Методы очистки сточных вод

Применяют два основных пути очистки сточных вод — разбавление и очистку от загрязнений. Разбавление представляет собой паллиативную, т. е. временную, меру, не обеспечивающую полного, коренного решения вопроса очистки сточных вод, которая не ликвидирует воздействия сточных вод, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема.

Основные методы очистки сточных вод подразделяют на механические, физико-химические, химические, биохимические.

По своей сути эти методы могут быть рекунерационными и деструктивными. Первые предусматривают извлечение из сточных вод всех ценных веществ и последующую их переработку, а вторые — разрушение загрязняющих веществ путем их окисления или восстановления.

Механическая очистка.

В состав очистных сооружений входят аппараты механической очистки, которые в зависимости от требуемого уровня очистки дополняются сооружениями, где применяются другие методы ликвидации загрязнений, а при более высоких требованиях в их состав включаются аппараты глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются. Образующийся на всех стадиях очистки осадок поступает на аппараты по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеснечения, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.

Перед подачей сточных вод на механическую очистку их могут направлять в устройства, которые регулируют состав и расход сточных вод. Это обусловлено тем, что состав сточных вод и их объем (в результате залповых выбросов) существенно изменяются в течение суток. К таким устройствам относят усреднители, которые либо дифференцируют поток сточных вод, либо интенсивно перемешивают отдельные их потоки, обеспечивая возможность равномерной подачи сточных вод с усредненной концентрацией на очистные сооружения.

Конструкция усреднителя представляет собой железобетонный резервуар прямоугольной формы с четырьмяшестью параллельно расположенными коридорами, в которые поступает сточная вода. При усреднении за счет перемешивания сточные воды попадают в сборный диагональный лоток, расположенный над резервуаром и оборудованный зубчатым водосливом для равномерного распределения воды.

Методы механической очистки вод достаточны только при оборотном водоснабжении некоторых производств. В большинстве же случаев механическая очистка предшествует биологической и физико-химической. Аппараты механической очистки обычно составляют первую очередь строительства станций аэрации. При этом загрязненные воды осветляются на 30—60%, что облегчает эксплуатацию сооружений для дальнейшей очистки.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Поэтому для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы процеживания и отстаивания, а также фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод необходимой степени очистки. При механической очистке используются решетки, песколовки, отстойники, преаэраторы, биокоагуляторы, нефтеловушки, гидроциклоны и различные фильтры.

Процеживание — первичная стадия обработки сточных вод, при которой из них извлекают крупные нерастворенные примеси и более мелкие волокнистые фракции, препятствующие нормальной работе очистного оборудования. Для этого сточные воды пропускают через решетки (сита) и волокноуловители, которые устанавливают перед отстойниками.

Решетки устанавливаются на всех очистных станциях независимо от системы подачи на них сточных вод. Они бывают неподвижные, подвижные и совмещенные с дробилками. Наиболее распространены неподвижные решетки, которые производят из металлических стержней с зазором между ними 5—25 мм. При эксплуатации решетки периодически или непрерывно очищают. Преимущество решеток-дробилок состоит в том, что они размещаются непосредственно в канале коллектора.

Для удаления более мелких взвесей и ценных продуктов применяют сита двух типов — барабанные и дисковые. Сито барабанного типа — это сетчатый барабан с отверстиями 0,5—1 мм.

Принцип действия волокноуловителей, применяемых для задерживания волокнистых веществ, основан на процеживании сточных вод через конусообразные диски с перфорацией или специальные фильтры.

Для разделения взвешенных частиц на фракции используют фракционаторы, основной частью которых является вертикальная сетка, разделяющая емкость на две части. Диаметр отверстий сетки составляет 60—100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и разделяется на грубую и тонкую фракции, причем 50—80% взвешенных частиц остаются в грубой фракции.

Отстаивание — удаление из сточных вод взвешенных веществ, которые иод действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, а под воздействием выталкивающих сил всплывают на его поверхность. Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках, отстойниках, осветлителях и нефтеуловителях.

Песколовки применяют для выделения из сточных вод тяжелых примесей (песка, окалины). Наиболее распространены горизонтальные и аэрируемые песколовки, позволяющие удалить из сточных вод 70—80% песка. В целях повышения эффективности отмывки песка бункеры песколовок используют в сочетании с напорными гидроциклонами.

Песколовки, применяемые для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, устанавливают перед отстойниками, что упрощает эксплуатацию последних, а также сооружений по обработке осадка. Продолжительность пребывания сточных вод в песколовке составляет 0,5—2 мин. Песколовки, представляющие собой горизонтальные (прямоугольные или круглые) емкости из сборного или монолитного железобетона, рассчитываются так, чтобы в них фильтровались только минеральные примеси. Выпавший осадок собирается в приямок и удаляется в песковые бункеры или на песковые площадки. При надежном обеззараживании обезвоженный песок можно использовать для дорожных работ и изготовления строительных материалов.

Отстойники различных конструкций применяют для гравитационного выделения из сточных вод нерастворяющихся грубодисперсиых загрязнителей с плотностью, отличающейся от плотности воды. По направлению движения потока воды различают отстойники вертикальные, диагональные, горизонтальные и радиальные. Порядка 40—60% массы загрязняющих веществ выпадает в осадок в течение 1,5 ч отстаивания. Чаще всего именно на эту продолжительность и рассчитана емкость отстойников. Вертикальные отстойники диаметром 4,5—9 м и высотой отстойной части 3 м применяют на очистных станциях при расходах сточных вод до 10 тыс. м³/сут., горизонтальные отстойники — до 20 тыс. м³/сут., радиальные отстойники — выше 20 тыс. м³/сут.

Тонкослойные отстойники используют для очистки сточных вод от взвешенных веществ однородного состава (в металлургическом, нефтяном, угольном и других производствах).

В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.

В одном очистном сооружении часто с отстойниками совмещают преаэратор или биокоагулятор. Иреаэраторы применяют для глубокого осветления сточных вод и для лучшей подготовки их к биологической очистке.

Нефтеловушки выполняют очистку сточных вод, содержащих грубодиспергированные нефтепродукты, жиры, смолы, парафины при концентрации свыше 100 мг/л.

Всплывшую на поверхность нефть собирают и направляют на утилизацию.

На практике более широко применяют горизонтальные многосекционные нефтеловушки с числом секций до 4 шт. Нефтеловушки, как и другие механические улавливатели, не задерживают гонкоэмульгированные и растворенные нефтепродукты.

Фильтрование — удаление взвешенного вещества из сточной воды путем пропускания ее через слой пористого материала или сетки с определенным размером отверстий. С помощью фильтрования очищают сточные воды, содержащие тонкодисперсные твердые примеси в небольшой концентрации.

Для очистки городских сточных вод используются сетчатые фильтры с бактерицидными лампами, устанавливаемые перед фильтрами с зернистой загрузкой.

Центрифугирование — процесс, применяемый для выделения из сточных вод грубодиснерсных примесей под воздействием центробежных сил. Аппараты для центрифугирования — гидроциклоны — по своей конструкции бывают открытыми и напорными. В гидроциклонах обеспечивается отделение песка и минеральных частиц диаметром 0,1—0,15 мм. Открытые гидроциклоны, но производительности существенно превосходящие отстойники, используют для выделения из сточных вод оседающих и всплывающих веществ.

Для повышения производительности гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат, в котором они работают параллельно, т. е. представляют собой мультициклоны.