Методы очистки сточных вод

Для обработки сточных вод применяют механическую, биологическую и физико-химическую очистку. Для ликвидации бактериального загрязнения их подвергают обеззараживанию (дезинфекции).

В результате механической очистки из сточной жидкости удаляются (от 30 до 70%) нерастворимые и частично коллоидные загрязнения.

Крупные отбросы (тряпки, бумага, остатки пищевых продуктов) задерживаются на решетках. Загрязнения минерального происхождения (песок, шлак и т.д.) улавливаются в песколовках.

Основная масса нерастворенных загрязнений органического происхождения задерживается в отстойниках. При этом, тяжелые частицы (удельный вес которых больше удельного веса сточной жидкости) падают на дно, а легкие (жиры, масла, нефть с меньшим удельным весом) – всплывают на поверхность. Такие загрязнения (в больших количествах) характерны производственным стокам и для их удаления применяют жироловки, нефтеловушки, маслоуловители.

К сооружениям механической очистки относятся также септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели – это сооружения, в которых происходит и осветление воды и обработка осадка (сбраживание).

Биологическая очистка предназначена для удаления растворенных органических загрязнений с помощью микроорганизмов (органика является для них пищей). Для этого применяют биофильтры, аэротенки, биологические пруды, поля фильтрации.

Физико-химическую очистку применяют в основном при очистке производственных стоков. К ней относятся: сорбция, экстракция, эвапорация, коагуляция, флотация, ионный обмен, электролиз и др.

Для дезинфекции сточных вод чаще всего применяют хлорирование, а так же озонирование, УФ-облучение, гамма-облучение и т.д.

В связи с повышением требований к качеству очистки сточных вод, их подвергают доочистке. Для этого применяют фильтры, микрофильтры, биологические пруды.

Образующийся осадок обрабатывается:

- осадок из песколовок – обезвоживается на песковых площадках или в песковых бункерах.

- осадок из отстойников – в метантенках (с помощью анаэробных микроорганизмов, т.е. живущих без кислорода), где происходит его сбраживание – т.е. распад сложных органических соединений до простых (метана, воды, углекислого газа, простых кислот и т.д.). газ метантенков может использоваться как топливо.

Осадок может использоваться в аэробных стабилизаторах (тоже окисление сложных веществ до простых, но уже с помощью аэробных микроорганизмов, живущих при наличии растворенного кислорода).

Для обезвоживания осадков применяют иловые площадки, вакуум-фильтры, фильтр-прессы, центрифуги.

Чтобы уменьшить количество осадка и его влажность – обезвоженный осадок проходит термическую сушку, а иногда сжигание – при этом объем осадка уменьшается в 80 -100 раз, а влажность составляет 10 % (зола).

Схема станции биологической очистки с аэротенками и обработкой осадков в метантенках.

1 – приемная камера

2 – решетка

3 – песколовка

4 – первичные отстойники

5 – аэротенк

6 – вторичные отстойники

7 – фильтры доочистки

8 – смеситель

9 – контактный резервуар

10 – хлораторная

11 – воздуходувная станция

12 – илоуплотнитель избыточного ила

13 – метантенк

14 – цех механического обезвоживания (центрифуги)

15 – цех сушки (и сжигания осадка)

16 – котельная

17 – песковые площадки

ЦАИ – циркулирующий активный ил

ИАИ – избыточный активный ил

УИИ – уплотненный избыточный ил

СО – сырой осадок

Фугат (фильтрат) – вода, отделяемая от осадка на центрифугах (вакуум-фильтрах, фильт-прессах).

Кек – обезвоженный осадок.

Рассмотрим назначение этих сооружений.

Решетки – для удаления крупных отбросов. Бывают с ручной и механической очисткой с помощью грабель укрепленных на 2-х цепях, приводимых в движение электродвигателем. Собранные отбросы подаются в дробилку.

Применяются также решетки-дробилки (комминуторы) – здесь процессы задержания и дробления отбросов совмещены в одном механизме: задерживают отбросы и дробят их под водой.

Прозоры в решетках 8-16 мм.

Количество отбросов, снимаемых с решеток – 8 л/на 1 чел. В год.

Песколовки – задерживают минеральные частица диаметром 0,15-0,25 мм. устраивают при расходе сточных вод более 100 м³/сут.

Принцип действия песколовок основан на том, что частицы по мере движения под действием силы тяжести падают на дно. Песколовки бывают горизонтальные (с прямолинейным и круговым движением воды), аэрируемые и тангенциальные. Скорость движения воды в песколовках в зависимости от вида от 0,08 до 0,3 м/с. Задерживается песка до 90%.

Отстойники – по месту расположения в схеме очистки бывают первичные и вторичные.

Первичные – применяются для отстаивания сточных вод перед сооружениями биологической очистки.

Вторичные – устраиваются после сооружений биологической очистки и служат для отделения ила или биологической пленки от воды.

Первичных отстойников должно быть не менее 2, вторичных – не менее 3 и все рабочие.

По способу движения воды отстойники бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники – прямоугольные в плане резервуары, глубиной 1,5-4 м. сточная жидкость поступает в отстойник с торцевой стороны, с малой скоростью (5-10 мм/с) проходит через него и осветленная жидкость попадает в отводной канал. В начале отстойника устраивается приямок для сбора осадка.

Аэротенки – как правило прямоугольные емкости, в которых медленно протекает сточная жидкость, смешанная с активным илом (активный ил – это колонии микроорганизмов). Эти микроорганизмам для жизни необходим растворенный кислород. Воздух подается от воздуходувной станции в аэротенк и распределяется внутри его с помощью аэраторов (дырчатых или мелкопористых устройств). Могут применяться механические аэраторы (колесные, щеточные, турбинные), которые воздух захватывают из атмосферы. Микроорганизмы для своего питания используют растворимую органику и тем самым очищают воду от загрязнений. В аэротенке поддерживается определенная концентрация активного ила, называемая дозой ила (а_i). Излишек ила периодически удаляется на сооружения обработки осадка.

Биологические фильтры(биофильтры) – биологическая очистка осуществляется при фильтрации сточной жидкости через слой крупнозернистого материала (20-60 мм) - гравий, щебень, кокс. Поверхность зерен этого материала с течением времени покрывается биологической пленкой, заселенной аэробными бактериями и низшими организмами. Они осуществляют окисление и адсорбцию органики при наличии растворенного кислорода. Поэтому в биофильтрах устраивается естественная или искусственная вентиляция объема загрузки.

Биологические пруды – очистка в естественных условиях, такая же, как в водоеме. Биологические пруды представляют собой искусственно выполненные котлованы или естественные выемки, в которые заливают очищенную сточную воду. Дно у них спланировано. Имеют 2-3 последовательно расположенные секции, через которые очищаемая вода медленно протекает.

Микроорганизмы изымают остатки загрязнений – они для них пища. Вода отводится и сбрасывается в водоем.