Из этой статьи вы узнаете:
Методы очистки сточных вод очень важны в реалиях нашей жизни. Ведь вода является незаменимым ресурсом для существования всего живого. Кроме того, ее используют во многих промышленных отраслях, которые, стоит заметить, тоже должны обеспечить качественный состав воды при ее использовании в технологических процессах.
Существуют различные способы обеззараживания, каждый из которых обладает своими преимуществами, но также имеет и недостатки. В данном материале мы разберём, какие есть промышленные методы очистки сточных вод.
Опасность сточных вод для окружающей среды заключается в том, что в стоках содержатся микроорганизмы, а также средства бытовой химии, все это представляет собой токсичные вещества как органического, так и неорганического происхождения.
Прежде чем слить стоки, их необходимо обеззараживать. В противном случае из-за распространения патогенных микроорганизмов и токсичных веществ начнется эпидемия, поскольку инфекционные заболевания передаются через воду.
Так, в стоках, не прошедших очистку, содержатся возбудители холеры, дизентерии, брюшного тифа, сальмонеллеза, вирусных гепатитов А и Е, полиомиелитов 1-3 типов, энтеровирусных и аденовирусных заболеваний, лямблиоза, лептоспироза, бруцеллеза, туберкулеза, гельминтоза. Все вышеперечисленные заболевания очень опасны для человека. Согласно данным ВОЗ, в 1970 году две трети населения Земли испытали на себе последствия загрязнения естественных водоемов.
Выделяют две группы стоков: производственные и хозяйственно-бытовые:
В зависимости от вида загрязнения можно понять, какие методы очистки сточных вод подойдут в том или ином случае. Далее рассмотрим, какие загрязняющие вещества могут попадать в стоки из разных отраслей промышленности.
В хозяйственной деятельности применяются различные методы очистки сточных вод:
Об этих методах поговорим подробнее далее.
Существует несколько принципов выделения загрязняющих веществ, применяемых в механических методах очистки сточных вод:
Данные методы очистки сточных вод можно объединять друг с другом либо использовать отдельно. С их помощью получится заметно уменьшить уровень загрязнения водоемов опасными микроорганизмами, улучшив качество сбрасываемой воды.
Далее рассмотрим, что собой представляют наиболее часто применяемые методы очистки.
Первичная очистка сточных вод происходит с помощью механической решетки. Она позволяет отделить крупные включения, которые поступают в приготовленный мусоросборник.
В механизированных решетках также есть отстойники, они необходимы, чтобы отделить взвешенные частички.
Это интересно!
При отстаивании происходит расслаивание дисперсионной среды на несколько слоев. Верхний слой представляет собой плавающие пленки, средний – вода, нижний – оседающие на дно тяжелые включения. Отстойники могут быть вертикальные либо горизонтальные, их используют для того, чтобы выделить основную массу взвешенных и коллоидных включений.
Задача отстойников – на первом этапе очищения стоков удалить из них крупные нерастворимые частички. Происходит это следующим образом: твердые тяжелые включения скапливаются и оседают на дно механизированных решеток. Кроме того, осуществляется расслаивание всех поступающих в отстойник сточных вод: легкие фракции поднимаются вверх и образуют пленку, твердые тяжелые включения оседают на дно, а посередине остается слой первично очищенной воды.
За счет сил тяготения и непрерывной работы вертикальных либо или горизонтальных модулей в отстойниках запускается процесс очистки без гидролиза, то есть смешивания с водой. Отсутствуют также процессы гниения, растворившиеся частицы не загрязняют другие массы воды. Твердый осадок удаляют с помощью насоса и обезвоживают.
Для удаления нефти, жира и масел применяют нефтеловушки и бензомаслоотделители. В них установлены металлические пластины, притягивающие взвешенные частички жира, масел и нефтепродуктов. Такие пластины не только улавливают продукты нефтепереработки, но и отталкивают воду. Это становится возможным за счет введения коагулянта, который создает подходящую среду для нерастворенных частиц. За счет гравитации наверх поднимаются включения жира, масла. Они поступают в жироуловители, представляющие собой отсеки, в которых оседают тяжелые частицы, более легкие включения, наоборот, всплывают.
Гидроциклон представляет собой установку, в которой жидкость вращается по спирали, и испытывает действие центробежной силы. В результате тяжелые включения отделяются, попадают в накопитель, он находится в нижней части очистного оборудования. Очищенная вода выталкивается в отверстие, расположенное в верхней части установки.
Такие устройства применяются, чтобы отделять частички песка. Наиболее популярными являются следующие методы очистки сточных вод: центрифугирование, фильтрация и микрофильтрация. Также используются тангенциальные песколовки, они функционируют по принципу вращения. Стоки поступают сверху вниз по кругу, очищенная вода поднимается наверх и выходит в центральное отверстие. Скорость вращения центрифуги небольшая, поэтому песок выпадает в осадок, происходит очищение сточных вод. Затем собранный песок утилизируют.
Данный способ фильтрации реализуется за счет применения центробежных сил. Во время движения жидкости происходит отделение взвешенных частичек, содержащихся в стоках.
Этот метод очистки сточных вод является энергоемким, поскольку необходимо вращать корпус для очищения стоков от мелкодисперсных включений.
Центрифугирование применяют достаточно редко по сравнению с методами осаждения и фильтрования. Такой метод локальной очистки производственных стоков подходит, если важно сохранить выделенный остаток, представляющий собой ценный продукт, который можно использовать в дальнейшем.
Данный метод подходит также в тех случаях, когда стоки имеют мелкодисперсный состав, нет возможности использовать реагенты для очистки. Для установки оборудования для центрифугирования потребуется небольшая площадь. Центрифуги также применяют, чтобы обезвоживать осадок стоков.
Для реализации этого метода применяют фильтры и системы перегородок, они задерживают твердые включения, но пропускают воду. Чаще всего фильтры изготовлены из синтетических материалов (пенополиуретана, полистирола, полипропилена) либо натуральных компонентов (кварцевого песка, керамзита, дробленого гравия, бурого угля).
Существуют фильтры с системой восходящей и нисходящей очистки. У каждого из них есть преимущества и недостатки, однако наиболее высокая эффективность у фильтра второго вида, кроме того, он является бюджетным. Что касается фильтра с восходящим потоком, то его недостаток кроется в том, что он быстро заиливается.
С помощью микрофильтрации получится удалить мельчайшие частички из стоков. Микрофильтры способны уловить включения, размер которых 0,1-1 мм. Данный метод очистки сточных применяют в тех случаях, когда необходимо удалить полимеры, керамические остатки, стекло, металл. Фильтрационное оборудование оснащено специальными мембранами.
Химический метод очистки сточных вод используется, когда требуется удалить растворенные вещества, способные нанести вред окружающей среды. Очистка осуществляется с помощью реагентов.
Окисление позволяет обезвреживать опасные примеси, к примеру цианиды, соединения меди и цинка, сульфиды, сероводород.
Могут применяться всевозможные окислители: озон, хлор, фтор, пероксид водорода, марганцовка. Однако наибольшую эффективность показывает именно озон. Он способен разрушить как органику, так и неорганику, обесцветить стоки, устранить едкий амбре и неприятный привкус, убить патогенные микроорганизмы. Однако использование озона – достаточно дорогой метод очистки сточных вод. Необходим большой объем реагентов, которые придется хранить на специальном складе.
Метод восстановления имеет место, если в стоках содержатся легко восстанавливаемые включения, к примеру соединения ртути, хрома, мышьяка. Так, соединения ртути можно восстановить до металлической ртути, чтобы удалить ее, используется способ отстаивания либо фильтрования. Восстановителем является сульфит железа, гидросульфит натрия, сероводород, активный уголь, диоксид серы.
Этот метод очистки сточных вод подходит, если в стоках растворены кислоты и щелочи.
Наиболее популярный способ: смешать кислые и щелочные стоки. Кроме того, можно осуществить очистку кислых вод с добавлением нейтрализующих реагентов. Чаще всего используется гидроксид кальция, другое название которого «известковое молоко», сода, доломит, всевозможные щелочные соединения.
Это интересно!
Суть данного способа очистки в следующем: нерастворимые кристаллические включения выпадают в осадок, на них задерживаются загрязнения.
Чтобы осуществить этот метод, необходимо ввести реагенты. У осаждения есть один минус: процент очистки достаточно низкий, образуется шлам в большом объеме, повышается токсичность и содержание солей в стоках.
С помощью таких методов получится очистить сточные воды от мельчайших взвешенных частичек, к примеру от органических остатков, минералов, газов, которые содержатся в стоках.
Для реализации данного метода фильтрации необходимо ввести коагулянты. Мельчайшие включения будут адсорбироваться частицами гидроксида. Затем загрязнения выпадут в осадок на дно очистительной емкости.
Чтобы осуществить коагуляцию, требуется ввести в систему реагенты, которые заставляют слипаться взвешенные частички. После этого загрязнения выпадут в осадок. Коагулянтом могут выступать соли кислот, железа и алюминия, а также реагенты на основе гидрохлорида.
Флокулянты используют, чтобы уменьшить количество дорогостоящих реагентов, а также увеличить длительность процесса коагуляции. В результате проводимой химической реакции образуются хлопья, они поглощают загрязнения. Флокуляция позволяет устранить серьезное загрязнение, при этом не требуется вводить коагулянт.
Загрязняющие частички, растворенные в стоках, имеют прочную связь за счет молекулярно-гидратной оболочки. Чтобы разрушить ее, необходимо изменить заряд частиц. Соединения, в которых содержится железо (Fe-), а также алюминий (Al-), положительно заряжены, коллоиды имеют отрицательный заряд. В итоге химической реакции происходит взаимодействие частиц и нейтрализация заряда.
После подобной фильтрации сточные воды становятся прозрачными и бесцветными. Этот метод очистки используют на текстильных заводах и целлюлозно-бумажных фабриках. Процент обесцвечивания при реализации этого способа составляет 95 %.
Метод напорной флотации вместе с использованием рентген-установки подходит, чтобы удалять из сточных вод АПАВ, жировые эмульсии, растворенную в воде органику, а также тонкоэмульгированные продукты нефтепереработки.
Принцип очистки следующий: молекулы взвешенных частичек налипают к воздушным пузырькам. Затем эти частицы собираются на поверхности раздела фаз, при этом удается достичь степени очистки 85-95 %.
Условно можно выделить 3 группы взвешенных частичек в зависимости от структуры вещества, которое нужно отделить:
Рекомендуется использовать наиболее эффективные реагенты, применяемые при флотации, к примеру, «ВПК-402» и «Аква-Аурат18». То, насколько средство будет эффективным, зависит от типа загрязнений, которые нужно удалить. К примеру, для жиров процент очищения составляет 85 %, показатели БПКп и ХПК удается снизить всего 50 %.
Принцип метода электрофлотации заключается в электролизе. Мельчайшие загрязнения скапливаются на поверхности за счет микропузырьков электролитических газов.
Ионный метод очистки сточных вод основан на применении синтетических ионообменных смол, которые называются иониты. С их помощью удается очистить воду от ионов металлов, а также от солей и прочих загрязнений.
Продаются иониты в виде гранул, все, что требуется, – засыпать их в фильтр очистной установки.
Метод ионного обмена используется, чтобы удалить из стоков различные металлы, в том числе тяжелые, к примеру цинк, медь, хром, никель, свинец, ртуть, кадмий, ванадий, марганец. Кроме того, получится отфильтровать такие элементы, как мышьяк, фосфор, а также цианистые соединения и радиоактивные вещества. С помощью данного метода получится снизить уровень содержания токсичных веществ в стоках до предельно допустимой концентрации, чтобы их можно было использовать в технических целях либо в системах оборотного водоснабжения.
При реализации данного способа очистки используются сорбенты. Они представляют собой специальные вещества, притягивающие органику. Главный плюс этого метода очистки сточных вод заключается в том, что с его помощью получится удалить органические включения, даже если это не удалось сделать посредством других способов.
Сорбцию применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных и тонкоэмульгированных продуктов нефтепереработки. Этот метод поможет устранить устойчивые органические соединения. Сорбентами могут выступать цеолиты, уголь либо керамзит. Одно из этих веществ нужно выложить в 1-3 слоя в специальные блоки.
Чтобы выполнить доочистку стоков предприятий нефтепереработки, обычно используют ПАУ (порошкообразный уголь, например, МИУ-С). Основные его преимущества заключаются в следующем: высокий процент очистки, химическая устойчивость и механическая прочность.
Сорбенты после использования можно восстанавливать. Регенерация проводится раствором щелочи.
Принцип действия этого метода очистки сточных вод заключается в следующем: чтобы извлечь растворенные в стоках загрязнения, необходимо трансформировать их в экстрагент. Он представляет собой жидкость, не смешивающуюся с водой.
По завершении фильтрации получается экстракт и рафинат. Экстракт – это раствор извлеченных загрязнений в экстрагенте. Рафинат – это остаточный водный раствор, в котором не содержатся опасные примеси. В роли экстрагента может выступать органический растворитель, к примеру бутилацетат, бензол.
При реализации этого метода очистка происходит за счет действия электротока. Его пропускают через стоки, в результате удается извлечь из воды загрязнения.
В итоге такой технологии образуются сильные окислители. Если в стоках растворить хлор либо его соединения, удается очистить и обеззаразить воду.
После отстаивания сточные воды перемещаются в аэротенки. Они представляют собой установки биокисления. В них происходит смешивание стоков с активным илом, состоящим из хлопьевидных соединений специальных микроорганизмов. В эту же емкость подаются пузырьки воздуха.
Аэробные бактерии начинают поглощать органику, окисляя ее, в результате объем активного ила увеличивается. Затем жидкость поступает во вторичный отстойник, в нем ил опускается на дно, часть его отводят на обработку, остальной ил подается обратно в аэротенк.
Если нет необходимости в установке большой производительности, можно использовать не аэротенк, а биофильтр. Он выполнен в виде конструкции башенного типа, в которой находится специальный наполнитель, заселенный активными микроорганизмами. Воздух подается в установку снизу, стоки перемещаются сверху вниз через наполнитель, происходит их очищение бактериями, которые перерабатывают органику в кислородной среде.
В стоках, прошедших через фильтрацию, содержится много опасных бактерий. Прежде чем сливать такую воду в водоем, следует провести процедуру обеззараживания. Для этого используются:
Какой метод очистки сточных вод является наиболее эффективным? Нельзя дать однозначный ответ, поскольку у каждого из них есть свои плюсы и минусы. При хлорировании используется токсичный хлор, использовать его нужно осторожно. Важно выдержать воду после такой обработки в течение минимум 30 минут, чтобы хлор выветрился. Поэтому при реализации этого метода используют контактные емкости. Эти резервуары, особенно когда их производительность большая, займут много места.
Метод озонирования достаточно затратный и энергоемкий, для его реализации потребуются герметичные емкости.
Недостаток ультрафиолетового облучения воды заключается в низкой производительности.
При очистке хозяйственно-бытовых сточных вод в первичных отстойниках выпадает осадок, во вторичных отстойниках (после аэротенков) образуется активный ил.
Такой осадок необходимо правильно переработать и утилизировать. Проблема заключается в том, что такой ил имеет специфические свойства и образуется в большом количестве. Обычно осадок представляет собой органическую суспензию, которую трудно отфильтровать.
В зависимости от выбранного метода отчистки сточных вод и состава, объем ила колеблется от 0,5 до 10 % от стоков, которые поступают на очистку. Влажность осадка равна 90-99 %, при этом влага находится в связанном состоянии. Прежде чем утилизировать такой ил, важно провести процедуру обеззараживания, поскольку в нем содержатся бактерии и гельминты.
Необходимо правильно переработать, а затем утилизировать скопившийся осадок, для этого нужно решить несколько важных задач, а именно сократить влажность осадка, провести его стабилизацию, уничтожить опасные бактерии и гельминты.
Чтобы перевести основной объем органического остатка в минеральную форму, осуществляют метановое сбраживание, а также проводят аэробную стабилизацию.
Метановое сбраживание реализуется в метантенках, в этих резервуарах при высокой температуре осуществляется минерализация осадка с выделением газа метана. Во время сбраживания, помимо минерализации, также происходит обеззараживание органического осадка за счет термического воздействия.
Выделившийся метан чаще всего используют на самих очистных сооружениях для внутренних задач предприятия. Проблема кроется в том, что газ загрязняется примесями.
Метод аэробной стабилизации используют для минерализации осадка. Во время этого процесса происходит активная аэрация илистого осадка в специальных сооружениях, похожих на аэротенки. Затем осадок обезвоживают. Для этого применяют естественные методы: осадок подсушивают на иловых площадках. Также используется механический способ, когда используются ленточные либо камерные фильтр-прессы, центрифуги, вакуумные фильтры.
Прежде чем обезвоживать илистый осадок, влагу нужно перевести из связанной формы в свободную. Для этого ил следует обработать реагентами и флокулянтами. После обезвоживания влажность осадка составляет 70-80 %, все зависит от выбранного метода. Затем осадок поступает на последующую переработку, его обеззараживают термическим способом.
Продезинфицированный осадок используется в качестве удобрения растений.
Полную очистку стоков можно осуществлять комбинированными методами, которых существует несколько. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.
Другое название данного метода очистки сточных вод – «обратный осмос». Осуществляется очистка следующим образом: стоки разделяются с помощью фильтрования под давлением с применением полупроницаемых мембран.
Эти мембраны пропускают молекулы воды, задерживая ионы солей. После такой фильтрации получается чистая вода и концентрированный раствор, который можно утилизировать. Чтобы реализовать метод очистки стоков с помощью обратного осмоса, применяют рулонные, трубчатые, фильтр-прессные аппараты, а также установки с полым волокном.
Электрохимическая очистка включает в себя множество методов очистки сточных вод, которые основываются на воздействии тока. При реализации таких способов используются растворимые и нерастворимые электроды.
Данный метод подходит, чтобы очистить стоки от коллоидных и взвешенных частиц. С помощью электрокоагуляции также получится удалить примеси с высокой адсорбцией к коагулянту, к примеру красители, нефтепродукты, частички жира и масла.
Суть электрофлотации заключается в том, что загрязнения притягиваются к воздушным пузырькам. Такие пузырьки образуются в процессе электролиза. В результате удается очистить сточные воды от частичек жира и продуктов нефтепереработки, а также взвешенных веществ.
Метод электрохимической деструкции позволит расщепить сложные химические загрязнения на простые и безопасные вещества. При реализации этого метода в стоках происходит образование ионов гипохлорида, они очищают сточные воды от патогенных микроорганизмов. Этот способ используется для фильтрации сточных вод, поступающих из фармацевтических заводов и инфекционных больниц.
Заключительный этап – обеззараживание стоков. Данный шаг позволяет убить опасные вирусы и бактерии, которые могут привести к возникновению тяжелых заболеваний.
Наиболее опасны хозяйственно-бытовые, а также промышленно-бытовые стоки, отходы с инфекционных больниц, поверхностно-ливневые стоки, жидкие отходы, поступающие с птицефабрик, мясоперерабатывающих предприятий. Если не провести очистку и обеззараживание таких сточных вод, может начаться эпидемия.
Обеззараживание позволяет уничтожить опасные бактерии и вирусы, находящиеся в стоках после фильтрации.
Метод обеззараживания, показавший максимальную эффективность, – применение УФ-излучения. Чтобы осуществить такую обработку, используют облучение с длиной волны 200-400 нм. При такой бактерицидной обработке лучи проникают в ДКН патогена, разрушая его. В результате размножение бактерий прекращается. Применение подобных установок позволяет остановить образование токсичных веществ в стоках. Только после такой обработки можно сбрасывать воду в водоемы, при этом биоценоз не будет поврежден.
Чтобы осуществить эффективную очистку и обеззараживание бытовых или промышленных стоков, важно подобрать оптимальный метод очистки сточных вод, использовать подходящие реагенты.
Добиться необходимого результата получится с помощью физико-химического, биологического и комбинированного методов очистки сточных вод, именно они являются наиболее популярными. Важно действовать комплексно, для этого нужно не только выбрать подходящий метод очистки, а также правильно использовать очистное сооружение и регулярно обслуживать его.
Чтобы очистить стоки, придется приложить много усилий. Потребуются специальное оборудование и реагенты, недопустимо нарушение технологии работы.
Если все сделать правильно, после очистки стоки будут полностью безопасны для биоценоза и человеческого организма. Для достижения высокого процента очистки нужен комплексный подход. Редко когда удается добиться необходимого результата, применив всего лишь один метод очистки, обычно требуется комбинировать несколько технологий.
Наши преимущества
18 лет на рынке
Более 2-х тысяч заказов в год
Гарантия на все виды работ
Позвонить бесплатно
