Сточные воды и их польза
Очистные сооружения обязательно нужны любому предприятию и населенному пункту, чтобы отходы от общественных, жилых, сельскохозяйственных и производственных объектов не попадали в окружающую среду в своем изначальном виде.
По масштабам и месту расположения они бывают:
- Общегородские. Принимают отходы крупных городов, населенных пунктов, стоки предприятий после локальной предварительной очистки. Отличаются максимальной производительностью и большой площадью.
- Локальные. Устанавливаются на предприятиях, в небольших поселках. Обычно выполняют предварительную очистку перед сбросом стоков в общегородские сети.
- Станции биологической очистки. Компактные индивидуальные системы для частных домов.
Методы очистки сточных вод
Принцип работы очистных сооружений зависит от метода очистки. Существует несколько основных:
- Механический. Примеси удаляются механическим путем, вследствие фильтрации и отстаивания. Твердые частицы улавливаются сетками, песколовками и другими первичными фильтрами, а поверхностные – бензомаслоуловителями. Обычно это первичный этап комплексной очистки.
- Химический. Специальные реагенты осаждают загрязнители, превращая их в нерастворимые осадки. Метод используется для глубокой очистки промышленных стоков, дезинфекции, как подготовка перед биологической очисткой.
- Физико-химический. Предполагает удаление растворенных и тонкодисперсных частиц разными методами: путем введения коагулянтов для образования осадка, методом сорбции, пропусканием воздуха и методом флотации, а также путем центрифугирования, нейтрализации, ионного обмена и других методов.
- Биологический. Основан на принципе естественного биохимического самоочищения за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Такой процесс называется биохимическим окислением. В искусственных условиях для этого используются специальные биофильтры, аэротенки, метантенки и другие системы.
Лучший результат дает совокупность нескольких методов. При грамотном проектировании комплексных очистных сооружений, иногда сточные воды, прошедшие процесс удаления загрязнений, на выходе оказываются чище, чем водоемы, куда они поступают.
Зачем нужны очистные сооружения?
Своевременная очистка стоков, в первую очередь, важна для экологии. Она предотвращает непоправимое загрязнение водоемов и почвы, грунтовых вод. Загрязненная вода нарушает всю экосистему на километры вокруг. Это сказывается также на флоре, фауне, здоровье людей и домашних животных.
Наличие очистных сооружений на предприятии делает их рабочий процесс более экономичным, ведь иногда очищенные сточные воды используются повторно для хозяйственных нужд.
Постоянно появляются новые технологии и методы. Их развитие и внедрение на законодательном уровне – это необходимый шаг для сохранения экологии, окружающего мира и самого человека. Современные автоматизированные системы оснащены аварийными механизмами, так что риск сбрасывания опасных или токсичных неочищенных отходов практически сводится к нулю.
Компания «Акваполимер Инжиниринг» предлагает свои услуги в сфере проектирования, комплектации и монтажа очистных сооружений. Мы используем только современные экологичные технологии и предоставляем решения для жилых, промышленных и социально-культурных объектов.
Существует несколько определений сточных вод — согласно Водному кодексу, ФЗ №416, ГОСТ 17.1.1.01-77, различным международным документам. Они не тождественны друг другу, и из-за этого порой случаются различные юридические казусы, которые, впрочем, имеют малое отношение к технологиям очистки стоков. Если вывести усреднённую позицию, то без особой погрешности можно дать следующее определение.
Сточные воды – воды, которые образуются в результате бытовой и производственной деятельности человека, а также собираются на водосборной антропогенной (то есть созданной с участием человека) площади и в дальнейшем отводятся в места их утилизации. Важно подчеркнуть, что, например, атмосферные осадки, выпадающие над нетронутыми лесными массивами и стекающие в реки, к сточным водам не относятся, а над скверами, парками, карьерами — относятся.
Типы сточных вод и основные загрязнители
Ключевым моментом в образовании сточных вод является жизнедеятельность человека. Основная идея юридических определений состоит в том, что человечество ответственно за изменение состава той части естественного круговорота воды, которая задействуется в его деятельности, и должно, по меньшей мере, не ухудшать (а в идеале и улучшать) воду, возвращаемую в природу.
Как образуются сточные воды?
Сточные воды можно разделить на 3 глобальных класса по их происхождению.
1) Поверхностные. Образуются в процессе выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, в дальнейшем собираются на различных объектах, созданных человеком. При этом обычно собирают пыль различного состава (резиновая крошка, стройматериалы и грунты, копоть и так далее), различные нефтепродукты (капли масел, мазута, топлива, проливы технологических жидкостей), различные соли и окислы металлов, в том числе цветных и тяжёлых (из выхлопных газов, выбросов ТЭЦ).
2) Хозяйственно-бытовые. Основной источник — жизнедеятельность человечества именно как сообщества биологических организмов. Основные загрязнения — биогенного состава (экскременты, отмершие покровы, пищевые остатки) и попутные для бытовой деятельности (например, ПАВ). Совокупность биогенных загрязнителей, по сути, представляет собой набор белков, жиров, углеводов, макро- и микроэлементов и продуктов их распада, хотя с обывательской точки зрения это может показаться парадоксальным. В дальнейшем это обстоятельство необходимо иметь в виду при рассмотрении методов очистки.
3) Промышленные. Самый разнообразный по содержанию класс, поскольку количество и состав загрязнителей и их сочетание могут быть самыми разными и неожиданными. Стоит отметить, что потенциально именно промышленные сточные воды могут являть собой наибольшую опасность для окружающей среды. Это связано с тем, что именно в них могут содержаться сильнодействующие ядовитые вещества (например, цианиды, ртуть, фосфорорганические и полихлорированные ксенобиотики, радиоактивные отходы), способные в минимальных количествах полностью уничтожить любые жизненные формы на обширных территориях на длительный период.
Что содержат сточные воды?
Разберёмся подробнее, какие загрязнители могут содержаться в сточных водах.
Нормативная документация в России отталкивается от противного, вводя ограничения на содержание в стоках определённого перечня веществ. Это регламентировано Приказом №552 от 13 декабря 2016 года Министерства сельского хозяйства РФ. Основная доля указанных там загрязнителей больше относится к промышленным стокам. В хозяйственно-бытовых сточных водах выделяется 13-16 основных показателей, которые можно разделить на несколько классов.
1) Органические вещества биологического происхождения и продукты их распада. Описываются показателями БПК, ХПК, азота аммонийного, нитритов, нитратов, фосфатов.
2) Мутность воды, описываемая содержанием взвешенных веществ.
3) Попутные бытовой жизнедеятельности человека ПАВ (поверхностно-активные вещества или детергенты, в просторечии – моющие средства) и общие нефтепродукты (преимущественно горюче-смазочные материалы).
4) Транзитные минеральные вещества и свойства воды, которые мало меняются при прохождении воды через человечество и свойственны ей по самой природе. Это сульфаты, хлориды, частично железо, жёсткость, рН-фактор.
Поверхностные сточные воды, как правило, проходят мониторинг по взвешенным веществам и нефтепродуктам как наиболее типичным антропогенным загрязнениям.
.jpg)
Стоит отметить, что в случае сброса стоков в централизованную канализацию более высокого уровня (районную, городскую), её операторы вправе устанавливать свои нормативы, отличающиеся от требований к сбросам в водные объекты. Это связано с тем, каким набором оборудования располагает тот или иной эксплуатант централизованных очистных сооружений и насколько он может убрать то или иное загрязнение. К сожалению, в нашей стране реалии таковы, что иногда этим правом, а также монопольным положением злоупотребляют, выставляя трудновыполнимые требования и выводя тем самым абонентов на дополнительные финансовые затраты.
Также необходимо учитывать тот факт, что сброс даже очищенных стоков «на рельеф» – овраги, болота и тому подобное – в настоящее время в РФ находится в серой законодательной зоне и фактически не разрешён.
Чем вредны сточные воды?
Поступление неочищенных сточных вод в природу может привести к катастрофических последствиям. Можно выделить следующие примеры негативного воздействия.
1) Снижение продуктивности водоёмов. Массовое падение популяции рыб, особенно ценных пород (как наиболее чувствительных к загрязнениям), появление мутаций, накопление токсинов в пищевых видах.
2) Замещение ценных видов растений и животных паразитными. При сбросе неочищенных хозяйственно-бытовых стоков из-за обилия питательных веществ происходит бурное цветение водоёмов — распространение примитивных организмов. При этом происходит падение биоразнообразия, многие виды не выдерживают конкуренции и вытесняются. Широко известны примеры — массовое размножение медуз в Южно-Китайском море, засорение «мусорной» рыбой – ротаном многих видов в России.
3) Тотальное уничтожение жизни или появление долговременных тяжёлых последствий для биосообщества, в том числе и человека. Из наиболее ярких примеров стоит указать синдром Минамата, вызванный сбросом неочищенных ртутьсодержащих стоков в Японии; загрязнение реки Теча радиоактивными отходами ПО «Маяк»; до сих пор выявляющиеся массовые мутации вследствие попадания американского боевого дефолианта «Агент Оранж» в водоёмы Вьетнама с поверхностными стоками.
Как очищать сточные воды?
Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их очистка.
Все методы очистки можно поделить на несколько основных групп. Сразу стоит отметить, что деление укрупнённое, и существуют методы, находящиеся на стыке.
1) Механическая очистка. Это любые методы, при котором происходит выделение включений различной степени крупности и фазы, при этом химический состав стока не меняется или меняется незначительно (как правило, при различных дозациях реагентов), а также не меняются фазовые состояния воды. Это различные решётки, сетчатые фильтры, жироловки, песколовки, сепараторы, волоконные и плёночные фильтры. Частично сюда относится и флотация.
2) Физическая очистка. Сюда можно отнести технологии, при которой сточной воде придаётся некоторая дополнительная энергия. За счёт этого происходит выделение загрязнений и меняется химический состав воды. Дистилляция, электрокоагуляция, центрифугирование, электродеионизация – примеры таких методов. Из стыковых способов можно отметить ионообменные технологии.
3) Химическая очистка. Предполагает добавку различных реагентов, при которых происходят реакции, изменяющие химический состав стока. Целевые загрязнения при этом удаляются в виде осадка, газовыделения, коагуляции и подобных процессов. Стоит отметить, что биологический метод, широко применяемый для очистки хозяйственно-бытовых стоков, является разновидностью химического класса. Микроорганизмы используют различные ферменты для проведения реакций, разлагающих сложные органические загрязнения до простых – воды, углекислого газа, метана, азота и кислорода. Для интенсификации применяются физические методы, например принудительное насыщение кислородом – аэрация, но в основе процесса лежат именно химические реакции.
Таким образом, мы видим, что для очистки от практически любого загрязнения можно подобрать ту или иную технологию. К сожалению, не все методы являются дешёвыми и эффективными, но, как правило, дорогостоящие или низкоэффективные (в силу своей природы) методы применяются для очистки от специфичных промышленных загрязнителей. Поэтому очень важно минимизировать попадание таких веществ в стоки. Также следует иметь в виду, что смеси некоторых веществ (например, гликоли) могут вести себя непредсказуемо и требовать принципиально разных методов очистки в зависимости от соотношений в смеси и внешних факторов (например, температуры стока). Это делает очистку таких стоков затратным мероприятием, а к тому же повышает риски неполной обработки. Поэтому сейчас пристальное внимание обращают на разведение стоков различной природы в разные системы очистки, поскольку переработка их в общей массе может быть существенно дороже и неудобнее, чем по отдельности.
Очистные сооружения (ОС) – это оборудованные комплексы, предназначенные для очищения, обеззараживания канализационных вод. Необходимы для сохранения экологии окружающей среды. Состоят из специальных фильтров, где происходит поэтапная обработка сточных вод. В таких сооружениях используются реагенты. Применяются различные методы очистки.
Узнайте про назначение и виды очистных сооружений.
Этапы очистки сточных вод
Сточные воды из канализационных труб содержат много загрязнителей – фекальные массы, поверхностно-активные вещества, бумага и т.д. Поэтому перед тем, как выпустить их в водоем, необходима поэтапная очистка, включающая механический и биологический способы.
Механический
Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в насосную станцию, в резервуар. Воды попадают в цех механической очистки для избавления от крупных отходов – бытового мусора: полиэтиленовых пакетов, тряпок, бумаги.
Существует несколько водоочистных устройств для избавления от загрязнителей:
- Решетки, сита. Ширина отверстий в них не превышает 1,6 см, что позволяет улавливать мусор, попавший в канализацию, – изделия из пластмассы, банки, бутылки. Твердые отходы вывозят на переработку. Решетки сделаны из металлических прутьев.
- Песколовки. Эти устройства улавливают более мелкий мусор – частицы песка, осколки стекол, мелкие камни, которые выкачиваются насосом, промываются.
- Жироловки способны отфильтровывать жир, масла, бензин и углеводороды.
- Отстойники. Существуют вертикальные и горизонтальные отстойники. Они используются для того, чтобы освободить воду от взвешенных частиц и ила. Для ускорения протекания реакций используют реагенты.
- Прочие элементы очистки – мембраны, септики.
Биологический
При помощи специальных бактерий, водорослей сточные воды очищают от загрязнений.
Аэробные и анаэробные бактерии питаются химическими веществами, перерабатывая их в более безопасные для окружающей среды соединения.
Этапы биологической очистки:
- Аэротенк. В нем вода, проходящая очистку, смешивается с илом, содержащим микроорганизмы. Если бактерии аэробные, то вода обогащается кислородом для их дыхания.
- Цех очистки воздуха.
- Вторичные отстойники. Они необходимы для очистки от ила, содержащего микроорганизмы. Используются поверхностный и придонный скребковые механизмы, удаляющие ил сверху и со дна отстойника.
- Обработка осадка ила. В процессе его сбраживания образуется метан, который может быть использован в производственных целях. Иногда сбраживание происходит с участием кислорода, для этого нужен преаэратор. Сбродивший ил просушивается с помощью вакуум-фильтров.
Можно проводить доочистку сточных вод.Современные биофильтры, содержащие специальные бактерии. Они могут состоять из гранитной крошки. Периодически проводится чистка фильтров и замена их содержимого.
Сначала сточные воды после механической очистки проходят фильтрацию, затем поступают во вторичные отстойники. Ил из отстойников направляется в аэротенк, затем его уплотняют и высушивают.
Доочистка сточных вод
Механический и биологический этапы очистки удаляют 90% загрязнителей, однако не избавляют воду от микроорганизмов, что опасно для окружающей среды. Поэтому необходима доочистка.
Биореакторы глубокой доочистки
Биореакторы используются для окисления неорганических веществ и превращения их в органические. Реакции происходят на поверхности специальных дисков. Автотрофные микроорганизмы нуждаются в кислороде, поэтому включается аэрация жидкости.
Фильтры доочистки сточных вод
Фильтрация происходит через песок. Сточные воды подаются снизу вверх. Сами фильтры расположены ниже других установок. Содержимое фильтров автоматически обновляется.
Обеззараживание воды ультрафиолетом
Для дезинфекции воды используется хлорирование, озонирование, гамма-облучение, переменный ток, ультразвук, ультрафиолетовое излучение.
Ультрафиолетовое облучение – эффективный способ, позволяющий уничтожать все болезнетворные микроорганизмы – бактерии, вирусы, простейших, грибки. Мутность снижает эффективность облучения, поэтому необходима большая мощность. Постепенно загрязнения оседают на УФ-лампе, и ее нужно чистить.
Виды хлорирования: суперхлорирование, двойное хлорирование, с предварительной аммонизацией. Ультрафиолетовое облучение имеет преимущество перед хлорированием – не оставляет запах и не вредит здоровью, не загрязняет окружающую среду.
Ультрафиолетовое обеззараживание воды.
Очистка от фосфатов
Фосфаты содержатся в стиральных порошках и других моющих средствах. Они загрязняют окружающую среду, приводя к цветению водоемов. Для очистки от солей фосфорной кислоты используют уплотнители перед биологическим этапом очистки и песчаными фильтрами.
Виды очистных сооружений
Для очистки поверхностных вод из водоема перед подачей в дома используются отстойники и фильтры. Чтобы обработать канализационные отходы, применяют аэротенки, метантенки, септики, поля орошения и фильтрации, биологические пруды.
ОС характеризуются наличием этапов очистки, объемом обрабатываемой воды.
Городские
Эти КОС используются в городах. Они снабжены метантенками, устройствами флотации. Предназначены для очищения канализационных бытовых и производственных жидких отходов.
Крупнейшими ОС являются Курьяновские ОС, обрабатывающие в день более 2 млн м³ отходов.
Локальные
Это очистные сооружения, обрабатывающие сточные воды абонента. Существуют автономные ОС и ОС, подключенные к общей канализации. Они используются в небольших городах, селах, предприятиях, дачных участках, автомойках. Обслуживаются такие ОС специалистами.
Для частного дома
Существует несколько видов очистных сооружений для частных домов:
- Выгребная яма – это место для сброса канализационных отходов.
Для ее обслуживания необходимы услуги ассенизатора, поэтому при ее сооружении нужно позаботиться об удобном подъезде к ней. Недостаток состоит в том, что такая яма может загрязнять подземные воды. - Накопитель.
В отличие от выгребной ямы не загрязняет окружающую среду, т.к. представлен емкостью из металла или пластика. По мере ее наполнения необходимо вызывать ассенизационную машину.
Ливневое очистное сооружение.Септик.
Это оборудованная большая емкость, в которой происходит осаждение камней, песка, подъем жировых капель на поверхность, биологическая очистка со снижением уровня азотистых веществ.
Недостатком септика является дороговизна и выброс фосфатов, большая площадь сооружения. Его необходимо дополнять полями орошения, фильтрации.
- Станция глубокой биологической очистки.
Является самым эффективным сооружением. Используется электричество.
Ливневые
Используются для очистки дождевых стоков, в которые попадают нефтепродукты, мусор.
Обработка происходит через несколько устройств:
- Отстойник.
Здесь происходит очищение от крупного мусора. - Тонкослойный модуль.
На гидрофобных пластинках собираются нефтепродукты, масла, жиры. - Сорбционный волокнистый фильтр.
Задерживает то, что не уловило предыдущее устройство. - Коалесцентный модуль.
Отделяет жировые капли более 0,2 мм в диаметре. - Угольный фильтр доочистки.
Полностью очищает воду от нефтепродуктов.
Вспомогательные помещения очистных сооружений
Для обслуживания ОС необходима административная часть, лаборатория, цех аэрации, очистка воздуха.
Цех аэрации
В этом помещении обеспечивается насыщение жидких отходов кислородом с помощью воздуходувок. Датчики фиксируют уровень насыщения кислородом.
Утилизация избыточного активного ила микроорганизмов
Ил образуется на этапе биологической очистки. Он удаляется, обезвоживается и утилизируется. Для обезвоживания ила используют вещества, сгущающие его. Затем его помещают в илоуплотнитель. Потом в центрифугу. Его высушивают теплым воздухом. Вода, выделившаяся при центрифугировании, повторяет цикл очистки.
Очистка воздуха
Воздух очистных сооружений имеет неприятный запах и загрязняет атмосферу. Поэтому его сначала прогоняют через биореактор, а затем обеззараживают ультрафиолетом.
Лаборатория на очистных сооружениях
Лаборанты, обслуживающие ОС, делают пробы воды на содержание в них микробов, загрязнений. Таким образом они контролируют качество очистки и исправность оборудования.
Может быть лаборатория на очистных сооружениях.
Административно-бытовой комплекс
В состав административного комплекса входят ремонтные мастерские, кабинеты руководителя, бухгалтеров, инженеров, кадровых работников, лаборатории, диспетчерской.
Электроподстанция
Электричество необходимо для работы всей системы, в том числе ультрафиолетовых ламп, другого оборудования. Чтобы электростанция работала бесперебойно, ее оснащают дизельным генератором.
Проектирование очистных сооружений
Проектировщики ОС учитывают мощность сооружений, уровень загрязненности жидких отходов, требуемый уровень очистки.
Стадии проектирования:
- Предварительные работы – оценка загрязненности, желаемой площади постройки.
- Сбор документов на разрешение у Природнадзора, СЭС.
- Выбор технологии очищения.
- Составление сметы на строительство.
- Лабораторные пробы на эффективность.
- Разработка и согласование документов на проект.
Видео о схеме ОС.
Монтаж сооружений очистки
Монтаж ОС происходит в несколько стадий:
- Роется котлован для ОС, засыпается песком или бетонируется. Либо закладывается фундамент, на котором строят здание.
- Подключается оборудование (фильтры, аэрация) к канализации, электросети, системе водоснабжения.
- Объект проверяется на качество работы, устойчивость к перегрузке и сдается.
Для корректной работы ОС необходимо его постоянное обслуживание.
Источник: https://vodasovet.ru/kanalizatsiya/ochistnye-sooruzhenija