Современные методы очистки сточных вод.

Механический этап

Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

· решётки (или УФС — устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

· песколовки;

· первичные отстойники;

· мембранные элементы;

· септики.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей — сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Затем стоки проходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, битого стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах.

В последнее время мембранная технология становится перспективным способом при очистке сточных вод. Эта технология применяется в комплексе с традиционными способами, для более глубокой очистки стоков и возврата их в производственный цикл.

Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40 %.

В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК5 снижается на 30 %. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.

Биологический этап

Биологическая очистка предполагает деградацию органической составляющей сточных вод микроорганизмами (бактериями и простейшими).

На данном этапе происходит минерализация сточных вод, удаление органического азота и фосфора, главной целью является снижение БПК.

Могут использоваться как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы.

С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение).

Первичные отстойники, куда на этом этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения в бункер.

Также в биологической очистке, после первичных отстойников и аэротенков существует вторая линия радиальных отстойников. Во вторичных отстойниках находятся илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников очистных сооружений промышленных и хозяйственных стоков.

Физико-химический этап

Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

· флотация;

· сорбция;

· центрифугирование;

· ионообменная и электрохимическая очистка;

· гиперфильтрация;

· нейтрализация;

· экстракция;

· эвапорация;

· выпаривание, испарение и кристаллизация.

Важным этапом при очистке сточных вод является механическое обезвоживание осадка. На данный момент существует несколько технологий обезвоживания — с помощью камерных фильтр-прессов, с помощью ленточных прессов и с помощью центрифуг (декантеров). Каждая технология имеет свои плюсы и минусы (занимаемая площадь, энергопотребление, стоимость и т. п.). При обезвоживании обычно используют реагент (флокулянт) для увеличения эффективности обезвоживания. В настоящее время широкое применение получает использование центрифуг для обезвоживания. Качество разделения жидкой и твердой фракции самое высокое из вышеупомянутых технологий.

Дезинфекция сточных вод

Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных сооружениях в городах России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность, очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод, такие как гипохлорит, дезавид (сам реагент и его компоненты не входят в список разрешённых к применению в целях обеззараживания. В ЕС основной компонент запрещен с 09.02.2010) и озонирование.

Определение максимально допустимой концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. Установление необходимой кратности разбавления сточных вод до неопасных концентраций в пунктах водопользования. Определение необходимой степени очистки (обезвреживания, обеззараживания) сточных вод.

Для расчета допустимых концентраций (С_доп,i) загрязняющих веществ в стоках необходимо:

1) изучить технологический процесс предприятия;

2) установить категорию водоёма (реки) и его гидрологические параметры: ширину, глубину, коэффициент извилистости, максимальный и минимальный расход воды, коэффициент турбулентного обмена;

3) определить вид загрязняющих веществ и распределить их на группы по лимитирующим показателям вредности

4) определить фоновые концентрации С_ф,i каждого загрязняющего компонента в речной воде (500 м выше сброса стоков).

Для каждого загрязняющего вещества рассчитать ориентировочную допустимую концентрацию в стоках С_ф,i, мг/л, по формуле:

,

где g – коэффициент смешения сточной и речной воды; Q – расход воды в реке, м³/с; q – расход сточных вод предприятия, м³/с; ПДК_i – предельно допустимая концентрация рассматриваемого компонента в речной воде данной категории (по справочным данным), мг/л; С_фi – фоновая концентрация компонента, мг/л.

Кратность основного разбавления определяется по методу В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера по формуле

, (2.4)

где – расчетный расход водотока, м³/с; – коэффициент смешения, показывающий какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа; q – расход сточных вод, м³/с.

установление достаточной степени разбавления сточных вод делается для того, чтобы в пункте водопользования примеси рассеивались до безопасных концентраций.

оценивается эффект очистки сточных вод предприятия на очистных установках:

,

где _Сфакт,i – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде данного предприятия до очистных сооружений, мг/л.

Исходя из эффекта очистки и вида загрязняющих веществ разрабатывается схема очистки стоков и подбирается очистное оборудование .

формула для расчета степени очистки: