Очистка сточных вод Содержание

Современные методы очистки сточных вод: особенности применения и проблематика Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Вертинский А.П.

Развитие промышленности в современном мире не могло ни отразится на состоянии окружающей среды и гидросферы в частности. В настоящее время нет такой сферы деятельности человека, где бы ни использовались водные ресурсы и не происходило загрязнение водной оболочки Земли. Вода является одним из ценнейших ресурсов на планете, в особенности пресная вода, на долю которой приходится 2,53 % от общих мировых запасов. В истории известны примеры превращения крупных рек, на которых стоят большие города в безжизненные сточные канавы В этих условиях стоит острая проблема сохранения чистых водных ресурсов и экономного их расходования. В современном мире идут по пути вторичного использования сточных вод от различных отраслей промышленности, транспортной инфраструктуры, сельского хозяйства.

Текст научной работы на тему «Современные методы очистки сточных вод: особенности применения и проблематика»

Современные методы очистки сточных вод: особенности применения и проблематика

Вертинский Алексей Павлович,

к.т.н, доцент, кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, Иркутский национальный исследовательский технический университет, vertin@bk.ru

Ключевые слова: сточные воды, механические, химические, физико-химические, биологические методы очистки, отстойники, аэротенки.

Классификация методов очистки сточных вод

Сточные воды представляют собой воды, отводимые системой труб или каналов, а также образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков и стока поливомоечных вод на территориях населенных мест и промышленных предприятий после использования в процессе бытовой или производственной деятельности человека [1].

По происхождению сточные воды подразделяются на:

1. Бытовые – это воды загрязнённые отходами физиологического и бытового происхождения;

2. Промышленные – воды, образованные во время технологических процессов и являются самыми опасными для окружающей среды;

3. Атмосферные – воды, образованные талыми и дождевыми стоками, как правило, основными загрязнителями в них являются минеральные примеси.

В зависимости от происхождения состав сточных вод различен. В целом загрязняющие вещества подразделяются на:

– биологические, содержащие грибки, бактерии, водоросли и микроорганизмы;

– химические – наиболее распространённые виды загрязняющих веществ, куда относятся нефть, тяжёлые металлы, ПАВ, и т.д.;

– физические – радиоактивные вещества, взвешенные частицы, ил и т.д. [2].

Выбор системы и метода очистки

Существует большое количество систем очистки сточных вод и выбор наиболее оптимальной необходимо проводить с учётом их токсичности и экономической целесообразности.

Известно три основных типа очистных сооружений:

Локальные – устанавливаются непосредственно после технологических установок и являются частью технологической схемы. Непосредственно на этих установках извлекаются ценные примеси. На данном типе очистных сооружений применяются методы отстаивания, экстракции, фильтрования, сорбции, коагуляции;

Заводские – это установки по биологической очистке и дезинфекции;

Районные или городские – на них осуществляется механическая (фильтрация, отстаивание), либо биологическая очистка бытовых сточных вод.

В настоящее время для очистки сточных вод используются практически все достижения современной науки и техники. Применяются различные методы: механические, физико-химические, химические, биохимические, термохимические и термические.

Механические методы очистки

Механические методы основаны на разделении примесей и воды при действии на них гравитационного поля. Данные методы являются наиболее старыми, но по-прежнему не утратили своей актуальности из-за простоты и низкой стоимости. Механические методы позволяют отделять взвешенные частицы, для этой цели применяют решётки и сита .

Одним из распространённых механических методов является процеживание. Технологическая схема данного метода проста и состоит из нескольких этапов. На первом этапе происходит задерживание крупных частиц и волокнистых соединений, затем на следующем этапе мелкие сита улавливают более мелкие частицы, на последнем этапе происходит очистка микроскопических нерастворённых элементов [3,4].

На практике применяется также метод отстаивания. Он основан на разделении веществ различной плотности, содержащихся в сточных водах. Для этой цели используются отстойники, этот метод нашёл применение в закрытых системах водоснабжения, в металлургической и химической промышленности.

Для реализации метода отстаивания используются различные установки, например песколовки, маслоуловители, нефтеловушки, шламо-отстойники и т.д.

Отстаивание происходит в отстойниках, которые в зависимости от направления движения воды могут быт горизонтальными, вертикальными или радиальными.

Горизонтальные отстойники имеют вид прямоугольных резервуаров, разделённых на два отделения. Вода движется от одного конца отстойника к другому, при помощи поперечных лотков она равномерно распределяется по всему периметру отстойника. Эффективность отстаивания в горизонтальных отстойниках не превышает 60 %.

Конструкция вертикальных отстойников представляет собой цилиндр с коническим днищем. Сточные воды попадают в отстойник сверху, при этом вода движется снизу вверх. Для лучшего ее распределения и предотвращения

образования мути трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Осаждение взвеси происходит в восходящем потоке.

Для очистки бытовых сточных вод применяются радиальные отстойники. Они представляют собой железобетонный круглый резервуар, диаметром 18 – 60 м и глубиной проточной части 1,5 – 5 м.

Сточные воды подаются по центральной трубе, расположенной под днищем отстойника. Затем жидкость распределяется по всему объёму при помощи распределительной чаши. Движение потока воды происходит в радиальном направлении, при этом происходит выпадение осадка, который сгребается к центру скребками в приямники. Очищенная вода отводится по кольцевому желобу. Радиальные отстойники обеспечивает самый высокую степень очистки ( более 60% ) [5]. Преимущество радиальных отстойников по сравнению с горизонтальными заключается в простоте и надежности их эксплуатации, возможности строительства сооружений значительной производительности.

В целом конструкции отстойников имеют ряд недостатков:

– из-за больших размеров требуется значительный расход материалов для их изготовления, вследствие этого стоимость их строительства очень значительна;

– продолжительность отстаивания занимает значительное время;

– по сравнению с другими методами они имеют низкий коэффициент очистки сточных вод;

– процесс осаждения тормозится из-за турбулентного режима движения воды.

Перечисленные недостатки могут быть устранены при помощи применения тонкослойных и трубчатых отстойников, где происходит разделение отстойной зоны при помощи пластин и трубок. Достоинство такой конструкции заключается в том, что происходит уменьшение продолжительности процесса отстаивания и уменьшение размеров отстойника. Применяют их при очистки сточных вод с высокой концентрацией взвесей. Недостаток тонкослойных отстойников заключается в сложности удаления осадка.

Помимо общих способов очистки сточных вод, существуют специальные.

Сточные воды промышленных предприятий могут содержать всплывающие примеси (нефть, масла смолы и т.д.). Очистка их от примесей происходит путём изъятия с поверхности сточных вод. Данный принцип используется в нефтеловушках. Они представляют собой сооружения прямоугольной формы, в которых происходит разделение нефти и воды. Метод основан на разности плотностей. Нефть всплывает на

поверхность воды в отстойной камере и затем удаляется при помощи скребкового транспортёра (рис. 1.). При этом степень очистки от нефтепродуктов составляет 96 – 98% [6].

Рис. 1 – Схема нефтеловушки

1 – труба для ввода воды; 2 – приемная камера; 3 – щелевая распределительная перегородка; 4 – приямок для осадка; 5 – отстойная камера; 6 – донный скребок; 7 -нефтеудерживающая перегородка; 8 – сборный лоток; 9 -труба для отвода воды; 10 – нефтесборные трубы; 11 -скребок для сбора нефти; 12 – лебедка.

Читайте также:

Фото дизайна гостиной в частном доме

В настоящее время применяются методы очистки сточных вод от нерастворимых примесей под действием центробежных сил. Для этого применяются гидроциклоны, центрифуги и сепараторы [7].

Гидроциклоны представляют собой аппараты для осветления сточных вод. Принцип их действия основан на осаждении частиц под действием центробежных сил, которые многократно превышают гравитационные. В рабочей зоне гидроциклона происходит вращательное движение потока, которое обеспечивается двумя впускными патрубками. По сравнению с другими методами механической очистки гидроциклоны имеют ряд преимуществ:

– высокое качество разделения воды и твёрдых частиц;

– низкая себестоимость и дешевизна эксплуатации установок;

– нет необходимости в применении механизмов, создающих центробежные силы.

Реже применяется метод центрифугирования, что связано с большим потреблением электроэнергии. В центрифугах центробежные силы создаются за счёт вращения корпуса. Центрифуги применяются в следующих случаях:

– если осадок является ценным продуктом и может быть в дальнейшем использован;

– в случае если необходимо отделить от воды мелкодисперсные загрязнения;

– при ограниченных площадях – центрифуги занимают незначительную площадь.

Для разделения жидких дисперсных систем применяют также сепараторы. Они представляют собой устройства, производящие очистку по принципу центрифугирования. Сепараторы на-

шли применение в нефтяной промышленности для очистки водонефтяных эмульсий. Эмульсия подвергается сепарации, при этом на нее действуют две силы – одна направлена к центру, другая к периферии. Обе фракции после сепарации непрерывным потоком выводятся из барабана в соответствующие приемные емкости.

Наиболее оптимальным способом извлечения частиц из сточных вод является фильтрование [8]. Основным элементом в устройствах, осуществляющих фильтрование, являются фильтры. На практике применяются фильтры с пористыми перегородками. Перегородки изготавливаются из хлопчатобумажных, шерстяных, стеклянных, керамических, углеродных и металлических материалов.

В практике очистки сточных вод получили распространение барабанные сетки и микрофильтры. В зависимости от требуемой степени очистки и условий применения фильтры можно оснащать сетчатым полотном с различной крупностью ячеек. Барабанные сетки часто устанавливают для снижения содержание взвешенных веществ перед зернистыми фильтрами.

Грубодисперсные частицы животного и растительного происхождения, а также песок отфильтровываются микрофильтрами. Они оснащены фильтрующей сеткой с мелкими ячейками и устанавливаются после песколовок. Эффективность очистки сточных вод в микрофильтрах составляет до 60 %.

На промышленных предприятиях для очистки сточных вод в фильтрах используются зернистые материалы. Одной из важнейших характеристик фильтров является скорость фильтрации, в соответствие с этим они могут быть медленными, скорыми и сверхскоростными.

Медленные фильтры имеют малую скорость фильтрования, поэтому широкого распространения они не получили. Они используются для осветления воды и представляют собой резервуары, в которых применяется мелкозернистая загрузка.

Преимуществом медленной фильтрации является высокая степень очистки сточных вод. Из недостатков можно отметить большие размеры сооружений, высокую стоимость изготовления и сложность очистки от осадка.

В скоростных фильтрах скорость фильтрования многократно возрастает по сравнению с медленными. Скоростные фильтры могут быть многослойными и однослойными. Многослойные фильтры для улучшения очистки могут состоять из различных материалов. Но они имеют недостатки, выражающиеся в материалоемкости и сложности системы промывки.

В последнее время, в связи с развитием на-нотехнологий стали активно внедряться нано-материалы в разные сферы деятельности чело-

Очистка сточных вод Содержание

Загрязнённые промышленными или бытовыми сбросами воды рано или поздно попадают в почву или природные водоёмы. Природные системы самоочистки не способны уже перерабатывать загрязнения в таких объёмах и в таком составе, которые характерны для современных промышленных, сельскохозяйственных и других стоков. В результате во многих случаях, когда не было принято своевременных мер по очистке стоков, многие природные водоёмы превратились в своеобразные сточные канавы или отстойники – накопители вредных веществ. Водные экосистемы, отравленные избыточными сбросами, лишались растений и животных, способных очищать воду, и нужны были значительные затраты, чтобы попытаться их восстановить.

Каждое предприятие или цех имеет, как правило, сравнительно небольшой набор вредных веществ, сбрасываемых со сточными водами. Наиболее эффективна очистка стоков от этих примесей в специализированных очистных сооружениях того же цеха. Только глубоко очищенные сточные воды можно сбрасывать в городскую канализацию, которая собирает все стоки на городские очистные сооружения.

Сточная вода является благоприятной средой для развития разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных, являющихся возбудителями и распространителями инфекционных заболеваний. Загрязняя окружающую среду, сточные воды одновременно создают условия для возникновения различных болезней человека и эпидемий. Кроме того, в сточных водах могут содержаться токсичные вещества (кислоты, щелочи, соли и др.), способные вызвать отравление живых организмов и гибель растений. Сточные воды должны удаляться из населённых пунктов, городов и промышленных предприятий. Перед сбросом в водоёмы их следует подвергать очистке, в противном случае поверхностные водоёмы и подземные источники воды окажутся загрязнёнными и использование их для водоснабжения и хозяйственно-бытовых целей будет невозможно.

Цель работы:

Показать и раскрыть методы очистки сточных вод, изучить основные физико-химические процессы при очистке сточных вод.

Изучить методы очистки сточных вод;

Выбрать метод для очистки сточных вод

1 Характеристика сточных вод

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязнённые различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населённых пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

Сточные воды характеризуются следующими признаками:

мутность воды – определяется с помощью мутномера: исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором, который приготовлен из каолина (или из инфузорной земли) на дистиллированной воде, выражается в мг/л;

цветность воды – определяется сравнением интенсивности окраски испытуемой воды со стандартной шкалой. Выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют раствор солей кобальта;

сухой остаток – масса солей и веществ, которые остаются после выпаривания воды (мг/л);

кислотность – измеряется в единицах рН. Природная вода обычно имеет щелочную реакцию (рН › 7);

жёсткость – зависит от содержания солей Са²ˉ и Mg²ˉ. Различают три вида жёсткости воды: общая, обусловленная содержанием солей кальция и магния независимо от содержания анионов; постоянная, обусловленная содержанием ионов Clˉ и SO4²ˉ после кипячения в течение 1ч (она не удаляется); устранимая (временная) – устраняется кипячением. Жёсткость измеряется в мг-экв/л солей магния и кальция (1мг-экв соответствует 28 мг СаО) и в градусах (1˚ – количество солей кальция и магния, соответствующее 10 мг СаО в 1 л воды). 1˚ жёсткости = 10 мг-экв = 2,8˚ жёсткости;

растворимый кислород – зависит от температуры воды и барометрического давления, измеряется в мг/л;

биологическая потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, поглощаемое микроорганизмами в сточных водах. За критерии оценки БПК принята величина уменьшения количества растворённого кислорода в воде в течение 5 или 20 суток при температуре 20˚С.

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые, производственные, атмосферные.

Бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений) образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей.

Производственные сточные воды образуются в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и пр. К ним относятся отработавшие технологические растворы, маточники, кубовые остатки, технологические и промывные воды, воды барометрических конденсаторов, вакуум насосов и охлаждающих систем; шахтные и карьерные воды; воды химводоочистки, воды от мытья оборудования и производственных помещений, а также от очистки и охлаждения газообразных отходов, очистки твёрдых отходов и их транспортировки.

Состав производственных сточных вод зависит от характера производственного процесса и отмечается большим многообразием. В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы:

1) Воды, содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами. Сюда входят стоки металлургии, гальванических цехов, предприятия машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности, заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и другие. Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов. Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам.

2) Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и других. Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии. Для водоёмов особой опасности эти воды не представляют.

3) Воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда входят сточные воды в основном предприятий пищевой промышленности (мясной, рыбной, молочной), целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности, заводы по производству каучука, пластмасс и другие. При попадании их в водоём возрастает окисляемость, БПК, снижается концентрация растворённого кислорода.

4) Воды, содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой, фармацевтической промышленности, заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и другие.

Атмосферные сточные воды образуются в процессе выпадения дождей и таяния снега, как на жилой территории населённых пунктов, так и территории промышленных предприятий, АЗС и др. Часто эти воды называют дождевыми или ливневыми, вследствие того, что в большинстве случаев максимальные (расчётные) расходы образуются в результате выпадения ливней (дождей).

В практике используются также понятие городские сточные воды, которые представляют с собой смесь бытовых и производственных сточных вод.

Виды сточных вод, методы их очистки

Вода, которую человек использовал в быту или производстве, загрязняется и становится сточной. То же самое относится к атмосферным стокам – дождевая и талая вода соприкасается с улицами, зданиями и собирает загрязнения.
Стоки бытовых, производственных и атмосферных вод сбрасывают в канализацию или водоём, но перед этим очищают. Для эффективного очищения важно определить их тип и вид загрязнений.

Виды загрязнений и степени очистки

От того, чем и насколько загрязнены сточные воды, зависят этапы и степень их очистки.

Есть несколько видов загрязнений:

Биологические – это бактерии, грибы, водоросли. Чтобы очистить от них воду, её обеззараживают ультразвуком или УФ–излучением, проводят очистку анаэробную, аэробную или методом деструкции. Это биологические и биохимические методы обработки.

Химические – это органические примеси, минеральные либо их смесь. Для борьбы с химическими загрязнениями воду окисляют и восстанавливают, озонируют, нейтрализуют или применяют метод осаждения. На ряду с этими химическими методами применяют физико–химические – это комбинация обработки воды реагентами и механической очистки с помощью отстойников, гидроциклонов, центрифуг, фильтров, флотаторов и установок реакторного типа.

Физические – это взвешенные частицы. Крупные механические примеси – мусор, песок – удаляют в начале с помощью механической очистки, чтобы такие загрязнения не повредили оборудование. Мелкодисперсные и коллоидные частицы удаляют с помощью физико–химического метода, используя реагенты и установки для очищения.

Тепловые – это отработанная охлаждающая и энергетическая вода без химических и биологических загрязнений, но с высокой температурой. Такие сточные воды считаются условно–чистыми, но если их не охладить и сбросить в водоём, они изменят естественный температурный режим, и его обитатели погибнут.

ПАВ, неорганические соли – это основное, чем человек загрязняет воду. Всё это есть в бытовой химии

Вода может быть либо загрязнённой разными веществами, либо соответствовать норме предельно допустимой концентрации вредных веществ – ПДК. Считается, что вредное вещество в такой концентрации не нанесёт урон окружающей среде. Для разных веществ свои нормы ПДК, установленные Постановлением Правительства РФ № 644 от 29.07.2013.

Городские администрации устанавливают свои, более жёсткие нормативы ПДК для сброса сточных вод. Они действуют для промышленных предприятий, которые обрабатывают производственные стоки воды на собственных очистных сооружениях и через систему водоотведения сбрасывают очищенную воду в городскую канализационную сеть, откуда она попадает в городские очистные сооружения.

Читайте также:

Чем оттереть смолу от сосны с одежды

Для сброса очищенной воды в водоёмы и водные объекты Приказ Министерства сельского хозяйства РФ № 552 от 13.12.2016 устанавливает ещё более строгие требования.

Для лучших результатов и экономии времени и финансов, методы очистки комбинируют. Например, в метод физико–химической очистки входит обработка воды реагентами и флотация. Реагенты запускают процесс коагуляции и флокуляции и собирают взвешенные частицы в воде. Этот осадок легко извлечь из воды.

Флотационная установка помогает очистить воду от мелкодисперсных примесей физико–химическим методом

Типы стоков

По своему происхождению они делятся на три группы: хозяйственно–бытовые сточные воды, поверхностные и производственные. У каждой группы свой вид загрязнения и своя специфика очищения.

Хозяйственно–бытовые стоки

Стоки бытовых вод – это всё, что попадает в канализацию из квартир и домов. В них есть биологические, химические и физические загрязнения: песок, остатки пищи, выделения людей и животных, бактерии, грибки, вирусы и бытовая химия.

Очистка бытовых сточных вод. Обычно этот тип сточных вод механически очищают от нерастворённых веществ, потом удаляют из воды биологические загрязнения и обеззараживают. На этих стадиях очистки применяют физические, химические, физико–химические и биологические методы.

Поверхностные стоки

К ним относятся атмосферный, инфильтрационный и дренажный сток воды, поливомоечные стоки.

Атмосферный сток – это сток дождевых и талых вод. Они самотёком собираются в ливневых коллекторах, затем поступают на очистные сооружения. По сравнению с дождевыми водами, в талых загрязнений в десятки раз больше, поскольку они дольше контактируют с окружающей средой и смешиваются с пылью, почвой, дорожной грязью и прочим.

Инфильтрационные стоки образуются, когда дождевые и талые воды с поверхности земли просачиваются в канализацию через трещины и пустоты в ней. После этого они смешиваются с остальными водами и также попадают на очистные сооружения.

Дренажные стоки – это воды, которые отводят с участка, чтобы осушить его. Бывают закрытые и открытые системы дренажных стоков. В первом случае воды попадают сначала в дренажную канаву, затем в сточную. В случае закрытого дренажа сточная вода попадает в трубу, которая выходит в коллектор.

Поливомоечные стоки образуются после полива зелёных уличных насаждений, мойки дорожных покрытий и знаков. Их доля гораздо меньше, чем у атмосферных сточных вод, но загрязнены они больше.

Очистка поверхно стных стоков. В них есть три вида загрязнений:

физические – частицы почвы, песок, пыль;

химические – органические вещества, нефтепродукты, металлы, ПАВ;

биологические – бактерии, грибы, водоросли.

Сначала поверхностные стоки попадают в локальные очистные сооружения, затем в городскую канализацию или водоём.

Например, когда атмосферные воды стекают по дренажной системе в очистные сооружения, их сначала очищают от крупного мусора и грубых механических примесей. Затем её отстаивают, и уже очищенную от осадка воду подают в ёмкость с перемешивающим устройством – это называется усреднение сточной воды.

В зависимости от характера загрязнений и предназначения воды, проводят очистку дождевых и талых стоков реагентами, фильтруют их от мелкодисперсных примесей и органики, доочищают сорбентами и дезинфицируют.

Очистка производственных стоков

Рассмотрим подробнее очищение производственных или промышленных сточных вод, участвующих в процессе производства.

Предварительно сточные воды очищают от твёрдого мусора. Затем отводят в буфер для накопления и усреднения сточных вод как по гидравлике, так и по концентрациям загрязняющих веществ. После буфера подвергают физико-химической очищению на флотаторе или реакторной установке. Чтобы повысить степень очистки воды, добавляют дополнительные ступени – песчаную фильтрацию, угольную адсорбцию и ультрафиолетовую дезинфекцию. Потом очищенную воду сбрасывают в канализацию или водоём.

Что лучше: реакторная установка или флотатор? Это зависит от расхода воды. Если расход небольшой – образуется 10–20 м 3 в сутки – подойдёт установка реакторного типа на 5–10 м 3 . При более высоком расходе нужна флотационная установка, потому что её производительность выше.

Решения Биомикрогели ® для очистки сточных вод

Очистка производственных и ливневых стоков

Один из способов повысить степень очистки сточных вод и сократить капитальные, эксплуатационные затраты и издержки на реагенты – использовать флокулянт BMG–C2 вместе с флотатором или отстойником.

Пример схемы очистки производственных и ливневых стоков с флотатором

Преимущества от внедрения решения Биомикрогели ®

Скорость работы реагентов и оптимизация их дозировки помогает снизить затраты.

В результате работы BMG–С2 получается минимальный объём осадка, который передаётся на утилизацию или захоронение.

BMG–С2 создан на основе природных полисахаридов, поэтому в очищенной им воде нет реагентного загрязнения.

Очистка попутно добываемой и подтоварной воды

Подтоварные воды образуются в результате отстаивания в резервуарах товарной нефти и продуктов её переработки. Попутно добываемые – это пластовые воды в нефтяной залежи.

Чтобы увеличить степень очистки этих сточных вод с 50–60 мг/л до 10–20 мг/л, сократить затраты на очистку и негативное воздействие на окружающую среду, Биомикрогели ® разработали решения на основе реагентов – коагулянта BMG–P2 и флокулянта BMG–C2.

Преимущества от внедрения решения Биомикрогели ®

Сокращение ремонтов скважин.

Снижение нагрузки на оборудование подготовки воды для закачки в скважины.

Заключение

Правильная очистка сточной воды очень важна. Если загрязнённый сток попадёт в водоём, это приведёт к заболачиванию, обмелению, гибели его обитателей. Кроме того, эффективное очищение загрязнённых вод – это способ бороться с дефицитом пресной воды.

Что такое сточные воды – определение, виды, способы очистки

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. Это так называемые органические сточные воды

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.

Сточные воды — виды, методы очистки, очистные сооружения

Учитывая тот факт, что сточные воды могут представлять угрозу жизни, а помимо этого от них страдает экология окружающей среды, был принят ГОСТ, в котором к ним предъявляются особые требования. Контроль был поручен экологической службе.

Принята система учета, куда вносятся показатели и данные, после того, как берется несколько проб вод, относящихся к сточному типу, на анализ. Санитарными нормами стали прописываться допустимые нормативы и условия концентрации (ПДК СанПин 4630-88 «Допустимые нормы загрязняющих сточных вод»), этими же правилами регулируется ХПК и БПК.

Современные технологии позволяют привести состав таких стоков к приемлемой норме. В большинстве случаев для этих целей применяются определенные технологии, разработанные для переработки содержащихся в жидких отходах веществ определенного типа.

Классификация вод, которые принято называть сточными, производится согласно принятым в соответствующих ГОСТах нормам, разделяющим их на:

бытовые, то есть стоки водоотведения из квартиры и дома. Эти виды отходов представляют серьезную опасность, поскольку содержат в своем составе органику, являющуюся питательной средой для различных бактерий патогенного типа. Поэтому хозяйственно-бытовые стоки, содержащие органические отходы, подлежат обязательной дезинфекции;

производственные, их сбрасывают заводы или другие объекты, где промышленные технологии требуют использование воды;
природные (дождевые), к их образованию имеют отношение атмосферные осадки. Данный вид вод также относится к сточному типу, утилизация осадков выполняется через ливневые канализации. При этом допускается их непосредственный сброс в водоемы.

Способы очистки

Есть много методов, используемых для удаления из стоков инородных веществ, мы рассмотрим наиболее функциональные из них:

механическая очистка сточных вод, с ее помощью удаляются взвешенные вещества, на этом принципе работают отстойники, фильтры и нефтеловушки. Как происходит процесс переработки в каждом типе устройств рассмотрим чуть позже, когда перейдем к очистным сооружениям. Заметим, что механическая переработка может комбинироваться с другими видами;
удаление загрязнений химическим способом. В неочищенные воды, относящиеся к сточным, добавляются вещества, благоприятно влияющие на создание подходящих условий для химических реакций, убирающих загрязнение. Например, так понижается содержание тяжелых металлов и удаляется фенол. Химические методы рассчитаны на определенные виды вод, относящихся к сточным;
механохимическая обработка. Единственное различие с обработкой, где используются механические технологии, проявляется в виде добавления коагулянтов, которые заставляют выпадать загрязнения в осадок;
физико-химическая. При очищении вод, считающимися сточными, в этой технологии широко применяются процессы гальванического характера, а также флотация, обмен ионами и т.д.
биохимическая. Наиболее экологичным способом очистки сточных вод является этот метод, он применяется для улучшения результатов технологии механического очищения.. Для этого в жидкость добавляются бактерии, благодаря чему органика, входящая в ее состав, начинает минерализироваться.

Для ускорения процесса переработки стали повсеместно применяться аэротенки сооружения биологической системы очистки сточных вод.

Очистные сооружения

Для переработки стоков, относящихся к бытовому типу, применяются комплексные сооружения, к элементам которых относятся:

отстойники, в них происходит расслоение взвешенных частиц. Те, что с большим удельным весом, выпадают виде осадка. Инородные элементы, которые легче жидкости, уходят в поверхностные слои;

песколовки, они выполняют роль фильтра, в котором собираются примеси, не поддающиеся растворению, например, песок, битое стекло, шлаки и т.д.;
решетки, их назначение улавливать содержащийся в стоках крупноразмерный мусор, например, ветошь, полиэтиленовые кульки или ветки.

В быту широко применяются септики, по сути они представляют собой мини отстойники. Для улучшения их результативности используются специальные биопрепараты, называемые антисептиками. Они содержат в своем составе различные виды микроорганизмов, способствующих разложению выпадающей в осадок органики.

Чтобы очистить отстойник при его заполнении илом, используется насос, эту процедуру достаточно выполнять один раз в несколько лет.

Видео: Как чистят сточные воды.

Аэротенк несколько отличается по принципу действия от отстойника, схема его работы отображена на картинке.

Схема работы аэротенка для переработки вод, относящихся к сточным

Используемые обозначения:

А – аэротенк;
B – отстойник для обогащенной кислородом смеси ила и канализационных стоков;
c – патрубок для подачи бытовых стоков (подключается канализация);
d – поступление смеси стоков и ила;
е – отвод очищенной жидкости;
f – патрубок для откачки излишков ила;
g – возврат ила.

Принцип действия

поступающие стоки «с» соединяются с активным илом в резервуаре аэротенка «А»;
смесь обильно аэрируется, что способствует процессу биологического окисления, в результате которого происходит быстрое разложение органики;
обогащенная кислородом смесь воды и ила «d» подается в резервуар «B»;
прошедшая очистку жидкость «е» откачивается по мере заполнения;
необходимое количество ила возвращается через отводы обратно для смеси со стоками «g», в то время, как его излишки выводятся через патрубок «f».

Данный способ довольно эффективен, если произведен правильный расчет и соблюдается технологический процесс, характеристика переработки воды приближается к 98%.

Аэротенки очищают воду от органики, при этом удаляют из нее азот и фтор, а также их соединения. Единственный недостаток этого способа — критичность к содержанию в стоках токсичных и губительных для бактерий соединений.

Использование аэротенка

Заметим, что высушенный ил с аэротенка, как и осадок из септика или отстойника, для бытовых вод, относящихся к сточному типу, являются отличным удобрением.

Для переработки производственных сточных отходов с завода или производственного предприятия используются сооружения, чей принцип действия очистки воды аналогичен отстойникам, например, нефтеловушки, устанавливаемые на НПЗ. Единственное отличие этих устройств связано со способом удаления загрязнений.

Флотаторы, эти сооружения позволяю ускорить процесс выделения из вод, относящихся к сточному типу, легких фракций. С этой целью резервуар-отстойник подвергается аэрации.

Флотационная установка

Взвешенные вещества, содержащиеся в стоках, также могут выводиться при помощи гидроциклонов. В принцип их работы заложено использование центробежных сил, возникающих при быстром движении воды внутри цилиндроконического корпуса аппарата.

Для отбора из жидкости взвешенных веществ мелкодисперсного типа применяются очистные фильтрующие установки, в качестве фильтра может выступать крупнозернистый песок, а также сетчатый или тканевый материал.

Дезинфекция

Отдельно необходимо рассказать про обеззараживание, это обработка, которой подвергаются сточные воды, перед тем как осуществляется их сброс, которая проводится для уничтожения патогенных микроорганизмов. Такая процедура производится в резервуарах, идентичных отстойникам. Для обработки стоков бытового происхождения используется хлор или хлорная известь.

Методы очистки сточных вод

При отведении загрязненных жидкостей с объекта нужно продумать, как их дополнительно очистить. Это снизит нагрузку на грунт, в подземные воды попадет меньше тяжелых металлов, токсичных компонентов. Существуют разные методы и системы очистки сточных вод. При выборе учитывают тонкости работы оборудования и применяемых технологий, за счет которых преобразуются опасные вещества, распадаются на простые элементы, соединения, не причиняющие вреда.

Содержание:

Тонкости очистки сточных вод

Сточные воды – это отработанные жидкости, продукты жизнедеятельности. Они содержат загрязнения – фракции разной величины, плотности. Так определяется консистенция жидкости. Прежде чем выбирать метод очистки, нужно узнать свойства стоков. Их виды:

хозяйственно-бытовые: содержат органические составляющие, остатки пищи, фекалии – выводятся из разных сантехнических приборов, стекают в канализационную трубу, по ней – в очистное сооружение, главная опасность таких стоков – болезнетворные бактерии;
производственные: сложная по составу жидкая среда, содержит токсичные компоненты, но состав меняется в зависимости от вида объекта, где образуются стоки (текстильные фабрики, нефте-, рыбо-, мясоперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажные предприятия).

Кроме основных компонентов, в состав стоков входят жиры, химические элементы, которые способствуют образованию стойких отложений. Чтобы снизить риск загрязнения окружающей среды – меняют состав стоков. Это позволяет отправить их в окружающую среду после обработки, для чего используют несколько методов. Одни технологии убирают только твердые включения, другие способствуют распаду компонентов. Используют сразу несколько или только один из вариантов – зависит от состава жидкой среды.

Методы и виды очистки

Чтобы использовать сточные воды для других нужд, проводится очистка. Она бывает одно- и многоступенчатой. Выбор делают с учетом следующих факторов.

Характер стоков (их происхождение, на каком объекте, производственном участке образовались).
Тип компонентов.
Цель дальнейшего использования, что позволит определить, какие компоненты из первоначального состава допустимо оставить в стоках, в каком количестве, к примеру, для получения технической воды удаляют более 99% фракций, веществ.

Механический способ

Очистка применяется, когда оборудование не рассчитано на дальнейшую работу с загрязненной жидкостью, требуется снизить концентрацию фракций. Также механический способ берется за основу, когда осадок, отделенный от жидкости, задействуется повторно для других целей. Его использование оправдано в качестве главного и вспомогательного метода. В первом случае достаточно удаления основной доли загрязнений – твердых фракций разного размера. Но чаще механический способ применяется одновременно с другими. Тогда сначала стоки очищают от загрязнений с помощью одного из приспособлений, видов оборудования:

фильтры: отличаются конструкцией и размером ячеек, что определяет область применения, способность удалять загрязнения разной величины;
уловители веществ: бензина, масла и т. д.;
песколовки;
отстойники: создают условия для отделения веществ, фракций от жидкости, они собираются на разных уровнях воды – чаще у поверхности.

Химический способ

Очистка сточных вод при помощи реактивов осуществляется, когда нет времени на длительное отстаивание или фильтрацию жидкости. Также химический способ подходит для тех случаев, когда процесс отделения загрязнений сложный, многоэтапный. Целесообразно применить химреактивы, чтобы способствовать преобразованию веществ и фракций. Компоненты разрушаются или трансформируются – происходит распад на более простые.

Процесс может проходить при отсутствии признаков, но чаще выпадает осадок – это хлопья, они легче твердых фракций, которые ранее содержались в стоках, менее плотные, а потому проще очистить жидкость. Такие включения удаляются обычным фильтром, мелкоячеистой решеткой.

Следует правильно подбирать химические реактивы, если это правило не выполняется, возникает непредсказуемая реакция, сопровождаемая образованием газов, пены, новых соединений. Но при использовании подходящих веществ можно удалить из стоков до 95% нерастворимых компонентов, до 25% растворимых веществ.

Физико-химический способ

Технологии, основанные на одновременном применении физических и химических способов, повышают эффективность очистки сточной жидкости. Можно отделять компоненты, не подверженные окислению или разрушению. Это органические, неорганические, мелкодисперсные вещества.

Коагуляция: позволят объединить более мелкие частицы в крупные образования, это повышает эффективность работы фильтрующих приспособлений, оборудования, сооружений.
Озонирование: процесс, сопровождающийся образованием озона из кислорода, вследствие этого происходит окисление сторонних веществ.
Воздействие ультразвуком: метод используется для очистки твердых тел, которые сильно загрязнены, под действием ультразвуковых волн создаются акустические течения, радиационное давление, обеспечивается акустокапиллярный эффект, благодаря этому от поверхностей отделяются сложные загрязнения.
Экстракция: различают двух-, трехслойные экстракции, основа процесса – переработка с упрощением процесса электрохимического извлечения токсичных компонентов.
Сорбция: метод применяется для работы с нейтральными и агрессивными средами, действует в структуре сорбционного материала, нужный результат получают благодаря процессу адсорбции и механического задержания.
Ионообменные смолы: нерастворимые вещества, которые взаимодействуют с ионами раствора, удаляют загрязняющие компоненты.

Биологические способы

Процесс предполагает необходимость участия микроорганизмов: аэробных, анаэробных. Биологический метод очистки применяют после удаления основной части твердых включений, сначала всегда используют механический способ. Суть технологии заключается во влиянии процессов жизнедеятельности бактерий на состав, структуру жидкости. Микроорганизмы способны расщеплять органику – это подходящая среда для их питания. Бактериям для существования нужны компоненты, которые высвобождаются из органических загрязнений: вода, метан, углекислый газ, азот, фосфор, калий и др.

Бактерии размножаются в разных условиях:

аэробные: микроорганизмы обитают, расщепляют загрязнения, если находятся в кислородсодержащей среде, тогда жидкость очищается на 95%;
анаэробные: существуют в бескислородной среде, недостаток очистки стоков таким способом – низкая эффективность (удаляется лишь до 70% загрязнений), лучше всего анаэробные бактерии проявляют себя на полях фильтрации, при таких условиях не предъявляют высоких требований к очистке стоков.

Рассмотренные варианты берутся за основу при проектировании разных сооружений.

Аэробные бактерии обычно составляют основу рабочей среды септиков, очистных сооружений локального типа. Более эффективна автономная система канализации, которая работает на основе анаэробных микроорганизмов. В результате действия таких станций получают техническую воду. Внутри находится несколько отсеков. Жидкость перетекает из одного в другой, постепенно снижается содержание загрязнений.

Биологический метод применяется в разных условиях. Сопутствующие приспособления, оборудование:

Способ биоочистки	Принцип фильтрации
Биофильтры	Основа – фильтр, покрытый биологической пленкой, через него пропускается загрязненная жидкость. Благодаря этому окисляются органические примеси, разрушаются, а значит, процесс очистки происходит быстрее и легче.
Биологические искусственные водоемы	Создаются искусственные условия, которые имитируют природную среду. Очистка таким способом происходит медленно, зато не требует применения агрессивных средств, полностью экологична, эффективна.
Аэротенки	Все процессы развиваются в емкостях, которые производятся из пластика или металла. Особенность метода – возможность применения аэробных и анаэробных бактерий. На дне и стенках емкости постоянно образуется активный ил. Его массу увеличивают микроорганизмы.

Комбинированные способы

Очистка канализационных стоков или других загрязненных вод предполагает необходимость поэтапного применения разных технологий. Первым используют механический метод. Он удаляет значительную часть сторонних включений. Затем используют способы, которые собирают на себя оставшиеся частицы, улавливают их разными способами. Вариант более эффективный, чем одноэтапная очистка бытовых стоков или промышленных жидких отходов.

Влияние неочищенных стоков на окружающую среду

Если не использовать очистные сооружения, оборудование, простые приспособления, жидкая среда с высоким уровнем загрязнений сделает невозможным использование грунта для посадки растений, а забор воды – с целью полива, применения в быту и др. Владельцы частных домов, как и руководители крупных предприятий, часто пренебрегают этим правилом. В результате стоки, содержащие токсичные компоненты, сбрасываются в окружающую среду. Такой поступок приводит к загрязнению подземных вод, не сразу, но это скажется на качестве жизни людей.

Установка очистных сооружений решает проблему загрязнения окружающей среды, но вместе с тем руководство промышленных предприятий получает возможность утилизировать стоки. Для очистки жидкости используют разные методы: на биологической, физической, химической основе, комбинированные. Выбор делается по составу стоков, дальнейшей цели их применения или утилизации. Результат таких действий – очистка воды от твердых фракций, обеззараживание, извлечение веществ с особыми свойствами, их окисление.