Механическая очистка сточных вод

Чем характеризуются данные способы очистки сточных вод?

На этапе физико-химической очистки из сточных вод удаляются коллоидные и мелкодисперсные частицы. Это нерастворимые примеси размером 1-1000 нм.

Также метод эффективен для очистки сточных вод от:

• некоторых щелочей;
• кислот;
• ионов;
• для разрушения трудноокисляемых и органических соединений.

Особенности! Для реализации физико-химического этапа очистки не нужно создавать определенные условия, как этого требуют биологические методы.

Установки для улучшения качества воды без перебоев работают при:

• низких температурах жидкости;
• изменении рН;
• непостоянстве органических;
• гидравлических нагрузок.

Преимущества физико-химических методов:

• Оперативный запуск очистных сооружений после их возведения или перерыва в работе.
• Быстрая и стабильная очистка сточных вод, особенно если сравнивать с биологическим этапом.
• Автоматизированный процесс – человек принимает минимальное участие в контроле оборудования.
• Очистка от 80-99% загрязнений, которые не улавливаются при механической фильтрации (процент зависит от конкретного способа).
• Возможность рекуперации некоторых отходов – улавливания и возвращения в рабочий цикл.

Недостатки физико-химических способов:

• Высокоэффективные методы очищения(например, обратный осмос, абсорбция, ионный обмен) являются дорогими.
• При реализации дешевых способов (коагуляция, флокуляция) образуется много побочных продуктов и требуется доочистка воды.
• Электрофлотация, электрокоагуляция, электрофорез требуют больших затрат энергии.

Аэраторы и биокоагуляторы

Сооружения данных типов предназначены для безреагентной обработки примесей с избыточным илом посредством продувки воды с помощью сжатого воздуха. Аэраторы выполнены в виде прямоугольных резервуаров, в которых установлены перегородки, удлиняющие путь движения сырья. Эти сооружения способствуют повышению уровня осветления, устранению жидкого жира. В аэраторах часто осуществляется механическая очистка нефтесодержащих сточных вод. В этих сооружениях также осуществляется подготовка сырья к следующему этапу фильтрации. Аэрация – это процесс продувания воды в течение 10-30 мин. Подача воздуха осуществляется через фильтры или отверстия в трубах. Биокоагуляторы выполнены в виде горизонтального или вертикального отстойника с кольцевой зоной и центральным отсеком. В нем осуществляется смешивание и контакт чрезмерно активного ила с водой. Для снижения расхода воздуха в углах центральной камеры предусматривают 4 короба треугольной формы. При этом на глубине 2.5-3 м устанавливаются горизонтальные емкости с фильтрующими пластинами. Вода поступает в центральную трубу через подводящий лоток.

Методы очистки сточных вод

Очистка стоков — это процесс удаления загрязняющих веществ, твердых отходов. Существует несколько различных процессов очистки, которые могут быть в целом распределены по трем различным группам, на основе выполняемых задач:

• механические,
• Химические
• биологические

Степень загрязнения воды и то, что является загрязнителем, играют решающую роль в определении того, какой из этих трех методов выбрать.

Когда речь заходит о механической очистке сточных вод используются физические процессы, такие как седиментация, аэрация и фильтрация, вместо химических веществ или биологических средств. Предварительная очистка позволяет удалить эти составляющие из сточных вод.

Предварительная механическая обработка состоит из:

• седиментация/оседание тяжелых частиц, песка
• аэрация – управление запахов/воздухом
• циклоническая очистка – уравнивание потоком

Седиментация – процесс, при котором происходит грубый скрининг сточных вод для удаления загрязняющих объектов после того, как они осаждаются у основания, является одним из наиболее эффективных способов очистки. Когда тяжелые загрязняющие вещества оседают, удаление очищенных стоков или потоков отходов становится относительно легким. Седиментация — один из самых популярных методов, который часто используется в начале и в конце других процессов очистки стока.

Другие широко используемые методы включают в себя «аэрацию», в которой воздух добавляется в сточные воды механически, чтобы обеспечить кислород и «фильтрацию», при этом загрязненная вода пропускается через различные фильтры для отделения загрязняющих веществ. В ряде методов очистки сточных вод полутвердые загрязняющие вещества, такие как жир и масло, могут плавать на поверхности воды и в конечном итоге подвергаются механическому удалению.

Механическая очистка

Является наиболее грубым способом очистки сточных вод и часто используется как подготовительный этап перед более тщательной очисткой. Она позволяет задерживать частицы и взвешенные в воде вещества. Для очищения вод механическими способами применяют следующие конструкции:

• отстойники;
• сита и решётки;
• фильтры;
• устройства для улавливания мелких частиц;
• устройства для флотации.

Сита и решётки используют на начальном этапе механической очистки. Они задерживают крупные частицы. Решётки являются препятствием для прохождения только наиболее массивных из них. Ширина отверстий может достигать 1,6 см. Скапливающиеся под ними отвалы периодически извлекают и далее направляют на полигоны для хранения или переработки. Либо измельчают и смешивают с более мелкими частицами, выделяющимися на следующих этапах очистки, а затем также отправляют на хранение и/или переработку.

Сита позволяют осадить относительно мелкие фракции грубодисперсных примесей и, таким образом, могут быть установлены за решёткой для более полной очистки от крупных примесей.

Мелкие частицы песка, шлаков, стекольной массы улавливается в так называемых песколовках. Их функционирование основано на действии силы тяжести. Выделившийся песок накапливают на складах, а затем используют при проведении дорожных работ.

Для отделения твёрдых или более плотных компонентов от воды может быть использован метод центрифугирования. Этим методом можно удалять примеси песка и веществ, находящихся в гелеобразном состоянии.

Для изъятия из стоков жира и жироподобных веществ используют метод флотации.

Главным же элементом конструкции для механической чистки стоков являются отстойники. Они представляют собой искусственные водоёмы, чаще прямоугольной формы, с железобетонными стенами и дном, 3 – 5 м глубиной. На дне отстойника сооружаются скребки для сбора осевших взвесей; другое устройство собирает лёгкий всплывающий материал в специальный бункер.

При механической очистке удаляется большая часть минеральных загрязнителей. Также, отстойники позволяют регулировать сток загрязнённых вод и сделать его более равномерным.

Для частных домовладений, при отсутствии подключения к центральной канализации, разработано компактное устройство для первичной очистки, которое называется септик. При его сооружении сначала выкапывается яма необходимой глубины, на которую кладётся бетонная плита. Расстояние от неё до строения составляет несколько метров. На плиту устанавливают пластиковую ёмкость, которую закрепляют тросами, а затем засыпают. Попадающие в неё загрязнители оседают на дно в виде осадка, а биологические примеси удаляются при помощи колоний анаэробных бактерий. Образующийся при этом метан выходит через специальную трубу.

Очищенные таким образом стоки направляют в грунт, где происходит более полная очистка. Это, конечно, не гарантирует возможности загрязнения грунтовых вод, но всё же гораздо лучше, чем прямой слив загрязнённой воды в грунтовые ямы. Септик требует периодической очистки, в остальном же это устройство может использоваться без каких-либо проблем.

Специфика проведения и основные показатели анализа сточных вод

Анализ канализационных сточных вод выполняется для определения уровня и специфики загрязнения водоема, которое загрязняется промышленными предприятиями или природным путем. При несоответствии санитарных условий, проводят повторный забор жидкости. Как правило, воду набирают на выходе из промышленного очищающего комплекса. После повторного проведения анализа у состава сточных вод должны полностью отсутствовать специфические загрязнители. В процессе исследования сточных вод руководствуются такими показателями, как:

• Физический — необходим для определения цвета, запаха, прозрачности и температурного режима. Все перечисленные показатели определяются поверхностно, без использования специального оборудования или химических веществ. Известно, сточная вода имеет завышенный температурный режим, ярко выраженный запах и низкий показатель прозрачности.
• Химический — необходим для определения уровня изменения рН реакции, которая меняется на промышленных стоках.

• Определение сухого остатка — необходим для выявления санитарных норм и количества примесей в жидкости. В процессе его проведения используют нефильтрованные пробы, которые позволяют определить уровень сухого стока. Основная цель определения сухого стока заключается в том, что все промышленные стоки нуждаются в очистке с использованием специальных бактерий. Стоит отметить, количество взвешенных бактерий на исследуемом участке не должен превышать отметки 10 л/ г, при заниженном показателе чистка будет не эффективной.
• Уровень окисляемости — является санитарным показателем, который дает возможность определить уровень загрязнения воды органическими и неорганическими веществами. Уровень окисляемости воды определяется путем потребления химического и биохимического кислорода. Показатели химии и биохимии помогают определить и спрогнозировать количество загрязнений в стоках, которое можно убрать при помощи биологического способа чистки.
• Фосфор и азотистые содержания — данный показатель является одним из основных, который отвечает за результативность биологической чистки и сохранения гидросферы. На предприятиях, где используются промышленные стоки этот показатель отвечает за уровень наличия нитратов, нитритов и аммонийного азота, все эти составляющие влияют на уровень биоочистки.

• Токсины — их определяют исключительно в промышленных стоках, по составу их делят на органические и неорганические. Правила проведения анализа с определением токсинов в промышленных стоках выполняется исходя из специфики производственного процесса.
• Поверхностно-синтетические активные вещества — данный показатель влияет на уровень кислорода в воде, при его заниженном значении страдает окружающая среда.

Механические методы очистки сточных вод – технологии, решения и схема

Зная о том, какие сооружения и устройства устанавливаются на станциях очистки, можно понять и схему их взаимодействия. Так с разных точек объекта все стоки подаются в водосборник, из которого направляются на очистную станцию. Там первичное удаление примесей производится с применением процеживающих решеток. Отходы, которые остались на них, подаются в шламосборник, а вода, прошедшая предварительную обработку и уже лишенная крупных частиц, поступает в секцию для отстаивания. Там она очищается песколовкой и отстаивается.

Следующий этап очистки стоков – осветление в осветлителе. В него направляется сток с гидрокрекинга, который выполняет роль коагулянта. После осветления водные массы подаются на пресс-фильтр. Там из них извлекаются частички с минимальным диаметром, а собранный шлак направляется в специальную емкость для дальнейшей переработки. Весь шлак отправляется в специальную емкость для переработки.

Наилучшие доступные технологии (НДТ)

НДТ – современные технологии, основная задача которых заключается в решении актуальных экологические проблем различных промышленных предприятий. Наилучшие доступные технологии подразумевают значительное снижение внедрения в сточные воды, как опасных веществ, так и тех, которые не разлагаются со временем.

С этой целью может потребоваться:

• отказаться от применения хлора и особо опасных реактивов во время осуществления технологического процесса;
• организовать отдельный сбор и устранение остатков используемых веществ;
• внедрить в производство безопасные для окружающей среды реагенты (вместо химикатов, которые не разлагаются).

Особой эффективностью обладает устранение загрязняющих веществ в зависимости от фазово-дисперсного состава. Для этого предложено отделение твердой фазы сточных вод посредством фильтрации, отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах и глубокая очистка от взвешенных веществ посредством мембран.

Интересно. Среди новых технологий особым спросом пользуются радиационная очистка воды и озонирование.

С помощью радиационной методики удается подвергнуть загрязняющие вещества окислению и разложению за короткий промежуток времени. При озонировании не образуются вредные для окружающей среды вещества.

Другие методы очистки воды: физико-химические, биологические, реагентные, мембранные

Пройдя систему физического очищения, стоки самотоком переходят к следующим методам очистки – биологическому, химическому либо комбинированному. Рассмотрим их виды.

К физико-химическим методам относят:

• коагуляцию;
• адсорбцию;
• флотацию;
• экстракция;
• ионный обмен;
• диализ;
• кристаллизацию.

Биологические методики очистки воды – это:

• биологические пруды;
• аэротенки;
• биофильтры.

Реагентные методы:

• окисление;
• нейтрализация;
• экстракция.

Мембранный способ предполагает прохождение стоков через особый фильтр – мембрану. Тип и принципы очистки подбираются с учетом состава водных масс и особенностей их дальнейшего применения.

Эффект

Метод обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 65%, а иногда и на 90%, применяется преимущественно в качестве предварительной очистки.

Этап механической очистки воды является необходимым для:7

• предварительной очистки при подготовке питьевой воды;
• предварительной очистки при подготовке воды очищенной и воды для инъекций;
• приготовления технической воды из сточных вод;
• обеспечения условий сброса сточных вод;
• соответствия производственным требованиям к воде, необходимым для обеспечения конкретного технологического процесса;
• обеспечения работоспособности оборудования (бытовой и промышленной техники), предотвращения засорений и поломок.

В зависимости от характера примесей и предназначения воды ее подготовку ведут несколькими способами.

Маханическая очистка водопроводной воды

Исходная вода с помощью насоса подается на фильтрующие элементы различных конструкций, которые осуществляют очистку от механических частиц в зависимости от их размера.

Доочистка сточных вод

Очищенная жидкость освобождена от 90-95% загрязнений. Удалить остальное – задача доочистки.

Биореакторы глубокой доочистки

Здесь окисляется оставшаяся органика, микроорганизмы, аммонийный азот. Засыпные диски создают среду для развития автотрофов. Они преобразуют неорганические соединения в органику. Аэрация ускоряет работу биореактора.

Фильтры доочистки сточных вод

Это песчаные фильтры, к которым поступает вода снизу-вверх. Песок автоматически обновляется. Поскольку фильтры ставят ниже других систем, можно не использовать насосы и не тратить электроэнергию. Промывают их небольшим количеством воды.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Дезинфекция – избавление от микроорганизмов, что делает воду безопасной для водоема, куда ее сбросят. Применяются разные методы:

• УФ-облучение;
• переменный ток;
• хлорирование;
• гамма-облучение.

Эффективно УФО. Метод уничтожает 99% микроорганизмов, разрушая их мембраны.

Очистка от фосфатов

Фосфаты содержатся в моющих средствах. Оказываясь в воде, они провоцируют эвтрофикацию, то есть фактически образуется болото. Для удаления фосфатов используют коагулянты. Их дозировано добавляют перед биоочисткой.

Виды физико-химических методов удаления нефтесодержащих продуктов

В основе методики лежат физико-химические свойства нефтесодержащих веществ переходить в состояния, удобные для их извлечения из стоков.

Наибольшее распространение получили:

• флотация;
• сорбция;
• коагуляция.

Удаление при помощи флотационных пузырей

Флотация предполагает прилипание взвешенных коллоидных частичек нефтепродуктов к искусственно созданным воздушным пузырькам, с последующим их всплыванием и удалением с поверхности.

Способы создания флотационных пузырьков:

1. Вакуумная флотация – при понижении давления в очистной камере в стоках образуются воздушные пузырьки, которые захватывают частицы отходов и выносят их на поверхность.
2. Напорная флотация – включает две фазы. Первая – принудительное насыщение стоков воздухом. Вторая — фаза подъема и удаления с поверхности пузырьков и «прицепившихся» к ним шламовых масс.
3. Создание флотационных пузырьков и их калибровка при помощи пористых материалов.
4. Электрическая флотация – принципиальное отличие заключается в том, что насыщение стоков пузырьками происходит за счет работы электрофлотатора.

Важно. Уровень очистки от нефтепродуктов при флотации может достигать 98%

Способ считается быстрым, не дорогим и достаточно эффективным.

Сорбционное удаление

Поглощение растворенных в стоках нефтесодержащих соединений посредством поверхности сорбента, помещенного в фильтр – называют сорбцией.

Данный метод является одним из наиболее эффективных способов удаления органических соединений, в том числе продуктов нефтепереработки.

Сорбционные фильтры

Работа сорбционных фильтров базируется на правилах адсорбции — удержания молекул загрязнителя на поверхности твердого вещества.

В качестве сорбента используются материалы с пористой поверхностью:

• торф;
• коксовый уголь;
• различные виды силикатных глин;
• активированный уголь.

Интересно. Показатель удельной поверхности некоторых видов активированного угля достигает 1,5 тысячи кв. метров на 1 грамм.

Метод коагуляции

Данный процесс очистки связан с использованием химических реагентов – коагулянтов.

Принципиальная схема работы метода:

1. Попадая в сточные воды, активные коагулянты воздействуют на мелкодисперсные примеси нефтепродуктов.
2. Фаза образования флокул – слипания мелких частиц органических примесей в хлопьевидные крупные скопления.
3. Процесс удаления крупных сгустков нефтепродуктов путем фильтрования или отстаивания.

В масштабах крупных очистных станций в качестве коагулянтов чаще используются различные соли железа и алюминия.

Дезинфекция

Практически во всех типах сточных вод находятся опасные патогенные микроорганизмы, поэтому нельзя пренебрегать мероприятиями по дезинфекции.

Посредством специальных установок ультрафиолетового облучения осуществляется окончательное обеззараживание стоков. Эта методика является наиболее безопасной. Кроме нее прибегают к электролизу и хлорированию.

Важно! Хлор активно использовался в качестве обеззараживающего реагента, но из-за его высокой токсичности и возможного вреда на состояние окружающей среды, многие промышленные предприятия стали использовать другие вещества, к примеру, гипохлорит и дезавид.

Механический способ очистки воды (очищение сточных вод механическим методом) и его развитие благодаря нанотехнологиям

Нанотехнологии сегодня активно используются в том числе для очистки воды. Метод СВР был разработан В.И. Петриком – именно он синтезировал особое химическое соединение, способное в взрывообразному разложению. УСВР химически инертен, не боится агрессивных сред, электропроводен и гидрофобен, экологически чист. Данное вещество представляет собой уникальный сорбент, применяемый для очистки питьевой воды и промостоков.

При смачивании УСВР создает массу с очень высоким гидравлическим сопротивлением – намного более высоким, чем у того же активированного угля. В данной массе взвеси запутываются и фиксируются. То есть УСВР – нанотехологичное вещество – выполняет роль сорбента. Главные его преимущества – очень высокая скорость и максимальная эффективность очистки.

Системы

Для искусственной аэробной очистки чаще всего используют такие сооружения:

• Аэротенк – резервуар, в котором стоки смешиваются с активным илом. Часто он разделен на несколько камер, где происходят разные этапы биоочистки. Резервуар оснащен аэратором – системой подачи кислорода.
• Биотенк – разновидность аэротенков, в которой специальная загрузка позволяет увеличить общее количество биомассы.
• Биофильтр – бассейн с дренажем на днище. Очистка стоков происходит путем минерализации. Биоценоз – пленка аэробных микроорганизмов.
• Станция биологической очистки – локальное сооружение, которое устанавливается там, где нет возможности провести общесплавную канализацию. Очищенные стоки спускаются в грунт, а отходы используются в качестве удобрения. Станции перерабатывают объем сточных вод от 5 до 1000 куб. м. ЛОС очищают от 98-99% загрязнений.

Процессы анаэробной очистки зачастую проходят в таких традиционных сооружениях:

• Анаэробная лагуна – один или несколько отстойников, где стоки находятся от 1 недели до 2 месяцев. Газы выделяются в атмосферу.
• Септитенк – отстойник закрытого типа, в котором осадок из образовавшихся твердых частиц перегнивает и расщепляется анаэробами.
• Метантенк – конструкция, внешне похожая на септитенк. Но в резервуаре происходит перемешивание, обогрев и контроль основных параметров.

Механическая очистка воды в быту

Для применения в быту лучше всего подойдут сетчатые фильтры. Принцип их работы предельно прост и основан на задержке мусора, поступающего из водопровода в специальную колбу. В ней предусмотрен вход и выход. Размер ячеек фильтра подбирается в зависимости от уровня загрязнения. На участках за пределами города применяется сетка так называемого «грязевого» типа, размер ячеек которой может достигать 500 микрон. С помощью такого фильтрующего элемента можно задержать мусор, который визуально различим.

Выбирая сетчатый фильтр, в первую очередь нужно обращать внимание на его тип. Есть более простые, промывные

Они требуют регулярного ухода и очистки, так как быстро забиваются. Второй тип фильтров оснащен специальным механизмом промывки. Это небольшая турбина, которая запускается путем поворота рычага – так создается струя большой мощности, промывающая сетку. При помощи этой процедуры можно обойтись без снятия фильтрующего элемента для его очистки.

Биологические методы

Биологическая очистка сточных вод основывается на внедрении специальных видов бактерий, способствующих разложению органических веществ на безвредные в экологическом плане элементы.

Иными словами нефть и ее производные выступают основой рациона питания для некоторых микроорганизмов. Технологически такие процессы протекают в естественных или искусственно созданных биологических фильтрах.

Для этого используют:

• биологические пруды;
• поля фильтрации;
• поля орошения.

Упрощенно биофильтр представляет собой резервуар, заполненный фильтрующим материалом (щебень, керамзит, полимерная крошка и т.п.), поверхность которого заселяется активными микроорганизмами.

Стоки, проходящие через такой фильтр, очищаются от органических примесей и становятся пригодными для дальнейшего использования.

Справка. С целью активизации процесса очистки применяется искусственная аэрация — принудительное насыщение стоков кислородом в специализированных сооружениях — аэротенках и окситенках. Последние представляют собой усовершенствованные версии биологических фильтров.

Обеззараживание

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены. Для дезинфекции применяются:

• санобработка хлорсодержашими реагентами;
• озонирование;
• ультра-фиолетовое облучение.

Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки

Хлорирование подразумевает применение хлора – токсичного вещества, поэтому работа с ним требует особой осторожности. Жидкость после хлорирования должна быть выдержана не менее получаса для удаления хлорных соединений

Для этого применяют контактные резервуары.

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены

Такие резервуары при большой производительности, занимают значительные площади. Озонирование – дорогостоящая энергоемкая процедура и осуществляется в герметичных конструкциях. УФ обеззараживание ограниченно по производительности.

Заключение

Биологическая очистка сточных вод – метод, основанный на возможностях микроорганизмов, при помощи которых можно перерабатывать органические и некоторые минеральные загрязнения.

Особенности процесса:

• Происходит при участии аэробных и анаэробных бактерий;
• Осуществляется в природных или искусственно созданных условиях;
• Метод удаляет 98-99% загрязнений;
• Промышленная очистка стоков проходит в аэро-, био-, метантенках;
• На любом участке можно установить локальные очистные сооружения;
• Для запуска и интенсификации процесса используются биопрепараты;
• Отходы, образующиеся в результате процесса, экологически безопасные;
• Когда к сточным водам предъявляются повышенные требования по химическому составу, они проходят доочистку.

Биологическая очистка – обязательный этап улучшения качества сточных вод. Соблюдение технологий делает процесс безопасным, высокоэффективным и даже полезным для окружающей среды.

Похожие записи:

Шурф фундамента. что это такое? правила откопки Как сделать своими руками подушку под фундамент? Направляющие для гипсокартона Подробное описание светового потока светодиодных ламп Общая характеристика и инструкции по применению клея «космофен» Способы укладки ламината. плавающий, клеевой, жесткий способы