Сточные воды переполнены различными химическими средствами, например, моющими средствами, порошками. Из-за этого возникает потребность в их очистке. Чтобы очистить сточные воды от всевозможных загрязняющих веществ: механических компонентов и химических соединений – осуществляют многоуровневую очистку.
Какие бывают методы очистки
Методы могут быть рекуперационные и деструктивные. Под действием деструктивного метода сложные составные компоненты разлагаются на простые. Из воды они выводятся в виде газа или просто выпадают в осадок, который, в свою очередь, не приносит ни пассивного, ни активного вреда окружающей среде. Что касается рекуперационного метода, то из стоков извлекаются ценные вещества, для их дальнейшей обработки и переработки.
Устройство биологической очистки
Важно выяснить, как и чем осуществляется очистка сточных вод. Ниже приводятся основные методы этого процесса:
- Механическая очистка.
- Биологическая очистка.
- Физико-химическая очистка.
- Дезинфекция.
- Термическая утилизация.
Теперь рассмотрим некоторые из этих методов подробней.
Биологическая очистка
Схема биологического септика
Принцип биологической очистки стоков заключается в жизнедеятельности микроорганизмов. Они способствуют процессам окисления или восстановлению органических веществ, которые в данный момент содержатся в сточных водах. Биопрепараты выпускают в виде раствора, коллоидов или суспензии. Биологические очистные сооружения бывают двух типов:
- Сооружения, в которых процесс очистки происходит в максимально приближенных к естественным условиям.
- Сооружения, в которых процесс очистки выполняется в искусственно созданных условиях.
Что касается первого типа очистки, то это сооружения, в которых проходит процесс фильтрования посредством почвы, а также сооружения, которые представляют собой небольшие водоемы с проточной водой. В них создаются условия, при котором микроорганизмы могут поглощать кислород. В сооружениях второго типа процесс дыхания микроорганизмов осуществляется благодаря диффундированию через поверхность воды (реаэрации) или же механической аэрации.
Биологическая очистка в этом случае происходит в аэротенках, биофильтрах, а также в аэрофильтрах. В данных условиях процедура очистки осуществляется интенсивнее. Это связано с тем, что создаются идеальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.
Если предъявляются более серьезные требования к качеству очистки стоков, то в этом случае осуществляется дополнительная очистка вод посредством песчаного фильтра, который может быть многослойными или двухслойным.
Песчаный фильтр
Итак, биологическая очистка выполняется исключительно двумя методами, а именно:
- аэробными микроорганизмами (для их жизнедеятельности нужен кислород),
- анаэробными микроорганизмами (для их жизнедеятельности не нужен кислород).
Теперь рассмотрим подробнее первый метод очистки.
Биопруд
Следует заметить, что очистка стоков этим методом определяется несколькими типами емкости. Непосредственно в этих емкостях и осуществляется процесс окисления. Как говорилось выше, это может быть специальная установка — биопруд или изготовленный самостоятельно биологический фильтр (очистка посредством почвы). Так, фильтрационные поля подразумевают под собой специально изготовленные участки, которые предназначаются для сброса в них стоков.
Когда стоки поступают в почву, осуществляется процесс, при котором биологические соединения подвергаются окислению, в результате чего происходит их разложение на углекислый газ и воду. Однако помимо этого, параллельно проходит процесс синтеза биомассы бактерий, который известен как органическая переработка.
В биопрудах содержится огромное количество водорослей, которые наполняют воду кислородом. Это идеальные условия для жизни микроорганизмов. Пруды имеют небольшую глубину. Такие сооружения используют для очистки промышленных стоков, а также для очистки рек, которые впадают в водохранилище. Однако биопруды имеют один большой недостаток. Он связан с тем, что этот метод сезонный, его характеризует небольшая производительность, а также потребность в большой площади земли.
Кроме всего прочего, широко используются искусственные сооружения, которые очищают стоки биологическим методом. Эти сооружения позволяют микроорганизмам продолжительное время жить и размножаться. В них регулярно поддерживается определенная температура, концентрация кислорода, рН и тому подобное. Данная технология имитирует очистку посредством почвы, т.е. естественным методом. Одно из таких сооружений – аэротенк.
Аэротенк
В этом случае применяется емкость, которая может достигать в глубину шести метров. Она оборудуется специальным устройством, которое нагнетает воздух внутрь емкости. Благодаря этому возникает подходящая среда для жизни и процветания колоний микроорганизмов на хлопьях ила. Затем вода поступает в специальный отстойник. В нем осуществляется другой процесс — сцеживание. Некоторые частицы обратно поступают в емкость для их утилизации.
Биологический фильтр
Самодельный биологический фильтр
Эта емкость заполнена специальным крупнозернистым материалом. На нем проживают колонии микроорганизмов. В отличие от аэротенков, биологический фильтр значительно проще в обслуживании. Он надежнее, способен справляться с повышенным объемом поступающих стоков. Однако здесь есть одно но! Если не соблюдать определенную концентрацию загрязнения, то микроорганизмы попросту вымрут.
В том случае, когда в стоках присутствует органика высокой концентрации, подходящим вариантом будет очистка методом анаэробного реактора.
Анаэробный реактор
Анаэробный реактор для промышленной очистки
Данный резервуар изготовлен из металла. Продолжительность жизни анаэробных микроорганизмов регулируется посредством выделения в воздух метана. Устанавливается специальное оборудование, которое следит за его уровнем, иначе микроорганизмы вымрут.
Все эти методы актуальны в том случае, если концентрация тех или иных загрязняющих агентов не превышает допустимый минимум. В большинстве случаев для достижения наиболее качественного результата стоки проходят до четырех ступеней очистки. А перед тем как осуществляется сброс нечистот в водоем, происходит доочистка методом озонирования.
Механическая очистка
Этот вид очистки является предварительным этапом. Главная цель — очистка воды от взвешенных или осевших волокон, нерастворимых твердых элементов, а также грубодисперсных примесей. Эти могут негативно повлиять на фильтры.
Если стоки в будущем планируется повторно использоваться как техническую воду, то в таком случае без механической очистки никак не обойтись. Более того, с ее помощью можно избавиться от всевозможных химических соединений. Отфильтрованные соединения могут повторно использоваться в том или ином производстве. В результате возможно повторное использование технической воды, что содействует возвращению в цикл определенного количества сырья.
Механическая очистка обезвреживает ядовитые соединения сточных вод. Ну и самое главное, так достигается восполнение запасов чистой природной воды. Следует учесть тот факт, что сегодня существует несколько видов оборудования, которое используется для механической очистки. В каждом отдельном случае требуется индивидуальный подход, так как те или иные стоки могут содержать в себе взвешенные частицы разного размера. Можно выделить несколько простых и эффективных технических решений по механической очистке.
Процеживание
В этом случае вода протекает через специальные сетки и решетки. Они, в свою очередь, имеют ячейки заданного размера. В большинстве случаев применяются решетки и сетки, изготовленные из металла. Размер таких ячеек должен быть таким, чтобы они могли удерживать те или иные частицы разных размеров. При высоконапорной очистке используются высокопрочные сетки и решетки. Использование таких установок позволит качественно очищать стоки, а также увеличить производительность сооружения.
Фильтрование
Фильтрация
В данном случае вода проходит сквозь специальный засыпной или пористый материал. Вода может проходить как под напором, так и без напора. В качестве наполнителя применяется песок, частицы стекла, металла. Кроме всего прочего, посредством фильтрования можно достичь более тонкой очистки. Все зависит от наполнителя.
Отстаивание
Этот процесс сопровождается гравитационным осаждением, а также сепарацией фракций. Эта установка представляет собой последовательно установленные камеры, снабженные переливами, в которых частицы оседают под действием силы тяжести. Верхний слой очищенной воды переливается в следующую камеру. Как только вторая камера наполняется до соответствующего уровня, процесс очистки повторяется. Одним из таких простых и рациональных гравитационных отстойников является песколовка. Процесс отстаивания воды происходит в течение нескольких часов. Этот срок полностью зависит от уровня загрязненности стоков.
Итак, это методы механической очистки наиболее простые, которые можно использовать даже в домашних условиях. Более сложные решения используют в промышленных целях.
Дисковой фильтр
Это агрегат, который представляет собой цилиндрический пакет, состоящий из полимерных дисков. Они имеют специально обработанную поверхность, тем самым образовывая объемную структуру. В результате вода отлично очищается от механических примесей. Данное оборудование достаточно простое в использование, характеризуется высокой надежностью. Если дисковой фильтр очень загрязнился, то его очень легко очистить, при этом нет потребности приобретать дополнительные расходные материалы.
Флотация
Данная технология используется в большинстве случаев на нефтеперерабатывающих предприятиях, в пищевой и химической промышленности, а также в металлообрабатывающей отрасли. Пузырьки газа проходят сквозь жидкую массу, вследствие чего они захватывают загрязненные частицы и поднимают их наверх. В результате этого действия на поверхности появляется пена, которая просто удаляется. Как запустить пузырьки газа? Для этого используется метод электролиза или аэрации. Чтобы увеличить и гарантировать успех очистки методом флотации, можно дополнительно применять коагулянты. Они ускоряют процесс поднимания осадка на поверхность и соответственно его удаление.
Гидроциклоны или центрифугирование
Это физическое явление разделяет фракции твердых частиц в постоянном процессе потока. Этот эффективный и высокоскоростной процесс может выполняться в автоматическом режиме. Параллельно могут работать сразу несколько центрифуг, которые обладают большой пропускной способностью. Скорость сепарирования в процессе данной очистки в центробежном поле может в несколько раз превышать скорость осаждающих эквивалентных частиц в сотни раз.
В каждом отдельном случае выбирается индивидуальный метод очистки от нерастворимых загрязнений. В результате можно достичь снижения расходов на последующую очистку, а также защиты бытового оборудования от поломки в результате взаимодействия с твердыми частицами.
Чистка от тяжелых металлов
Очистка от тяжелых металлов
Некоторые промышленные предприятия в процессе своей деятельности имеют отходы сточных вод, которые содержат в себе ионы тяжелых металлов. Такие стоки должны проходить глубокую очистку. Она позволяет снизить концентрацию токсичных живых организмов в жидкости, которая сливается в водоемы.
Существует большое количество таких методов. Например, метод нейтрализации, который подразумевает увеличение рН до показателя десять. Соответственно, когда появляется избыток ионов ОН-, который как раз-таки и возникает под влиянием увеличения показателя рН, то осуществляется процесс моляризации ионов тяжелых металлов. При таком случае они выпадают в осадок в виде гидроксидов. Однако, как показывает практика, данный метод нейтрализации снижает уровень показателя тяжелых металлов не меньше чем до десятой доли миллиграмм на один литр, поэтому нужно выполнять доочистку. Для этого можно использовать следующую технологию.
Для доочистки используется реагент-осадитель, который в своем составе имеет сульфидные соединения. При этом существует большое количество групп реагентов, которые в каждом отдельном случае обладают своими уникальными техническими характеристиками.
