Схема очистных сооружений сточных вод

Актуальность очистки воды

Вода всегда являлась незаменимым компонентом жизни любого человека. Большое значение уделяется качеству воды как централизованных, так и локальных систем водоснабжения. В основном для питьевых нужд используется вода открытых водоемов: рек, озер, прудов. Нередко используется и подземная вода. Вода из поверхностных водоемов в большинстве случаев не соответствует гигиеническим нормативам. Согласно закону о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения, вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Подземные (особенно артезианские) воды более безопасны, но, тем не менее, должны подвергаться специальной обработке перед поступлением в распределительную сеть. То же касается и поверхностных вод. Очистке подлежит не только питьевая вода, но и сточная. Казалось бы, зачем ее очищать? Все дело в том, что к сточным водам тоже предъявляются особенные требования.

Виды очистных сооружений

Для обработки воды применяются самые различные сооружения. Если планируется проводить данные работы в отношении поверхностных вод непосредственно перед их подачей в разводящую сеть города, то применяются следующие сооружения: отстойники, фильтры. Для сточных вод можно использовать более широкий круг устройств: септики, аэротенки, метантенки, биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации и так далее. Рассмотрим более подробно схему очистки стоков. Система канализации включает в себя трубопроводы и очистные сооружения. Вода из канализации имеет самый разный состав, в ней могут присутствовать механические примеси даже крупных размеров.

Краткая характеристика

Септик — это сооружение, которое предназначено для очистки небольшого количества бытовых сточных вод из канализации.

Первый этап очищения стоков

Для сооружений по очистке воды из канализации характерно то, что они выстраиваются в определенной последовательности. Такой комплекс называется линией очистных сооружений. Схема начинается с механической очистки. Здесь чаще всего используются решетки и песколовки. Это начальный этап всего процесса обработки воды. Решетки представляют собой вид поперечных металлических балок, расстояние между которыми равно нескольким сантиметрам. На этом этапе задерживаются самые большие примеси. Это могут быть остатки бумаги, тряпки, вата, пакеты и другой мусор. После решеток в работу вступают песколовки. Они необходимы для того, чтобы задерживать песок, в том числе и крупных размеров.

Мелкие частицы уносятся на следующий этап обработки. Если сравнивать этот этап с обычной водоподготовкой для питьевых целей, то в последнем варианте такие сооружения не применяются, в них нет необходимости. Вместо них происходят процессы осветления и обесцвечивания воды. Механическая очистка очень важна, так как в дальнейшем она позволит более эффективно провести биологическую очистку.

Применение отстойников

Отстойники — важный элемент любой линии очистных сооружений. В них происходит освобождение воды от взвешенных веществ, в том числе от яиц гельминтов. Они могут быть вертикальными и горизонтальными, одноярусными и двухъярусными. Последние наиболее оптимальны, так как при этом вода из канализации в первом ярусе очищается, а осадок (ил), который там образовался, через специальное отверстие сбрасывается в нижний ярус. Каким же образом в таких сооружениях происходит процесс освобождения воды из канализации от взвешенных веществ? Механизм довольно прост. Отстойники представляют собой резервуары больших размеров круглой или прямоугольной формы, где происходит осаждение веществ под действием силы тяжести.

Для ускорения этого процесса можно использовать специальные добавки — коагулянты или флоккулянты. Они способствуют слипанию мелких частиц вследствие изменения заряда, более крупные вещества быстрее осаждаются. Таким образом, отстойники — это незаменимые сооружения для очистки воды из канализации. Важно учесть, что при простой водоподготовке они тоже активно используются. Принцип работы основан на том, что вода поступает с одного конца устройства, при этом диаметр трубы при выходе становится больше и ток жидкости замедляется. Все это способствует осаждению частиц.

Сбраживание осадка

Схема очистки включает в себя и сбраживание осадка. Из очистных сооружений важен метантенк. Он представляет собой резервуар для сбраживания осадка, который образуется при отстаивании в двухъярусных первичных отстойниках. В ходе процесса сбраживания образуется метан, который можно использовать в других технологических операциях. Образовавшийся ил собирается и вывозится на специальные площадки для тщательного просушивания. Для обезвоживания осадка нашли широкое применение иловые площадки и вакуум-фильтры. После этого он может утилизироваться или использоваться для других нужд. Сбраживание происходит под влиянием активных бактерий, водорослей, кислорода. В схему очистки воды из канализации могут входить и биофильтры.

Оптимальнее всего размещать их до вторичных отстойников, чтобы вещества, которые унеслись с током воды из фильтров, могли осаждаться в отстойниках. Целесообразно для ускорения очистки применять так называемые преаэраторы. Это устройства, которые способствуют насыщению воды кислородом для ускорения аэробных процессов окисления веществ и биологической очистки. Нужно отметить, что очистка воды из канализации условно разделена на 2 этапа: предварительную и заключительную.

Предварительная включает в себя использование решеток, песколовок, первичных отстойников и преаэраторов, заключительная же включает аэротенки, вторичные отстойники и процессы дезинфекции воды, то есть ее обеззараживания.

Биологическая очистка воды

Схема очистных сооружений включает и биологическую очистку с помощью полей фильтрации и орошения. Сюда же можно отнести биофильтры. Биофильтры — это устройства, где сточные воды очищаются, проходя через фильтр, содержащий активные бактерии. Он состоит из твердых веществ, в качестве которых может использоваться гранитная крошка, пенополиуретан, пенопласт и другие вещества. На поверхности этих частиц образуется биологическая пленка, состоящая из микроорганизмов. Они разлагают органические вещества. По мере загрязнения биофильтры нужно периодически очищать.

Сточные воды подаются в фильтр дозировано, в противном случае большой напор может погубить полезные бактерии. После биофильтров применяются вторичные отстойники. Ил, образованный в них, поступает частично в аэротенк, а остальная его часть — на илоуплотнители. Выбор того или иного способа биологической очистки и вида очистных сооружений во многом зависит от требуемой степени очистки сточных вод, рельефа, типа грунта, экономических показателей.

Дезинфекция сточных вод

Дезинфекция, то есть уничтожение микроорганизмов, является заключительным этапом очищения стоков канализации. Дезинфекция или обеззараживание воды — важная составляющая, которая обеспечивает безопасность ее для водоема, в который она будет сброшена. Для обеззараживания могут применяться самые разнообразные способы: ультрафиолетовое облучение, действие переменного тока, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование. УФО — очень эффективный способ, с помощью которого уничтожается примерно 99% всех микроорганизмов, в том числе бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов. Он основан на способности разрушать мембрану бактерий. Но этот метод не применяется так широко. Кроме того, его эффективность зависит от мутности воды, содержания в ней взвешенных веществ.

Наиболее часто используется после очистных сооружений метод хлорирования. Хлорирование бывает разным: двойным, суперхлорированием, с преаммонизацией. Последнее необходимо для предупреждения неприятного запаха. Суперхлорирование предполагает воздействие очень больших доз хлора. Двойное действие заключается в том, что хлорирование осуществляется в 2 этапа. Это более характерно для водоподготовки. Метод хлорирования воды из канализации очень эффективен, кроме того, хлор обладает эффектом последействия, чем не могут похвастаться другие методы очистки. После обеззараживания стоки сливаются в водоем.

1pokanalizacii.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

Оглавление

1 Технологическая схема станции биологической очистки сточных вод

Очистка городских сточных вод состоит из двух подсистем: механическая очистка и биологическая очистка. Механическая очистка применяется для выделения из сточной воды нерастворенных минеральных и органических примесей.

Назначение механической очистки заключается в подготовке сточных вод к биологическому методу очистки. Механическая очистка на современных очистных станциях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания.

Типы и размеры этих сооружений зависят в ос­новном от состава, свойств и расхода сточных вод, а также от методов их дальнейшей обработки. Как правило, механическая очистка является предварительным этапом очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение взвешенных веществ из этих вод до 90-95 %.

Повышение эффекта механической очистки сточных вод, в особенности работы сооружений по первичному отстаиванию, позволяет сократить объемы сооружений для последующих процессов очистки и тем самым снизить расходы на строительство и затраты на эксплуа­тацию более дорогих и сложных сооружений биологической очистки, а также обработки осадка.

Очистные сооружения рассчитываются по максимальному расходу сточных вод.

На рисунке 1 показана схема комплекса очистных сооружений биологической очистки сточных вод. В состав сооружений механической очистки входят: решетки для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения, песколовки для выделения тяжелых минеральных примесей (главным образом песка), отстойники для выделения нерастворимых примесей и сооружения для обработки осадка. Собственно биологическая очистка представлена аэротенками и вторичными отстойниками.

На рисунке также показаны входные и выходные по­токи сточных вод и их концентрации.

Биологическая очистка (окисление) широко применяется для очистки сточных вод, позволяет очищать их от многих органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и т.п. связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями.

Рисунок 1 – Схема комплекса очистных сооружений

studfiles.net

Стоки с нефтепродуктами

Нефть и ее производные входят в десятку самых вредных загрязнителей стоков, поэтому очистке от этих веществ, особенно – на предприятиях нефтехимии. Уделяется повышенное внимание.

Однако это не означает, что подобное загрязнение не может встречаться в домашнем хозяйстве. Ведь у жильцов дома может быть несколько единиц транспорта и прочих агрегатов, таких как дизель-генератор, бензопила, газонокосилка. Не говоря уже о фермерском хозяйстве, где порой имеется довольно солидный парк техники.

При небольших объемах нефтесодержащих стоков их, естественно, проще собирать в специальные емкости, и позже утилизировать на специальном предприятии, если позволяет состав отходов – то применять, как жидкое печное топливо.

Если же сбор отходов затруднен или невозможен – применяется раздельная схема очистки сточных вод от бытовых загрязнений и нефтепродуктов, то есть каждая из систем должна оборудоваться собственными сооружениями.

Важная информация!

Загрязненные нефтепродуктами сельхозугодья и водоемы почти неспособны к самоочистке и могут быть выведены из оборота на десятилетия.

Извлечение из них продуктов органической химии – процесс весьма трудоемкий, дорогой и не всегда успешный. Органы экологического надзора особенно сурово обходятся с виновниками таких загрязнений.

Цикл очистки стоков от нефтепродуктов может включать следующие способы (в зависимости от типов и количества загрязнений):

1. Механические (наиболее распространены использование отстойников, фильтры и центрифуги)
2. Физико-химические

• флотация – использование плавучести углеводородов и их сбор с поверхности
•  коагуляция – добавление специальных реагентов, связывающих нефтепродукты и осаждающих их
• Частный случай этого метода – использование обратного осмоса, когда за мембраной с односторонней проницаемостью помещается емкость с высокой концентрацией загрязнителя, и собирает в себя соответствующие вещества из стоков
  Адсорбция – применение веществ, активно впитывающих загрязнения.

3. Химические – озонирование и хлорирование
4. Биологические

При этом, хотя отдельные этапы могут отсутствовать, способы очистки сточных вод применяются именно в указанном порядке, по мере задержания частиц различного размера.

Первые сооружения задерживают самые грубые загрязнения, последующие – все более мелкие. В противном случае оборудование будет выходить из строя слишком быстро.

Био-очистка

Сейчас едва ли не в каждой системе канализации, независимо от ее назначения, активно используются сооружения биологической очистки сточных вод с более или менее сложным устройством.

Такая популярность связана с принципом их работы и высокой эффективностью. Все устройства подобного рода функционируют за счет жизнедеятельности микроорганизмов – различных видов бактерий, простейших, червей, которые в общем называются активным илом.

Поскольку подобных существ в природе великое множество, то свой состав для эффективной переработки можно подобрать практически для любых видов сточных вод.

Хотя по конструкции устройства от разных производителей несколько различаются, все станции очистки сточных вод работают по одной схеме:

1. Приемная камера с фильтром: очистка стоков от грубых примесей, осаждение крупных частиц загрязнений
2. Аэротанк – основная рабочая камера, где «живут и работают» бактерии, а стоки принудительно насыщаются при помощи компрессоров воздухом
3. Вторичный отстойник – здесь собирается отработавший активный ил и отводится осветленная вода

Впрочем, станция может иметь и дополнительные опции, улучшающие ее эффективность. Однако, в любом случае, каждое из таких устройств имеет определенные ограничения.

Важная информация!

Активный ил – основа биоочистки. Это – аэробные бактерии для выгребных ям, требующие постоянного присутствия кислорода. Даже кратковременное прекращение подачи воздуха может привести к гибели значительной части колонии, может потребоваться очистка и перезагрузка биореактора.

Также культуры, используемые в станциях, основная задача которых — очистка сточных бытовых вод, достаточно чувствительны к некоторым видам агрессивных химических веществ: кислотам, щелочам, фосфатам и высоким концентрациям хлора, азота.

Не следует перегружать бытовые стоки такими загрязнениями, а наибольшее их содержание – в различных моющих и чистящих средствах.

Также некоторые установки биоочистки используют смешанный способ: вначале проходит анаэробная очистка сточных вод в устройстве типа септика, где живут бактерии, нечувствительные к содержанию в стоках кислорода.

Эффективность этой очистки канализации, даже в лучших моделях, не превышает 75%, зато на аэрацию и в зону работы активного ила они поступают с гораздо лучшими химическими показателями. Итоговый результат – до 98% загрязнений задерживаются системой очистки.

Насыщение стоков воздухом – важный этап в любой очистке, и работа аэробных бактерий все равно присутствует в схеме – просто не всегда она заметна.

Даже в системе с септиком и без станции биоочистки всегда есть поле фильтрации или аэрации, фильтрационный колодец. Именно здесь работают «воздушные» бактерии, живущие в естественной природной среде.

Эту необходимость вызывает аммонийный азот в сточных водах – один из главных загрязнителей бытовой канализации, и стоков с животноводческих ферм.

В безвоздушной среде он плохо вступает в реакции, зато в присутствии кислорода быстро окисляется до нитратов и нитритов.

При соблюдении установленных норм такие стоки можно даже сбрасывать в открытые водоемы.

В конечном счете, какая бы схема ни была выбрана, главное, чтобы она выполняла свое назначение – перерабатывала сточные воды до состояния, безопасного для человека и окружающей среды. А устройств и оборудования для выбранного варианта инженеры готовы предложить множество.