Основные методы очистки сточных вод
Современные методы очистки сточных вод
В разделе: Вода 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.
Методы очистки сточных вод промышленных предприятий. Механические
Методов очистки сточных вод промышленных предприятий от различных загрязнений придумано много. Они постоянно усовершенствуются, чтобы соответствовать ужесточающимся требованиям к уменьшению сбросов вредных веществ в окружающую среду.
В этой статье описаны распространенные способы и технологии, применяемые на предприятиях.
Автор: Родион Магомедов
Время прочтения: 10 мин.
Часть 1. Методы механической очистки
Сточные воды промышленных предприятий
Подбор технологии и методов очистка стоков промышленных предприятий – сложная задача и вызов для производителей очистных сооружений и инжиниринговых компаний. Главная сложность заключается в том, что разные предприятия генерируют разные стоки как по составу, так и по количеству, и каждый раз технологию очистки нужно подбирать исходя из конкретных показателей загрязнений и производительности.
Таблица 1: Примерный объем сточных вод на одну тонну готовой продукции, генерируемых некоторыми отраслями промышленности (международные данные)
| Тип отрасли | Сточные воды, м3/тонну продукции | ХПК, кг/м3 | ||
| Среднее | Диапазон | Среднее | Диапазон | |
| Очистка спирта | 24 | 16–32 | 11 | 5–22 |
| Пиво и солод | 6.3 | 5,0–9,0 | 2,9 | 2–7 |
| Кофе | н/д | н/д | 9 | 3–15 |
| Молочные продукты | 7 | 3–10 | 1,5 | 1,5–5,2 |
| Переработка рыбы | н/д | 8–18 | 2,5 | |
| Мясо и птица | 13 | 8–18 | 4,1 | 2–7 |
| Органические химические вещества | 67 | 0–400 | 3 | 0,8–5 |
| Нефтеперерабатывающие заводы | 0,6 | 0,3–1,2 | 1,0 | 0,4–1,6 |
| Производство изделий из пластмасс | 0,6 | 0,3–1,2 | 3,7 | 0,8–5 |
| Целлюлоза и бумага (вместе) | 162 | 85–240 | 9 | 1–15 |
| Мыло и моющие средства | н/д | 1. 0–5.0 |
н/д | 0,5–1,2 |
| Производство крахмала | 9 | 4–18 | 10 | 1,5–42 |
| Производство сахара | н/д | 4–18 | 3,2 | 1–6 |
| Растительные масла | 3,1 | 1,0–5,0 | н/д | 0,5–1,2 |
| Овощи, фрукты и соки | 20 | 7–35 | 5,0 | 2–10 |
| Вино и уксус | 23 | 11–46 | 1,5 | 0,7–3,0 |
Сточные воды промышленных предприятий условно делят на три больших класса в зависимости от характера примесей, которые генерируют определенные отрасли промышленности.
Таблица 2: Характер загрязнений для разных видов промышленности
| Характер загрязнений | Вид предприятий |
| Минеральные примеси | Машиностроительные, угледобывающие, производство строительных изделий, металлургия, производство минеральных удобрений |
| Органические примеси | Пищевая, молочная, рыбная, мясная промышленности; производство химических компонентов, литье пластмасс. |
| Смешанные (органические и минеральные) | Нефтеперерабатывающие и нефтедобывающие производства; производства бумаги, консервов, текстильных изделий; фармацевтическая промышленность. |
Однако, в случае, если завод только планируется строить и точных анализов стока просто не существует, можно ориентироваться на более точные данные, на основе похожих производств. Это поможет более точно оценить и подобрать технологию для строительства очистных сооружений для строящегося промышленного предприятия.
Таблица 3: Примерная оценка загрязнений, генерируемых разными видами промышленности.
| Отрасль промышленности | Показатель | ||||||||||||||||||||||||
| СПАВ | СФ | Х | НП | Ф | Жиры | Мн | ММКН | ДМ СФ | Фдг | Кр | Fe | Ni | Cu | Cr | Zn | Sn | Pb | Cd | Co | Ti | Al | Цианиды | As | Hg | |
| Электроэнергетика | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||
| Машиностроение | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| Химическая | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||
| Нефтехимическая | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||
| Легкая | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| Пищевая | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||
| Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозная | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| Цветная металлургия | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| Транспорт | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||
| Черная металлургия | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||||||||||
| Стройматериалы | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||
| Топливная | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||
| Электронная | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||
Условные обозначения: СФ – Сульфаты, ММКН – метилмеркаптан, Х – Хлориды, ДМСФ – диметилсульфид, НП – нефтепродукты, Фдг – формальдегид, Ф – фенолы, Кр – Красители, Мн – метанол
Методы очистки промышленных стоков и оборудование
Когда известен характер загрязнений, следующий вопрос – выбор технологии.
В разных странах существуют разные подходы к строительству очистных сооружения для промышленности. Даже в Российской Федерации существует большой выбор разных методов очистки.
Однако, несмотря на разные виды промышленных стоков, все эти методы можно разделить на несколько больших классов очистки:
- Механический
- Химический
- Физико-химический
- Биологический
В качестве специальных методов (либо как дополнительная стадия для утилизации отходов) могут использоваться:
- Выпаривание
- Сжигание
- Закачка в глубинные горизонты
Если углубляться в эти классы, то можно выделить набор конкретных методов, подходящих для разных видов загрязнений
Основные методы обезвреживания промышленных стоков
Рассмотрим подробнее наиболее распространенные методы очистки промышленных сточных вод.
Метод механической очистки.
Назначение метода - удаление из воды примесей минерального или органического происхождения размером более 0,1мм.
Часто механическая очистка используется как предварительный этап очистки, но подобное оборудование также может применяться и для глубокой доочистки. Перечислим основные виды оборудования, которое используют в строительстве очистных сооружений для очистки промышленных стоков, а также их назначение и особенности.
Процеживание на решетках и барабанных ситах.
Довольно простой и понятный метод, используется, как правило, чтобы подготовить сток к последующей очистке.
Существует большое разнообразие разнообразных сеток, решеток, сит, но все они используются похожие принципы, либо комбинируют их. Два основных элемента, которые используются чаще всего это:
- Грабельные решетки – удаляют крупные примеси от 5 и более мм, а также плавающие загрязнения. Их главное назначение – предотвратить попадание крупного мусора в трубы и каналы и избежать поломки движущихся частей последующего оборудования. Чаще всего используются автоматические решетки с электроприводом, но для удешевления очистных сооружений, могут использоваться решетки с ручным удалением крупного мусора.
- Барабанные сита – удаляют мелку взвесь в автоматическом режиме.
Осаждение или гравитационное разделение.
Применяется в основном для выделения песка и минеральных частиц размеров 0,2-0,25 мм. Чаще всего используются песколовки, которые имеют разные форму и несколько вариантов конструкцию либо отстойники.
Важно понимать, что скорость осаждения сильно зависит от размеров частиц, поэтому данным методом можно выделить только относительно крупные частицы. А для ускорения времени осаждения могут использоваться специальные компоненты: коагулянты и флокулянты (см. дальше, в разделе физико-химических методов)
Таблица 4: зависимость времени осаждения от размера частиц в слое воды высотой 1 метр.
| Размер части, мм | Пример примесей | Время осаждения |
| 1 | Грубый песок | 3 сек |
| 0,1 | Мелкий песок | 38 сек |
| 0,01 | Пыль | 33 мин |
| 0,001 (1 мкр) | Бактерии | 55 часов |
| 0,0001 (0,1 мкр) | Коллоиды | 230 дней |
| 0,00001 (0,01мкр) | Коллоиды | 6,3 года |
Примечание: существуют и другие научные данные по времени осаждения, см.
статью "Очистка воды коагуляцией и фильтрацией"
Песколовки.
Существуют большое количество видов песколовок, но в основе, как правило, лежит принцип осаждения песка и его отвод шнеком или сброс вручную.
Схема осаждения и отвода песка в тагненциальной песколовке
Принцип работы: сток с песком подается под напором. Внурти песколовки поток движется по спирали и песок остается внизу, а вода отводится вверх и уходит на дальнейшие этапы очистки.
Отстойники.
Наиболее надежный и распространенный способ отстаивания взвесей. По виду отстойники делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Но наиболее совершенными являются отстойники с тонкослойными модуляим. Их преимущество – устойчивость работы и отсутствие колебаний.
Таблица 5: эффективность очистки сточных вод на тонкослойных (ламельных) отстойниках марки СТОВ.
| Показатель | Единица измерения | На входе в установку | На выходе из установки |
| Взвешенные вещества | мг/л | 100-1500 | 10-30 |
| Нефтепродукты | мг/л | 5-50 | 0,5-3 |
Подробнее о моделях, устройстве и производительности отстойников марки СТОВ смотри в нашем каталоге
Специальные методы гравитационного разделения.
Нефтеловушки.
На нефтеперерабатывающих предприятиях используются специальные нефтеловушки для очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Эти установки используются при концентрациях нефтепродуктов в сточных водах более 100 мг/л. При этом на поверхности зеркала воды образуется устойчивая нефтянная пленка, которая удаляется скребковым механизмом или скиммером
Однако нефтеловушки – не единственный способ очистки нефтесодержащих вод. Ниже сравнение эффективности нескольких методов:
| Способ очистки | Максимальная концентрация нефтепродуктов, мг/л | Глубина очистки, мг/л | Особенности метода |
| Механические методы (включая нефтеловушки) | Более 1000 | 40-1000 | Не удаляет эмульгированные примеси |
| Флотация | 200 | 20-60 | Эффективность зависит от флотации |
| Коалесценция | 100 | 10-15 | Частичное удаление эмульгированных примесей |
| Адсорбция | 100 | 1-3 | Удаляет эмульгированные примеси |
| Химические методы | 50 | 1-10 | Требует отстаивания и фильтрации |
| Биологические | 100 | 1-10 |
Обязательное наличие предварительного отстаивания. |
Эмульгированние примеси - удаляютсяИтого, преимущества и недостатки нефтеловушек:
- Достоинства: простая конструкция, легкая эксплуатация, возможность очищать сильно загрязненные нефтепродуктами стоки, степень очистки 98%.
- Недостатки: не удаляет эмульгированные примеси (т.е. нефтепродукты находящиеся в воде в виде эмульсии).
Жироуловители.
Еще одним видом оборудования, используемого на промышленных предприятиях, являются жироловки. Их конструкция, как правило, представляет собой горизонтальную емкость, в которой жир задерживается и отводится по щелевым трубам.
Жироловки особенно актуальны для пищевых производств, где может генерироваться большое количество жиров.
Таблица 6: примерный состав сточных вод некоторых пищевых производств (данные по российской промышленности).
| Вид производства/ПДК | Взвешенные вещества, мг/л | pH | ХПК, мг/л | БПК, мг/л | Содержание жира, мл/л |
| ПДК | 3000 | 6,5-8,5 | 500 | 300 | 50 |
| Пивоваренные | 500-600 | 7,0-7,5 | 1200-1500 | 800-1000 | - |
| Хлебопекарные | 100-150 | 6,0-8,0 | 550-680 | 400-450 | - |
| Мясоперерабатывающие | 1500-2000 | 6,5-8,5 | 1600-2000 | 800-1500 | 200 |
| Молокоперерабатывающие | 300-600 | 6,0-8,0 | 1500-3000 | 1200-1400 | 100 |
| Кондитерские цеха | 1380 | 7,0-7,5 | 2500-3000 | 2000-2500 | 110 |
| Плодоовощные цеха | 160-2180 | 6,0-7,5 | 190-1610 | 150-1610 | - |
| Рыбоперерабатывающие | 1300-1350 | 7,0-8,0 | 1080-2000 | 590-1300 | 98-110 |
Центробежное разделение.
Для осветления сточных вод можно применять также циклоны. Они хорошо подходят для многих промышленных секторов.
Однако этот метод используется реже, по сравнению с фильтрами и отстойниками, поскольку центробежное разделение является энергоемким способом. Но этот способ более эффективен, так как центробежные силы в сотни раз превышают гравитационные (силу тяжести). К тому же, как правило, подобные установки имеют небольшие размеры, поэтому и используются для строительства очистных сооружений в промышленности.
Основные виды центробежного разделения
Где используются гидроциклоны.
| Вид промышленности | Удаляемые загрязнения |
| Стекольные заводы и автобазы | Песок, глина, минеральные компоненты |
| Литейные производства | Земля (при заливке в землю) |
| Нефтяные производства | Шлам, нефтепродукты |
| Мясокомбинаты | Жир, кости, твердые примеси органического характера |
| Свинофермы | Частицы минерального происхождения |
Где используются центрифуги и сепараторы:
- Центрифуги – для отделение ценных мелкодисперсных примесей из промышленных стоков, а также в тех случаях, когда нельзя использовать реагенты.
- Сепараторы - могут применятся для очистки сточных вод в медицинской промышленности или, например, на мясокомбинатов, для отделения каныги. Как правило, эффективность можно повысить при помощи коагулянта.
Фильтрование.
Фильтрование – процесс отделения примесей с использованием пористых перегородок или слоя зернистого материала.
Фильтры с зернистой загрузкой.
Фильтры - распространенный элемент очистных сооружений промышленных предприятий. Существует довольно большое разнообразие моделей фильтров и типов засыпки.
Наиболее практичные – механические фильтры с засыпкой таких материалов, как кварцевый песок, керамзит, дробленый антрацит и другие недорогие материала. Процесс фильтрации происходит за счет улавливания частиц примесей между частицами засыпки.
Когда фильтр забивается – он промывается обратным током воды под напором. Чаще всего вода в механические фильтра также подается под напором, для ускорения процесса фильтрации.
Как правило, фильтры используются для глубокой очистки или доочистки.
Мембранные технологии.
Мембраны - один из видов фильтрации. Различают обратный осмос, микро, ультра и нанофильтрацию. Данные фильтры используются на финальных этапах очистки для удаления мельчайших примесей, в том числе и растворенных.
Сравнение мембранных технологий с более грубыми песчаными фильтрами
Важно: при использовании обратного осмоса вода делится на пермиат (чистая вода) и концентрат, который нужно утилизировать и для многих промышленных предприятий это серьезная задача.
Конец первой части.
Во второй части рассмотрим химические методы очистки. Перейти ко второй части >>>
Процесс очистки сточных вод — DEP
Каждый день сточные воды сбрасываются в канализацию из домов, школ, предприятий и заводов и попадают в канализационную систему города Нью-Йорка. В большинстве районов города комбинированная канализационная система собирает и отводит сточные воды и ливневые стоки с улиц, тротуаров и крыш вместе на предприятие по утилизации ресурсов сточных вод.
На наших 14 объектах по восстановлению ресурсов сточных вод сточные воды проходят пять основных процессов очистки, которые точно имитируют естественную очистку воды водно-болотных угодьях, реках, ручьях и озерах. Примерно через 8–10 часов наши предприятия удаляют загрязняющие вещества из сточных вод и выпускают чистую воду в водные пути города Нью-Йорка. Сегодня наши установки по переработке сточных вод также извлекают энергию, питательные вещества и другие ресурсы в процессе очистки.
Для получения дополнительной информации загрузите нашу иллюстрацию процесса очистки сточных вод и ознакомьтесь с нашими образовательными ресурсами по очистке сточных вод.
Предварительная очистка
Фильтрация и откачка
Несколько подземных этажей, поступающие сточные воды, называемые притоком, попадают в объект из канализационной системы. По мере того как сточные воды поступают на объект, они проходят через сетчатые решетки для удаления листьев, веток и мусора, такого как пластиковые пакеты, обертки от пищевых продуктов, бутылки и влажные гигиенические салфетки.
Мы собираем мусор и мусор, а затем вывозим его на свалки. Затем магистральные канализационные насосы перекачивают сточные воды с экранов на уровень поверхности объекта.
Первичная очистка
Далее сточные воды поступают в первичные отстойники, где поток воды замедляется. Мы счищаем более легкие твердые частицы, которые всплывают на поверхность, такие как жир и мелкий пластиковый материал, с поверхности резервуаров. Тем временем ил или более тяжелые органические твердые вещества (фекалии, пища и бумажные волокна) начинают тонуть. Мы удаляем этот первичный ил со дна отстойников для сгущения и сбраживания.
Вторичная обработка
Аэрация и окончательное отстаивание
Во время вторичной очистки мы добавляем воздух в аэротенки, чтобы создать здоровую среду для любящих кислород микроорганизмов, которые естественным образом присутствуют в сточных водах. Эти полезные микроорганизмы потребляют большую часть органического материала в сточных водах, что приводит к образованию более тяжелых частиц, которые легче удалить.
Аэрированные сточные воды затем поступают в окончательные отстойники, где более тяжелые твердые частицы оседают на дно. Мы удаляем большую часть этого вторичного ила и объединяем его с первичным шламом для сгущения и переваривания. Мы возвращаем часть вторичного ила в аэротенки, чтобы поддерживать правильный состав полезных микроорганизмов и перерабатывать поступающие сточные воды.
Дезинфекция
Мы добавляем гипохлорит натрия, то же химическое вещество, что и бытовой отбеливатель, для дезинфекции сточных вод и удаления любых оставшихся болезнетворных микроорганизмов. Затем мы выпускаем очищенные сточные воды или стоки в виде чистой воды в местные водоемы.
Обработка осадка
Мы сгущаем осадок, собранный во время первичной и вторичной обработки, для дальнейшего отделения воды от твердого материала. Мы помещаем сгущенный ил в резервуары, называемые варочными котлами, в которых поддерживается среда с низким содержанием кислорода, нагретая примерно до 9°С.
8°F. Микроорганизмы, которые размножаются в этой анаэробной среде, переваривают осадок, и большая часть материала превращается в газообразный метан, также называемый биогазом.
Примерно через 15 дней обработанный шлам подвергается обезвоживанию, при котором вода удаляется из твердых частиц с помощью больших центрифуг (подобно циклу отжима стиральной машины). Мы можем обезвоживать шесть из наших 14 объектов по переработке сточных вод. На остальных восьми объектах мы используем морские суда для перевозки обработанных твердых частиц для обезвоживания. Оставшиеся твердые вещества, называемые твердыми биологическими веществами, можно компостировать, добавлять в сельскохозяйственные почвы или дополнительно перерабатывать для других полезных целей.
Преобразование отходов в энергию
Биогаз, выделяющийся при сбраживании осадка, можно использовать для производства тепла и электроэнергии для установок по переработке сточных вод. После очистки его можно использовать в качестве возобновляемого природного газа для населения.
Восстановление и повторное использование биогаза улучшает операции по очистке воздуха и значительно снижает выбросы парниковых газов в результате наших операций по восстановлению ресурсов сточных вод.
В настоящее время мы работаем с другими городскими агентствами и промышленными партнерами над извлечением органических твердых веществ из городских отходов. Пищевые отходы собираются в продуктовых магазинах, ресторанах, школах и на предприятиях и перерабатываются за пределами площадки в богатую питательными веществами смесь, называемую биожидкостью. Этот материал смешивается с илом на нашем объекте восстановления сточных вод в Ньютаун-Крик, чтобы помочь производить больше биогаза.
Узнайте больше о восстановлении ресурсов.
Четыре эффективных процесса очистки сточных вод -- Защита окружающей среды
Четыре эффективных процесса очистки сточных вод
Сточные воды оказывают большое влияние на природу, и важно эффективно их очищать. Очищая сточные воды, вы не только спасаете обитающих в них существ, но и защищаете планету в целом.
- 8 февраля 2018 г.
Наш современный образ жизни предоставляет нам роскошь использования различных продуктов, которые делают нашу жизнь более комфортной и легкой, но за это приходится платить. Распространенным побочным продуктом нашего нынешнего образа жизни являются сточные воды, которые могут быть либо в виде воды, стекающей в душ, либо в виде стока с мокрых дорог. Эти сточные воды непригодны для потребления или использования человеком.
К счастью, мы можем сделать сточные воды пригодными для питья и использования, используя технологии очистки сточных вод, которые фильтруют и очищают сточные воды, удаляя загрязняющие вещества, такие как сточные воды и химикаты.
Четыре распространенных способа очистки сточных вод включают физическую очистку воды, биологическую очистку воды, химическую очистку и обработку осадка. Познакомимся с этими процессами подробнее.
Физическая очистка воды
На этом этапе для очистки сточных вод используются физические методы.
Для удаления твердых частиц используются такие процессы, как просеивание, осаждение и снятие сливок. Никакие химические вещества не участвуют в этом процессе.
Один из основных методов физической очистки сточных вод включает осаждение, которое представляет собой процесс взвешивания нерастворимых/тяжелых частиц из сточных вод. Как только нерастворимый материал осядет на дно, можно отделить чистую воду.
Другой эффективный метод физической обработки воды включает аэрацию. Этот процесс заключается в циркуляции воздуха через воду, чтобы обеспечить ее кислородом. Фильтрация, третий метод, используется для фильтрации всех загрязнений. Вы можете использовать специальные фильтры для пропуска сточных вод и отделения присутствующих в них загрязняющих веществ и нерастворимых частиц. Песочный фильтр является наиболее часто используемым фильтром. Жир, обнаруженный на поверхности некоторых сточных вод, также можно легко удалить с помощью этого метода.
Биологическая очистка воды
При этом используются различные биологические процессы для разрушения органических веществ, присутствующих в сточных водах, таких как мыло, человеческие отходы, масла и продукты питания.
Микроорганизмы метаболизируют органические вещества в сточных водах при биологической очистке. Его можно разделить на три категории:
- Аэробные процессы: Бактерии разлагают органические вещества и превращают их в углекислый газ, который может использоваться растениями. В этом процессе используется кислород.
- Анаэробные процессы: Здесь ферментация используется для ферментации отходов при определенной температуре. Кислород не используется в анаэробном процессе.
- Компостирование: Тип аэробного процесса, при котором сточные воды обрабатываются путем смешивания с опилками или другими источниками углерода.
Вторичная очистка удаляет большую часть твердых веществ, присутствующих в сточных водах, однако некоторые растворенные питательные вещества, такие как азот и фосфор, могут оставаться.
Химическая очистка воды
Как следует из названия, эта обработка включает использование химикатов в воде. Хлор, окисляющий химикат, обычно используется для уничтожения бактерий, которые разлагают воду, добавляя в нее загрязняющие вещества.
Еще одним окислителем, используемым для очистки сточных вод, является озон. Нейтрализация — это метод, при котором добавляют кислоту или основание, чтобы довести воду до ее естественного pH 7. Химические вещества предотвращают размножение бактерий в воде, тем самым делая воду чистой.
Обработка осадка
Это процесс разделения твердой и жидкой фаз, при котором требуется как можно меньше остаточной влаги в твердой фазе и как можно меньше остатков твердых частиц в отделенной жидкой фазе.
Примером этого может служить обезвоживание осадка промышленных сточных вод или очистных сооружений, где остаточная влага в обезвоженных твердых частицах определяет затраты на утилизацию, а качество фугата определяет количество загрязняющих веществ, возвращаемых обратно на очистные сооружения. Вам нужно свести к минимуму оба.
Устройство для разделения твердой и жидкой фаз, такое как центрифуга, используется для удаления твердых частиц из сточных вод.
Сточные воды оказывают сильное воздействие на природу, и важно эффективно их очищать.
