Очистки сточных вод: Современные методы очистки сточных вод

Содержание

Современные методы очистки сточных вод

В разделе: Вода 2022-05-27 27.05.2022

Бузин Игорь

Кандидат биологических наук

Очистка сточных вод контролируется и регламентируется нормативно-правовыми актами, в частности, Постановлением Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» и Постановлением Правительства РФ от 21 июня 2013 г. N 525 «Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод». Эти правила устанавливают нормативные значения показателей общих свойств отводимой воды и концентраций загрязняющих веществ. Предприятия и организации для соблюдения установленных норм должны проводить анализ сточных вод, позволяющий контролировать процессы очистки.

Чтобы обеспечить в должной мере соблюдение нормативов загрязнения, необходимо использовать специальное оборудование и технологические комплексы.

Прежде чем перейти к рассмотрению непосредственно методы очистки воды, давайте разберемся, что такое «сточные воды» и какие бывают их виды.

Виды сточных вод

Сточными водами называют воды, которые сбрасывают в водоемы с промышленных объектов и населенных пунктов через канализацию или самотеком. Свойства этих растворов связаны с технологическим процессом, в котором они участвовали и, как правило, негативно сказываются на природных объектах, с которыми контактируют.

Сточные воды по составу делятся на три вида, представленные на рисунке 1.

Рисунок 1 — Виды сточных вод

Отличительные характеристики этих видов сточных вод обобщены в таблице 1.

Таблица 1 — Отличительные характеристики разных видов сточных вод

Вид сточных вод	Равномерность поступления сточных вод	Степень загрязнения	Вид загрязнений	Используемые методы очистки
Производственные	Неравномерное (зависит от процессов предприятия)	Условно-чистые Нормативно очищенные Загрязненные	Органические и минеральные примеси	Механические Физико-химические Химические Биологические
Хозяйственно-бытовые сточные воды	Относительно равномерное	Сильно загрязненные	Органические вещества растительного и животного происхождения Отходы жизнедеятельности и моющие средства	Механические Биологические
Атмосферные (ливневые)	Неравномерное (зависит от атмосферных осадков)	Условно чистые Загрязненные	Минеральные загрязнения Нефтепродукты	Механические Физико-механические Химические методы

Производственные сточные воды

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в различных технологических процессах.

Факторы, влияющие на количество, состав воды и концентрацию загрязняющих веществ показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 — Факторы загрязнения промышленных сточных вод

Типы загрязняющих веществ и их концентрация в сточных водах варьирует от предприятия к предприятию и колеблется в диапазоне от нескольких миллиграмм до десятков граммов на литр даже по отдельным подразделениям одного предприятия.

По степени загрязнения сточные воды промышленных предприятий разделяют на 3 вида:

Таблица 2 — Виды промышленных сточных вод

Вид сточных промышленных вод	Характеристика
Условно-чистые	не приводят к изменению физико-химического состава водоема и не требуют специальной очистки
Нормативно-очищенные	прошли очистку и уровень загрязнений не превышает установленные нормы
Загрязненные	не очищались, концентрация веществ выше установленных нормативов. Сбрасываются в водоемы в расчете на разбавление и самоочищение внутри водного объекта

Сточные воды производственных предприятий, содержат как минеральные, так и органические загрязнения с разной концентрацией и опасны для окружающей среды в большей степени. Поэтому перед сбросом очищаются до уровней, предусмотренных проектом допустимых сбросов, который разрабатывает предприятие и согласовывает с надзорным органом.

Хозяйственно-бытовые сточные воды

Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются в процессе жизнедеятельности человека, в том числе в результате использования санузлов, душевых, бань, прачечных, больниц и столовых.

Загрязнения таких вод делят на два типа:

1.Фекальные — загрязнения, связанные с жизнедеятельностью человека как биологического организма;

2.Хозяйственные — загрязнения хозяйственными отходами и моющими средствами.

Поступление и обработка таких вод относительно постоянны по времени и по объему.

Такие воды признаются сильно загрязненными, содержат более сотни видов микроорганизмов, так как загрязнение носит животное или растительное происхождение. Так как среди микроорганизмов присутствует патогенные — это опасная в эпидемиологическом отношении часть загрязнений. Поэтому обезображивание и отведение этого вида сточных вод контролируется.

В частности, МУ 2.1.5.800-99 «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод. Методические указания» устанавливает ряд нормативных показателей, обеспечивающих безопасность отведения хозяйственно-бытовых вод и подлежащих контролю. Для контроля за соблюдением установленных требований выполняют микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.

Атмосферные (ливневые) сточные воды

Атмосферные (ливневые) сточные воды — это стоки, образующиеся в результате атмосферных осадков, и подразделяются на дождевые и талые. Также образуются в результате смыва примесей поливочной водой.

Этот вид характеризуется эпизодичностью и характеризуется неоднородностью по объему и концентрации загрязнений.

Часть загрязнений приходится на твердые (взвешенные) частицы и нефтепродукты.

Так как ливневые сточные воды с предприятий, образованные в результате загрязнения атмосферных осадков при контакте с конструкциями и территорией, содержат специфические примеси, вредные для окружающей среды — они также учитываются и контролируются. Регулярное проведение анализа вод ливневых систем — способ не нарушать установленные нормы.

На загрязненность поверхностного стока влияют факторы, показанные на рисунке.

Рисунок 3 — Факторы загрязнения ливневого стока

Ознакомившись с особенностями и различиями сточных вод, давайте рассмотрим, какие методы очистки применяют при работе с ними.

Методы механической очистки

Как правило, механическая очистка — это первый этап очистки сточных вод.

Использование механической очистки как самостоятельного метода, возможно в тех случаях, когда осветленная вода будет после использована в технологических производственных процессах или отведена в водоемы без оказания вредного воздействия.

Механическая очистка относится к грубым методам и используется для удаления из воды загрязняющих частиц больше 0,1 мм. Как правило, эта группа методов основывается на извлечении осевших или взвешенных нерастворимых частиц.

В связи с тем, что загрязняющие частицы различаются по физическим характеристикам (размер, физико-химические свойства) и концентрации, методы механической очистки подразделяются на виды, представленные на рисунке 4.

Рисунок 4 — Методы механической очистки сточных вод

Процеживание, фильтрование и отстаивание — более простые методы механической очистки, а применение дисковых фильтров и центрифугирование — более сложные.

Свойства перечисленных методов обобщены в таблице 3.

Таблица 3 — Характеристика методов механической очистки сточных вод

Метод механической очистки	Характеристика метода
Процеживание	Сточные воды пропускаются через решетки и сетки (как правило металлические) с требуемым разметом ячеек, в результате чего задерживаются механические частицы (камни, пластиковые бутылки) и биологические фрагменты (ветки, листья) соответствующего ячейкам размера.
Фильтрование	Вода пропускается через перегородки, заполненные засыпным наполнителем или пористым материалом, которые задерживают дисперсную фазу.
Отстаивание	В основе метода лежит использование силы тяжести, под воздействием которой частицы оседают на дне отстойника или безголовки. Верхний очищенный слой воды переливается в следующую камеру, оставляя в первой загрязнения. Далее процесс повторяется.
Дисковые фильтры	Дисковые фильтры представляют собой «пакет» цилиндрической формы из полимерных дисков, попадая в который сточные воды очищаются от механических примесей.
Центрифугирование (гидроциклоны)	В этом методе происходит разделение фракций твердых частиц во вращающемся потоке жидкости.

Химические и физико-химические методы очистки

Группа методов, представленная на рисунке 5, используется для очистки от растворенных и взвешенных веществ.

Рисунок 5 — Химические и физико-химические методы очистки сточных вод

Рассмотрим эти методы подробнее.

Физико—химические методы очистки сточных вод

К физико—химическим методам очистки сточных вод относятся сорбция, аэрация, коагуляция, экстракция, эвапорация, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация. К химическим методам — нейтрализация, окисление и восстановление.

Рассмотрим методы первой группы:

Таблица 4 — Физико—химические методы очистки

Методы очистки	Характеристика метода
Сорбция	Сорбент (твердое тело) погружается в воду с растворенными загрязняющими веществами и поглощает их.
Экстрация	В основе метода лежит способность отдельных видов загрязнений растворятся в жидкости, не смешивающейся со сточными водами (например, гексан). При добавлении такой жидкости в сточные воды, загрязнения переходят в нее. При последующем удалении последней из сточных вод, загрязненность стоков уменьшается. Этим методом удаляют фенолы и жирные кислоты.
Аэрация	Метод удаляет летучие вещества, такие как сульфиды, сероводород, а также поверхностно—активные вещества (ПАВ) за счет окисления кислородом и перевода поллютантов в газовую фазу.
Флотация	Загрязнения удаляются за счет насыщения воды крошечными пузырьками воздуха, к которым прилипают частицы-загрязнители (нефтепродукты, жиры, волокна) и вместе с пузырьками всплывают на поверхность.
Коагуляция	Коагулянты (сернокислое, сернистокислое, хлорное железо, сернокислый алюминий, алюминат натрия) при добавлении в воду образуют гелеобразные хлопья гидроокиси железа и алюминия которые захватывают коллоидные взвешенные частицы в сточной воде и оседают на дно. Для ускорения коагуляция в воду добавляются флокулянты (например, полиакриламид, активированная кремниевая кислота) за счет которых хлопья укрупняются и упрочняются. Для удаления органических примесей используют активный ил, а сам процесс носит название биокоагуляции.
Ионный обмен	Очистка воды производится за счет процесса обмена между ионами, находящимися в сточной воде, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы—ионита. С помощью этого метода извлекаются ценные примеси, такие как цинк, хром, медь, свинец, ртуть и другие металлы, а также соединения фосфора и мышьяка, ПАВ и радиоактивные вещества.
Эвапорация	При использовании метода загрязнения отгоняют вместе с циркулирующим водяным паром. Отделение загрязнений производят затем раствором щелочи. Метод применяется для удаления летучих веществ.
Кристаллизация	Метод построен на выделении твердой кристаллической фазы из растворов, расплавов и газов. При изменении температуры загрязненных вод получаются перенасыщенные растворы находящихся в них веществ, которые затем преобразуются в кристаллы.
Электролиз	Этим методом разрушают органические вещества за счет электрохимического окисления на аноде или регенерируют кислоты, щелочи, металлы.

Химические методы очистки сточных вод

Химическая водоочистка основана на химических реакциях реагентов с загрязняющими веществами в водном растворе и обезвреживании последних путем перевода в неопасные соединения или связывании поллютантов в нерастворимые комплексы. Химические процессы при очистке воды идут с одинаковой скоростью в произвольном объеме жидкости, потому этот метод считается производительным. Химическая очистка на предприятиях лежит в основе обеспечения оборотного водоснабжения и обезвреживания промышленных вод.

Характеристика методов химочистки представлены в таблице.

Таблица 5 — Характеристика методов химической очистки

Методы очистки сточных вод	Характеристика метода
Нейтрализация	При использовании метода оптимизируют кислотно-щелочной баланс на основе протекания реакции нейтрализации между кислой и щелочной средой с образованием солей.
Окисление	За счет действия хлора и его соединений, проявляющих сильные окислительные свойства, происходит изменение форм целевых веществ. Погибают патогенные микроорганизмы, токсичные органические вещества окисляются и переходят в менее вредные.
Восстановление	На основе метода подготавливаются окисленные формы токсичных хрома, мышьяка, ртути, металлов свинца и никеля в молекулярное состояние с целью дальнейшего отделения с помощью методов коагуляции, флотации, отстаивания и связывания на фильтрах для химической очистки воды.

Методы биологической очистки

Биоочистка основана на использовании жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий). Бактерии очищают за счет окисления органических веществ, находящиеся в загрязненных водах в растворенном состоянии. Биохимическим методом удается освободиться от органических загрязнений, остающихся в воде после механической очистки на 90% и выше.

Сооружения (станции) для биоочистки классифицируют на два вида:

Биостанции, в которых биологическая очистка осуществляется в условиях, близких к естественным (например, в биопрудах, полях орошения или фильтрации). Процесс очищения происходит медленно за счет запаса кислорода в воде биологических прудов и в почве, а также в результате деятельности микроорганизмов—минерализаторов, которые окисляют органические загрязнения.
Очистительные сооружения, в которых очистка вод осуществляется в искусственно контролируемой среде (например, аэротенки и биологические фильтры). В этих установках создаются условия, ускоряющие процесс биоочистки.

Очищенная вода перед спуском в водоемы окончательно дезинфицируется, для того чтобы уничтожить оставшиеся патогенные микроорганизмы.

Особенности очистки сточных вод для предприятий разных отраслей

Объемы потребления и отведения сточных вод, виды загрязнений, направления анализа сточных вод, контролируемые показатели, используемые методы очистки и оборудование определяются отраслью и интенсивностью производства.

Рисунок 6 — Распределение сточных вод по отраслям

В городах с развитой промышленностью 63% потребления и загрязнения воды приходится на предприятия и организации. Рассмотрим особенности применяемых методов очистки сточных по отраслям хозяйствования.

Особенности отведения сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности

Нефтесодержащие сточные воды — серьезный источник долгосрочного загрязнения водоемов. Вещества, содержащиеся в нефти (углеводороды, органические кислоты), образуют на воде пленку, нарушающую газообмен между водоемом и атмосферой, что приводит к гибели водных организмов от дефицита кислорода.

Качество и состав сточных вод объектов нефтепереработки регламентируется нормативными документами, в которых приведены предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов и сопутствующих минеральных и органических соединений.

Комплексы очистных сооружений на предприятиях нефтепеработки очищают нефтесодержащие воды в следующей последовательности:

Таблица 6 — Этапы очистки воды на нефтеперерабатывающих предприятиях

Этап очистки	Группа методов	Удаляемые загрязнения	Методы/оборудование
1	Механическая очистка	Грубодисперсные примеси и нефтеплёнки	Нефтеловушки, песколовки, гидроциклоны Отстойники дополнительного отстоя
2	Физико-химическая очистка	Коллоидные и растворенные соединения	Флотация, адсорбция, коагуляция и флокуляция
3	Биохимическая очистка	Растворенные органические соединения	Аэротенки и отстойники
4	Обеззараживание	Патогенные организмы	Озонирование, ультрафиолетовое обеззараживание

Особенности отведения сточных вод на текстильных предприятиях

Особенность сточных вод предприятий текстильной промышленности — содержание в них красителей, реагентов, примесей, соединений тяжелых металлов, СПАВ (синтетически поверхностно-активных веществ), волокон, вредных органических соединений и т. п.

Очищение сточных вод на текстильных предприятиях основывается на применении методов механической, химической и биологической очистки. В зависимости от особенностей производства, механическая и химическая очистка могут применяться как для итоговой очистки перед спуском в водоем, так и в качестве предварительной очистки. Применяется механическая очистка вод путем флотационной очистки с предварительной химической обработкой сточных вод. При этом достигается выделение 90–95% взвешенных веществ; биохимическое потребление кислорода (БПК) при этом снижается на 20–50%, а цветность до 50% и более.

Характеристика сточных вод прачечных предприятий и автомоек

В ходе работы прачечного хозяйства и автомоек образуется большое количество сточных вод. В составе содержаться ПАВ, в том числе анионные (АПАВ) и неионогенные синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) (моющие средства, детергенты, отбеливатели), взвешенные вещества (в том числе эмульгированная грязь), соли жесткости, красители, нефтепродукты, механические частицы и волокна ткани.

Концентрация загрязнений в сточных водах таких предприятий превышает в 2–3 раза загрязнения в составе вод городских канализаций.

Еще одна отличительная особенность — то, как при смешении вод, сливаемых с прачечных и автомоек с городскими канализационными стоками, появляется стойкое пенообразование. СПАВ, попадающие на городские очистные сооружения, затрудняют работу отстойников, повышают нагрузку на очистные сооружения и снижают степень очистки хозяйственно-бытовых стоков подавляя, в том числе, микробиологическую деятельность.

Методы очистки и конкретные технологии для стоков автомоек и прачечных подбираются с учетом специфики загрязняющих веществ.

Особенности отведения сточных вод на животноводческих и птицеводческих фермах

30% потребления воды и отвода стоков занимает сельское хозяйство. Водные ресурсы используются для снабжения фермерских хозяйств, орошения земель и т. д.

Сельскохозяйственные сточные воды содержат до 10 граммов на литр химических компонентов опасных для живых организмов. Помимо этого, в них часто содержатся частицы грунта.

В составе сточных вод содержатся неорганические (калий, фосфор, азот) и органические (удобрения, пестициды, фунгициды, гербициды и инсектициды) компоненты. Эти вещества опасны и вызывают отравления вплоть до летального исхода.

Воды, отводимые животноводческими и птицеводческими комплексами, характеризуются микробным и органическим загрязнением. Для оценки степени и состава загрязнения может проводиться микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.

При подготовке этих сточных вод к обеззараживанию должно быть предусмотрено отстаивание с последующей очисткой. Очистка воды предприятий данного направления регулируется МУ 2.1.5.800-99 «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод. Методические указания».

Вывод

Сегодня предприятиям и организациям доступен внушительный набор методов для очистки сточных вод. Для сохранения экологии, соблюдения установленных нормативов по загрязнениям, предприятия должны выбирать наиболее эффективные методы очистки и следить за показателями регулярно проводя анализ сточных вод и регулируя процессы и степень очистки исходя из требования и нагрузки на экосистемы.

Литература

Вайцель А.А. Механические методы очистки сточных вод // Наука, образование и культура. — 2019. — № 3(37). — С. 13-14
Дружинская О.И. Анализ технологий и методов очистки сточных вод текстильного производства // В сборнике: Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (инновации-2018). Сборник материалов международной научно-технической конференции. 2018. с. 109-111.
Иванов Д.Б., Уралева А.И. Методы очистки нефтесодержащих сточных вод // Наукосфера — 2021. — № 71. — 175-180.
Роствинская В.С. Изучение методов очистки сточных вод // Трибуна ученого. — 2020. — № 7. — с. 78-84.

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»

Использование воды для очистки сточных вод | Геологическая служба США

Школа водных наук 18 июня 2018 г.

Фотогалерея водопользования

Узнайте об использовании воды с помощью картинок

Дом школы водных наук

Обзор
Наука

Сточные воды – использованная вода. Сюда входят такие вещества, как человеческие отходы, пищевые отходы, масла, мыло и химикаты. В домах это вода из раковин, душевых, ванн, туалетов, стиральных и посудомоечных машин. Предприятия и промышленность также вносят свою долю использованной воды, которую необходимо очистить.

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы качества воды • Темы использования воды •

Что такое сточные воды и зачем их очищать?

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Центральная станция очистки сточных вод, Нэшвилл, Теннесси.

Мы рассматриваем очистку сточных вод как водопользование, потому что оно взаимосвязано с другими видами водопользования. Большая часть воды, используемой в домах, промышленности и на предприятиях, должна быть очищена, прежде чем она будет выпущена обратно в окружающую среду.

Если термин «очистка сточных вод» вас смущает, вы можете подумать, что это «очистка сточных вод». Природа обладает удивительной способностью справляться с небольшими объемами водных отходов и загрязнений, но она была бы ошеломлена, если бы мы не очищали миллиарды галлонов сточных вод и нечистот, образующихся каждый день, прежде чем выпускать их обратно в окружающую среду. Очистные сооружения уменьшают содержание загрязняющих веществ в сточных водах до уровня, с которым может справиться природа.

Сточные воды также включают ливневые стоки . Хотя некоторые люди считают, что дождь, льющийся по улице во время грозы, довольно чистый, это не так. Вредные вещества, которые смываются дороги, автостоянки и крыши могут нанести вред нашим рекам и озерам .

Зачем очищать сточные воды?

Это забота об окружающей среде и о собственном здоровье. Есть много веских причин, по которым поддержание чистоты нашей воды является важным приоритетом:

РЫБОЛОВСТВО: Чистая вода имеет решающее значение для растений и животных, живущих в воде. Это важно для рыбной промышленности, любителей спортивной рыбалки и будущих поколений.

СРЕДА ДИКОЙ ЖИЗНИ : Наши реки и океанские воды кишат жизнью, которая зависит от береговой линии, пляжей и болот. Они являются важной средой обитания для сотен видов рыб и других водных организмов. Перелетные водоплавающие птицы используют эти территории для отдыха и кормежки.

ОТДЫХ И КАЧЕСТВО ЖИЗНИ : Вода — отличная игровая площадка для всех нас. Живописные и рекреационные ценности наших вод являются причинами, по которым многие люди предпочитают жить там, где они живут. Посетителей привлекают водные развлечения, такие как плавание, рыбалка, катание на лодках и пикники.

ПРОБЛЕМЫ СО ЗДОРОВЬЕМ: Если вода не очищена должным образом, вода может переносить болезни. Поскольку мы живем, работаем и играем так близко к воде, чтобы сделать воду безопасной, необходимо удалить вредные бактерии.

Воздействие загрязнителей сточных вод

Источники/использование: общественное достояние.

Эпическое наводнение в сентябре 2009 года в Атланте, штат Джорджия. Переполненная канализация на Риверсайд-роуд, Розуэлл, Джорджия. Скорее всего, это ливневая канализация, предназначенная для отвода ливневых стоков с улиц, которая не может справиться с объемом стока. сточные воды в ту же трубу. Эти переливы, называемые комбинированными канализационными переливами (СКК), содержат не только ливневые стоки, но и неочищенные человеческие и промышленные отходы, токсичные материалы и мусор. Они представляют собой серьезную проблему загрязнения воды примерно для 772 городов США, в которых есть комбинированные канализационные системы (EPA). Город Атланта тратит около 3 миллиардов долларов на установку отдельных ливневых и канализационных систем в районе метро Атланты.

Фото: Алан Кресслер, Геологическая служба США

Если сточные воды не очищаются должным образом, это может негативно сказаться на окружающей среде и здоровье человека. Эти воздействия могут включать вред, наносимый рыбам и диким животным, истощение кислорода, закрытие пляжей и другие ограничения на использование воды в рекреационных целях, ограничения на вылов рыбы и моллюсков и загрязнение питьевой воды. Министерство окружающей среды Канады приводит несколько примеров загрязнителей, которые могут быть обнаружены в сточных водах, и потенциально вредного воздействия, которое эти вещества могут оказывать на экосистемы и здоровье человека:

Разлагающиеся органические вещества и мусор могут израсходовать растворенный кислород в озере, поэтому рыба и другая водная биота не могут выжить;
Чрезмерное количество питательных веществ, таких как фосфор и азот (включая аммиак), может вызвать эвтрофикацию или чрезмерное удобрение принимающих вод, что может быть токсичным для водных организмов, способствовать чрезмерному росту растений, уменьшать доступный кислород, наносить вред нерестилищам , изменить среду обитания и привести к сокращению численности некоторых видов;
Соединения хлора и неорганические хлорамины могут быть токсичными для водных беспозвоночных, водорослей и рыб;
Бактерии , вирусы и болезнетворные микроорганизмы могут загрязнять пляжи и популяции моллюсков, что приводит к ограничениям на отдых людей, потребление питьевой воды и потребление моллюсков;
Металлы, такие как ртуть , свинец, кадмий, хром и мышьяк, могут оказывать острое и хроническое токсическое воздействие на виды.
Другие вещества, такие как некоторые Фармацевтическая продукция и средства личной гигиены, в основном попадающие в окружающую среду со сточными водами, также могут представлять угрозу для здоровья человека, водных организмов и дикой природы.

Очистка сточных вод

Основной целью очистки сточных вод является удаление как можно большего количества взвешенных твердых частиц до того, как оставшаяся вода, называемая сточными водами, будет сброшена обратно в окружающую среду. Когда твердый материал разлагается, он потребляет кислород, который необходим растениям и животным, живущим в воде.

«Первичная очистка» удаляет из сточных вод около 60 процентов взвешенных твердых частиц. Эта очистка также включает аэрацию (взбалтывание) сточных вод, чтобы вернуть кислород. Вторичная очистка удаляет более 90 процентов взвешенных твердых частиц.

Узнайте больше о процессе очистки сточных вод и использовании регенерированных сточных вод.

Ниже приведены другие научные темы, связанные с использованием воды для очистки сточных вод.

Обзор
Сточные воды – использованная вода. Сюда входят такие вещества, как человеческие отходы, пищевые отходы, масла, мыло и химикаты. В домах это вода из раковин, душевых, ванн, туалетов, стиральных и посудомоечных машин. Предприятия и промышленность также вносят свою долю использованной воды, которую необходимо очистить.
• Водная школа ГЛАВНАЯ • Темы качества воды • Темы использования воды •
Что такое сточные воды и зачем их очищать?
Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Центральная станция очистки сточных вод, Нэшвилл, Теннесси.
Мы рассматриваем очистку сточных вод как водопользование, потому что оно взаимосвязано с другими видами водопользования. Большая часть воды, используемой в домах, промышленности и на предприятиях, должна быть очищена, прежде чем она будет выпущена обратно в окружающую среду.
Если термин «очистка сточных вод» вас смущает, вы можете думать об этом как об «очистке сточных вод». Природа обладает удивительной способностью справляться с небольшими объемами водных отходов и загрязнений, но она была бы ошеломлена, если бы мы не очищали миллиарды галлонов сточных вод и нечистот, образующихся каждый день, прежде чем выпускать их обратно в окружающую среду. Очистные сооружения уменьшают содержание загрязняющих веществ в сточных водах до уровня, с которым может справиться природа.
Сточные воды также включают ливневые стоки . Хотя некоторые люди считают, что дождь, льющийся по улице во время грозы, довольно чистый, это не так. Вредные вещества, смываемые с дорог, парковок и крыш, могут нанести вред нашим рекам и озерам.

Зачем очищать сточные воды?
Это забота об окружающей среде и о собственном здоровье. Есть много веских причин, по которым поддержание чистоты воды является важным приоритетом:
РЫБОЛОВСТВО: Чистая вода имеет решающее значение для растений и животных, живущих в воде. Это важно для рыбной промышленности, любителей спортивной рыбалки и будущих поколений.
СРЕДА ДИКОЙ ЖИЗНИ : Наши реки и океанские воды кишат жизнью, которая зависит от береговой линии, пляжей и болот. Они являются важной средой обитания для сотен видов рыб и других водных организмов. Перелетные водоплавающие птицы используют эти территории для отдыха и кормежки.
ОТДЫХ И КАЧЕСТВО ЖИЗНИ : Вода – отличная игровая площадка для всех нас. Живописные и рекреационные ценности наших вод являются причинами, по которым многие люди предпочитают жить там, где они живут. Посетителей привлекают водные развлечения, такие как плавание, рыбалка, катание на лодках и пикники.
ПРОБЛЕМЫ СО ЗДОРОВЬЕМ: Если вода не очищена должным образом, вода может переносить болезни. Поскольку мы живем, работаем и играем так близко к воде, чтобы сделать воду безопасной, необходимо удалить вредные бактерии.

Воздействие загрязнителей сточных вод
Источники/использование: общественное достояние.
Эпическое наводнение в сентябре 2009 года в Атланте, штат Джорджия. Переполненная канализация на Риверсайд-роуд, Розуэлл, Джорджия. Скорее всего, это ливневая канализация, предназначенная для отвода ливневых стоков с улиц, которая не может справиться с объемом стока. сточные воды в ту же трубу. Эти переливы, называемые комбинированными канализационными переливами (СКК), содержат не только ливневые стоки, но и неочищенные человеческие и промышленные отходы, токсичные материалы и мусор. Они представляют собой серьезную проблему загрязнения воды примерно для 772 городов США, в которых есть комбинированные канализационные системы (EPA). Город Атланта тратит около 3 миллиардов долларов на установку отдельных ливневых и канализационных систем в районе метро Атланты.
Фото: Алан Кресслер, Геологическая служба США
Если сточные воды не очищаются должным образом, это может негативно сказаться на окружающей среде и здоровье человека. Эти воздействия могут включать вред, наносимый рыбам и диким животным, истощение кислорода, закрытие пляжей и другие ограничения на использование воды в рекреационных целях, ограничения на вылов рыбы и моллюсков и загрязнение питьевой воды. Министерство окружающей среды Канады приводит несколько примеров загрязнителей, которые могут быть обнаружены в сточных водах, и потенциально вредного воздействия, которое эти вещества могут оказывать на экосистемы и здоровье человека:
- Разлагающиеся органические вещества и мусор могут израсходовать растворенный кислород в озере, поэтому рыба и другая водная биота не могут выжить;
- Чрезмерное количество питательных веществ, таких как фосфор и азот (включая аммиак), может вызвать эвтрофикацию или чрезмерное удобрение принимающих вод, что может быть токсичным для водных организмов, способствовать чрезмерному росту растений, уменьшать доступный кислород, наносить вред нерестилищам , изменить среду обитания и привести к сокращению численности некоторых видов;
- Соединения хлора и неорганические хлорамины могут быть токсичными для водных беспозвоночных, водорослей и рыб;
- Бактерии , вирусы и болезнетворные микроорганизмы могут загрязнять пляжи и популяции моллюсков, что приводит к ограничениям на отдых людей, потребление питьевой воды и потребление моллюсков;
- Металлы, такие как ртуть , свинец, кадмий, хром и мышьяк, могут оказывать острое и хроническое токсическое воздействие на виды.
- Другие вещества, такие как некоторые Фармацевтическая продукция и средства личной гигиены, в основном попадающие в окружающую среду со сточными водами, также могут представлять угрозу для здоровья человека, водных организмов и дикой природы.
Очистка сточных вод
Основной целью очистки сточных вод является удаление как можно большего количества взвешенных твердых частиц до того, как оставшаяся вода, называемая сточными водами, будет сброшена обратно в окружающую среду. Когда твердый материал разлагается, он потребляет кислород, который необходим растениям и животным, живущим в воде.
«Первичная очистка» удаляет из сточных вод около 60 процентов взвешенных твердых частиц. Эта очистка также включает аэрацию (взбалтывание) сточных вод, чтобы вернуть кислород. Вторичная очистка удаляет более 90 процентов взвешенных твердых частиц.

Узнайте больше о процессе очистки сточных вод и использовании регенерированных сточных вод.
Наука
Ниже приведены другие научные темы, связанные с использованием воды для очистки сточных вод.

Очистка сточных вод | Процесс, история, важность, системы и технологии

Cloaca Maxima

См. все материалы

Связанные темы:: отстойник капельный фильтр метод активного ила ил мелкоглубинная седиментация

Просмотреть весь связанный контент →

Историческая справка

Прямой сброс сточных вод

Во многих древних городах были дренажные системы, но они в основном предназначались для отвода дождевой воды с крыш и тротуаров. Ярким примером является дренажная система Древнего Рима. Он включал в себя множество поверхностных водоводов, которые были соединены с большим сводчатым каналом, называемым Cloaca Maxima («Великая канализация»), по которому дренажные воды поступали в реку Тибр. Построенная из камня и в большом масштабе, Cloaca Maxima является одним из старейших существующих памятников римской инженерии.

В Средние века городские дренажные и канализационные системы были мало усовершенствованы. Использовались тайные подвалы и выгребные ямы, но большинство отходов просто сбрасывали в желоба, чтобы смыть их через канализацию наводнениями. Туалеты (уборные) устанавливали в домах еще в начале 19 века, но подключали их, как правило, к выгребным ямам, а не к канализации. В густонаселенных районах местные условия вскоре стали невыносимыми, поскольку выгребные ямы редко опорожнялись и часто переполнялись. Угроза общественному здоровью стала очевидной. В Англии в середине 19 в.Вспышки холеры были связаны непосредственно с колодезной водой, загрязненной человеческими отходами из подвалов и выгребных ям. Вскоре стало необходимо, чтобы все туалеты в крупных городах были подключены непосредственно к ливневой канализации. Это переносило сточные воды с земли возле домов в близлежащие водоемы. Таким образом, возникла новая проблема: загрязнение поверхностных вод.

Раньше говорили, что «решение проблемы загрязнения — разбавление». При сбросе небольшого количества сточных вод в проточный водоем происходит естественный процесс самоочищения ручья. Однако густонаселенные сообщества производят такое большое количество сточных вод, что одно только разбавление не может предотвратить загрязнение. Это делает необходимым обрабатывать или очищать сточные воды до некоторой степени перед удалением.

Строительство централизованных очистных сооружений началось в конце 19-начале 20 веков, главным образом в Великобритании и США. Вместо того, чтобы сбрасывать сточные воды непосредственно в близлежащий водоем, они сначала проходили через комбинацию физических, биологических и химических процессов, которые удаляли часть или большую часть загрязняющих веществ. Также начиная с 1900-х годов были разработаны новые системы сбора сточных вод для отделения ливневых стоков от бытовых сточных вод, чтобы очистные сооружения не перегружались в периоды дождливой погоды.

После середины 20-го века растущая забота общества о качестве окружающей среды привела к более широкому и более строгому регулированию методов удаления сточных вод. Требовался более высокий уровень лечения. Например, предварительная очистка промышленных сточных вод с целью предотвращения воздействия токсичных химических веществ на биологические процессы, используемые на очистных сооружениях, часто становилась необходимостью. Фактически технология очистки сточных вод продвинулась до такой степени, что стало возможным удалять из сточных вод практически все загрязняющие вещества. Однако это было настолько дорого, что такие высокие уровни лечения обычно не оправдывались.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Станции очистки сточных вод превратились в большие сложные сооружения, для работы которых требовалось значительное количество энергии. После роста цен на нефть в 1970-х годах забота об экономии энергии стала более важным фактором при разработке новых систем контроля загрязнения. Следовательно, сбросу сточных вод в землю и подземному удалению сточных вод стало уделяться повышенное внимание там, где это возможно.