Очистка сточных вод
Очи́стка сто́чных вод, комплекс технологических процессов, обеспечивающих изменение состава сточных вод (бытовых, городских, производственных) с целью охраны водоёмов от загрязнений, а также для повторного использования очищенных производственных сточных вод.
Методы очистки
В зависимости от применяемых методов различают очистку сточных вод механическую, физико-химическую и биологическую. В процессе очистки сточных вод образуются осадки, которые подвергаются обеззараживанию, обезвоживанию, сушке. Возможна последующая утилизация осадков. Если по условиям сброса сточных вод в водоём требуется более высокая степень очистки, то после полной биологической очистки сточных вод проводят их глубокую очистку и дезинфекцию.
Механическая очистка
Сооружения механической очистки сточных вод предназначены для задержания нерастворённых примесей. К ним относятся решётки (сита), песколовки, т. н. первичные отстойники и фильтры. Решётки (сита) используют для удаления из сточных вод крупных загрязнений органического и минерального происхождения. Песколовки служат для выделения минеральных примесей, главным образом песка. Отстойники (преимущественно горизонтальной или радиальной конструкции) задерживают оседающие и плавающие загрязнения.
Для очистки производственных сточных вод, содержащих специфические загрязнения, применяют жироловки, нефтеловушки, масло- и смолоуловители и др.
На стадии механической очистки сточных вод производится первичная (предварительная) очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. При механической очистке городских сточных вод удаётся задержать до 60 % нерастворённых загрязнений.
Физико-химическая очистка
Физико-химические методы очистки сточных вод в основном применяют для очистки производственных сточных вод. К этим методам относятся:
- реагентная очистка;
- сорбция;
- экстракция;
- эвапорация;
- дегазация;
- ионный обмен;
- озонирование;
- электрофлотация;
- хлорирование;
- электродиализ и др.
Биологическая очистка
Биологические (биохимические) методы очистки сточных вод основаны на использовании особенностей жизнедеятельности микроорганизмов, которые минерализуют (окисляют) растворённые органические соединения, являющиеся для микроорганизмов источником питания. Биологическая очистка осуществляется как в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и т. н. биологические пруды), так и в искусственно созданных сооружениях (аэротенки, биофильтры).
Глубокая очистка
Целью глубокой очистки является снижение:
- концентрации взвешенных веществ, неустранимых методами механической очистки;
- величин показателей химического и биохимического потребления кислорода (ХПК и БПК) на окисление содержащихся в воде загрязнителей органического происхождения.
В качестве сооружений глубокой очистки сточных вод (главным образом от взвешенных примесей) широко используют фильтры различных конструкций. Для очистки от растворённых органических веществ применяют сорбционные, биосорбционные, озонаторные и другие установки. Глубокая очистка сточных вод от соединений азота и фосфора может осуществляться физико-химическими и биологическими методами.
Дезинфекция
Дезинфекция является заключительным этапом обработки перед сбросом воды в водоём. Наиболее распространённый способ дезинфекции – хлорирование воды. Возможно обеззараживание сточных вод озоном, также используются бактерицидные УФ-лампы.
Утилизация осадков
Обработка осадков сточных вод заключается в снижении их влажности и уменьшении объёма, в процессе обработки осадки обеззараживаются. Загрязнения, задерживаемые решётками, либо вывозятся с территорий очистных станций, либо дробятся и обрабатываются совместно с осадками из отстойников.
Песок из песколовок обезвоживается на специальных (песковых) площадках и также вывозится или отмывается от органических загрязнений. В дальнейшем он подсушивается и используется в планировочных работах.
Осадок из первичных и вторичных отстойников после биофильтров, а также (частично) после аэротенков направляют в метантенки, в которых под действием анаэробных микроорганизмов минерализуются органические вещества. Дальнейшее снижение влажности осадков достигается в аппаратах механического действия – вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах.
Для обезвоживания (подсушивания) в естественных условиях сброженного в метантенках осадка устраивают иловые площадки – спланированные участки земли, окружённые земляными валиками, по которым проложена сеть разводящих самотёчных лотков (реже труб) для периодической подачи осадка.
Технологические схемы очистки
При расходах сточных вод от 50 тыс. м3 /сут до 3 млн м3 /сут и более применяется технологическая схема очистной станции с биологической очисткой в аэротенках. Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подаётся определённая часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников поступает в метантенки и после сбраживания направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.
При меньших расходах сточных вод (порядка 10–20 тыс. м3 /сут) для биологической очистки обычно используют технологические схемы на биофильтрах.
Для очистки бытовых сточных вод местных систем канализации при расходах 0,4–25 м3 /сут, как правило, применяют септики в виде одно-, двух- или трёхкамерных отстойников, выполненных из бетонных или железобетонных колец, а также металлических или пластмассовых ёмкостей с последующей биологической очисткой на фильтрующей загрузке (песок, гравий, щебень), что обеспечивает снижение концентрации взвешенных веществ до 90 %, а БПК до 30 %. Осадок из отстойных камер откачивается и отводится на сливные станции или иловые площадки. Также имеются конструкции отстойников двойного действия, осуществляющие помимо задержания примесей, сбраживание собранного остатка – двухъярусный отстойник.
Литература
- Гудков А. Г. Механическая очистка сточных вод : учебное пособие. – Вологда : Вологодский государственный технический университет, 2003.
- Соколов М. П. Очистка сточных вод : учебное пособие. – Набережные Челны : Камский государственный политехнический институт, 2005.
- Водоотведение : учебник / Ю. В. Воронов, Е. В. Алексеев, В. П. Саломеев, Е. А. Пугачев. – Москва : ИНФРА-М, 2007. – (Среднее профессиональное образование).
- Воронов Ю. В. История специальности «Водоснабжение и водоотведение» : учебное пособие для студентов / Ю. В. Воронов, Е. А. Пугачев. – Москва : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008.
- Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод : учебник для студентов высших учебных заведений. – 5-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009.