами отдела канализации после расчета объема стоков, которые необходимо очистить, а также с учетом возможных вариантом отвода очищенной воды.

Методы очистки сточных вод — важные моменты

В сточных водах содержится огромное количество агрессивных химических веществ. Чтобы удалить химические соединения и механические примеси из жидкости, осуществляется многоуровневая фильтрация. Все существующие сегодня способы и методы очистки сточных вод делятся на две группы – они бывают рекуперационными и деструктивными. В ходе деструктивной очистки сложные составляющие разлагаются на простые и выпадают в осадок либо выводятся в виде газовой смеси. Рекуперационный метод предполагает извлечение из стоков ценных веществ и их дальнейшую переработку. Далее мы подробнее расскажем вам о применяемых сегодня способах и технологиях очистки сточных вод, требований, предъявляемым к технологическому процессу.

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод производится следующими способами:

• Биологический.
• Механический.
• Физико-химический.
• Дезинфекция.
• Термическая утилизация.

Каждый из них имеет свои особенности, поэтому нуждается в более детальном рассмотрении.

Биологическая очистка сточных вод

Главный принцип биологической очистки стоков – использование результатов основных процессов жизнедеятельности микроорганизмов. Микроорганизмы запускают окислительные и восстановительные реакции органических веществ, содержащихся в составе сточных вод. Формы выпуска биопрепарата – растворы, суспензии, коллоиды. Очистные сооружения бывают разных типов – в первых очистка происходит в условиях, максимально приближенных к естественным, а во вторых изменения происходят под воздействием искусственно созданных факторов.

Первая группа систем – сооружения, представляющие собой маленькие водоемы или пропускающие воду через почвы. В данном случае микроорганизмы, содержащиеся в жидкости, беспрепятственно поглощают кислород. В системах второго типа дыхание микроорганизмов осуществляется за счет диффундирования через поверхность воды (реаэрация) или механической аэрации. В данном случае биоочистка происходит в специальных фильтрах (био и аэро), аэротенках. Устройства второй категории являются более эффективными.

Насколько хорошо очищают воду биологические фильтры? Все зависит от требований к стокам. Если это необходимо, осуществляется дополнительная очистка с применением песчаного фильтра.

Биопруды

Очистка сточных в вод в биопрудах относится к биологической очистке первой категории. Процессы окисления происходят в специально предназначенных для этого емкостях – биопрудах или биологических фильтрах. Обязательным является наличие фильтрационных полей – участков для сброса стоков.

Когда стоки попадают в почву, начинается процесс окисления биологических соединений. Завершается он разложением на воду и газ. Параллельно синтезируется биомасса бактерий (другое название процесса – органическая переработка). В биопрудах должно содержаться большое количество водорослей, насыщающих водные массы кислородом – иначе создать комфортные для жизни микроорганизмов условия не получится. Глубина биопрудов небольшая, они подходят как для очистки впадающих в водохранилище рек, так и для промышленных стоков. Главные недостатки биопруда – сезонность, сравнительно невысокая производительность, потребность в достаточно большом количестве свободного места (то есть земли).

Аэротенки

Искусственные емкости, которые создают необходимые для биологической очистки стоков условия, также пользуются высоким спросом. В них микроорганизмы могут спокойно жить и размножаться, температура, уровень кислотности и прочие показатели поддерживаются на оптимальной отметке. Технология имитирует очистку сточных вод посредством почвы – то есть естественным способом.

Используется емкость глубиной до шести метров, она оборудуется специальным устройством, нагнетающим воздух. Все вместе это позволяет создавать оптимальную для развития колоний среду. Колонии микроорганизмов перерабатывают и, соответственно, очищают сточные воды. Затем жидкость подается в специально предназначенный для этого отстойник. В отстойнике происходит также сцеживание сточных вод, и некоторые частички поступают обратно в емкость для последующей утилизации.

Биологические фильтры

Биологический фильтр – это особая конструкция, заполненная крупнозернистым материалов. В фильтре проживают колонии микроорганизмов – то есть принцип очистки будет такой же, как в биопруде или аэротенке. Но, в отличие от аэротенка, фильтр прост в обслуживании. Он имеет высокую степень надежности и нормально справляется даже с очень большими объемами стоков. Главное соблюдать оптимальную концентрацию загрязнения – иначе колонии вымрут.

Анаэробные реакторы

Если стоки содержат высокие концентрации органических примесей, для их очистки оптимально будет использовать анаэробный реактор. Данная конструкция изготавливается из металла, продолжительность жизни анаэробных микроорганизмов в нем регулируется за счет выделения в воздух метана. Уровень метана отслеживает специальное оборудование.

Все перечисленные методики полезны в том случае, когда концентрация загрязняющих агентов допустимый минимум не превышает. В большинстве случаев, чтобы добиться отличных результатов, стоки очищают в четыре этапа. А перед их сбросом в водоем производится обработка озоном.

Механические методы очистки сточных вод

Механическая очистка – это, по сути, предварительный этап очистки сточных вод. Главная задача на данной стадии – удалить из жидкости осевшие или взвешенные волокна, твердые компоненты, которые не растворяются в воде, грубодисперсные примеси. Если не сделать этого, фильтры могут выйти из строя раньше времени.

Планируете использовать сточные воды в качестве технической жидкости? В таком случае механическую очистку нужно проводить обязательно. Она поможет удалить химические соединения и сделает возможным повторное применение технической воды. Это нужно для обеспечения повторной переработки вод, восполнения природных запасов. Рассмотрим основные способы механической очистки.

Процеживание

При процеживании вода протекает через специальные решетки и сетки с ячейками (размеры ячеек могут быть разными). При высоконапорной очистке применяются высокопрочные решетки и сетки. Применение данных установок делает возможным максимально качественное очищение воды и увеличение производительности любого сооружения.

Фильтрация

Вода проходит через пористый либо засыпной материал – под напором или без напора. В роли наполнителя используются частички стекла, металла, песок. За счет фильтрования можно добиться максимально тонкой очистки сточных вод, но многое зависит от наполнителя.

Отстаивание

Процесс отстаивания сточных вод сопровождается гравитационным осаждением и сепарацией фракций. Установка имеет вид системы, состоящей из последовательно установленных камер. Камеры снабжаются переливами, в которых частички разных размеров оседают под воздействием силы тяжести. Верхний слой воды после очистки переливается в следующую камеру. Как только вторая камера будет полностью заполнена, процесс очистки начнется заново. Самое простое устройство, применяемое для отстаивания – это песколовка. Время очистки – несколько часов, точнее можно будет сказать только с учетом степени загрязненности стоков.

Дисковой фильтр

Дисковой фильтр представляет собой цилиндрический пакет, в состав которого входит разное количество полимерных дисков. Поверхность дисков обрабатывается особым образом – в итоге должна получиться объемная структура. За счет такой конструкции степень очистки воды получается максимальной.

Если дисковой фильтр сильно загрязнился, его можно очистить самостоятельно. Это делает решение не только эффективным, но и практичным, удобным, функциональным.

Флотация

Технология широко применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях, в металлообработке, химической и пищевой промышленности. Суть флотации заключается в прохождении пузырьков газа через жидкую массу. Пузырьки захватывают частички загрязнений и поднимают их к поверхности в виде пены, которую легко можно убрать. Флотация имеет очень высокую эффективность – 90-95%. Для запуска пузырьков газа в сточные воды применяются такие методики как аэрация, электролиз. Возможно дополнительное применение коагулянтов. Они ускоряют поднятия осадка на поверхность.

Центрифугирование

Данный способ позволяет разделять фракции твердых примесей на потоке. Процесс является эффективным и высокоскоростным, выполнять его можно в полностью автоматическом режиме. Центрифуга используется одна или несколько. Скорость сепарирования в центробежном поле получается максимальной.

Все рассмотренные методики имеют высокую эффективности и доступную цену. Но как быть, если сточные воды содержат не только механические примеси, но и соли металлов? В таком случае подход к очистке нужен особый.

Очищение стоков от тяжелых металлов

Промышленные предприятия могут в процессе ведения своей деятельности образовывать отходы сточных вод с богатым содержанием солей металлов. Такие стоки должны проходить очень глубокую очистку – она позволит уменьшить концентрацию токсичных веществ в жидкостях, сливаемых в водоемы.

Самый распространенный метод удаления солей металлов из воды – нейтрализация. Он предполагает повышение рН сточных вод. При избытке ОН- начинается процесс моляризации, и ионы металлов выпадают в осадок. Главный минус способа – сравнительно низкая эффективность (нужна доочистка). Для доочистки применяются реагенты-осадители, в состав которых входят сульфидные соединения. В ходе реакций используются разные группы реагентов, каждая из которых направлена на решение конкретных задач.

Очистка сточных вод: специальное оборудование

Для очистки сточных вод применяются следующие категории оборудования:

1. Насосные канализационные станции – бывают погружными и самовсасывающими. Перекачивают стоки в тех случаях, когда их транспортировка самотеком невозможна.
2. Станции механической очистки – оснащаются пескоотделителями, служат для начальной обработки стоков путем их осаждения.
3. Системы жироулавливания – выделяют жиры разного происхождения, незаменимы для очистки промышленных сточных вод.
4. Станции биологической очистки – бывают наземными и заглубляемыми. Второе название – аэротенк.
5. Станции химической очистки – могут использоваться самостоятельно и в комплексе с другими системами, незаменимы на производствах.
6. Мембранные очистители – удаляют загрязнения на молекулярном уровне.
7. И другое.

Стоимость оборудования зависит от его класса и производительности. В продаже сегодня представлены разные решения – дешевые и дорогие, бытовые и промышленные, решающие широкий или только основной спектр задач. Главное помните – чем дороже установка, тем она эффективнее.

Основные методы очистки сточных вод

Классификация сточных вод.

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды, и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий в результате атмосферных осадков или полива улиц.

В зависимости от происхождения, вида и состава сточные воды подразделяются на:

· бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц), поступающие от жилых и общественных зданий , от бытовых помещений производственных зданий;

· производственные сточные воды, использованные в технологических процессах и не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству. К этой категории относятся воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых;

· поверхностные сточные воды, образованные атмосферными осадками, таянием снегов, поливом и мытьем улиц.

В практике используется также понятие городские сточные воды, которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод в самых различных количественных соотношениях. Отведение бытовых, производственных и поверхностных вод может быть как совместным, так и раздельным.

Состав сточных вод

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т.е. массой примесей в единице объема, мг/л или г/м 2 . В бытовых сточных водах органические загрязнения составляют около 58%, а минеральные – около42%. Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий, они отличаются разнообразием и многократным превосходством по количеству загрязнителей и степенью токсичности. Производственные сточные воды делятся на воды загрязненные и не загрязненные (условно чистые).

Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы:

1. Загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.).

2. Загрязненые преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности).

3. Загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности, заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и др.).

Кроме вышеуказанных трех групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоемы, что является причиной так называемых тепловых загрязнений.

В настоящее время существует большое количество методов очистки сточных вод. В соответствии с процессом, реализуемом при очистке, принято разделять все методы на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка сточных вод.

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил, фильтрование.

Процеживание, как первичная стадия обработки, реализуется в решетках и волокноуловителях, в которых отделяются нерастворенные примеси размером 25 мм и более.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) нерастворенных примесей с плотностью большей (меньшей) плотности воды. Для этого используются песколовки, отстойники, жироуловители. Песколовки, используемые для тяжелых минеральных примесей, устанавливаются перед другими отстойниками.

Отделение механических примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах, центрифугах. Гидроциклоны значительно производительнее отстойников, в них происходит сепарация частиц твердой фазы, во вращающемся потоке жидкости удаляются стекло, строительные материалы, окалина, керамика и пр.

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрации применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как эти методы сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений. В качестве фильтрующих материалов используют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п.

Физико-химическая очистка сточных вод.

Физико-химические методы используются для очистки сточных вод, в основном, от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Использование оборотных систем водоснабжения увеличивает роль физико-химических методов. К данной категории методов относятся: флотация, экстракция, нейтрализация, ионообменная очистка, гиперфильтрация, выпаривание, испарение, кристаллизация.

Флотация используется для очистки загрязненных вод от маслопродуктов. Подача воздуха под напоров в флотационную камеру способствует интенсификации процесса всплывания маслопродуктов и образования пены на водной поверхности. Пена сгребается сверху специальным механизмом в пеносборник, а очищенная (осветвленная) вода отводится из нижней части камеры. Время процесса 15-20 мин.

Экстракция основана на процессе перераспределения примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворенных жидкостей (сточной воды и экстрагента).

Нейтрализация предназначена для вылеления из сточных вод кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Нейтрализация кислот и их солей осуществляется щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким калием, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей и т.п. Широко используется дешевый и доступный реагент – гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации щелочных вод (сточные воды целлюлозно-бумажной, текстильной промышленности) используют серную, соляную, азотную и другие кислоты. В результате процесса нейтрализации создается нейтральная среда с показателем рН=6-7.

Сорбция применяется для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбента используют золу, торф, опилки, шлаки, глину, активированный уголь. Из сточных вод извлекают ценные растворенные вещества, пригодные для последующего применения, а очищенные воды часто применяют для оборотного водоснабжения.

Ионообменная очитка применяется для обеспечения и очистки сточных вод от ионов металлов и их примесей. Очистка осуществляется ионитами – синтетическими ионообменными смолами, применяемые в виде гранул размерами от 0,2 до 2,0 мм. Иониты – это практически нерастворимые в воде полимерные вещества, имеющие ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимся в сточной воде.

Электрическая очистка, в частности электрохимическое окисление, осуществляется электролизом и применяется для очистки сточных вод гальванических процессов, содержащих простые иониды (КCl, NaCl) или комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов. В ходе электролиза на аноде происходит окисление цианидов с превращением их в малотоксичные и нетоксичные продукты (цианаты, карбонаты, углекислый газ, азот), а на катоде – разряд ионов водорода с образованием газообразного водорода и разряд ионов меди, цинка, кадмия.

Гиперфильтрация предусматривает перенос воды и растворенного вещества через мембрану, изготовленную из полимера (ацетат целлюлозы, полиамид и т.п.) с ресурсом работы 1-2 года. Этот метод имеет малые энергозатраты, достаточно прост, легко автоматизируется, эффективен в системах оборотного водоснабжения.

Эвапорация реализуется обработкой паром сточных вод с летучими органическими веществами, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточной воды. Процессом эвапорации удаляют аммиак, этиламин, диэтиламин, фенол и т.п.

Выпаривание, испарение, кристаллизацию используют для очистки небольших объемов сточных вод с большим содержанием летучих веществ.

Биологический метод очистки сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, углеводы и т. п.). Процесс очистки реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью. В ходе первой стадии происходит адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных органических веществ. В ходе второй стадии происходит разрушение адсорбированных веществ внутри клеток микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окисление или восстановление). Обе стадии реализуются как в аэробных, так и в анаэробных условиях в зависимости от вида и свойств микроорганизмов.

Биологическую очистку осуществляют и в природных, и в искусственных условиях. В природных условиях очистка происходит на полях фильтрации, на полях орошения, в биологических прудах. Для искусственной биологической очистки применяют специальные сооружения – аэротенки (железобетонные резервуары), очищающим началом в которых служит активный ил (биоценоз). Активный ил представляет собой совокупность микроскопических растений и животных, созданную искусственным путем. Такой компонент в природе не существует. Аэротенк снизу продувается мощным потоком мельчайших пузырьков воздуха, создающим избыток кислорода.

В среде органических веществ (сточных вод), при избытке кислорода в активном иле бурно растут и развиваются бактерии и микрофауна. Бактерии склеиваются в хлопья, обладающие большой рабочей поверхностью, при этом выделяются ферменты, расщепляющие органические загрязнения до простых минеральных веществ. Бактерии активно делятся, их масса увеличивается, склеивается в хлопья и вместе с илом оседает на дно, отделяясь от чистой воды. Таким образом осуществляется минерализация загрязнений сточных вод. Очищенная вода после биологической очистки проходит процесс хлорирования, а ил включается в новый цикл очистки. Время процесса – 6-12 часов.

Суммарные затраты на очистку сточных вод в среднем составляют 10-15% общей стоимости промышленных предприятий. Иногда эти затраты достигают 30%. Кроме того с помощью очистных сооружений не всегда удается решить проблему защиты биосферы от вредных промышленных сбросов. Актуально стоит задача экономии водопользования, решение которой возможно путем создания ресурсосберегающих технологических процессов, а также использования оборотного и повторного водоснабжения (замкнутых водооборотных систем).

Методы контроля качества сточных вод

Контроль состава сточных вод осуществляется системой следующих показателей:

· органолептических показателей воды;

· значением рН среды;

· содержанием грубодисперсных (взвешенных) веществ;

· величиной биологического потребления кислорода (величиной БПК);

· величиной химического потребления кислорода (величиной ХПК);

· количеством растворенного в воде кислорода;

· концентрациями вредных веществ, для которых существуют значения ПДК.

Из органолептических показателей воды (цвет, запах, температура, прозрачность) в реальных практических ситуациях используют лишь цвет и запах. Цвет воды устанавливается измерением ее оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света.

Значение рН определяют электрометрическим способом.

При определении грубодисперсных примесей измеряют массовую концентрацию механических примесей и фракционный состав частиц. С этой целью пробы воды фильтруют, выпаривают и измеряют количество «сухого» остатка.

Под БПК подразумевается количество растворенного в воде кислорода (мг), необходимого для окисления органических веществ, содержащихся в 1л сточной воды, за определенный период времени. На практике обычно используют 5-ти суточное биологическое потребление кислорода – БПК_5.. Однако такой показатель ничего не говорит о загрязнении биологически неразложимыми или трудно разложимыми веществами. Поэтому дополнительно применяют показатель ХПК, определяющий расход кислорода на химическое окисление. Для точного – определения этого показателя применяют химические окислители (например, раствор бихромата калия в серной кислоте).

Содержание растворенного кислорода в воде определяют после заключительного процесса очистки, перед непосредственным сбросом ее в водоем. Наибольшее применение имеет йодометрический метод Винклера, позволяющий обнаружить растворенный кислород концентрацией более 0,2 мг/м 3 . Меньшие концентрации определятся колориметрическими методами.

Измерения концентраций вредных веществ, для которых установлены значения ПДК, проводят на различных ступенях очистки, в том числе и перед сбросом в водоемы.

Методы очистки промышленных сточных вод

Очистка сточных вод включает в себя методы, которые применяются при разной степени загрязненности. Каждый метод предполагает применение отдельных видов очистительных систем и элементов фильтрации, которые позволяют достигать желаемых результатов.

Основные методы очистки промышленных сточных вод.

Очистка сточных вод предполагает обработку воды соответствующим образом, для отделения и вывода из нее различных примесей, отходов.

Основные методы очистки сочных вод, это:

• Механический метод – отстаивание, очистка в гидроциклонах, центрифугование, фильтрация, микрофильтрация.

Примеры оборудования – дисковые фильтры (ручные фильтры серии MDF, автоматические фильтры серии ADF-2, автоматические фильтры серии ADF-4); сетчатые фильтры (ручные фильтры серии F-400, полуавтоматические фильтры серии SA-500, автоматические фильтры серии AF-200, автоматические фильтры серии AF-800, автоматические фильтры серии AF-700-7500); гидроциклоны (Гидроциклон ПВО-ГЦ-1040, Гидроциклон ПВО-ГЦ-1050, Гидроциклон ПВО-ГЦ-1055, Гидроциклон ПВО-ГЦ-1060).

• Химический метод – комплексообразование, окисление, осаждение, восстановление, нейтрализация;

Примеры оборудования – фильтры умягчители (фильтры серии Y, фильтры серии D-Y, фильтры серии C).

• Физико-химический метод – коагуляция, флокуляция; эксракция; ионообмен, сорбция; мембранный электролиз; ультра-, нанофильтрация; электролиз; дистилляция, вымораживание; флотация, электрофлотация; электро-, гальванокоагуляция.

Примеры оборудования – установки ультрафильтрации (Установка ПВО-UF-5, Установка ПВО-UF-10, Установка ПВО-UF-20, Установка ПВО-UF-30, Установка ПВО-UF-40, Установка ПВО-UF-50, Установка ПВО-UF-60, Установка ПВО-UF-70, Установка ПВО-UF-80, Установка ПВО-UF-90); фильтры сорбционные (фильтры серии Y, фильтры серии C).

• Физический метод – вибрация, магнитная обработка, ультразвуковая обработка, ионизирующее облучение, электромагнитная обработка;
• Биохимический метод – аэротенки, поля фильтрации, биофильтры, биологические пруды, окислительные каналы.

Примеры оборудования – системы аэрации воды (Аэрационный комплект ПВО-АЭК-1,5, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-3, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-5, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-6, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-8, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-9, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-11, Аэрационный комплект ПВО-АЭК-14); фильтры обезжелезивания (фильтры серии Y, фильтры серии C).

Для различной очистки сточных вод применяются отдельные системы оборудования или создается комплекс из нескольких систем очистки. Достижение 100% качественной очистки воды, предполагает использование дополнительных фильтров и очистительных систем. Таким образом, осуществляется полноценная бактериальная и химическая очистка.

Очистка различной степени загрязненности сточных вод.

Загрязненность это наличие в воде разных типов вредных веществ, для каждого из которых применяются свои методы очистки, а именно:

• Методы, предполагающие использование сил гравитации – применяются для нерастворимых в воде загрязнений;
• Фильтрация, отстаивание, коагуляция – используются для веществ образующих с водой гидрофобные и гидрофильные системы;
• Нанофильтрация, сорбция – очищают воду от растворимых органических соединений;
• Мембранная очистка, реагентный метод – убирает из воды растворы солей, щелочей, ионов металлов.

Некоторые системы и виды оборудования включают в себя разные методы очистки сточных вод. Для более сложных загрязнений, требуется применять устройства со специфическим влиянием и особыми технологиями очистки воды.

Таким образом, создаются наиболее подходящие очистительные системы, отвечающие отдельному уровню загрязненности.