Этапы очистки сточных вод: Очистка городских сточных вод. Этап механической очистки

Содержание

Очистка городских сточных вод. Этап механической очистки

ФАКТ 1 ПОЛНОЦЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ ГСВ СОСТОИТ ИЗ 4 ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ

Полноценная технологическая схема очистки ГСВ должна включать в себя 4 основных процесса: механическую очистку, биологическую очистку, обеззараживание очищенной воды и обработку осадка. В ряде случаев могут применяться так называемые «урезанные схемы», в которых отсутствует какой-то процесс – это оправдано в исключительных условиях. Например, технология без биологической очистки – с использованием физико-химической обработки и фильтрационной очистки. Этот процесс вынужденно применяется на некоторых удаленных объектах с временным (сезонным) пребыванием, где сооружения биологической очистки не могут быть использованы, так как они требуют длительного запуска (наращивание биомассы в течение 2–3 месяцев).
И, наоборот, технологическая схема может быть сложнее, если очистные сооружения используются для очистки значительных объемов сточных вод.

Рис. 1 Этапы очистки в полноценной технологической схеме ГСВ

ФАКТ 2 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ – НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП ОЧИСТКИ ГСВ

Механическая очистка воды – выделение из сточных вод находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, которые имеют минеральную и органическую породу. В основном, механическую очистку используют как предварительный этап биологической очистки или в качестве доочистки стоков.
Для механической очистки воды характерны следующие процессы:

Процеживание
Отстаивание
Фильтрование
Рассмотрим их подробно.

ФАКТ 3 ПЕРВЫЙ ЭТАП МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД – ПРОЦЕЖИВАНИЕ

Процеживание – выделение плавающих грубых примесей и частично взвешенных веществ на решетках и ситах для обеспечения корректной работы сооружений и оборудования. В таблице 1 представлен перечень наиболее распространенного оборудования для процеживания.

Таблица 1

Оборудование	Краткое описание	Технологические характеристики
Реечные (стержневые) решетки	Сточная вода проходит через совокупность стержней, которые установлены под наклоном к потоку и имеют фиксированные расстояния между каждым стержнем, и работающим скребком, который прочищает и поднимает наверх задержанные отбросы	Ширина прозоров от 60–80 мм (при использовании для предварительного грубого процеживания) до 5–6 мм. Благодаря фиксированным прозорам происходит одномерное процеживание, при котором длинные узкие включения могут проходить через решетки
Ступенчатые	Очищаемая вода проходит через совокупность ступенчатых полотен, которые установлены под наклоном к потоку и имеют фиксированные расстояния между собой. Наборы полотен — через одно — подвижные и неподвижные. Возвратно-поступательные движения полотен — со ступени на ступень — обеспечивают подъем отбросов.	Обеспечивает размер прозора до 3 мм. Эффективно работает с намывным слоем отбросов, обеспечивающим более эффективное задержание
Ленточные (реечные и перфорированные)	Сточная вода протекает через совокупность пластиковых секций небольшой длины (либо фрагментов сит), оснащенных крючками и шарнирно связанных между собой в бесконечную ленту	Перфорированные устройства обеспечивают глубокое процеживание с двумерным эффектом (задерживаются все включения, которые больше размера отверстий). Реечные устройства по эффективности занимают промежуточное положение между ситами и стержневыми решетками
Барабанные (шнековые)	Сточная вода протекает изнутри наружу через барабанное вращающееся сито. Уловленные отбросы по центральному каналу отводятся шнеком	Наиболее эффективные устройства. Требуют предварительного удаления крупных включений. По производительности применимы до больших ОС включительно.

Об эффективности используемого оборудования судят по массе удержанных отбросов. Согласно действующим нормам* допускается не предусматривать решетки в случае подачи сточных вод на станцию очистки насосами при установке перед насосами решеток с прозорами не более 16 мм или решеток-дробилок, при этом длина напорного трубопровода не должна превышать 500 м и на насосных станциях предусматривается вывоз задержанных на решетке отбросов.

Не рекомендуется дробить отходы на входе на очистные сооружения ГСВ, т.

к. это приводит к увеличению сброса частиц мусора с очищенной воды.

Рис. 2 Решетки для очистки сточных вод

ФАКТ 4 НА ЭТАПЕ ОТСТАИВАНИЯ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД УДАЛЯЮТСЯ И ОСАЖДАЮТСЯ (ОСВЕТЛЯЮТСЯ) ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Отстаивание – выделение из сточных вод взвешенных веществ (далее ВВ) под действием силы тяжести на песколовках, отстойниках, нефтеловушках, масло- и смолоуловителях, а также на гидроциклонах и центрифугах – под действием центробежных сил.

Песколовки применяются для выделения нерастворенных минеральных примесей и предусматриваются в очистных сооружениях при производительности больше 100 м³/сут. Количество песколовок или отделений должно быть не менее 2-х, причем все – рабочие. При объеме улавливаемого осадка до 0,1 м³/сут. допускается удалять осадок вручную, при большем объеме выгрузка осадка механизируется.

Об эффективности задержания песка судят по содержанию песка в осадке первичных отстойников. Содержание песка, не создающее трудностей для эксплуатации, не более 6 % от сухого вещества осадка (не более 3 % при использовании высокоскоростных центрифуг для обезвоживания осадка).

Рис. 3. Аэрируемая прямоугольная песколовка

Отстаивание в отстойниках является самым простым, доступным и наименее трудоемким методом выделения из очищаемых стоков грубодиспергированных примесей, плотность которых не равна плотности воды. Такие примеси оседают на дно или всплывают на поверхность. Отстойники классифицируются по характеру работы, технологической роли, направлению движения потока воды, способу обеспечения флокуляции взвешенных веществ и способу выгрузки осадка.

Таблица 2. Классификация отстойников

Тип классификации	Деление
По характеру работы	Периодического и непрерывного действия
По технологической роли	Первичные отстойники (для осветления сточной воды) Вторичные отстойники (для отстаивания воды, прошедшей биологическую обработку) Третичные отстойники (для доочистки) Илоуплотнители и осадкоуплотнители
По направлению движения потока воды	Вертикальные, горизонтальные, радиальные и наклонные тонкослойные
По способу обеспечения флокуляции взвешенных веществ	Активная флокуляция и пассивная флокуляция
По способу выгрузки осадка	Сооружения со скребковыми механизмами, илососами и гидросмывом

В стадии механической очистки воды используются первичные отстойники вертикальной, горизонтальной радиальной и наклонной тонкослойной конструкции. В технологической схеме первичные отстойники располагаются непосредственно после песколовок и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды. Основной характеристикой работы первичных отстойников является эффективность осветления (отстаивания). В большинстве случаев эффект осветления составляет 40-60%, что приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40%. Для станции полной биологической очистки концентрация ВВ в воде после первичных отстойников не должна превышать 150 мг/л во избежание повышенного прироста активного ила или биопленки.
Использование отстойников позволяет уменьшить нагрузку на стадию биологической очистки, что, в свою очередь, позволяет уменьшить объем образующихся осадков и сократить до 30-50% затраты электроэнергии на процесс очистки в целом.

Первичное осветление является основой технологии физико-химической очистки, которая используется в тех случаях, когда биологическая очистка по объективным причинам не применима. Применение коагулянтов позволяет достичь глубокого удаления взвешенных веществ и очистки по БПК₅ до 80 %.

Рис 4. Радиальный отстойник с мостовым скребковым механизмом

Нефтеловушки, смоло – и маслоуловители применяются для очистки производственных сточных вод, которые содержат всплывающие грубодиспергированные примеси (нефть, легкие смолы, масла) при концентрации выше 100 мг/л.

Гидроциклоны и центрифуги используют принцип осаждения в поле центробежных ускорений, которое позволяет значительно сократить объем и увеличить гидравлическую нагрузку по сравнению с отстойными сооружениями.

ФАКТ 5 ФИЛЬТРОВАНИЕ, КАК МЕХАНИЧЕСКИЙ МЕТОД, ПРИМЕНЯЕТСЯ ДЛЯ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГСВ ПОСЛЕ СТАДИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Фильтрование – задержание очень мелкой суспензии во взвешенном состоянии на сетчатых (барабанных) и зернистых фильтрах. Фильтровальная станция доочистки сточных вод обычно включает в себя приемный резервуар, насосную станцию для подачи воды, фильтровальные установки, резервуар для сбора промывных вод, насосную станцию для их перекачки в начало очистной станции канализации, а также другое оборудование. Рис. 5

Рис. 5 Станция доочистки сточных вод с фильтрованием

1-приемный резервуар, 2,8,10 –насосные станции, 3-барабанные сетки, 4-фильтровальные сооружения, 5-контактный резервуар для хлорирования, 6-аэратор-быстроток, 7-резервуар для сбора промывной воды, 9-резервуар для промывки фильтров

Регенерацию зернистых фильтрующих материалов производят промывкой водой и воздухом, синтетические материалы обычно отжимают для регенерации. Для промывки фильтров используют водопроводную воду или воду после барабанных сеток и фильтров

ФАКТ 6 КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ МЕТОД МЕХАНИЧЕСКУЮ ОЧИСТКУ ПРИМЕНЯЮТ РЕДКО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГСВ

Такая возможность существует, если при использовании только механической очистки по условиям сброса в водоем обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод – повторный возврат в технологический процесс).
В большинстве случаев, механическую очистку используют в качестве начального этапа, перед биологической очисткой или в качестве доочистки стоков.
О биологической очистке ГСВ будет рассказано в следующих выпусках рассылки.

Сокращения, используемые в статье:

ГСВ – городские сточные воды
ОС – очистные сооружения
ВВ – взвешенные вещества
БПК — биологическое потребление кислорода

* Свод правил СП 32.133330-2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

При написании статьи использовались материалы пособий: «Механическая очистка сточных вод», «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов»

Технологии очистки

Очистка хозяйственно – бытовых и общесплавных стоков

Технологические схемы канализационных очистных сооружений (КОС) включают следующие этапы:

механическая очистка стоков
биологическая очистка стоков
химическая очистка стоков
обеззараживание стоков
обезвоживание осадка
сжигание обезвоженного осадка

Находки в канализационной сети

Завод по сжиганию осадка на ССА

На очистных сооружениях

Панорама канализационных очистных сооружений

Юго-Западные очистные сооружения

Основные технологические этапы очистки сточных вод:

механическая очистка — удаление из очищаемых стоков крупных загрязнений, минеральной взвеси с целью нормализации работы последующих стадий очистки. Включает в себя решетки, песколовки, первичные отстойники. На решетках задерживаются крупные включения В песколовках происходит отделение крупных минеральных частиц (песка). Далее на стадии первичного отстаивания завершается процесс выделения механических и органических загрязнений
биологическая очистка — основной процесс очистки сточных вод перед их сбросом в водный объект. В состав этого блока входят аэротенки и вторичные отстойники. Процесс биологической очистки происходит за счет жизнедеятельности биоценоза активного ила в присутствии кислорода. Активный ил – это биоценоз, населенный различными бактериями, простейшими и многоклеточными микроорганизмами, которые очищают сточные воды от загрязняющих веществ, оставшихся после механической очистки

На ЮЗОС, КОС г. Сестрорецк, части сооружений ССА внедрены современные схемы биологической очистки Кейптаунского Университета (UCT), на части ЦСА, КОС г. Петродворец, пос. Репино, г. Пушкин, г. Кронштадт — Йоханнесбургского Университета (JHB). Данные технологические решения позволяют гибко управлять системой биологической очистки, регулируя объемы рециклов, подачу кислорода на аэрацию. В результате, при любых изменениях внешних факторов, влияющих на процесс очистки, таких как температура стоков, входные концентрации загрязнений, стало возможным подбирать оптимальные режимы для обеспечения требуемого качества очистки.

На КОС пос. Молодежное внедрена впервые в г. Санкт-Петербурге технология очистки сточных вод с применением мембранных биореакторов. Мембраны выполняют функции илоразделения и доочистки стока перед его обеззараживанием, что позволило при строительстве станции исключить этап вторичного отстаивания и уменьшить площадь очистных сооружений. Фильтрация через половолоконно-листовые мембраны с размером пор 0,2 мкм способствует достижению стабильного и высокого качества очистки сточных вод, соответствующего требованиям Российского законодательства.

химическая очистка – химическое удаление фосфора фосфатов

Для повышения эффективности удаления фосфора и стабилизации показателей очистки на всех КОС внедрен метод химического осаждения фосфора. Принцип химической обработки стоков заключается в том, что при введении реагента происходит образование нерастворимого соединения с фосфатами, которое вместе с осадком выводится из системы. После внедрения данного метода в очищенных сточных водах достигается соответствие очистки по фосфору российским требованиям и международным рекомендациям ХЕЛКОМ.

обеззараживание — уничтожение в очищенном стоке микроорганизмов и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания

Обеззараживание с применением ультафиолетового облучения (УФО) внедрено на КОС пос. Репино, г. Сестрорецк, г. Петродворец, ЮЗОС, КОС пос. Молодежный.

Для достижения показателей качества очистки сточных вод продолжается работа по модернизации очистных сооружений с учетом поэтапного перехода на установленную природоохранным законодательством систему технологического нормирования на основе НДТ.

Мониторинг качества очистки сточных вод

В соответствии с программами производственного экологического контроля на всех КОС проводится регулярный контроль состава сточных вод в следующих точках:

в приемной камере (сточные воды, поступающие на очистку)
в сборной камере перед выпуском очищенных сточных вод в водный объект.

Контроль качества сточных вод осуществляется по 21 физико-химическим, 10 микробиологическим и паразитологическим показателям.

Обработка и утилизация осадка

Осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, должны подвергаться обработке с целью обезвоживания, стабилизации, снижения запаха, обеззараживания, улучшения физико-механических свойств, обеспечивающих возможность их экологически безопасной утилизации или размещения (хранения или захоронения) в окружающей среде.

На КОС ежесуточно образуется до 10-12 тыс.куб.м смеси осадков. При таких объёмах осадок должен проходить предварительную обработку для его последующей утилизации. В настоящее время на КОС эксплуатируются высокоскоростные горизонтальные центрифуги, в которых в поле центробежных сил происходит процесс разделения осадка на твердую и жидкую фракции. Обезвоженный осадок проходит термическую обработку на заводах сжигания.

В Водоканале эксплуатируются три завода по сжиганию осадка (ЗСО) сточных вод, что позволило не только решить проблему утилизации осадка, но и внедрить технологии выработки вторичных энергетических ресурсов.

Основными преимуществами выбранной технологии утилизации осадка являются:

уменьшение объемов образующихся отходов в 10 раз
отсутствие необходимости отчуждения территорий города для размещения осадка
отсутствие патогенной микрофлоры и неприятных запахов в золе

Очистка дымовых газов

На всех ЗСО внедрена трехступенчатая система очистки дымовых газов, которая занимает 80% площади каждого из заводов. Системы очистки дымовых газов на ЗСО полностью автоматизированы, реагенты дозируются по показаниям приборов для исключения превышения концентраций загрязняющих веществ.

Технология очистки дымовых газов на ЗСО относится к наилучшим доступным технологиям и соответствует Информационно-техническому справочнику по наилучшим доступным технологиям ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами».

Надзорные органы регулярно контролируют эффективность газоочистки ЗСО. По данным мониторинга, за годы эксплуатации ЗСО полностью выполняются требования к выбросам загрязняющих веществ как Российского законодательства, так и Директивы ЕС, благодаря эффективности систем очистки дымовых газов.

Очистка поверхностного стока

Для очистки поверхностных сточных вод очистные сооружения разделяются на два типа в зависимости от принципа регулирования сточных вод, подаваемых на очистку:

накопительные, с регулированием стока по объему
проточные, с регулированием стока по расходу без усреднения состава.

Выбор типа очистных сооружений поверхностного стока (ОСПС) определяется их производительностью, необходимой степенью очистки по приоритетным показателям загрязнения и гидрогеологическими условиями.

Технологические схемы ОСПС в зависимости от производительности включают следующие этапы обработки стока:

механическая очистки от крупных включений — предназначена для удаления крупного мусора с применением корзин перед поступлением стока на КНС и для удаления песка фракцией более 150 мкм перед аккумулированием
аккумулирование стока — необходимо для приёма пиковых расходов поверхностного стока и равномерной подачи на линию доочистки
осветление — обеспечивает осаждение загрязняющих веществ мелкой фракции физико-химическими методами
доочистка — осуществляется на песчаных и сорбционных фильтрах для удаления оставшихся концентраций загрязняющих веществ
обеззараживание — осуществляется на установках УФО.

Очистка поверхностного стока осуществляется на ОСПС г. Колпино, «Пулково-3», «Осиновая Роща», «Муринский квартал», пос. Шушары. В 2020 году приняты в эксплуатацию ОСПС «Санкт-Петербург Арена» в 2021 году — ОСПС «Чистое небо», в 2022 году – ОСПС «Усть-Славянка». Производительность очистных сооружений – от 15 л/сек до 1000 л/сек.

Четыре стадии очистки сточных вод

Одной из текущих задач на глобальном уровне является очистка как можно большего количества сточных вод на очистных сооружениях. Согласно Доклада Организации Объединенных Наций о мировом развитии водных ресурсов за 2017 год, озаглавленного Сточные воды – неиспользованный ресурс , сточные воды могут быть ключевым ресурсом для удовлетворения растущего спроса планеты на пресную воду и сырье.

Сточные воды или сточные воды – это вода, качество которой ухудшилось в результате вмешательства человека, и

0003 классифицируется как городской, бытовой или промышленный , в зависимости от того, откуда он поступает.

Станции очистки сточных вод (СОСВ) , отвечают за сбор воды из населенных пунктов или промышленных секторов и удаление из них загрязняющих веществ. Этот процесс направлен на возвращение этого ресурса в круговорот воды путем сброса его в водотоки или повторного использования в таких видах деятельности, как сельское хозяйство.

Какие процессы происходят на очистных сооружениях?

Вода, поступающая на очистные сооружения, подвергается ряду физических, химических и биологических процессов для удаления содержащихся в ней загрязняющих веществ. Эти процессы обычно делятся на четыре стадии, известные как предварительная, первичная, вторичная и третичная обработка.

Кроме того, на очистных сооружениях также осуществляются другие процессы, связанные с побочными продуктами, полученными при различных обработках. Некоторые из этих процессов, такие как обработка шлама и обращение с ним, важны, поскольку ими сложно управлять, и они представляют большой интерес.

1. Предварительная очистка

Предварительная или предварительная очистка является первой стадией очистки сточных вод и используется для подготовки воды к очистке на следующих этапах. Таким образом, он состоит в удалении предметов, которые могут повредить установку или оборудование, которое будет использоваться в процессе очистки.

Сначала обычно проводится предварительная фильтрация . Этот процесс отделяет твердые отходы крупного и среднего размера с помощью сит и сит различной толщины. Затем жир и частицы песка удаляются с помощью пескоотделителей и обезжиривающих средств.

2. Первичная очистка

Целью данного этапа является удаление части взвешенных веществ. С этой целью воду выдерживают в течение одного-двух часов в декантерных центрифугах, где гравитация помогает отделить эти частицы. Другие преимущества этого процесса включают гомогенизацию потока и удаление органических веществ, связанных с взвешенными твердыми частицами.

Во время этого процесса также могут быть добавлены химические вещества, такие как коагулянты и флокулянты для улучшения осаждения твердых частиц и удаления фосфора. В некоторых случаях для нейтрализации рН воды используются щелочи и кислотные реагенты.

3. Вторичная очистка

Этот процесс предназначен для удаления из воды органических веществ, а также питательных веществ, таких как азот и фосфор.

Эта вторичная обработка, , которая в основном является биологической , обычно использует бактерии и микроорганизмы для разложения и удаления органических веществ и различных питательных веществ, содержащихся в воде. Наиболее распространенной обработкой является активный ил , при котором очищаемая вода остается в резервуаре на несколько дней при различных кислородных условиях (аэробных, бескислородных и анаэробных) в зависимости от требуемых требований к удалению. Здесь различные виды бактерий, которые живут в резервуаре или реакторе, питаются органическими веществами и питательными веществами, содержащимися в воде , удаляя их из воды и перенося в свои организмы.

Второй или вторичный процесс отстаивания обычно проводится после биологического процесса. Здесь бактерии, выросшие в предыдущем процессе, осаждаются в нижней части отстойника, образуя смесь воды и твердых частиц, которая называется биологическим илом. Эта смесь экстрагируется или вымывается через нижнюю часть декантера, а очищенная вода вытекает через верхнюю часть без большинства бактерий и твердых частиц, что дает осветленную воду.

На очистных сооружениях обычно обработка воды заканчивается в этой точке , когда очищенная вода соответствует установленным требованиям к сбросу и нет дополнительных требований к качеству воды для повторного или дальнейшего использования.

4. Третичная очистка

При третичной или химической очистке целью является повышение конечного качества воды, чтобы ее можно было вернуть в окружающую среду (море, реки, озера и другие гидрографические бассейны) и, в некоторых случаях, используемых для деятельности человека. Для этого проводится ряд процессов по устранению патогенных агентов, таких как фекальные бактерии.

Используемые методы включают фильтрацию с использованием песка или других материалов и дезинфекцию с использованием хлора (обычно гипохлорита натрия) или ультрафиолетового света, для уменьшения количества микроскопических живых организмов , которые были созданы на предыдущих стадиях.

Обработка осадка, отходы КОС

Некоторые виды отходов образуются как побочные продукты очистки сточных вод. Основным из них является образование большого количества шлама, который извлекается в процессах первичной и вторичной декантации.

Во-первых, ил сгущается, чтобы уменьшить объем воды, подлежащей очистке , таким образом оптимизируя существующие последующие процессы. Впоследствии этот смешанный ил сбраживается аэробными (с воздухом) или анаэробными процессами (в закрытом резервуаре, называемом метантенком) для стабилизации роста бактерий и их удаления. За этим следует процесс уменьшения количества воды путем обезвоживания, обычно с помощью декантерных центрифуг. Если этот шлам соответствует требованиям по сухости, содержанию тяжелых металлов, питательных веществ и патогенов, с ним необходимо обращаться с минимальным возможным воздействием на окружающую среду. В Испании он обычно повторно используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Сточные воды: ключевой ресурс для решения текущих проблем

В соответствии с Целью устойчивого развития 6 Повестки дня ООН на период до 2030 года, необходимость увеличения доли населения мира, имеющего доступ к безопасной питьевой воде и санитарии в свою очередь приведет к увеличению сброса сточных вод. Это означает, что обработка должна быть более эффективной, доступной и устойчивой, чтобы лучше использовать этот ресурс.

В этой области на глобальном уровне достигнут определенный прогресс. По данным ЮНЕСКО, например, в Латинской Америке объем очистки сточных вод за последние 20 лет почти удвоился. В Испании решение Idrica GoAigua используется на нескольких очистных сооружениях для эффективного повторного использования остаточных вод в сельском хозяйстве. Это еще один пример того, как технология помогает повысить экологическую устойчивость в случае сточных вод.

Однако процент сточных вод, сбрасываемых без очистки, по-прежнему высок, поэтому необходимо продолжать усилия по снижению этого количества. Решающим шагом станет повсеместное повторное использование очищенных сточных вод. В связи с этим цифровая трансформация необходима для оптимизации управления очистными сооружениями, канализационными сетями и ливневой канализацией. Например, решения GoAigua для очистки сточных вод предназначены для улучшения процессов, обеспечения качества воды и сокращения выбросов углекислого газа, а также для других вариантов использования.

8 Этапы процесса очистки сточных вод

ДОСТУПНО НА: английском языке

Восемь стадий очистки сточных вод

Первая стадия — фильтрация стержней

Удаление крупных предметов из сточных вод для предотвращения повреждения насосов, клапанов и другого оборудования объекта.
Процесс очистки и регенерации воды из сточных вод (любой воды, которая использовалась в быту, например, для смыва туалетов, мытья посуды или купания, а также воды промышленного использования и ливневой канализации) начинается с ожидания того, что после после обработки он будет достаточно чистым, чтобы вернуться в окружающую среду.

Качество воды определяется Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Законом о чистой воде, а объекты сточных вод работают в соответствии с определенными разрешениями Национальной системы ликвидации выбросов загрязняющих веществ (NPDES). Согласно EPA, Закон о чистой воде (CWA) устанавливает базовую структуру для регулирования сбросов загрязняющих веществ в воды Соединенных Штатов и регулирования стандартов качества поверхностных вод. В соответствии с CWA, EPA устанавливает стандарты сточных вод для промышленности. Агентство по охране окружающей среды также разработало рекомендации по национальным критериям качества воды для загрязняющих веществ в поверхностных водах. Национальная система ликвидации выбросов загрязняющих веществ (NPDES) Агентства по охране окружающей среды США позволяет контролировать сбросы.

В качестве примера ожидаемых стандартов биохимическая потребность в кислороде (БПК) сточных вод в среднем составляет 200 мг/л, а сточные воды после очистки должны составлять >30 мг/л. Крайне важно, чтобы предприятие по очистке сточных вод соответствовало этим ожиданиям, иначе существует риск жесткого наказания.

Физический процесс очистки сточных вод начинается с отсеивания крупных предметов, которые попали в канализационную систему и, если их не удалить, могут повредить насосы и затруднить поток воды. Барный экран обычно используется для удаления крупных предметов из притока и в конечном итоге вывозится на свалку.

Информационные документы по теме

Качество воды и правило чистой воды
Как выбрать карманный pH-метр для применения

Этап второй — просеивание

Удаление песка путем пропускания входящего потока над/через песколовку.
Мелкий песок, попадающий в водоток, необходимо удалять, чтобы предотвратить повреждение насосов и оборудования ниже по течению (или повлиять на поток воды). Этот песок слишком мал, чтобы его можно было отсеять, его необходимо удалить из песколовки. Существует несколько типов песколовок (горизонтальные, вентилируемые или вихревые), которые регулируют поток воды, позволяя более тяжелому песку падать на дно камеры; вода и органический материал продолжают поступать на следующую стадию процесса. Песок физически удаляется со дна камеры и выбрасывается.

Третья ступень — первичный отстойник

Первичное отделение твердых органических веществ из сточных вод.
Твердые вещества, известные как органические вещества/шлам, оседают на дно резервуара и перекачиваются в шламогенератор или зону обработки ила, высушиваются и вывозятся. Надлежащая скорость осаждения является ключевым показателем того, насколько хорошо работает осветлитель. Регулировка скорости потока в отстойник может помочь оператору регулировать скорость осаждения и эффективность.

После удаления песка сточные воды поступают в большие первичные отстойники, которые отделяют от 25% до 50% твердых частиц сточных вод. Эти большие отстойники (например, 75 футов в диаметре, 7½ дюймов по краям и 10½ футов в центре) позволяют тяжелым твердым частицам опускаться на дно, а очиститель течь. Эффективность первичного осветления зависит от соответствующего расхода воды. Если поток воды слишком быстрый, твердые частицы не успевают опуститься на дно, что отрицательно сказывается на качестве воды ниже по течению. Если поток воды слишком медленный, это влияет на процесс вверх по течению.

Твердые частицы, попадающие на дно отстойника, известны как шлам и регулярно откачиваются, чтобы гарантировать, что они не повлияют на процесс разделения. Затем шлам выбрасывается после удаления воды и обычно используется в качестве удобрения.

Четвертый этап — аэрация

Воздух закачивается в аэротенк/бассейн, чтобы стимулировать преобразование Nh4 в NO3 и обеспечить кислород для дальнейшего размножения и роста бактерий.
После превращения в NO3 бактерии удаляют/отделяют молекулы кислорода от молекул нитратов, а азот (N) выделяется в виде N2↑ (газообразный азот).

В основе процесса очистки сточных вод лежит поощрение и ускорение естественного процесса разложения бактерий, разрушающих органические вещества. Это начинается в аэротенке. Основная функция аэротенка заключается в том, чтобы накачивать кислород в резервуар, чтобы стимулировать расщепление любого органического материала (и рост бактерий), а также обеспечивать достаточное время для разрушения органического материала. Аэрация может быть достигнута закачиванием и удалением воздуха из аквариума или агрессивным перемешиванием, добавляющим воздух в воду. Этот процесс обеспечивает наилучшие условия для роста бактерий. Уровни газообразного кислорода [O2] ниже 2 частей на миллион убивают бактерии, снижая эффективность установки. Мониторинг растворенного кислорода на этом этапе завода имеет решающее значение. Измерения аммиака и нитратов обычно используются для измерения того, насколько эффективно бактерии превращают Nh4 в N2↑.

Ключевым параметром для измерения при очистке сточных вод является биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК является суррогатным индикатором количества присутствующего органического материала и используется для определения эффективности разложения органического материала. Существует ряд других тестов, используемых для обеспечения оптимального разложения органических материалов (и снижения БПК), таких как измерение pH, температуры, растворенного кислорода (DO), общего содержания взвешенных твердых частиц (TSS), гидравлического времени удерживания (скорости потока), времени удерживания твердых веществ. (количество времени, в течение которого бактерии находятся в камере аэрации) и взвешенные твердые частицы в смешанной жидкости. Непрерывный и точный мониторинг имеет решающее значение для обеспечения конечного требуемого БПК сточных вод.

Пятая ступень — вторичный отстойник

Очищенные сточные воды перекачиваются во вторичный отстойник, чтобы любой оставшийся органический осадок отделился от потока очищенной воды.
По мере того, как входящий поток выходит из процесса аэрации, он поступает во вторичный отстойник, где, как и в первичном отстойнике, любые очень мелкие твердые частицы (или мелочь) оседают на дно резервуара. Эти мелкие твердые частицы называются активным илом и состоят в основном из активных бактерий. Часть этого активного ила возвращается в аэротенк, чтобы увеличить концентрацию бактерий, способствовать размножению и ускорить разложение органического материала. Лишнее отбрасывается.

В воде, вытекающей из вторичного отстойника, значительно снижено содержание органических веществ, и ее характеристики должны приближаться к ожидаемым характеристикам сточных вод.

Шестой этап — хлорирование (дезинфекция)

Хлор добавляется для уничтожения всех оставшихся бактерий в контактной камере.
При повышенной концентрации бактерий на стадии аэрации необходимо проверять выходящие стоки на наличие или отсутствие бактерий и обеззараживать воду. Это гарантирует, что концентрация бактерий выше указанной не попадет в окружающую среду. Хлорирование является наиболее распространенным и недорогим видом дезинфекции, но также все большую популярность приобретают дезинфекция озоном и УФ-излучением. Если используется хлор, важно проверить уровни свободного хлора, чтобы убедиться, что они являются приемлемыми, прежде чем выбрасывать их в окружающую среду.

Седьмой этап — Анализ и тестирование воды

Проверка надлежащего уровня pH, аммиака, нитратов, фосфатов, растворенного кислорода и остаточного хлора в соответствии с разрешением NPDES для завода имеет решающее значение для производительности завода.
Несмотря на то, что испытания проводятся непрерывно на протяжении всего процесса очистки сточных вод для обеспечения оптимального расхода воды, осветления и аэрации, окончательные испытания проводятся для того, чтобы убедиться, что сточные воды, выходящие из установки, соответствуют требованиям разрешений.