Этапы очистки бытовых сточных вод

Очистка бытовых сточных вод

Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределами населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Мощность очистных сооружений канализации в РФ составляет 58,6 млн. м³ в сутки. Протяженность канализационных сетей в населенных пунктах достигает 114,2 тыс. км. Городами и другими населенными пунктами сбрасывается через системы канализации 21,9 млрд. м³ сточных вод в год. Из них 76 % проходит через очистные сооружения, в том числе 94 % - сооружения полной биологической очистки.

Система городской канализации могут быть двух видов: раздельная и полураздельная.

1.Раздельная система предусматривает устройство двух сетей для отвода стоков. По производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные стоки попадают на очистные сооружения. По ливневому стоку, как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды, а также стоки, образующееся при поливе и мойке дорожных покрытий города.

2.Полураздельная система отводит на очистку все производственно-бытовые стоки города и бóльшую часть поверхностного (ливневого) стока. Конструктивно эта система состоим из двух самостоятельных сетей: уличной и производственно-бытовой, а также главного отводного коллектора. По нему все стоки попадают на очистные сооружения. Ливневая сеть присоединяется к главному коллектору через разделительные камеры. В камерах при сильном ливне часть практически незагрязненной воды отделяется и сбрасывается по уличной сети в водный объект.

Очистка бытовых сточных вод может проводиться механическими и биологическими методами. При механической очистке сточные воды разделяют на жидкую и твердую фракции. Жидкая часть подвергается биологической очистке в аэротенках и биофильтрах.

1.Фильтрация. Когда сточные воды поступают на очистную станцию, они проходят сначала через систему решеток и сеток, благодаря чему все крупные посторонние предметы не попадают в очистные сооружения.

2.Первичная очистка. Сточные воды поступают в песколовку, где нерастворимые примеси неорганического происхождения выпадают на дно медленно текущего потока. Затем поток воды направляется в бассейн для отстоя (отстойник), где твердые органические частицы постепенно оседают из воды. Отстаивание – чисто физический процесс, здесь не протекает никаких химических или биологических процессов. Оседание органических частиц из воды происходит вследствие уменьшения скорости течения. По мере того, как скорость потока уменьшается, вода все слабее увлекает за собой взвешенные в ней примеси, и органические примеси медленно оседают на дно бассейна. Количество твердых органических веществ, удаляемых в отстойнике, может достигать 35 % всего органического вещества, содержащегося в сточных водах обычного города.

3.Вторичная очистка. Следующий за отстаиванием процесс предназначен для удаления растворенных органических веществ. В одном из процессов, называемом биохимической очисткой стоков, используются микроорганизмы. Процесс проходит в аэрируемом резервуаре – аэротенке. С одного конца в аэротенк с активным илом из отстойника поступает постоянный поток сточной воды, постепенно сливающейся на другом конце резервуара. На выходе сточные воды содержат большое количество микроорганизмов, но мало растворенных органических веществ. Активный ил удаляет из сточных вод 80-85 % растворенных органических веществ. Популяция микроорганизмов, которая постоянно обитает в аэротенке, использует растворенные органические вещества для питания, роста и размножения. Таким образом, органические вещества удаляются из сточных вод и преобразуются либо в увеличивающуюся биомассу микроорганизмов, либо в конечные продукты биологического окисления. При наличии кислорода эти конечные продукты представляют углекислый газ и воду.

Твердые частицы, образованные в аэротенке с активным илом, находятся во взвешенном состоянии и покидают аэротенк вместе с водой. Эта вода направляется в другой отстойник, где происходит осаждение образованного микроорганизмами осадка. Осадок из второго отстойника, содержащий активные микроорганизмы и на 98-99 % состоящий из воды, смешивается с твердым осадком из первого отстойника. Это происходит в специальной установке – перегнивателе.

Часть осадка, извлеченного из второго отстойника, вновь возвращается в первый резервуар в качестве "посевного" материала. Ил смешивается с потоком сточных вод после первичной обработки. Это дает начало исходной популяции микроорганизмов, которые вновь начнут обработку смеси в бассейне.

Другая, достаточно распространенная процедура вторичной очистки состоит в использовании капельных биофильтров. В этом случае сточная вода поступает в резервуар сверху и просачивается сквозь слой щебня в большой бетонный бассейн. При длительном использовании фильтра на поверхности щебня вырастает слой микроорганизмов, которые используют растворенные в воде органические вещества для роста и размножения. Активны слой, покрывающий щебень, понемногу смывается потоком воды. В результате из сточных вод удаляются взвешенные и растворенные органические вещества. Такие фильтры способны удалить 80-85 % органических веществ.

Твердый осадок, удаленный в отстойнике, смешивается с осадком из первичного аэротенка и поступает в перегниватель. Процесс перегнивания отходов состоит в превращении отстоя (шлама) твердых органических отходов в устойчивый (неразложимый) материал. Процесс происходит в большом подогреваемом резервуаре без доступа кислорода (в анаэробных условиях). В резервуаре развивается особая культура микроорганизмов, которые превращают органические загрязнения в конечные устойчивые продукты, включающие метан и сероводород. Метан обычно сжигается для получения тепла, необходимого для поддержания в перегнивателе требуемой температуры. В результате образуется твердый неразложимый продукт, который затем высушивается на иловых площадках или в вакуумных камерах.

Таким образом, первичная и вторичная очистки способны вместе удалять из сточной воды до 90 % органических загрязнений.

4.Третичная очистка. Процесс, следующий за вторичной очисткой, обычно называю третичная очистка. Основная ее задача - удалить из сточных вод соединения азота и фосфора, поскольку именно эти соединения обусловливают эвтрофикацию природных водоемов, что приводит к бурному развитию водорослей. Удаление фосфатов осуществляется путем их химического осаждения с последующим отстаиванием. В сточную воду добавляют соединения железа (II), железа (III), соли алюминия и известь, поскольку фосфаты железа, алюминия, кальция нерастворимы. Образующийся осадок удаляют путем отстаивания, а остаточные его количества - путем фильтрования через слой кварцевого песка, угольной или гранитной крошки и гравия.

Соединения азота содержатся в сточных водах в виде солей аммония, нитратов и нитритов. Данные соединения являются растворимыми и выделить их в виде осадка невозможно. Поэтому применяют метод адсорбции. Он состоит в пропускании потока обрабатываемой воды через башню, заполненную гранулами активированного угля.

Этап третичной очистки, как правило, является очень дорогим и технически трудным. Поэтому его применяют крайне редко.

5.Хлорирование. После третичной очистки в воде могут содержаться патогенные микроорганизмы и вирусы. Для эффективной обработки дозу хлора подбирают таким образом, чтобы содержание кишечной палочки в воде, сбрасываемой в водоем, не превышало 1000 в 1 литре воды, а уровень остаточного хлора составлял бы 1,0-1,5 мг/л. Обработку воды проводят жидким хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия.

Однако хлорирование воды содержит ряд проблем. Хлор и его соединения с аммиаком ядовиты для рыб, обитающих в водоемах. Другая проблема, связанная с хлорированием сточных вод, состоит в том, что в воде вследствие реакции хлора с углеводородами могут образовываться хлорированные углеводороды, которые обладают канцерогенными свойствами.

Поэтому альтернативным методом дезинфекции воды может служить озонирование. Озон – сильное дезинфицирующее средство, он быстро исчезает из обработанной воды и, по-видимому, не образует попутных токсичных соединений.