Переработка осадков сточных вод: инновационное предложение для водоканалов. Очистные сооружения: что такое очистка сточных вод? Переработка воды

Финансы

Ежедневно в результате работы промышленных предприятий и жизнедеятельности людей образуются огромные объемы сточных вод. Современные технологии обработки предотвращают их отрицательное воздействие на экологию.

Как утилизируются сточные воды

Промышленные предприятия и городские канализационные системы ежедневно собирают значительные объемы жидких отходов. Высокое содержание токсических веществ в сточных водах создает угрозу для окружающей среды. Все компании в России обязаны организовывать переработку в промышленных предприятиях, а также продуктов жизнедеятельности человека.

Утилизация сточных вод – процесс сбора осадка и нейтрализации загрязняющих соединений с сопутствующим обеззараживанием жидких масс. В современной промышленности используются различные методы обработки:

механические;
химические;
физико-химические;
биологические.

Небольшие очистные устройства или крупные сооружения могут производить утилизацию на основании одного или нескольких указанных методов.

Переработка иловых осадков

Российские предприятия приобрели успешный опыт создания биогазовых электростанций. Такие объекты производят переработку собранных иловых осадков, содержащихся в сточных водах. В качестве продукта утилизации на станции получают природный газ, пригодный для дальнейшей выработки электроэнергии.

В Москве в период с 2009 до 2012 года построены крупные биогазовые станции мощностью по 10 МВт. В 2016 году подобный объект был построен на центральном водоканале города Иваново. Отлаженная переработка иловых осадков помогает добиться ряда целей:

сокращение расходов на утилизацию остатков сточных вод;
улучшение экологической ситуации в регионе;
снижение расходов на транспортировку ила;
создание надежных энергосберегающих систем.

Совершенствование перерабатывающих технологий сокращает время сбраживания иловой смеси и дает возможность отказаться от использования цеха обезвоживания при утилизации.

Монтаж очистных сооружений

Строительство крупных объектов или жилых комплексов осуществляет система отведения сточных вод. Создание очистных сооружений делает предприятие автономным, сокращает расходы на утилизацию отходов и снижает отрицательное влияние на окружающую среду.

Мощность и тип очищающей системы зависит от характера сточных вод и других собираемых отходов. Монтаж производится в несколько этапов:

Выбор места. Допускается установка на дистанции не менее метра от основания здания. Ввиду периодического сброса в ходе утилизации отходов, очищенной воды обустраиваются пути для ее сбора или отведения.
Земляные работы. Вырывается и обустраивается котлован, укладываются коммуникации для транспортировки стоков и продуктов переработки.
Монтаж очищающего оборудования. В котлован, соответствующий по размерам используемой техники, устанавливается очистная станция. Для обеспечения ее работоспособности подключаются подающие и отводящие магистрали, подается энергоснабжение, устанавливается дополнительное оборудование.

В ходе заключительных земляных работ автономная канализация заливается и обсыпается, после чего сооружение можно использовать по назначению.

Специфика работы большинства производственных объектов подразумевает утилизацию материалов различной степени опасности. Побочные продукты переработки могут содержать специфические вещества, для работы с которыми не приспособлены обычные очистные сооружения. Система переработки сточных вод на таких предприятиях может включать специфические подходы:

Гравитационное отсеивание. Тяжелые частицы под собственным весом оседают на дно резервуара и отсеиваются механически.
Химическая нейтрализация. Сточные воды подвергаются обработке нейтрализующими веществами. Содержащиеся в них специфические химические соединения вступают в контролируемую реакцию и становятся нетоксичными.
Биопереработка. Аэробные и микроаэрофильные микроорганизмы, для которых содержащиеся в отходах вещества служат продуктом питания. В результате их жизнедеятельности сложные химические соединения разбиваются на более простые и обезвреживаются.

Если промышленное предприятие сбрасывает большое количество отходов разных видов, применяются физико-химические методы. Они подразумевают утилизацию посредством электролиза, ионного обмена, флотации и прочих процессов для обезвреживания сточных вод.

Утилизация шлама

При бурении земли образуется большое количество специфических отходов. Буровой шлам – результат бурения в почве или твердых породах. Это масса твердых частиц, содержащая землю, глину, бетониты и воду. Утилизация шлама проводится путем помещения в подземные пласты или захоронения на территории полигонов. Различные методы обработки позволяют приспособить его для дальнейшего использования:

Термический. Путем обжига из шлама получают сырье для производства битума, не содержащего органических веществ.
Физический. При помощи центробежной силы или давления сыпучая смесь разбивается на фракции.
Химический. Чистая порода выделяется из шламовой массы растворителями и отвердителями.
Биологический. Применяются при захоронении, подразумевают применение микроорганизмов для постепенной переработки.
Физико-химический. Посредством специального оборудования и реагентов вредящие экологии компоненты удаляются из шлама.

Продукты бурения несут серьезную угрозу для экологии, поэтому порядок обращения с ними закреплен в положениях N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» и других нормативных актах. Каждое предприятие, работающее в горно-рудной сфере, обязано производить утилизацию шлама самостоятельно или путем обращения в специализированные организации.

Утилизация сточных вод необходима для предотвращения отрицательных воздействий на экологию. Для этого используют переработку осадков, очистные сооружения и системы.

Состояние окружающей среды напрямую зависит от степени очистки промышленных сточных вод близко расположенных предприятий. В последнее время экологические вопросы стоят очень остро. За 10 лет было разработано множество новых эффективных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий.

Очистка производственных сточных вод разных объектов может происходить в одной системе. Представители предприятия могут договориться с коммунальными службами о сливе своих сточных вод в общую централизованную канализацию населенного пункта, где она расположено. Что бы это стало возможно, предварительно проводят химический анализ стоков. Если они имею допустимую степень загрязнения, то промышленные сточных вод будут сливаться совместно с бытовыми стоками. Возможна предочистка сточных вод предприятий специализированным оборудованием для ликвидации загрязнений определенной категории.

Нормы состава промышленных стоков для слива в канализацию

Промышленные использованные воды могут иметь в составе вещества, которые будут разрушать канализационный трубопровод и станции очистки города. Если они попадут в водоемы, то отрицательно повлияют на режим использования воды и жизнь в нем. К примеру, ядовитые вещества при превышении ПДК нанесут вред окружающим водоемам и, возможно, человеку.

Что бы избежать подобных проблем, перед очисткой проводится проверка предельно допустимых концентраций различных химических и биологических веществ. Подобные действия являются профилактическими мерами правильной работы канализационного трубопровода, функционирования очистных сооружений и экологии окружающей среды.

Требования к стокам учитываются во время проектирования монтажа или реконструкции всех промышленных учреждений.

Заводы должны стремиться работать на технологиях с малым количеством отходов или вообще без них. Вода должна использоваться повторно.

Отводимые в центральную канализационную систему сточные воды должны соответствовать следующим нормам:

БПК 20 должен быть меньше допустимого значения проектной документации очистной станции канализационной сети;
стоки не должны стать причиной сбоев или остановки работы канализации и очистной станции;
сточные воды не должны иметь температуру выше 40 градусов и рН 6,5-9,0;
сточная вода не должна содержать абразивные материалы, песок и стружку, которые могут образовывать осадок в элементах канализации;
не должно быть примесей, которые засоряют трубы и решетки;
стоки не должны иметь агрессивные компоненты, приводящие к разрушению труб и других элементов станций очистки;
сточные воды не должны иметь в своем составе взрывоопасные компоненты; не разлагающиеся биологическим методом примеси; радиоактивные, вирусные, бактериальные и токсичные вещества;
ХПК должен быть меньше БПК 5 на 2,5 раза.

Если сбрасываемые воды не соответствуют указанным критериям, то организуют местную предочистку сточных вод. Примером может быть очистка сточных вод гальванического производства. Качество очистке должно быть согласована монтирующей организацией с муниципальными властями.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

Очистка воды должна удалить негативные для окружающей среды вещества. Используемые технологии должны нейтрализовать и утилизировать компоненты. Как видно, методы очистки должны учитывать первоначальный состав стоков. Кроме токсичных веществ, следует контролировать жесткость воды, ее окисляемость и т.д.

Каждый вредный фактор (ВФ) имеет собственный набор характеристик. Иногда один показатель может говорить о существовании нескольких ВФ. Все ВФ разделяют по классам и группам, которые имеют свои методы очистки:

грубодисперсные взвешенные примеси (взвешенные примеси с фракцией свыше 0,5 мм) – просеивание, отстаивание, фильтрация;
грубодисперсные эмульгированные частицы – сепарация, фильтрация, флотация;
микрочастицы – фильтрация, коагуляция, флокуляция, напорная флотация;
стабильные эмульсии – тонкослойная седиментация, напорная флотация, электрофлотация;
коллоидные частицы – микрофильтрация, электрофлотация;
масла – сепарация, флотация, электрофлотация;
фенолы – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем, флотация, коагуляция;
органические примеси – биологическая очистка, озонирование, сорбция активированным углем;
тяжелые металлы – электрофлотация, отстаивание, электрокоагуляция, электродиализ, ультрафильтрация, ионный обмен;
цианиды – химическое окисление, электрофлотация, электрохимическое окисление;
четырехвалентный хром – химическое восстановление, электрофлотация, электрокоагуляция;
трехвалентный хром – электрофлотация, ионный обмен, осаждений и фильтрация;
сульфаты – отстаивание с реагентами и последующей фильтрацией, обратный осмос;
хлориды – обратный осмос, вакуумное выпаривание, электродиализ;
соли – нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ, вакуумное выпаривание;
ПАВ – сорбция активированным углем, флотация, озонирование, ультрофильтрация.

Виды сточных вод

Загрязнения стоков бывают:

механические;
химические – органические и неорганические вещества;
биологические;
тепловые;
радиоактивные.

В каждой отрасли промышленности состав сточных вод разный. Выделяют три класса, которые содержат:

неорганические загрязнения, в том числе и токсичные;
органику;
неорганические примеси и органику.

Первый вид загрязнений присутствует у содовых, азотных, сульфатных предприятий, которые работают с различными рудами с кислотами, тяжелыми металлами и щелочами.

Второй тип свойственен предприятиям нефтяной промышленности, заводам органического синтеза и др. В воде много аммиака, фенолов, смол и других веществ. Примеси при окислении приводят к снижению концентрации кислорода и снижению органолептических качеств.

Третий тип получается в процессе гальванообработке. В стоках много щелочей, кислот, тяжелых металлов, красителей и т.д.

Методы очистки сточных вод предприятий

Классическая очистка может происходить с применением различных методов:

удаление примесей без изменения их химического состава;
модификация химического состава примесей;
биологические способы очистки.

Удаление примесей без изменения их химического состава включает:

механическая очистка с использованием механических фильтров, отстаивания, процеживания, флотации и т.д.;
при постоянном химическом составе меняется фаза: выпаривание, дегазация, экстракция, кристаллизация, сорбция и т.д.

Местная система очистки стоков основывается на многих методах очистки. Они подбираются под определенный вид сточных вод:

взвешенные частицы удаляются в гидроциклонах;
загрязнения мелкой фракции и осадок удаляют в непрерывных или периодических центрифугах;
флотационные установки эффективны в очистки от жиров, смол, тяжелых металлов;
газообразные примеси удаляются дегазаторами.

Очистка стоков с изменением химического состава примесей так же подразделяется на несколько групп:

переход в труднорастворимые электролиты;
образование мелкодисперсных или комплексных соединений;
распад и синтез;
термолиз;
окислительно-восстановительные реакции;
электрохимические процессы.

Эффективность биологических методов очистки зависит от видов примесей в стоках, которые могут ускорить или замедлить разрушение отходов:

наличие токсичных примесей;
повышенная концентрация минеральных веществ;
питание биомассы;
структура примесей;
биогенные элементы;
активность среды.

Что бы очистка промышленных сточных вод была результативной, то должен быть выполнен ряд условий:

Существующие примеси должны быть подвержены биологическому распаду. Химический состав стоков влияет на скорость биохимических процессов. К примеру, первичные спирты окисляются быстрее, чем вторичные. При повышении концентрации кислорода биохимические реакции протекают быстрее и качественнее.
Содержание токсичных веществ на должно негативно влиять на работу биологической установки и технологии очистки.
ПКД 6 так же не должно нарушать жизнедеятельность микроорганизмов и процесс биологического окисления.

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий

Очистка сточных вод происходит в несколько этапов с использованием разных методов и технологий. Это объясняется довольно просто. Нельзя производить тонкую очистку, если в стоках присутствуют крупнодисперсные вещества. Во многих методах предусмотрены предельные концентрации по содержанию определенных веществ. Таким образом, сточные воды должны быть предварительно очищены перед главным методом очистки. Комбинация из нескольких методах является максимально экономной на предприятиях промышленности.

Каждое производства имеет определенное количество стадий. Оно зависит от вида очистительных станций, способов очистки и состава сточных вод.

Самым целесообразным способом является четырехстадийная очистка воды.

Удаление крупных частиц и масел, нейтрализация токсинов. Если сточные воды не содержат данный вид примесей, то первая стадия пропускается. Является предварительной очисткой. В нее входит коагуляция, флокуляция, смешивание, отстаивание, просеивание.
Удаление всех механических примесей и подготовка воды к третьей стадии. Является первичной стадией очистки и может состоять из осаждения, флотации, сепарации, фильтрации, деэмульгации.
Удаление загрязняющих веществ до определенного заданного порога. Вторичная обработка включает химическое окисление, обезвреживание, биохимия, электрокоагуляция, электрофлотация, электролиз, мембранная очистка.
Удаление растворимых веществ. Является глубокой очисткой – сорбция активированным углем, обратный осмос, ионный обмен.

Химический и физический состав определяет набор методов на каждом этапе. Допускается исключение некоторых стадий при отсутствии определенных загрязнений. Однако вторая и третья стадия являются обязательными в очистке промышленных сточных вод.

Если соблюдать перечисленные требования, то отвод сточных вод предприятий не нанесет ущерб экологической обстановки окружающей среды.

Сточные воды, поступающие с предприятий или домов, подлежат очистке перед сбросом в грунт или водоемы. Обязательное условие – степень чистоты, составляющая 95-98%. В процессе обработки появляется осадок, который повторно используется или утилизируется. Способ утилизации осадков сточных вод определяется составом и источником.

Виды осадков сточных вод:

отложения с поверхности решёток;
отложения с песчаными элементами;
тяжёлые формы отходов из первичных отстойников;
компоненты со дна, полученные путем взаимодействия с коагулирующими веществами;
активный ил, используемый для биохимической очистки воды в аэротенках;
пленка биологического происхождения, располагающаяся на поверхности сточных вод в биофильтрах;
смесь из активного ила и тяжёлых составляющих стоков.

Компоненты осадков сточных вод (ОСВ):

80-85% – составляющие жирового, белкового и углеводного характера.
60-80% – твердые органические вещества.
Остаточный объём – элементы лигнина и гумуса.

В зависимости от преобладающего компонента ОСВ различаются:

минеральные;
органические;
смешанные.

Осадок, который состоит из сырых отложений, остающихся на дне очистных сооружений, содержит азот, калий фосфор. Микроэлементы часто применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Длительное нахождение подобных веществ приводит к загниванию, выделению биогазов. Также провоцируют парадоксальную реакцию, когда осадок вместо выпадения, всплывает на поверхность воды. Поэтому чистить контейнеры требуется регулярно.

Характеристики

Осадки, получаемые при очищении стоков, обладают определенными характеристиками:

Наибольший объем ОСВ (90-99%) – вода. Она делится на гигроскопическую, свободную и коллоидно-связанную.

Обработка и стабилизация осадочных отложений

Обработка включает несколько этапов:

сгущение с удалением 60% влаги, уменьшением общего объема на 50%;
уплотнение;
стабилизация;
кондиционирование.

Обработка преследует цель – удалить жидкость и получить шлам. Последний представлен мелкодисперсными частицами, переработанными загрязнителями.

Чтобы провести уплотнение используют следующие технологические подходы:

вибрация;
гравитация;
флотация;
фильтрование;
комбинация нескольких методов.

Наиболее распространенным и простым способом уплотнения считается гравитационная методика. Предназначена для сжатия активного ила и осадков. Применяют отстойники вертикальной и радиальной ориентации. Продолжительность – от 5 до 24 часов. При необходимости ускорить процедуру используют:

коагуляцию с хлорным железом;
нагрев до 90 градусов;
перемешивание с другими осадками.

Метод флотации основан на способности пузырьков воздуха поднимать на поверхность воды фрагменты осадка. Управление скоростью осуществляется путем изменения потока подачи воздуха.

После обработки начинается фаза стабилизации. Необходима для разделения сложных органических соединений на воду, метан и диоксид углерода. Проводят в анаэробных и аэробных условиях. Если используют аэробную стабилизацию, то степень распада невысокая, но ОСВ характеризуется стабильностью. Недостаток кислородной обработки – сохранение яиц гельминтов, что требует дополнительной дезинвазии сточных вод.

Технологии утилизации осадков сточных вод

Сегодня существует несколько методик утилизации – депонирование, сжигание, пиролиз, использование в виде удобрений. Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Но все выполняют важную задачу – перерабатывают осадки. Некоторые способны давать сырье для вторичного использования.

С экологической точки зрения перспективными считаются подходы утилизации, позволяющие повторно применять полученные вещества.

Депонирование на иловых площадках

На иловых площадках сегодня утилизируется до 90% всех осадков. Недостаток методики – испарения, загрязняющие атмосферный воздух. Выделяющийся биогаз, превышает допустимые границы, ухудшает качество воздуха. Поэтому дополнительно требуется кондиционирование осадков, полученных из сточных вод. При попадании в грунт – зашлаковывают грунтовые воды и водоемы.

Утилизация в качестве удобрений

По классу опасности относятся к 4 группе, как наименее опасные. Поэтому их разрешается утилизировать в качестве удобрений сельскохозяйственных угодий.

Исключение – осадки, содержащие тяжелые металлы, токсичные вещества. Для контроля загрязнения создаются нормативные документы, в которых установлены допустимые границы концентрации опасных компонентов.

В странах Западной Европы фермы, специализирующиеся на выращивании экологически чистых растений, отказались от применения подобных удобрений на своих землях.

Сжигание осадков сточных вод

Метод утилизации путем сжигания осадков сточных вод реализуется следующим образом:

активация факела из горячего песка;
расположение над потоком воздуха;
проведение жидкости с осадками через факел;
сжигание с образованием газа;
очищение газа.

Начало строительства заводов по утилизации, работающих по программе сжигания, датируется 1980 годом в США, Японии, странах Европы. Отрицательное влияние на окружающую среду приостановило дальнейшее использования данной методики уже в 1990 году.

В Европейских странах пользуется популярностью технологии утилизации осадков с получением сырья для вторичного использования. Также подобные способы сокращают эксплуатационные затраты.

Пиролиз

Пиролиз считается самым прогрессивным методом утилизации. В основе пиролиза – разложение органических компонентов под влиянием высоких температур (700 градусов) без участия кислорода (анаэробный способ).

Преимущество перед прямым сжиганием – исключение вредных веществ, попадающих в атмосферу вместе с газом. Причина данного явления заключается в технологии утилизации, ведь с помощью пиролиза обрабатываются исключительно органические компоненты.

Результат термического разложения:

55% горючего газа;
35% полукокса;
15% жидких органических элементов.

Органика улетает вместе с газом, полукокс подвергается дальнейшей обработке (газификация) с получением горючего газа. После газификации оксиды металлов остаются в форме очищенного шлака, доступного дальнейшему использованию.

Использование шлака

Полученный в результате утилизации шлак, успешно применяют в строительстве и ремонте дорог. Предложено несколько способов вторичного применения:

Если смешать шлак с цементом, подвергнуть вибропрессовке, то на выходе получается тротуарная плитка. Толщина каждой пластины составляет 10 см. Конфигурация и цвет вариабельны, меняются в зависимости от желания покупателя.
Также с помощью шлака заполняют отвалы, ремонтируют поврежденные участки дорожного полотна.

Утилизация сегодня выходит на новый уровень, когда стремятся найти способ максимально полной переработки ОСВ. Применения вторичного сырья – показатель здоровой страны, желающей сохранить экологию для себя и будущих поколений.

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Поэтому на очистных сооружениях применяют целый набор приемов, каждый из которых ориентирован на работу с той или иной группой веществ.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

Механические.
Химические.
Биологические и биохимические.
Физико-химические.

Каждая из перечисленных технологий очистки включает в себя несколько ступеней, требующих применения определенных технических устройств, химикатов и биологически активных препаратов.

Способы очистки сточных вод

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Химические методы очистки сточных вод

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

Обеззараживание очищенной воды осуществляют при помощи газообразного хлора или хлорной извести.

Биохимические

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

аэротенки;
биофильтры;
аэрофильтры.

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте .

А в этой статье вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

Биологические

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Для удаления фосфора в воду добавляют известь, а также соли алюминия или железа. Фосфор вступает в реакцию, в результате которой образуются выпадающие в осадок соединения.

Физико-химические методы очистки

Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают . Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в материале.

Механические и физические методы

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Отстаивание

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают. К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители). Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

Гравитационный отстойник

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке. В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей. Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Процеживание

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Фильтрование

Метод аналогичен процеживанию, но направлен на удаление примесей более мелких фракций.

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

Видео на тему

Большинство людей, нажимая на кнопку унитаза не задумываются, что происходит с тем, что они смывают. Утекло и утекло, делов то. В таком большом городе как Москва в день в канализационную систему утекает не много ни мало четыре миллиона кубометров сточных вод. Это примерно столько же, сколько протекает воды в Москва-реке за день напротив Кремля. Весь этот огромный объем сточной воды нужно очищать и задача это весьма непростая.

В Москве действует две крупнейшие станции очистки сточных вод, примерно одинакового размера. Каждая из них очищает половину того, что «производит» Москва. Про Курьяновскую станцию я уже . Сегодня я расскажу про Люберецкую станцию — мы вновь пробежимся по основным этапам очистки воды, но еще и затронем одну весьма важную тему — как на станциях очистки борются с неприятными запахами с помощью низкотемпературной плазмы и отходов парфюмерной промышленности и почему эта проблема вообще стала актуальна как никогда.

Для начала немного истории. Впервые канализация «пришла» в район современных Люберец в начале ХХ века. Тогда были созданы Люберецкие поля орошения, на которых сточные воды, еще по старой технологии просачивались через землю и тем самым очищались. Со временем эта технология стала неприемлема для все возрастающего количества сточных вод и в 1963 году была построена новая станция очистки — Люберецкая. Чуть позже была построена еще одна станция — Новолюберецкая, фактически граничащая с первой и использующая часть ее инфраструктуры. По сути сейчас это одна большая станция очистки, но состоящая из двух частей — старой и новой.

Взглянем на карту — слева, на западе — старая часть станции, справа, на востоке — новая:

Площадь станции — огромная, по прямой из угла в угол около двух километров.

Как не сложно догадаться — от станции идет запах. Раньше он мало кого волновал, а сейчас эта проблема стала актуальна по двум основным причинам:

1)Когда станция была построена, в 60х, вокруг нее практически никто не жил. Рядом был небольшой поселок, где жили сами работники станции. Тогда эта местность была далеко-далеко от Москвы. Сейчас же идет очень активная застройка. Станцию фактически со всех сторон окружают новостройки и будет их еще больше. Новые дома строят даже на бывших иловых площадках станции (поля, на которые свозился ил оставшийся от переработки сточных вод). В результате жители близлежащих домов вынуждены периодически нюхать «канализационные» запахи, ну и естественно они постоянно жалуются.

2)Канализационные воды стали более концентрированные чем раньше, в советские времена. Произошло это из-за того, что объем используемой воды за последнее время сильно сократился , в то время как в туалет ходить меньше не стали, а даже наоборот — население выросло. Причин того, что «разбавляющей» воды стало намного меньше довольно много:
а)использование счетчиков — воду стали экономнее использовать;
б)использование более современной сантехники — все реже можно встретить текущий кран или унитаз;
в)использование более экономной бытовой техники — стиральные машины, посудомоечные машины и т.п.;
г)закрытие огромного количества промышленных предприятий, которые потребляли очень много воды — АЗЛК, ЗИЛ, Серп и Молот(частично) и т.п.
Как результат — если станция при строительстве рассчитывалась на объем 800 литров воды на человека в сутки, то сейчас реально этот показатель не больше 200. Повышение концентрации и снижение потока привело к ряду побочных эффектов — в канализационных трубах рассчитанных на больший поток стал откладываться осадок, приводящий к неприятным запахам. На самой станции стало больше пахнуть.

Для борьбы с запахом Мосводоканал, в ведении которого находятся очистные сооружения проводит поэтапную реконструкцию сооружений, применяя несколько разных способов избавления от запахов, про которые и пойдет рассказ ниже.

Давайте пойдем по порядку, а точнее по току воды. Сточная вода из Москвы поступает на станцию по Люберецкому канализационному каналу, представляющему собой огромный подземный коллектор заполненный сточными водами. Канал самотечный и почти на всем протяжении идет на очень малой глубине, а порой вообще фактически над землей. Его масштаб можно оценить с крыши административного здания очистных сооружений:

Ширина канала — около 15 метров(разделен на три части), высота — 3 метра.

На станции канал приходит в так называемую приемную камеру, откуда разделяется на два потока — часть идет на старую часть станции, часть на новую. Приемная камера выглядит так:

Сам канал приходит справа-сзади, а разделенный на две части поток уходит по зеленым каналам на заднем плане, каждый из которых может перекрываться так называемым шибером — специальным затвором (на фото — темные конструкции). Тут можно заметить первое нововведение для борьбы с запахами. Приемная камера полностью накрыта листами металла. Раньше она выглядела как «бассейн» заполненный фекальными водами, теперь же их не видно, естественно сплошное металлическое покрытие практически полностью перекрывает запах.

Для технологических целей был оставлен лишь совсем небольшой лючок, приподняв который можно насладиться всем букетом запахов.

Эти огромные шиберы позволяют перекрывать каналы идущие от приемной камеры в случае необходимости.

От приемной камеры идет два канала. Они тоже еще совсем недавно были открытыми, теперь же их полностью накрыли металлическим перекрытием.

Под перекрытием скапливаются газы, выделяющиеся из сточных вод. Главным образом это метан и сероводород — оба газа взрывоопасны при высоких концентрациях, поэтому пространство под перекрытием нужно обязательно вентилировать, но тут возникает следующая проблема — если просто поставить вентилятор, то весь смысл перекрытия просто пропадет — запах попадет наружу. Поэтому для решения проблемы МКБ «Горизонт» разработало и изготовило специальную установку для очистки воздуха. Установка находится в отдельной будочке и к ней идет вентиляционная труба от канала.

Данная установка — экспериментальная, для отработки технологии. В ближайшее время такие установки начнут массово ставить на очистных сооружениях и на канализационно-насосных станциях, которых в Москве более 150 штук и от которых тоже исходят неприятные запахи. Справа на фото — один из разработчиков и испытателей установки — Александр Позиновкий.

Принцип действия установки следующий:
в четыре вертикальные трубы из нержавеющей стали снизу подается загрязненный воздух. В этих же трубах находятся электроды, на которые несколько сот раз в секунду подается высокое напряжение(десятки тысяч вольт), в результате чего возникают разряды и низкотемпературная плазма. При взаимодействии с ней большинство пахнущих газов переходят в жидкое состояние и оседают на стенках труб. По стенам труб постоянно стекает тонкий слой воды, с которым эти вещества смешиваются. Вода циркулирует по кругу, резервуар для воды — синяя емкость справа, снизу на фото. Очищенный воздух выходит сверху из нержавеющих труб и просто выпускается в атмосферу.
Для тех кому интереснее подробнее — , на котором все объяснено.

Для патриотов — установка полностью разработана и создана в России, за исключением стабилизатора питания(снизу в шкафу на фото). Высоковольтная часть установки:

Так как установка экспериментальная — в ней имеется дополнительное измерительное оборудование — газоанализатор и осциллограф.

Осциллограф показывает напряжение на конденсаторах. Во время каждого разряда конденсаторы разряжаются и на осциллограмме хорошо виден процесс их заряда.

К газоанализатору идет две трубки — одна забирает воздух до установки, другая после. Кроме того есть краник, который позволяет выбрать ту трубку, которая подключается к датчику газоанализатора. Александр демонстрирует нам сначала «грязный» воздух. Содержание сероводорода — 10.3 мг/м 3 . После переключения крана — содержание падает практически до нуля: 0.0-0.1.

Каждый из каналов также перекрывается отдельным шибером. Вообще говоря, на станции их огромное количество — торчат тут и там 🙂

После очистки от крупного мусора вода попадает в песколовки, которые, как опять же не сложно догадаться из названия предназначены для удаления мелких твердых частиц. Принцип работы песколовок довольно прост — по сути это длинный прямоугольный резервуар, в котором вода движется с определенной скоростью, в результате песок просто успевает осесть. Также туда подается воздух, который способствует процессу. Снизу песок удаляется с помощью специальных механизмов.

Как часто бывает в технике — идея простая, а исполнение — сложное. Так и тут — визуально это самая «навороченная» конструкция на пути очистки воды.

Песколовки облюбовали чайки. Вообще чаек на Люберецкой станции оказалось очень много, но именно на песколовках их было больше всего.

Увеличил фотографию уже дома и посмеялся с их вида — забавные птички. Называются чайки озерные. Нет, темная голова у них не потому что они постоянно окунают ее туда, куда не надо, просто такая конструктивная особенность 🙂
Скоро им впрочем придется не легко — многие открытые водные поверхности на станции будут накрыты.

Вернемся к технике. На фото — дно песколовки (не работающей в данный момент). Именно туда оседает песок и оттуда же и удаляется.

После песколовок вода снова поступает в общий канал.

Тут можно увидеть, как выглядели все каналы на станции, до того как их начали накрывать. Этот канал прямо сейчас накрывается.

Каркас варят из нержавейки, как и большинство металлических конструкций в канализации. Дело в том, что в канализации очень агрессивная среда — вода полная всяких веществ, 100% влажность, газы способствующие коррозии. Обычное железо очень быстро превращается в труху в таких условиях.

Работы ведутся прямо над действующим каналом — так как это один из двух основных каналов, то отключить его нельзя (москвичи ждать не будут:)).

На фото небольшой перепад уровня, около 50 сантиметров. Дно в этом месте сделано специальной формы, для гашения горизонтальной скорости воды. Как результат — очень активное бурление.

После песколовок вода поступает на первичные отстойники. На фото — на переднем плане камера, в которую поступает вода, из нее она попадает в центральную часть отстойника на заднем плане.

Классический отстойник выглядит так:

А без воды — так:

Грязная вода поступает из отверстия в центре отстойника и попадает в общий объем. В самом отстойнике взвесь содержащаяся в грязной воде постепенно оседает на дно, по которому постоянно перемещается илосгребатель, закрепленный на ферме, вращающейся по кругу. Скребок сгребает осадок в специальный кольцевой лоток, а из него, в свою очередь он попадает в круглый приямок, откуда откачивается по трубе специальными насосами. Излишки воды утекают в канал проложенный по кругу отстойника и оттуда в трубу.

Первичные отстойники — еще один источник неприятных запахов на станции, т.к. в них находится фактически грязная (очищенная только от твердых примесей) канализационная вода. Для того чтобы избавится от запаха Москводоканал решил накрыть отстойники, но тут встала большая проблема. Диаметр отстойника составляет 54 метра(!). Фото с человеком для масштаба:

При этом если делать крышу, то она должна во-первых выдерживать снеговую нагрузку зимой, во-вторых иметь только одну опору по центру — над самим отстойником опоры делать нельзя, т.к. там постоянно вращается ферма. В результате было принято элегантное решение — сделать перекрытие плавающим.

Перекрытие собрано из плавающих блоков из нержавеющей стали. Причем внешнее кольцо блоков закреплено неподвижно, а внутренняя часть вращается наплаву, вместе с фермой.

Такое решение оказалось очень удачным, т.к. во-первых отпадает проблема со снеговой нагрузкой, а во вторых не образуется объема воздуха, который пришлось бы вентилировать и дополнительно очищать.

По утверждениям Мосводоканала данная конструкция снизила выбросы пахнущих газов на 97%.

Данный отстойник был первым и экспериментальным, где была отработана данная технология. Эксперимент признан успешным и сейчас на Курьяновской станции уже накрывают подобным образом другие отстойники. Со временем все первичные отстойники будут накрыты подобным образом.

Однако, процесс реконструкции длительный — отключить всю станцию сразу невозможно, реконструировать отстойники можно только друг за другом, отключая по очереди. Да и деньги нужны немалые. Поэтому, пока не все отстойники накрыты применяют третий по счету способ борьбы с запахами — распыление нейтрализующих веществ.

Вокруг первичных отстойников были установлены специальные распылители, которые создают облако веществ нейтрализующих запахи. Сами вещества пахнут не сказать чтобы очень приятно или неприятно, но довольно специфично, впрочем их задача не замаскировать запах, а нейтрализовать его. К сожалению не запомнил конкретных веществ, которые применяются, но как сказали на станции — это отходы парфюмерной промышленности Франции.

Для распыления используются специальные форсунки, которые создают частицы диаметром 5-10 микрон. Давление в трубах если не ошибаюсь 6-8 атмосфер.

После первичных отстойников вода поступает в аэротэнки — длинные бетонные резервуары. В них подается огромное количество воздуха по трубам, а также содержится активный ил — основа всего метода биологической очистки вод. Активный ил перерабатывает «отходы», при этом быстро размножается. Процесс аналогичен тому, что происходит в природе в водоемах, однако протекает во много раз быстрее из-за теплой воды, большого количества воздуха и ила.

Воздух подается из главного машинного зала, в котором установлены турбовоздуходувки. Три башенки над зданием — воздухозаборники. Процесс подачи воздуха требует огромного количества электричества, при этом прекращение подачи воздуха приводит к катастрофическим последствиям, т.к. активный ил очень быстро погибает, а его восстановление может занять месяцы(!).

Аэротэнки, как ни странно особо не источают сильных неприятных запахов, поэтому их накрывать не планируется.

На этой фотографии видно как грязная вода поступает в аэротэнк(темная) и смешивается с активным илом(коричневый).

Часть сооружений в настоящее время отключено и законсервировано, по причинам о которых я писал в начале поста — снижение потока воды в последние годы.

После аэротэнков вода попадает во вторичные отстойники. Конструктивно они полностью повторяют первичные. Их назначение — отделить активный ил от уже очищенной воды.

Законсервированные вторичные отстойники.

Вторичные отстойники не пахнут — по сути тут уже чистая вода.

Вода собираемая в кольцевой лоток отстойника утекает в трубу. Часть воды проходит дополнительное УФ обеззараживание и сливается в речку Пехорку, часть же воды по подземному каналу идет до Москва-реки.

Осевший же активный ил используется для получения метана, который потом хранится в полуподземных резервуарах — метантэнках и используется на собственной ТЭЦ.

Отработавший ил отправляется на иловые площадки в Подмосковье, где его дополнительно обезвоживают и либо захоранивают, либо сжигают.

На последок панорама станции с крыши административного здания. Нажмите для увеличения.