Схема очистки сточных вод

Методы и технология очистки сточных вод

Сточные воды — это воды, загрязненные в результате деятельности человека и отводимые по канализационному коллектору в место скопления для дальнейшей переработки и очистки. Причем сточными считаются воды, образовавшиеся (загрязненные) как на промышленных предприятиях, так и сформировавшиеся впоследствие хозяйственно-бытовой деятельности человека. Такая вода содержит массу патогенных микроорганизмов, соли тяжелых металлов, пестициды, нитраты и нитриты, а также много вредных химических и биологических соединений. Поэтому с целью сохранения водных ресурсов Земли была разработана специальная схема очистки сточных вод, которая направлена на то, чтобы сбрасывать в водоёмы и грунт уже нейтрализованную осветленную воду. Такое отношение к экологии позволяет сберечь пресную воду на планете для последующих поколений.

Методы нейтрализации (очистки) стоков

Схема очистки сточных вод

Сточную воду в зависимости от типа и вида примесей в ней сегодня очищают несколькими методами

Сточную воду в зависимости от типа и вида примесей в ней сегодня очищают несколькими методами. Причем использоваться может как просто конкретный метод, так и комбинированная технология очистки, если это необходимо для качественной нейтрализации стоков. Чаще всего используют такие методы очистки:

  • Механическая обработка воды (отстаивание и фильтрование). Это самый простой и недорогой способ очистки воды.
  • Химическая очистка стоков (смешивание стоков с химическими нейтрализующими веществами). В результате добавления реактивов в воду происходят реакции, которые полностью или частично нейтрализуют вредные примеси в стоках.
  • Физико-химическая обработка загрязненной воды (обработка ультрафиолетом или озонирование стоков).
  • Биологический способ очистки стоков. В этом случае в водную среду загружается определенное количество бактерий, которые питаются конкретными патогенными микроорганизма, сводя их количество в воде к нулю.

Очистные сооружения и специальные системы для очистки сточных вод

Самыми действенными и востребованными в процессе нейтрализации стоков являются такие установки и приспособления:

  • УФС — установка фильтрующая самоочищающая.
  • Пескоуловители.
  • Жироуловители.
  • Пруды-отстойники.
  • Септики и мембранные сооружения.

Рассмотрим подробнее принцип действия каждого приспособления.

Фильтрующая установка

Схема очистки сточных вод

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости

Приспособление, которое пропускает через свои фильтры сточную воду и тем самым очищает её. Фильтры должны самоочищаться, но на практике на промышленных предприятиях применяются вместо самоочищающихся фильтров стандартные решетки и сита, которые требуют очистки грабельным методом вручную или с использованием специальных устройств.

Работает такая установка по принципу отделения мусора и крупных примесей от жидкости. Причем решетки и фильтрующие сетки в такой установке могут иметь совершенно различное строение (дробильное, шнековое, ступенчатое, в виде пластин или стержней). Самая мелкая фракция решетки такого приспособления равна 2 см. Весь мусор, собранный на решетки или сетки, сразу же отправляется на переработку или утилизацию. Если же используются решетки с дробильной конструкцией, то примеси мусора нейтрализуются прямо в очищаемой воде.

Кроме сеток и решеток в механической очистке стоков могут принимать участие барабанные сита. Фракция ячеек у сита составляет до нескольких десятых миллиметра. Эти устройства имеют более мелкую фракцию по сравнению с решетками и предназначены для удаления из воды примесей в виде гравия, песка, мелких осколков стекла и пр. Барабан, вращаясь в воде, вбирает в свою полость все посторонние примеси.

Песколовки

Схема очистки сточных вод

После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям

Следующий этап в очистке вод механическим способом. После того как вода пройдет барабанные сита и решетки, стоки отправляются дальше к пескоуловителям. Здесь приспособления дополнительно отсеивают самые мелкие частички примесей в виде песка. В песколовках вода может двигаться как горизонтально, так и вертикально. Эффект очистки от этого не снижается. Пескоуловители работают благодаря силе гравитации, которая осаживает на дно все мелкие частички песка. При этом стоит знать, что чем выше скорость потока воды, тем слабее сила гравитации. А это значит, что для качественной работы песколовки скорость движения стоков нужно снижать.

Важно: песок, отделенный от воды таким образом, чаще всего используется в дальнейшем при строительных работах.

Жироуловитель

Этот тип очистного сооружения, как правило, устанавливается следующим за песколовкой. Жироуловитель имеет закрытую форму и предназначен для некоторого охлаждения стоков. В результате снижения температуры воды все растворимые жиры приобретают определенную форму и всплывают на поверхность воды. Далее стоки протекают в отстойники, а жиры удаляются из жироуловителей.

Схема очистки сточных вод

Такие неглубокие самодельные современные емкости предназначены для дальнейшего отстаивания воды

Такие неглубокие самодельные современные пруды предназначены для дальнейшего отстаивания воды. Здесь стоки могут отстаиваться до 3 часов. В результате отстаивания все примеси и взвешенные частички мусора, оставшиеся в воде, дополнительно удаляются.

Важно: эффективность отстаивания с применением такой схемы очистки сточных вод равна 50%. Эффективность можно и увеличить, если на порядок уменьшить глубину пруда-отстойника и при этом увеличить его площадь.

После отстаивания воду осветляют с использованием специальных коагулянтов, которые превращаются в воде в хлопья, тем самым фильтруя стоки, дополнительно осветляя их.

Дополнительные установки для очистки сточной воды

Помимо перечисленных выше систем и приспособлений в очистке стоков применяются и так называемые мембранные приспособления. В конструкции таких установок есть специальные мембранные листы, переливные трубы и капилляры. Благодаря такой конструкции стоки делятся в мембранной установке на две части. При этом их давление и составы разнятся. Мембранные установки могут быть выполнены из полимеров или керамики.

Читать  Очистные сооружения флотенк для ливневых стоков

Гидроциклоны и центрифуги

Схема очистки сточных вод

Эти современные устройства также используются для осаждения взвешенных частиц в стоках

Эти современные устройства также используются для осаждения взвешенных частиц в стоках. Благодаря центробежной силе, в которую попадает сточная вода, все примеси отделяются от жидкости и вода считается прошедшей этап механической обработки.

Гидроциклоны в отличие от центрифуг бывают открытыми (работают с легкими примесями) и напорными (предназначены для отделения тяжелых частиц мусора от стоков). Такая классификация позволяет использовать установки в зависимости от типа и степени загрязнения сточных вод.

В свою очередь классификация центрифуги выглядит так:

В конструкции фильтрующих производственных центрифуг предусмотрены тонкие металлические листы с перфорацией для более качественного осаждения частиц. Также аппараты имеют основные сетки из меди, алюминия или стали и тканевые плотные перегородки. Вид и тип фильтра полностью зависит от намеченной задачи, то есть от скорости отделения примесей, их величины, вида стоков, давления жидкости и концентрации мусора в стоках.

Водоочистное устройство для биологической очистки стоков. Здесь вода обрабатывается специальным органическим илом под воздействием нагнетаемого в установку кислорода. В результате происходит поедание бактериями вредных примесей, содержащихся в воде. Чаще всего такой основной метод очистки сточной воды используют в случае её загрязнения органическим мусором.

Принцип и схема очистки загрязненной сточной воды сегодня

Схема очистки сточных вод

Эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%

Изучив все действующие приспособления для нейтрализации сточных вод можно рассмотреть, как происходит нейтрализация стоков. Состоит она из нескольких этапов:

  • Сначала все стоки с предприятий и жилых массивов города попадают в специально смонтированный водосборник, откуда после транспортируются на очистную станцию.
  • Первый основной этап нейтрализации производственных (промышленных) стоков — механическая очистка. То есть прохождение стоков через специальные фильтры, сетки и решетки для отделения крупного мусора. Частицы мусора отправляются в шламосборник.
  • Следующий этап (стадия) очистки воды — её перекачивание в специальный отстойник, где происходит дальнейшее осаждение оставшихся частиц мусора и их удаление из воды. В отстаивании принимает участие и песколовка, которая пропускает через себя поступающую в отстойный пруд воду.
  • Далее отстоянная вода проходит стадию осветления с использованием коагулянтов и отправляется в пресс-фильтры. Здесь под большим давлением вода проходит сквозь специальные фильтры, которые улавливают все оставшиеся частицы. Эта стадия является заключительной при механической очистке стоков.
  • Далее в зависимости от первоначального типа загрязнения стоков вода отправляется для дальнейшей биологической, химической или физико-химической очистки. То есть на воду будут воздействовать либо бактериями, либо химическими веществами, либо ультрафиолетом или озоном.

Важно: эффективность очистки стоков с применением первоначального механического метода равна 60%. Дальнейшие манипуляции с водой позволяют очистить стоки на 90-98%.

Дальнейшее обеззараживание стоков

Схема очистки сточных вод

Самым распространенным методом обеззараживания воды считается хлорирование

Помимо очистки сточной воды необходимо провести и стадию её обеззараживания. Самым распространенным методом считается хлорирование. Но согласно канадского «Акта о защите окружающей среды» этот метод представляет собой угрозу для экологии, поэтому в России принято решение о дополнительном дехлорировании стоков перед их сбросом в пруды, грунт или водоёмы.

Помимо хлорирования очень эффективным способом дезинфекции стоков является озонирование. Но этот метод достаточно дорогостоящ. Используется лишь в странах Европы.

Альтернативным и качественным способом очистки стоков является обработка воды ультрафиолетом. Специальные УФ лампы воздействуют на поверхность воды, обеззараживая её и уничтожая остаточные патогенные микроорганизмы в жидкости.

Стоит отметить, что при обработке воды УФ-лампами вода не принимает участия в реакции. Между собой взаимодействуют только бактерии и ультрафиолет. Эффективность такой очистки воды равна 90%.

Важно: установки для дезинфекции стоков ультрафиолетом не занимают много места и полностью автоматизированы. Кроме того, они не представляют угрозы для человека.

Схема очистки сточных вод

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» обеспечивает питьевой водой 5,2 млн человек и десятки тысяч предприятий и организаций. Еще одна задача Водоканала – собрать и очистить сточные воды.

Схема очистки сточных вод

С 2013 года на территории очистных сооружений поселка Репино в Курортном районе Санкт-Петербурга проходят реабилитацию ластоногие, попавшие в беду, – серые тюлени и кольчатые нерпы (балтийские и ладожские).

Схема очистки сточных вод 10 октября 2013 года завершен крупнейший экологический проект — строительство Главного канализационного коллектора северной части Санкт-Петербурга

Схема очистки сточных вод

С 28 июня 2011 года Санкт-Петербург полностью выполняет рекомендации Хельсинкской комиссии по защите Балтийского моря

Схема очистки сточных вод

В июне 2009 года с территории петербургского «Водоканала» был вывезен последний баллон с жидким хлором

Схема очистки сточных вод

По данным Роспотребнадзора, за последние 8 лет заболеваемость гепатитом А в Петербурге снизилась в десятки раз

Технологии очистки

На очистных сооружениях канализации в Санкт-Петербурге до недавнего времени применялась классическая технологическая схема очистки сточных вод, включающая два основных блока:

  • механическая очистка
  • биологическая очистка

Механическая очистка предназначена для осветления сточных вод.
Этот блок состоит из приемной камеры, механизированных решеток, песколовок и первичных отстойников.

В состав блока биологической очистки входят аэротенки и вторичные отстойники.
Процесс биологической очистки происходит за счет жизнедеятельности в аэротенке активного ила при постоянном контакте с кислородом воздуха, нагнетаемого в аэротенке. Активный ил – это биоциноз, населенный различными бактериями, простейшими и многоклеточными микроорганизмами, которые трансформируют загрязняющие вещества сточных вод и таким образом очищают их.

Читать  Сорбционная очистка сточных вод

Схема очистки сточных вод

Все это было в сточных водах

Схема очистки сточных вод

Завод по сжиганию осадка на ССА

Схема очистки сточных вод

На очистных сооружениях

Схема очистки сточных вод

Панорама канализационных очистных сооружений

Схема очистки сточных вод

Юго-Западные очистные сооружения

Однако комбинация только этих двух блоков очистки не обеспечивала то качество очищенных стоков, которое предусмотрено в рекомендациях ХЕЛКОМа (Хельсинской конвенции по защите Балтийского моря от загрязнений) по содержанию биогенных элементов – общего азота и общего фосфора (при попадании в акваторию Балтийского моря биогены создают питательную среду для сине-зеленых водорослей, которые, в свою очередь, поглощают из воды кислород и приводят к гибели живых организмов водоемов).

Поэтому в настоящее время на очистных сооружениях Водоканала внедрена химико-биологическая очистка сточных вод, которая сочетает глубокое удаление биогенных элементов биологическим путем, а также сопутствующее ей осаждение фосфора химическим путем. Сегодня на всех очистных сооружениях города внедрен химический метод удаления фосфора с использованием наиболее эффективного и экономичного реагента – сульфата алюминия.

Принцип химической обработки стоков заключается в том, что при введении реагента происходит реакция, в результате которой алюминий образует с фосфатами нерастворимое соединение, которое затем вместе с осадком выводится из системы.

После внедрения химического метода очистки сточных вод на всех сооружениях города в очищенных сточных водах стабильно достигается соответствие рекомендациям ХЕЛКОМ – не более 0,5 мг/л по показателю «общий фосфор».

С 2010 года ХЕЛКОМ ужесточил нормативы по содержанию азота и фосфора в очищенных сточных водах до 10 мг/л по азоту, 0,5 мг/л по фосфору. Уже в 2008 году Водоканалу на Юго-Западных очистных сооружениях удалось выйти на уровень содержания фосфора в очищенных сточных водах ниже 0,5 мг/л, а азота – 8 мг/л.

Летом 2011 года завершился международный проект «Чистая Балтика». Теперь Санкт-Петербург в полном объеме выполняет новые рекомендации Хельсинкской комиссии по защите Балтийского моря – содержание фосфора в общем сбросе городских сточных вод не превышает 0,5 мг/л.

Еще один уровень очистки сточных вод – обеззараживание очищенных стоков ультрафиолетовым облучением. Сейчас эта технология применяется на Юго-Западных очистных сооружениях, а также очистных сооружениях Сестрорецка, Репина и Петродворца.

Для совершенствования технологий очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях:

  • Осуществляется опытная эксплуатация реконструированных очистных сооружений 2-ой очереди Северной станции аэрации (1 этап реконструкции с внедрением технологии UCT глубокого удаления биогенных элементов фирмы SWECO (Швеция)).
  • Проводятся работы по реконструкции илоуплотнителей на КОС г.Пушкин с внедрением технологии раздельного уплотнения избыточного активного ила и сырого осадка.
  • Выполнена реконструкция двух вторичных отстойников КОС г.Колпино.

Эффективность очистки сточных вод в 2016 году на сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по очистке хозяйственно-бытовых и общесплавных стоков составила более 97% по взвешенным веществам и БПК; 95,4 % по общему фосфору и 72,5 % по общему азоту.

В настоящее время осуществляется поиск новых эффективных и экономически целесообразных технологических решений по доочистке и обеззараживанию очищенных сточных вод для внедрения на всех канализационных сооружениях города.

Схема очистки сточных вод Технологические схемы очистки сточных вод

Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПКП0Лн – на 20-3 0%, то можно ограничиться механической очисткой.

Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при использовании хлора.

Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.

При больших расходах сточных вод – от 50 тыс. м3/сут до 2-3 млн. м3/сут и более применяется технологическая схема, приведенная на рис. 9.2. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках.

Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается определенная часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки.

Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды.

Рис. 9.1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – отстойники; 5 – смесители; 6 – контактный резервуар; 7 – выпуск; 8 – дробилки; 9 – песковые площадки; 10 – метантенки; 11 – хлораторная; 12 – иловые площадки; 13 – отбросы; ё4 – пульпа; 15 – песчаная пульпа; 16 – сырой осадок; 17 – сброженный осадок; 18- Дренажная вода; 19 – хлорная вода

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувка-ми, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где 0саждается активный ил и основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк — вторичный отстойник масса активного ила увеличивается за счет его прироста, поэтому часть его (избыточный активный ил) удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, при этом объем ила уменьшается в 4-6 раз, а уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается (обычно хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем.

Читать  Очистка хозяйственно бытовых сточных вод

Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.

Рис. 9.2. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – контактный резервуар; 9 – выпуск; 10 – отбросы; 11 – дробилки; 12 – песковые площадки; 13 – илоуплотнители; 14 – песок; 15 – избыточный активный ил; 16 – циркуляционный активный ил; 17 – газгольдеры; 18 – котельная; 19 – машинное здание; 20 – метантеки; 21 – цех механического обезвоживания сброженного осадка; 22 – газ; 23 – сжатый воздух; 24 – сырой осадок; 25 – сброженный осадок; 26 – на удобрение; 27 – хлораторная установка; 28 – хлорная вода

На рис. 9.3 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10- 20 тыс. м3/сут.

Рис. 9.3. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – первичные отстойники; 5 – биофильтры; 6 – вторичные отстойники; 7 – контактный резервуар; 8 – выпуск; 9 – отбросы; 10 – дробилки; 11 – хлораторная установка; 12 – осадок из первичных отстойников; 13 – биопленка из вторичных отстойников; 14 – песок; 15 – бункер песка; 16- иловые площадки

После сооружений механической очистки (решетки, песколовки и первичные отстойники) вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка (биопленка), выносимая водой из биофильтров, далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют орга-нические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

Для нормального хода процесса очистки в биофильтрах иногда необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной во вторичных отстойниках воды, т.е. подавать перед биофильтрами и смешивать с водой из первичных отстойников. Необходимость рециркуляции определяется расчетом.

Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов – 10-20 тыс. м3/сут. На рис. 9.4 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод.

Рис. 9.4. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод:
1 – сточная вода; 2 – решетки; 3 – песколовки; 4 – смеситель; 5 – камера хлопьеобразования; 6 – горизонтальные отстойники; 7 – барабанные сетки 8 – фильтры; 9 – контактный резервуар; 10 – выпуск в водоем; 11 – песок 12 – бункер песка; 13 – приготовление и дозирование реагентов; 14 – осадок 15 – осадкоуплотнители; 16 – центрифуги; 17 – хлораторная; 18 – шлам: 19 – отстоенная вода

Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда в определенных дозах подаются растворы реагентов – минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. При введении в сточную воду минеральных коагулянтов образуются оксигидраты металлов, на которых собираются взвешенные, коллоидные и частично растворенные вещества, флокулянты укрупняют хлопья оксигидратов и улучшают их структурно-механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах.

Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие измененным схемам.

Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут решаться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию. При разработке технологий очистки производственных сточных вод основной тенденцией должно быть максимальное повторно-оборотное использование очищенных вод на предприятиях. Атмосферные воды с промплощадок могут быть загрязнены такими же веществами, что и производственные, поэтому эти воды с промплощадок очищаются совместно с производственными.

Атмосферные сточные воды с территорий городов могут очищаться на отдельных очистных сооружениях при использовании, в основном, механических методов. За рубежом атмосферные воды очищаются на городских очистных сооружениях совместно с бытовыми сточными водами, однако, и за рубежом в настоящее время определилась тенденция очистки атмосферных вод на автономных очистных сооружениях.

Источники: http://vodakanazer.ru/kanalizaciya/sxema-ochistki-stochnyx-vod.html, http://www.vodokanal.spb.ru/kanalizovanie/tehnologii_ochistki/, http://stroy-spravka.ru/article/tekhnologicheskie-skhemy-ochistki-stochnykh-vod

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here