Методы обеззараживания сточных вод

Обеззараживание (дезинфекция) сточных вод выполняют с целью уничтожения в них патогенных бактерий и предотвращения, таким образом, водоемов, куда они сбрасываются, от заражения. Частично бактериальные загрязнения задерживаются и в сооружениях по очистке сточных вод, вызывает необходимость периодической дезинфекции этих сооружений. Обеззараживание должны подвергаться сточные воды после их механического или искусственного биологической очистки. Что касается сточных вод, очищаемых на полях фильтрации, а также на биологических прудах, то дезинфекции они не подлежат. Обеззараживание сточных вод может производиться различными способами: хлорированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом, озонированием и ультразвуком. Наиболее распространенным в нашей стране в настоящее время способом является хлорирование водным раствором газообразного хлора или хлорной известью.

Взаимодействие хлора с водой описывается реакцией

 

Cl2 + H2O ? HCl + HOCl,

которая приводит к выделению соляной (НСl) и хлорноватистой (HOCl) кислот. Неустойчивая хлорноватистая кислота легко распадается на соляную кислоту и атом кислорода:

HOCl ? HCl + А.

Атомарный кислород окисляет вещества, входящие в состав клеток (протоплазмы) бактерий, кроме того на них действует сам хлор. Это и приводит к гибели бактерий.

При использовании для дезинфекции хлорной извести 2СаСl2О процесс протекает аналогично описанному. Образуется хлорноватистая кислота, хлористый кальций СаСl2 и известь Са (ОН) 2. Количество хлора, который необходим для процесса обеззараживания, значительно больше, чем потребность в нем для разрушения клеток бактерий, поскольку часть хлора, вводимого в воду, идет на окисление органических веществ и на реакции с минеральными добавками, помещаются в сточных водах. Количество хлора, затрачиваемое на эти процессы, характеризует хлоропоглощения сточной воды. Количество активного хлора, которая необходима для обеззараживания 1 л или 1 м3 сточной воды, которая выражена соответственно в мг / л или г/м3, называется дозой хлора. Принятая доза хлора должна обеспечивать после 30-минутного контакта с водой наличие в ней избыточного хлора в количестве 0,5-1 мг / л. Согласно нормам дозы хлора назначаются следующие: после механической очистки - 10 г/м3 отстоянных сточных вод, после полного искусственного биологической очистки - 3 г/м3.

Для неочищенных сточных вод, как установлено практикой, доза хлора должна быть значительно выше - до 60 г/м3, а также при этом хлорирование не дает надежных результатов, поскольку крупные частицы взвешенных веществ препятствуют действию хлора на бактерии, находящиеся внутри этих частиц. Для более быстрой и лучшей дезинфекции необходимо тщательное смешивание хлорного раствора со сточной водой и достаточное время контакта для прохождения реакций. Продолжительность контакта согласно норматива следует принимать 30 мин. Хлор очень ядовит, поэтому содержание хлора в воздухе помещения хлораторной не должен превышать 0,001 мг / л. Содержание его в количестве 0,1-0,2 мг / л приводит к отравлению, а в количестве 0,3 мг / л и более - смертельный.

Обеззараживание сточных вод хлором и его производными. Хлорирование сточных вод жидким хлором выполняют с помощью хлораторах - прибора, который служит для приготовления раствора и его дозировку. Наиболее широкое распространение получили вакуумные хлораторы лоны-100 и ЛК-10 двух типов: с жидкостным измерителем расхода хлора (дифманометром) и с газовым измерителем (ротаметром).

Вакуумные хлораторы отличаются безопасностью их применения. Выпускаются производительностью 0,5-3; 1-5; 2-10 кг / л, имеют размеры 510 350 600 мм, массу 37,5 кг. Хлораторы имеют кран, фильтр, редукционный клапан, который снижает давление до 20 кПа, манометры до и после редуктора, регулирующий вентиль, ротаметр стеклянный, цилиндр-регулятор, бачок с шаровым краном и эжектор. Хлораторная, в которой устанавливается вакуум-хлоратор, проецируется в виде отдельно стоящей постройки. В ней предусматривается дозаторные с баллонами, бочками на весах, грязевики и Хлоратор с эжекторами; есть помещение, в котором размещаются вентиляторы и калориферы.

В дозаторные расположены рабочий и резервный хлораторы с эжекторами. В бочке (или баллоне), расположенной на весах, происходит испарение жидкого хлора, пополнение которого путем перелива из баллонов выполняется отсосом хлор-газа эжектором. Хлор-газ проходит грязевик поступает в хлоратор, где происходит дозирование газообразного хлора и смешивания его с водой, оттуда хлорная вода направляется для смешивания с соприкасающихся водами. Применяются также хлораторы М.С. Оганезова производительностью до 10 кг хлора в час с расходом воды в 1,5-2 раза больше, чем в хлораторов лоны-100; хлораторы Л.А. Кульского ЛК-10м, ЛК-10с, ЛК -10б, ЛК-11 производительностью соответственно, кг / час.: 0,04-0,8; 0,5-5; 2-2,5; 0,5-5 с расходом воды 5 м3., кроме ЛК -10б, у которого расход 30 м3/час.; хлоратор ДХ-1 Дипрокомунводоканалу производительностью до 50 кг / час.

Сооружения для хлорирования состоят из хлораторной, смесителя и контактного бассейна. В хлораторной располагаются: затратный склад хлора, помещения хлораторов (приготовления и дозирования раствора хлора). Для приготовления и дозирования раствора хлорной извести чаще всего используют устройство, которое состоит из затвора, двух растворимых и дозирующего баков. В затворном баке с хлорной извести и водопроводной воды готовят концентрированный раствор, содержащий 10-15% активного хлора. Этот раствор пропускают через растворимые баки, где его разбавляют водой, и получают 2-3-процентный раствор, который вводят в обрабатываемую воду. Дозу раствора хлора регулируют специальным краном. Затем раствор хлора поступает в смеситель, где смешивается со сточной водой и вместе с ней поступает в контактный резервуар. Для смешивания чаще всего применяют лотковые смесители. Время протекания сточных вод от смесителя к контактному резервуара и от него к выпуску в водоем - 30 минут.

Обеззараживание сточных вод озонированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом. Обеззараживание сточных вод возможно методом озонирования. Озон энергично взаимодействует с минеральными и органическими веществами. После озонирования количество бактерий уменьшается на 99,8%. Недостаток этого метода - относительная сложность оборудования и высокая стоимость обеззараживания. Для обеззараживания очищенных сточных вод применяют облучение ультрафиолетовыми лучами. Но этот метод эффективен только при наличии взвешенных веществ в воде до 2 мг / л. С других методов дезинфекции воды представляет интерес электроимпульсный, который не требует применения реагентов и относительно простой в конструктивном оформлении. Хорошие результаты достигнуты при использовании ультразвуковых колебаний для обеззараживания сточных вод.

С технологической точки зрения наиболее простым, дешевым и надежным методом дезинфекции сточных вод является хлорирование жидкостным хлором или их электролиз с получением гипохлорита натрия. Санитарная оценка указанных методов одинакова, но предпочтение следует отдавать электролитическом метода, который может выполняться без добавления хлороутримуючих веществ или с добавлением морской воды или поваренной соли. При этом методе выключатся перевозки реагента, отпадает потребность в возврате тары, устройстве хранилищ, принятии мер по предотвращению утечки токсического хлор-газа и т. п. Как показали экономические расчеты, в подавляющем большинстве случаев применения электролизов для дезинфекции сточных вод выгоднее хлорирования.