Основы водоснабжения и канализации

Раздел: Производство

Существуют различные способы очистки сточных вод: механическая, химическая, физико-химическая и биохимическая (или биологическая).

Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для механической очистки используют решетки, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоотделители, гидроциклоны, фильтры и другие сооружения. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений (тряпья, мочала, бумаги и др.), песколовки — для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.), отстойники — для очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Под действием силы тяжести частицы, плотность которых больше плотности воды, выпадают на дно сооружений, образуя осадок. В то же время частицы, плотность которых меньше

плотности воды (жиры, масла, нефть), всплывают на поверхность. Осадок и всплывшие загрязнения удаляют из сооружений и направляют на обработку.

Решетки, песколовки и отстойники являются непременными составными частями комплекса сооружений, применяемых для очистки бытовых сточных вод.

Для очистки производственных сточных вод от большого количества жиров, нефти и масел используют жироловки, нефтеловушки и маслоотделители. Эти сооружения аналогичны отстойникам, но имеют оборудование для удаления большого количества всплывающих загрязнений. Одновременно они служат и для очистки воды от оседающих веществ.

Для очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, имеющих большую плотность (минеральные загрязнения), могут применяться гидроциклоны. Корпус их имеет ци- линдроконическую форму. Вода подводится к корпусу аппарата по касательной с большими скоростями. Выделение взвесей происходит под действием центробежной силы. Для очистки производственных сточных вод от мелкодисперсных взвешенных веществ используют тканевые, сетчатые или песчаные фильтры.

Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимыми в воду реагентами. Для этой цели используются реакции окисления и восстановления, реакции образования соединений, выпадающих в осадок, и реакции, сопровождающиеся газовыделением. Химическая очистка применяется только для некоторых производственных сточных вод.

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся коагуляция, экстракция, эвапорация, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация и др.

Биохимическая (биологическая) очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической или физико-химической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биохимическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки).

Поля орошения и поля фильтрации представляют собой специально подготовленные и спланированные земельные участки, которые периодически заливаются сточными водами. В верхнем слое земли развивается микробиальная жизнь. Образующаяся на частицах земли биологическая пленка, заселенная микроорганизмами, адсорбирует и минерализует органические вещества. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, проникает в почву из воздуха. Поля орошения используются одновременно для очистки сточных вод и для агрикультурных целей (для выращивания сельскохозяйственных культур). Поля фильтрации служат только для очистки сточных вод. В биологических прудах очистка сточных вод осуществляется также микроорганизмами-минерализаторами и водорослями, а кислород, необходимый для их жизнедеятельности, поступает из воздуха через поверхность воды в водоеме.

Очистка сточных вод на полях орошения и полях фильтрации происходит довольно медленно. Значительно интенсивнее осуществляется она на биологических фильтрах и аэротенках.

Для обеззараживания (дезинфекции) сточные вод их подвергают обработке хлорной известью или хлором. Для контакта хлорной извести или хлора с водой сооружают контактные резервуары, конструкция которых аналогична конструкции отстойников.

Обработка осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод, заключается в сбраживании (перегнивании), обезвоживании и сушке. Сбраживание — биохимический процесс разложения твердой фазы осадка под действием анаэробных микроорганизмов без доступа кислорода. В процессе сбраживания разлагается до 40% органических веществ. Осадок теряет способность загнивать. При малых расходах сточных вод — до 10 000 м3/сут — сооружения для сбраживания осадка совмещаются с отстойниками. К таким совмещенным сооружениям относятся септики и двухъярусные отстойники. При значительных расходах сточных вод — более 10 000 м3/сут — для сбраживания осадка применяют самостоятельные сооружения — метан- тенки. Обезвоживают осадок на иловых площадках или механическим способом на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах. В ряде случаев осадок подвергают термической сушке.

Осадки бытовых и производственных сточных вод, получаемые в некоторых отраслях промышленности, являются хорошим удобрением и используются в сельском хозяйстве.

§ 52. СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Очистку сточных вод осуществляют последовательно на ряде сооружений. Механическая очистка сточных вод, как правило, предшествует биохимической очистке. Вначале сточные воды очищают от нерастворенных, а затем уже от растворенных органических загрязнений. Химической очистке подвергают преимущественно производственные сточные воды. В случае применения биохимической очистки химическую очистку можно проводить до и после биохимической очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки также можно осуществлять до биохимической очистки (коагуляция, флотация, электролиз и др.) и после нее (сорбция, экстракция, эвапорация, ионный обмен, кристаллизация и др.).

Осадок сточных вод также обрабатывают последовательно на ряде сооружений: вначале производят биохимическое разложение органических веществ (если это необходимо), а затем уже обезвоживание и сушку осадка.

Дезинфекцию сточных вод, как правило, проводят в конце их обработки.

На  96 показана распространенная схема очистки бытовых сточных вод и смеси бытовых и производственных сточных вод в случае применения для биохимической очистки биологических фильтров. По такой схеме проектируют очистные станции на средний расход воды от 5 до 30 тыс. м3/сут.

Сточные воды подвергают механической и биохимической очистке, а затем дезинфекции. Осадок сбраживают в метантен- ках, а обезвоживают и сушат на иловых площадках.

Механическая очистка заключается в процеживании сточной жидкости через решетки, улавливании песка в песколовках и осветлении воды в первичных отстойниках. Загрязнения, уловленные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до или после решеток. Эти загрязнения можно отправлять и на сбраживание в ме- тантенки. Осадок из песколовок состоит в основном из песка. Его обработка обычно заключается в обезвоживании на Песковых площадках. Твердая фаза осадка, образующегося в отстойниках, преимущественно имеет органическое происхождение, в связи с чем этот осадок направляется для сбраживания в метантенки.

Биохимическая очистка сточных вод на биологических фильтрах осуществляется аэробными микроорганизмами, развивающимися на фильтрующей загрузке сооружений в виде так называемой биологической пленки. Она периодически отмирает и выносится с очищенной водой. Для ее улавливания применяют вторичные отстойники. В целях снижения степени загрязнения воды, поступающей на биологические фильтры, часть очищенной воды возвращают для разбавления неочищенной (рециркуляция воды).

Осадок из вторичных отстойников также направляют в ме- тантенки. Для дезинфекции воды используют хлор. Приготовленную в хлораторной хлорную воду смешивают с очищенной водой.

Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах.

При сбраживании осадка в метантенках образуется газ, в значительной степени состоящий из метана. Этот газ используют на нужды станции, в том числе для подогрева осадка в метантенках.

Схему, представленную на  97, также применяют при очистке бытовых сточных вод и смеси бытовых и производственных сточных вод. Отличие этой схемы заключается в применении преаэраторов. В последних аэрация воды с добавлением активного ила интенсифицирует осветление сточных вод, обеспечивая снижение содержания взвешенных веществ в воде до значений, допустимых при подаче воды в аэротенки. При малом содержании взвешенных веществ в воде применение преаэраторов необязательно.

В этой схеме для биологической очистки применены аэротенки, в которых используют активный ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов. Ил непрерывно циркулирует в системе — отделяется во вторичных отстойниках и возвращается в очищаемую воду перед аэротенками. Жизнедеятельность микроорганизмов сопровождается постоянным приростом их. Образующийся при этом избыточный активный ил уплотняется в илоуплотнителях и направляется на анаэробное разложение в метантенки вместе с осадком из первичных отстойников. По этой схеме осадок обезвоживают на вакуум- фильтрах, а сушат в термических печах.

Схема химической очистки производственных сточных вод наряду с сооружениями, применяемыми при механической очистке сточных вод, включает ряд дополнительных сооружений: склад реагентов, устройства для приготовления и дозирования реагентов, а также для смешения их с водой. Сточные воды, не содержащие растворенных органических загрязнений, после химической очистки подвергаются механическому фильтрованию для глубокого осветления. Осадок после химической очистки обычно лишь обезвоживается и сушится.

Описанные схемы являются лишь примерами; перечислить все их многообразие не представляется возможным. Они зависят от состава и свойств сточных вод.