Каждое предприятие и учреждение в процессе работы образует сточные воды, которые содержат минеральные и органические соединения, патогенные микроорганизмы.
Если бы стоки сбрасывались в природные водоемы без очистки, экосистемы давно бы вымерли. Очень важно извлекать из отработанных вод загрязнения, чтобы не причинить ущерб окружающей среде и человеку.
Принципы очистки сточных вод регулируются законодательством.
Содержание
Что это такое и для чего необходима?
Очистка сточных вод – мероприятия, с помощью которых из промышленных и бытовых стоков извлекаются загрязнения. Комплекс проводится перед спуском жидкости в водоемы.
Каждое предприятие обязано проводить очистку стоков, это прописано в Водном кодексе РФ и Федеральном законе от 2011 года «О водоснабжении и водоотведении».
Если мероприятиями пренебречь, загрязнения попадут в природный водоем и почву, и отравят локальную экосистему. Численность растений и животных уменьшится. Опасные вещества накапливаются в биоте и по пищевой цепи попадают в организм человека.
Промышленные и бытовые сточные воды могут отправляться на одни очистные сооружения.
Их смешивание оптимизирует соотношение карбона и натрия, карбона и фосфора, что повышает эффективность биологической очистки.
Процесс происходит на производственных или городских очистных сооружениях.
Производственные ЛОС необходимы, если в стоках содержатся агрессивные или биотоксические загрязнения. Основная масса примесей удаляется, затем воды поступают на общепроизводственные сооружения.
Общая схема работы очистных сооружений
Подготовка:
- Усреднение – смешивание вод с разной концентрацией загрязняющих веществ. Этап длится 18-24 часа;
- Нейтрализация – в кислые воды добавляют известковое молоко, в щелочные – хлороводород, сульфатную кислоту или углекислый газ;
- Охлаждение горячих стоков, извлечение взрывоопасных газов.
Механическое извлечение примесей:
- Осаждение в отстойниках;
- Центрифугирование;
- Удаление масел, жира, нефтепродуктов;
- Фильтрование через нейтрализующие, абсорбирующие и тканевые материалы;
- Реагентная обработка стоков коагулянтами;
- Аэрация для извлечения сероводорода, аммиака, углекислого газа, диоксида серы;
- Фильтрация через мембраны.
Деструктивная очистка – разрушение загрязнений и расщепление их на безвредные соединения:
- Окисление, восстановление, трансформация, деструкция органики аэробными и анаэробными микроорганизмами;
- Окисление активным хлором или пероксидом водорода, восстановление водородом, фотокаталитическое и электрохимическое окисление;
- Термическая деструкция – сжигание.
Доочистка (глубокая очистка) – физическая, химическая или биологическая обработка сточных вод:
- Осветление;
- Фильтрование через зернистые загрузки;
- Микрофильтрация;
- Дезинфекция.
После полной очистки сточные воды спускают в водоемы или возвращают в производственный цикл. Глубокую очистку можно не проводить при сбросе малого количества стоков в мощный водоем.
Разница между очищением и обеззараживанием
При очистке удаляются механические и химические примеси.
К вредным микроорганизмам относятся патогенные и условно-патогенные бактерии, их споры, вирусы, грибки, гельминты и их яйца.
Методы обеззараживания:
- Химические: обработка воды озоном, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, полимерными антисептиками. Эти вещества убивают патогенов или делают их неспособными к размножению;
- Физические: обработка воды ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком;
- Комплексные: комбинирование химических и физических методов.
Требования и нормативные документы
Сточные воды должны очищаться до уровня ОДУ или ПДК, особенно если их возвращают в рыбохозяйственные водные объекты. Такое правило прописано в СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
После биологической очистки БПКп должно снизиться до 15 мг/л, а взвешенные вещества – до 70 мг/л.
После глубокой очистки показатель БПКп не превышает 3-5 мг/л, а концентрация взвесей – 1-2 мг/л.
Другие требования и нормативные документы:
- ГН 2.1.5.689-98 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;
- ГН 2.1.5.690-98 «Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».
Этапы извлечения загрязнений
Существует 3 степени извлечения загрязнений из сточных вод:
- Первичная – удаление мусора, крупнодисперсных примесей, поверхностных загрязнений и взвешенных веществ.
- Вторичная – разложение органических стоков.
- Третичная (доочистка) – извлечение взвешенных и коллоидных частиц, пестицидов, фунгицидов, осаждение остатков фосфора, азота, снижение ХПК. Показатели доводятся до норм ОДУ или ПДК.
На этих стадиях прибегают к помощи следующих методов:
- Механические – использование стационарных или подвижных фильтрующих установок: грубых фильтров, отстойников, ловушек поверхностных загрязнений. После механической очистки количество загрязнений в стоках снижается на 30-60%.
- Биологический – очистка с помощью живых микроорганизмов: бактерий, грибков, простейших. Микроорганизмы используют органику как пищу и превращают ее в безопасный биогаз, метан и воду. Биологические методы избавляют от 92-96% загрязнений.
- Физико-химический – очистка стоков от растворенных примесей и взвешенных веществ с помощью законов физики и химических реактивов. Из вод удаляется 96-98% мелкодисперсных частиц.
- Дезинфекция – уничтожение болезнетворных бактерий, вирусов. По нормативам сточные воды не должны содержать возбудителей заболеваний, поэтому эффективность обеззараживания достигает 99,9%.
Для очистки от бензина, мазута, керосина, нефтяных масел наиболее активно используют нефтеловушки и пористые сорбенты:
- Активированный уголь;
- Глины;
- Кокс;
- Торф;
- Золу;
- Силикагели.
Очищение различных стоков
Промышленных
Производственные и промышленные сточные воды необходимо очищать, чтобы снизить нагрузку на городские сооружения. Технологическая схема принципиально отличается в зависимости от состава стоков. Некоторые стоки насыщены органикой, другие – ионами тяжелых металлов.
Показатели КВЧ (общее количество взвешенных частиц), БПК5 и ХПК могут достигать десятки сотен мг/л. Уровень кислотности часто превышает 6-9.
Перед сбросом стоков в городскую систему очистки БПК5 доводят до 400 мг/л, а рН сокращают до 6-9. Технологическая схема выбирается в зависимости от состава вод.
Вышеописанные методы комбинируются в разной последовательности, некоторые могут упраздняться.
Бытовых
К этой категории стоков относятся воды из санузла, кухни, прачечных и воды, которые образуются после мойки помещений. Около 58% загрязнений – органические, а 42% – минеральные. В бытовых стоках содержатся моющие средства и возбудители заболеваний.
Распространенные методы очистки хозяйственных сточных вод – биологические. Обязательно используются обеззараживатели и реактивы для дезинфекции.
Поверхностных
К этим стокам относятся:
- дождевые;
- талые;
- поливомоечные воды с населенных пунктов и промышленных площадок.
Через дренажную систему жидкость попадает в канализацию, затем поступает в отстойник.
Часть примесей осаживается, после чего стоки перекачиваются к флотатору, где удаляются нефтепродукты.
Потом происходит очистка на механических и сорбционных фильтрах. Стоки обеззараживаются и возвращаются в природные водоемы.
Виды сооружений
В таблице охарактеризовано оборудование, которое применяется на разных этапах очистки стоков.
Для механического этапа:
| Установка | Что собой представляет | Принцип работы |
| Песколовки | Горизонтальные или вертикальные установки продолговатой формы. | Вода движется по оборудованию со скоростью 0,15-0,3 м/с. При таком темпе минеральные примеси диаметром от 0,25 мм оседают на дне, а мелкие частицы органики остаются в воде. |
| Отстойники | Резервуары, где вода стоит или очень медленно двигается. | Механические примеси оседают на дно под силой земного притяжения. |
| Решетки | Фильтрующее полотно из металлических стержней, которые находятся на расстоянии 2-8 мм друг от друга. | Вода проходит через стержни, а крупный мусор задерживается. |
| Нефтеловушки и нефтепескоуловители | 3-4 отдельных камеры, соединенных между собой. | В камерах стоки отстаиваются, проходят через решетку и коалесцентный фильтр, сорбционные материалы. |
Для физико-химического этапа:
| Установка | Что собой представляет | Принцип работы |
| Флотаторы | Резервуары, в которых образуются пузырьки газа. Они генерируются электронасосом / в процессе электролиза / вращающимися турбинами. | Пузырьки газов поднимаются и захватывают с собой мелкодисперсные частицы. |
| Флокуляторы | Система труб, в которых коагулянт смешивается со стоками, и происходит химическая реакция. | Коагулянты объединяются с загрязнениями, образуют крупные хлопья и выпадают в осадок. |
Для биологического этапа:
| Установка | Что собой представляет | Принцип работы |
| Аэротенки | Прямоугольный резервуар, по которому протекают стоки, смешанные с активным илом. | Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами. |
| Мембранные биоректоры | Аэротенк с мембраной, которая задерживает активный ил после переработки органики. | Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами. |
| Биофильтры | Резервуар с загрузочным материалом, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов. | Воды проходят через пористый фильтр-загрузку. Биологическая пленка на гранулах расщепляет загрязнения. |
Фильтрационные системы:
| Установка | Что собой представляет | Принцип работы |
| Неподвижные перегородки | Установки с фильтрующим полотном разной пористости. | Вода проходит через фильтры, и загрязнения остаются за разделительным полотном. |
| Зернистые фильтры | Гранулированные пористые материалы, которые засыпаются в трубы, резервуары, колбы. | Вода проходит через гранулы абсорбирующего материала, и загрязнения накапливаются на их поверхности. |
| Ультрафильтрационные системы | Фильтры, оснащенные мембранами – материалами с размером пор до 0,2 мкм. | Мембраны пропускают воду, а высокомолекулярные загрязнения (99,9% примесей) задерживают. |
Оборудование для дезинфекции:
| Установка | Что собой представляет | Принцип работы |
| Озонаторы | Электрические установки с длинными шлангами. Приборы генерируют озон, который по трубкам проникает в воду. | Озон окисляет липиды и липопротеины клеточной стенки бактерий. Это приводит к структурным изменениям, несовместимым с жизнью клеток. |
| УФ-обеззараживатели | Аппараты, оборудованные несколькими лампами. Они погружаются в воду и там излучают УФ-лучи. | Лампы генерируют волны длиной 200-280 нм. Они разрушают генетический аппарат вредоносных бактерий и вирусов, что не дает им размножаться. |
Возможные проблемы
Нормы содержания загрязнений в очищенных стоках хотят приравнять к мировым, а на большинстве предприятий России используется физически устаревшее оборудование.
Очистка по технологиям, разработанным в прошлом веке, не снижает уровень примесей до нужных показателей.
Современное оборудование дорогое. Например, УФ-обеззараживатели установлены только в столице и нескольких крупных городах. В большинстве населенных пунктов оборудование изжило себя настолько, что часто стоки сбрасывают в водоемы без очистки.
Некоторые частные предприниматели не хотят вкладывать средства в постройку очистных сооружений. Они сбрасывают в реки загрязненные воды.
Другие проблемы очищения сточных вод:
- Выбор неэффективной технологической схемы;
- Отсутствие возможности утилизировать или захоронить мусор, загрязнения, побочные продукты;
- Нехватка денег на электроэнергию, обслуживание и ремонт оборудования, транспортные расходы.
Существующие проблемы можно решить только на законодательном уровне: увеличить штрафы за нарушения, финансировать городские очистные сооружения и контролировать расход денег, поощрять частников вводить новые технологии, предлагая им различные скидки и льготы.
Чаще должны устраиваться честные проверки, которые могут быть спонтанными – без предупреждения.
Компании
Очисткой городских стоков в столице занимается «Мосводоканал».
Это коммунальное предприятие, в распоряжении которого очистные сооружения:
- Курьяновские;
- Люберецкие;
- Южно-Бутовские;
- Зеленоградские.
Во всех крупных городах есть свои очистные сооружения, которые контролирует местный водоканал.
Частные компании проектируют и строят очистные сооружения для промышленных предприятий и хозяйственных комплексов. Крупная фирма в России – Ecolos. Она делает очистные станции разных масштабов под ключ, ориентируясь на потребности заказчиков.
Еще одна крупная компания с аналогичной деятельностью – «РЕАТОРГ». Она занимается экологическим инжинирингом, ремонтно-строительными работами, проектно-сметными расчетами и т.д. Компания ориентирована на промышленные объекты.
Интересное видео
Смотрите полезный видеоматериал, в котором рассказано о принципе работы очистных сооружений.
Заключение
Сточные воды делятся на:
- Промышленные;
- Хозяйственно-бытовые;
- Поверхностные.
В зависимости от их состава используются разные технологии очистки до нормативного уровня. В целом схема стандартная: подготовка стоков, механическая, биологическая, физико-химическая очистка и дезинфекция. В некоторых случаях биологическая очистка не эффективна, например, для стоков гальванического производства.
Все сточные воды должны очищаться до уровня ОДУ и ПДК. Числовые значения прописаны в гигиенических нормативах. Обработанная вода спускается в природные водоемы, и она не должна нести вред экосистеме.
Бытовые сточные воды очищаются на государственных сооружениях. Каждое промышленное предприятие должно иметь свой комплекс для улучшения качества стоков. Оно может скидывать воду в общую систему только после частичного извлечения опасных веществ.
Составлением проекта и производством оборудования для предприятий занимаются частные компании.
Методы
