Способы очистки сточных вод

Способы очистки сточных вод могут быть разбиты на три группы: механические, физико-химические, биохимические.

Сооружения для очистки сточных вод располагают таким образом, что вода проходит их последовательно. В сооружениях для механической очистки сначала задерживают наиболее тяжелые и крупные взвешенные вещества, а затем отделяют основную массу нерастворенных загрязнений. Далее в сооружениях для биохимической очистки удаляют тонкие взвеси, оставшиеся коллоидные и растворенные загрязнения. После этого выполняют обеззараживания сточных вод.

Механическая очистка сточных вод применяют для удаления взвешенных примесей и частично коллоидов. Смешивание сточных вод и усреднения концентрации их загрязнений. Механическая очистка выполняют процежуванням, отстаиванием и фильтрованием. Состав сооружений комплекса очистки сточных вод принимают в зависимости от нужной степени очистки. Максимальное увеличение прозрачности и значительное снижение БПК достигаются в двухъярусных отстойниках и отстойниках с преаерациею или биокоагуляциею.

В зависимости от производительности технологические схемы механической очистки могут быть такими: при расходе до 300 м3/сутки - двухъярусные отстойники, хлораторная установка, иловые площадки, при расходе до 12 тыс. м3/сутки - решетки, песколовки, двухъярусные отстойники, хлораторная установка, контактные резервуары, иловые площадки, при расходе от 100 тыс. м3/сутки - решетки, песколовки, горизонтальные отстойники (вертикальные отстойники, биокоагуляторы при расходе до 36 тыс. м3/сутки, радиальные отстойники при расходе более 50 тыс. м3 / сутки), хлораторная установка, контактные резервуары, метантенки, иловые площадки.

Физико-химическая очистка сточных вод заключается в том, что в очищаемой воде вводят вещество-реагент (коагулянь или флокулянт). Вступающие в химическую реакцию с элементами загрязнения, эти вещества способствуют более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых загрязнений обеспечивает уменьшение их концентрации в сточной воде; переводят растворимые соединения в нерастворимые или в растворимые, но безвредные; изменяют реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют их, обесцвечивают окрашенную воду и т.д..

Современные физико-химические методы могут обеспечить глубокую очистку сточных вод. Их использование позволяет существенно интенсифицировать механическую очистку или заменить биохимическое.

Биохимическая очистка сточных вод осуществляют для удаления растворенных и коллоидных органических веществ в процессе их окисления или восстановления с помощью микроорганизмов, способных в ходе своей жизнедеятельности осуществлять их минерализацию.

Сооружения биологической очистки в природных условиях подразделяют на фильтрационные (поля орошения и поля фильтрации) и объемные (биологические пруды и окислительные каналы). В первых сточная вода фильтруется через грнут, содержащий аэробные бактерии, которые получают кислород из воздуха, в других сточная вода протекает через водоем, куда кислород попадает за счет реаерации или механической аэрации.

В искусственных условиях применяют био-и аэрофильтры, аэротенки, компактные установки с механическим аерируванням. Очистка сточных вод в этих сооружениях осуществляется более эффективно, так как в них искусственным путем обеспечиваются более благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов (преимущественно за счет лучшего обеспечения кислородом из воздуха).

Сущность процесса биологической очистки сточных вод заключается в том, что в процессе фильтрации через почву или зернистое среду органические загрязнения задерживаются в нем, образуя биологическую пленку, населенную множеством микроорганизмов. Пленка адсорбирует коллоидные и растворенные вещества, мелкие взвеси и они с помощью аэробных бактерий в присутствии кислорода воздуха превращаются в минеральные соединения. Атмосферный воздух хорошо проникает в почву на глубину 0,2-0,3 м, где и осуществляется наиболее интенсивное биохимическое окисление.

Азот аммонийных солей превращается в нитраты и нитриты, а органический углерод - в углекислоту. На большой глубине, куда проникновение воздуха затруднено, окисление осуществляется за счет денитрификации, т.е. за счет кислорода, выделяемого при распаде нитритов и нитратов. Практически процесс очистки сточных вод осуществляется в слое мощностью до 1,5 м.

Глубокое очищение сточных вод с удалением некоторых биогенных элементов выполняют после их биологической очистки при повторном использовании для нужд технического водоснабжения.

Биогенные элементы - химические элементы, которые постоянно входят в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. К их числу относятся: кислород, углерод, водород, азот, бор, сера, кальций, калий, натрий, хлор, а также йод, цинк, магний, марганец, железо и другие химические элементы, необходимые организмам в ничтожных количествах.

При глубоком очищении наиболее часто решается задача нитрификации, т.е. окисления аммиака до азотной кислоты. Процесс имеет очень большое значение для земледелия, так как переводит азотистые соединения в форму, доступную для питания растений. Кроме того, для водоемов общественного водопользования существуют нормы ПДК по биогенными элементами, в частности для азота, солевого аммиака до 2 мг / л.

С известняковых методов извлечения из воды азота солевого аммиака (десорбция воздухом в щелочной среде; озонирование, хлорирование, нитрификация) все шире внедряется в практику нитрификация. При этом азот из воды не изымают, а переводят азот солевого аммиака в нитраты и нитриты, значительно улучшает кислородный режим водоема.

Процесс нитрификации успешно протекает в биофильтрах, аэрофильтрах и аэротенках за счет жизнедеятельности бактерий - нитрификаторов, и эффект нитрификации соответственно составляет 30-47, 60-70 и 70-75%. Под эффективностью нитрификации понимают отношение суммы образованных нитратов и нитритов до исходного содержания аммонийного азота в процентах.

Для всех сооружений биологической очистки, которые работают в схемах нитрификации, необходим период зарядки или адаптации. Так, для аэротенков он составляет 30-45 дней, при этом наблюдается уменьшение активного ила за сухой веществом вследствие отмирания сапрофитной микрофлоры и вспухания ила.

Наиболее высокий эффект нитрификации достигается аэротенках. В них возможно управлять процессом за счет концентрации биомассы нитрифицирующих ила и оптимизации состава его микробиального населения. Рекомендуется устройство специального резервуара для выращивания нитрифицирующих ила, поскольку прирост активного ила в самом аэротенке-нитрификаторов очень небольшой.

Доочистка сточных вод фильтрованием. Для этого наиболее широко применяют фильтрование на барабанных сетках с ячейками 0,5-1 мм со скоростью 40-50 м / ч с последующим фильтрованием на фильтрах с зернистой загрузкой. Для доочистки биологически очищенных сточных вод используют прямоточные (двухслойные) и противоточные скорые фильтры. Предпочтение необходимо отдавать быстрым фильтрам с направлением потока снизу вверх, а также многослойным каркасно засыпными (рис. 13.1) и крупнозернистым фильтрам. Скорость фильтрования принимают 5-15 м / час. При фильтровании везде зернистое загрузки биологически очищенных сточных вод достигается снижение БПКполн. на 70-80%, ХПК (химическая потребность в кислороде) - на 30-40%, взвешенных веществ - на 80-90%. Промывку фильтров выполняют водой с содержанием взвешенных веществ до 20 мг / л или применяют водовоздушное промывания. На быстрых фильтрах с движением воды сверху вниз необходимо предусматривать устройства для гидравлического или механического рыхления верхнего слоя загрузки. Интенсивность промывки быстрых песчаных фильтров с нижним и верхним промывкой 16-18 л / (с · м2) в течение 6-8 минут, а для двухслойных фильтров - 14-16 л / (с · м2) в течение 8-10 минут. Для противоточных скорых фильтров применяют водовоздушное промывки с таким режимом: продувка воздухом с интенсивностью 18-20 л / (с · м2) в течение 1-2 мин; водовоздушное промывки с интенсивностью 6-7 л / (с · м2) в течение 4-5 мин .

Продолжительность фильтроцикла принимают: для кварцевых прямоточных фильтров 12 часов при начальном содержании взвешенных веществ 15-20 мг / л и 8 часов при 20-40 мг / л, для противоточных и двухслойных фильтров 24 часа при начальном содержании взвешенных веществ 15-20 мг / л и 16 часов при 20-30 мг / л. Вода после промывки фильтров подлежит отстаиванию в течение 2 часов, а затем подается в аэротенки, а осадок поступает на сооружения по обработке осадков. Периодически 1 раз в 3 месяца, загрузки фильтров хлорируется, для чего фильтр заполняется в сутки хлорной водой с концентрацией хлора 0,2-0,3 г / л.

В последнее время для доочистки биологически очищенных сточных вод шире применяют каркаснозасипни фильтры (КЗФ). Особенностью кинетики извлечения ими взвешенных веществ является то, что гравийный каркас задерживает крупные частицы взвешенных веществ в количестве до 40%, выравнивает нагрузку по суспензии и тем самым обеспечивает более однородный дисперсный состав взвешенных веществ, проникающих во второй фильтрующий слой. При этом активный ил, который накапливается в загрузке фильтра, не втрачуе своей биохимической активности. Эффективность доочистки сточных вод на КЗФ составляет: по взвешенным веществам 80-95%, за снижением величины БПКполн. - 66-89%, за снижением величины ХПК - 24-40%.

Оптимальные технологические и конструктивные параметры КЗФ: скорость фильтрования - 10 м / ч, размер фракций гравийного каркаса - 40-60 мм, размер фракций песчаной засыпки - 1-1,25 мм; высота песчаной засыпки 0,9 м, а общая высота гравийного каркаса - 1,8 м. Оптимальные параметры водной и водовоздушной промывки КЗФ: при водной промывке - интенсивность подачи промывной воды 20-22 л / (с · м2), продолжительность промывки 8 мин., при Водовоздушные промывке - интенсивность подачи промывной воды 12-14 л / (с · м2), интенсивность подачи воздуха 20-22 л / (с · м2), продолжительность промывки 10 мин.

Сорбция остаточных органических веществ на активном угле. Сорбция - процесс, который заключается в том, что загрязнение из сточной жидкости или поглощаются твердым телом (абсорбция), оседают на его активной развитой поверхности (адсорбция), или вступают в химическое взаимодействие с ним (хемосорбция). Для очистки производственных сточных вод чаще всего используют адсорбцию. Для этого в сточной жидкости, очищаемой добавляют сорбент (твердое тело) в размельченном виде и перемешивают с сточной водой. Затем сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют от воды отстаиванием или фильтрованием. Чаще всего воду, очищается, пропускают непрерывно через фильтр, загруженный сорбентом. Как сорбенты применяют: активный уголь, коксовая мелочь, торф, каолин, опилки, золу и др.. Лучший, но наиболее дорогой сорбент - активный уголь. Для восстановления сорбционной емкости активного угля подвергается регенерации едким натром, паром или термообработке. Метод сорбции можно использовать, например, для очистки производственных сточных вод от газогенераторных станций, содержащих фенол, а также производственных сточных вод, содержащих мышьяк, сероводород и т.п.. После адсорбционной очистки возможно повторное использование сточных вод в системе оборотного водоснабжения. Недостатком сорбционной очистки является его относительно высокая стоимость