Технология очистки бытовых стоков. Очистка сточных вод промышленных предприятий Очистка промышленных и бытовых стоков

Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:

1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.

2. бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.

3. атмосферные – дождевые и оттаивание снега.

Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:

– загрязнённые

– незагрязненные (условно чистые)

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:

1. загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)

2. загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)

3. загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)

Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.

В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.

Методы очистки сточных вод.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. процеживания через решётки

2. пескоулавливания

3. отстаивание

4. фильтрование

5. центрифугирование

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. осаждение

2. окисление-востановление

Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.

1. флотация

2. коагуляция

3. ионный обмен

4. сорбция

5. электрохимические методы

6. магнитная обработка

7. экстракция

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Очистка сточных вод - это разнообразные процессы по удалению загрязнений содержащихся в промышленных и бытовых сточных водах. Мероприятия по очистке обычно происходят либо в стационарных, либо мобильных очистных сооружениях и системах.

Очистка обычно происходит в несколько различных технологических этапов и включает в себя, как правило, обязательную механическую очистку (иногда многоступенчатую), биологическую и дезинфекцию.

Для улучшения качества очистки и параметров воды, перед дезинфекцией может быть применена физико-химическая стадия, включающая в себя несколько различных технологий (например, электрофлотация).

Механический этап предназначен для задержания нерастворимых примесей. Крупные загрязнения задерживаются решетками и ситами. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов. Затем сточные воды проходят сквозь песколовки и жироловки. В первых задерживаются песок, бой стекла и т.д., вторые снимают с поверхности воды гидрофобные вещества (посредством флотации). Песок из песколовок можно использовать в дорожных работах.Механическая очистка воды удаляет до 60-70% загрязнений минерального происхождения, снижение биологического потребления кислорода составляет 20-30%.

Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

§ решётки (или УФС--устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

§ песколовки;

§ первичные отстойники;

§ мембранные элементы;

§ септики.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей --сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Затем стоки проходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, бой стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах.

В последнее время мембранная технология становится перспективным способом при очистке сточных вод. Очистка сточных вод с использованием прогрессивной мембранной технологии применяется в комплексе с традиционными способами, для более глубокой очистки стоков и возврат их в производственный цикл.

Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40 %.

В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК5 снижается на 30 %. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.

Такой метод очистки сточных вод позволяет произвести очистку до 75%, но, так как выделяются исключительно нерастворимые примеси, механический метод не очищает от органических соединений, растворённых в воде.

Этот метод является одним из наиболее примитивных, поэтому усложняющиеся требования к чистоте вод потребовали дальнейшего развития технологий очистки.

Этап биологической очистки предполагает уменьшение органической составляющей сточных вод при помощи аэробных или анаэробных микроорганизмов.

С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент самыми распространенными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение).

В первичных отстойниках на этом этапе осаждается взвешенная органика. На следующей стадии происходит избавление от активного ила.

Биологическая очистка предполагает деградацию органической составляющей сточных вод микроорганизмами (бактериями и простейшими).

На данном этапе происходит минерализация сточных вод, удаление органического азота и фосфора, главной целью является снижение БПК5.

Первичные отстойники, куда на этом этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения, в бункер.

Также в биологической очистке, после первичных отстойников, существует вторая линия радиальных отстойников. Это илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников очистных сооружений промышленных и хозяйственных стоков.

Этот метод большинство специалистов называют самым эффективным способом очистки воды. Его особенность заключается в использовании особых бактерий, которые влияют на минерализацию загрязнений. Под воздействием этих бактерий все загрязнения распадаются на отдельные компоненты, которые совершенно безвредны для здоровья человека.

Данный метод является надёжной защитой от загнивания воды, который в то же время и максимально безопасен в экологическом плане.

Существует несколько разновидностей биологических устройств, созданных для очистки водоёмов. К ним относятся биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

· Биофильтры работают следующим образом: сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой плёнкой, состоящей из бактерий. Именно эта плёнка является источником процессов биологического окисления.

· Биологические пруды используют для очистки воды все живые организмов, обитающие в водоёме.

· Аэротенки представляют собой резервуары огромных размеров, сделанные из железобетона. Бактерии и микроскопические животные активно развиваются в аэротенках, где для них создана подходящая среда: органические вещества сточных вод и избыток поступающего в аэротенки кислорода. Эти бактерии, развиваясь, выделяют ферменты, способные минерализовать органические загрязнения. Ил, состоящий из бактерий, быстро оседает и отделяется от очищенной воды.

Перед тем, как применять биологический метод, нередко рекомендуют применять механическую, а затем и химическую очистку для того, чтобы удалить болезнетворные микробы и бактерии.

Часто в этих целях воду очищают жидким хлором или хлорной известью. Можно использовать и другие приемы для дезинфекции, например озонирование, ультразвук и т.д.

Биологический метод очистки наиболее распространён при очистке коммунально-бытовых стоков. Кроме того, он нередко применяется для утилизации отходов предприятий нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, так как является наиболее эффективным в этой области и для этого рода загрязнений.

При физико-химической очистке, для улучшения параметров могут быть применены различные химические методы, например, дополнительная седиментация фосфора солями Fe и Al, хлорирование, озонирование, а также физико-химические методы, такие как электрофлотация.

Этот метод заключается в совокупном применении ультразвука и озона. Такой метод позволяет удалять из воды тонкодисперсные и растворённые неорганические примеси, разрушать плохо окисляемые и органические вещества.

Наиболее распространённый вариант такого метода - электролиз. Задача электролиза состоит в разрушении органических веществ в сточных водах. Он же позволяет извлекать из воды и неорганические вещества - различные металлы, кислоты и т.д. Такой способ очистки наиболее эффективен на медных и свинцовых предприятиях, в лакокрасочной промышленности. Очистка с помощью электролиза осуществляется при помощи специальных приборов - электролизеров.

Кроме того, существуют и другие физико-химические методы очистки - коагуляция, окисление, экстракция, сорбция и т. д. Каждый конкретный метод требует тщательного изучения ситуации и определенного выбора в пользу максимально эффективного, но при этом наиболее безвредного способа очистки.

Этот способ очистки особенно привлекателен тем, что обладает обеззараживающим свойством. Такие свойства объясняются конструктивными особенностями очистной системы, в которой применяются озон и ультразвук.

Сущность химического метода состоит в применении различных реагентов, вступающих в химические реакции с загрязнителями и превращающих их в нерастворимые осадки.

Благодаря химической очистке количество нерастворимых примесей в воде уменьшается на 95%, однако растворимых - только на 25%.

Существенным недостатком этого метода является высокая стоимость химических реагентов, что делает его малодоступным для широкого круга лиц. Поэтому химический метод чаще всего используется предпринимателями, чей бизнес связан с производством или крупными заводами и организациями, наносящими большой урон окружающей среде и потому берущими на себя ответственность за её сохранность. Такой метод чаще всего применяется в промышленности и производстве.

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. осаждение

2. окисление-востановление

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Дезинфекция сточных вод

Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных городов в России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод такие как гипохлорит, дезавид и озонирование.

Комбинированный метод.

Суть комбинированного метода очистки сточных вод состоит в одновременном использовании двух или более методов очистки для достижения наилучшего результата.

Выбор методов очистки и порядка их использования зависит от конкретных особенностей водоёма и степени загрязнения воды.

Как правило, в первую очередь используется механическая очистка, удаляющая основную массу нерастворимых неорганических загрязнений.

Вторым этапом становится биологическая очистка.

В качестве последующей дезинфекции используются методы физико-химической очистки, такие как ультразвук, озонирование, электролиз.

очистка сточный вода

Вода, в процессе использования ее человеком, меняет свои природные свойства и очень часто становится опасной для употребления (в санитарном отношении). Именно поэтому во все времена в поселениях людей организация отведения сточных вод имела большое значение. Эта проблема актуальна и по сей день.
Благодаря достижениям современных технологий, на данном этапе водоотведение и очистка коммунальных сточных вод организованы на достаточно высоком уровне. Современные системы очистки стоков качественно выполняют функцию по защите окружающей природы от отходов человеческой жизнедеятельности. Но, к сожалению, в некоторых небольших городах и поселках центральная система канализации отсутствует в принципе, и эта ситуация отдаленно напоминает средневековую Европу с ее ведрами помоев, выливавшимися прямо на улицы. Поэтому проблема очистки и отведения сточных вод приобретает частный характер. Установка автономных систем канализации в загородных домах сейчас является привычным делом. Причем отличие этих систем от традиционных выгребных ям в том, что они не накапливают стоки, а фильтруют и очищают их.
Видов очисток сточных вод, которые используются в автономных системах канализации, три: механическая, химическая и биологическая.

Механическая и химическая очистка сточных вод

Механический метод подразумевает очищение сточных вод от взвешенных в них нерастворенных веществ с помощью специальных устройств: песколовок, сит, решеток, отстойников. Однако эти приборы не могут очищать воду от растворенных в ней органических загрязнений. Поэтому чаще всего очистка воды механическим способом – это предварительная стадия процесса, после которой следует комплексное биологическое воздействие.
Химический метод подразумевает использование различных реагентов, которые преобразуют примеси, содержащиеся в воде, из растворенного состояния в нерастворенное. После этого вещества оседают на дно и по мере накопления удаляются. Но химические реактивы стоят дорого, кроме того важно соблюдать точные дозировки. Этот метод чаще всего используется для очистки промышленных сточных вод.
И самое важное: ни один из этих методов не решает основной вопрос – переработку отходов, содержащихся в стоках. Поэтому на данный момент самым эффективным считается биологический (с участием бактерий) способ очистки сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод от органических загрязнений

Огромное количество органических веществ, которое содержится в стоках, представляет собой благоприятную питательную среду для размножения микроорганизмов (бактерий), имеющих способности к поглощению этих веществ. На данном свойстве бактерий и основан этот способ очистки сточных бытовых и промышленных вод. В процессе дыхания бактерий вся органика окисляется и разлагается на относительно безвредные составляющие. Вода благодаря этому не загнивает, становится прозрачной, снижается уровень ее бактериального загрязнения. Минерализация органических веществ производится бактериями двух видов: аэробными и анаэробными. Процесс дыхания аэробных бактерий происходит при участии растворенного в воде свободного кислорода, тогда как анаэробные бактерии обходятся без него.
Минерализация без доступа воздуха (анаэробная) производится в емкостях из железобетона (двухъярусных отстойниках, септиках, метантенках). Процесс заключается в сбраживании органических соединений с помощью бактерий, образующих метан. Основной недостаток этого вида очистки – выделение метана и, следовательно, образование неприятных запахов, что не очень безопасно с точки зрения санитарии.

Принцип действия аэробной очистки

В большинстве современных очистных сооружений используется принцип действия, основанный на использовании аэробных процессов. Минерализация с помощью аэробных бактерий происходит на фильтрационных и оросительных полях, в биологических водоемах, а также в специальных емкостях – аэротенках. Наиболее удобными для строительства автономных канализационных систем считаются аэротенки и биофильтры. В этих системах искусственным образом активизируется жизнедеятельность микроорганизмов, которые очищают сточные воды от органики.
Аэротенк – это резервуар, в котором происходит процесс аэрации (интенсивная подача воздуха). Во время работы очистительной системы в аэротенке создается активный ил, состоящий из взвешенных в воде частиц с размножающимися на них бактериями. Активный ил улучшает и процессы очистки и окисления стоков, абсорбируя бактерии и органические вещества. Все микробы, находящиеся в жидкости, в т.ч. и болезнетворные, поглощаются активным илом и становятся нежизнеспособными либо переходят в состояние его агентов. Аэротенк имеет довольно большую поверхность фильтрующего слоя, а также обеспечивает высокую мощность окисления благодаря наличию устройства для подачи воздуха. Все эти свойства в совокупности делают аэротенк наиболее эффективным сооружением биологической очистки бытовых и хозяйственных стоков, которое уже долгое время широко применяется на больших очистительных станциях. К сожалению, использование аэротенка в условиях загородного дома не представляется удобным. Предпринимались многочисленные попытки производства небольших аэротенков для коттеджей и загородных домов, однако это приводило к повышению стоимости очистного оборудования либо к снижению качества очистки.
Биофильтр – это резервуар с двойным дном, содержащий крупнозернистый фильтрующий материал: шлак, гравий, керамзит и т.д. Сточные воды при прохождении сквозь фильтрующий материал образовывают на его поверхности биологическую пленку из колоний микроорганизмов. Эти микроорганизмы разрушают вредные органические вещества, присутствующие в стоках.

Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зоны. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.

Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей при одной средой представлены на рис, 21. Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первою подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий водопроводную сеть. Вода используется на пищевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, предприятиях местной промышленности.

Использованную воду (сточные воды) по закрытой сети отводят за пределы города и главной нализационной насосной станцией подают на городские сооружения.

Здесь сточные воды проходят механическую и биологическую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях прудов вода по своим качествам незначительно отчается от воды естественного водоема, может в реку, озеро и т. д.

Количество образующейся твердой фазы на очистных сооружениях зависит от генезиса исходного состава и расхода сточных вод, метода их очистки и составляет в среднем 0,01 - 3% объема. Влажность твердой фазы колеблется от 85 (предприятия стройиндустрии) до 99,8% (активный ил).

Основные задачи обработки шламов и осадков сточных вод - обезвоживание, обеззараживание и утилизация.

В зависимости от зольности они могут быть трех типов;

Преимущественно минеральные (зольность более 70%),

Преимущественно органические (зольность менее 30)

Смешанные (зольность 30 - 70%),

В настоящее время имеется промышленный опыт воз врата в основное производство шламов очистки сточных во стекольных, оптико-механических, металлургических пред приятий, заводов по выпуску строительных изделий, не которых химических производств, а также в качестве добавок во вспомогательные производства - мясокомбинат ты; молокозаводы (технические жиры, ланолин, жирозаменители); гидролизные заводы (белково-витаминные концентраты); целлюлозное картонно-бумажные комбинат (производство древесноволокнистых плит, картона, целлюлозы).

Утилизация шламов - это сложная многовариантно проблема, основным вопросом которой является предотвращение вторичного загрязнения окружающей среды металлами. Наиболее распространенным способ утилизации шламов очистки сточных вод является их на полигонах промышленных отходов (шла обрабатывают цементом, битумом, стеклом или связующими). Имеется опыт утилизации шламов металлов в производстве строительной кирпича, черепицы. Современные экологические формированию системы водоотведения гальванических учитывают цели цивилизации.

Горючие компоненты отходящих газов доводят до температуры, превышающей точки их самовоспламенения, и они сгорают в среде кислорода, присутствующего в отходящих газах.

Основное преимущество термического окисления - относи­тельно низкая температура процесса, что позволяет сократить расходы на изготовление камеры сжигания и исключить обра­зование оксидов азота.

Каталитический метод предназначен для превращения вредных примесей, содержащихся в отходящих газах промыш­ленных выбросов, в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды с использованием специальных ве­ществ - катализаторов. Катализаторы изменяют скорость и направление химической реакции, например реакции окисления. В качестве катализаторов используют платину, палладий и другие благородные металлы или их соединения (окислы меди, марганца и т. п.). Катализаторная масса располагается в спе­циальных реакторах в виде насадки из колец, шаров, пластин или проволоки, свитой в спираль, из нихрома, никеля, окиси алюминия с нанесенным на поверхность этих элементов слоем благородных металлов микронной толщины. Каталитические методы широко используют для очистки от вредных примесей, содержащихся в газовоздушных выбросах цехов окраски, а так­же для нейтрализации выхлопных газов автомобилей.

Исторически сложившееся размещение производствен­ных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в та­ких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зоны. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным тех­нологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезврежи­вания и утилизации твердой фазы.

Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей природной средой представлены на рис. 7.13.

Водозаборные сооружения забирают природную воду из по­верхностного водоисточника. Насосная станция первого подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий кольцевую водопроводную сеть. Вода используется на питьевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, на предприятиях местной промышленности.

Использованную воду (сточные воды) по закрытой кана­лизационной сети отводят за пределы города и главной кана­лизационной насосной станцией подают на городские очистные сооружения.

Здесь сточные воды проходят механическую и биологиче­скую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях. После прудов вода по своим качествам незначительно отличается от воды естественного водоема и может сбрасываться в реку, озеро и т. д.

Рис.7.13. Основные элементы водного хозяйства населенного пункта и их вза-