Сточные воды и специфика методов их очистки
Проблема утилизации канализационных сточных вод особенно остро стоит перед современным человеком. Все дело в том, что для создания комфортных условий жизни человека необходимы значительные объемы чистой воды для использования в бытовых целях и для питья. Если 300 лет назад канализационные стоки могли быть сброшены в водоемы, где они бы очистились естественным путем, то в настоящее время такое поведение человека неприемлемо, ведь структура сточных вод изменилась и теперь отработанная вода содержит массу ядовитых веществ, способных погубить флору и фауну водоемов и почвы.
Для полной очистки воды требуется применять комплекс очистительных мер, которые включают в себя методы биологической, физической и химической очистки.
Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод.
Несмотря на то что и сейчас значительное количество сточных вод попадает в водоемы, все же большая часть стоков проходит тщательную очистку перед возвращением в природу. Если бы этого не происходило, все водоемы превратились бы в настоящие выгребные ямы уже за несколько месяцев. Современные сточные воды имеют слишком богатую палитру сочетающихся в них элементов, здесь присутствуют элементы минерального происхождения, гниющие органические соединения, великое множество болезнетворных микроорганизмов, все виды химических веществ.
К минеральным веществам, попадающим в сточные воды, относятся щелочи, глина, песок, соли и тому подобные элементы. К органическим компонентам стоков относятся разного рода остатки растительного и животного происхождения, которые зачастую выбрасываются в канализацию. Количество и разнообразие химических веществ, попадающих в канализационную систему, просто поражает воображение, причем это разнообразие не ограничивается бытовой химией, ведь некоторые сбрасывает в канализации и более серьезные продукты химической продукции, к примеру, остатки растворителей и олифы.
Современные способы очистки сточных вод достаточно эффективны, и их можно разделить на три категории: механическая, биологическая, химическая очистка.
Стоит сразу отметить, что на городских станциях утилизации стоков вода проходит все три стадии очищения, в то время как для формирования индивидуальной канализационной системы вполне достаточно использования одной или двух.
Механический способ очистки сточных вод
Отстойники: а – горизонтальный: 1 – входной лоток, 2 – отстойная камера, 3 – выходной лоток, 4 – приямок; б – вертикальный: 1 – цилиндрическая часть, 2 – центральная труба, 3 – желоб, 4 – коническая часть; в – радиальный: 1 – корпус, 2 – желоб, 3 – распределительное устройство, 4 – успокоительная камера, 5 – скребковый механизм; г – трубчатый; д – с наклонными пластинами: 1 – корпус, 2 – пластины, 3 – шламоприемник
Механическая очистка считается достаточно примитивным способом утилизации канализационных стоков. В настоящее время такой способ очищения используется исключительно в качестве предварительной подготовки воды на городских станциях утилизации сточных вод. Фактически этот метод направлен на удаление твердых нерастворенных частиц различного происхождения.
В городскую канализацию поступает большое количество таких частиц, причем это может быть все, что угодно: от кусков ткани до трупов мелких животных. Во время механического способа утилизации загрязнения из сточных вод сначала пропускаются через ряд ситообразных фильтров. Далее частично очищенная от крупных элементов вода отстаивается некоторое время и пропускается через песчаный и гравийный фильтры. После прохождения всех фильтрационных стадий вода полностью избавляется от твердых элементов, присутствовавших в сточной воде. У данного метода очищения сточных вод имеется ряд существенных недостатков. Во-первых, из воды при такой очистке не удаляются растворенные органические соединения и вода просто кишит болезнетворными бактериями. Во-вторых, такой метод очистки не позволяет удалить из воды растворенные в ней химические элементы.
Согласно современным требованиям, предъявляемым к очистке воды, такой вариант в настоящее время используется исключительно в качестве предварительной стадии утилизации сточных вод. Кроме того, для проведения такого способа утилизации сточных вод требуется достаточно много места для установки всего необходимого оборудования, поэтому такой способ утилизации не используется для автономных канализационных систем. Для проведения механического очищения воды понадобится крупноячеистая, среднеячеистая и мелкоячеистая сетка, техническое сито, песколовки и отстойники.
Химический способ очистки сточных вод
Схема вакуумной флотации.
Химический метод утилизации канализационных вод не получил широкого распространения и в настоящее время применяется в основном на очистных сооружениях различных производств и лишь в некоторых случаях для очищения бытовых стоков. Принцип действия такого варианта очищения стоков заключается в добавлении в сточные воды реагентов химического характера, которые способствуют связыванию содержащихся в воде, органических и химических веществ, что приводит к их оседанию в виде ила.
Кроме того, к химическому способу очистки относится вариант, при котором в сточную воду добавляются абсорбенты, которые буквально впитывают в себя химические вещества, что в конечном итоге приводит к их опусканию на дно.
Химический метод имеет свои недостатки.
Во-первых, даже если такой способ используется для обычной канализации, очистка воды займет значительный промежуток времени, особенно если реакция проходит в холодной среде. Во-вторых, реагенты для утилизации сточных вод стоят очень дорого. В-третьих, для отстаивания воды необходимо оборудовать большие резервуары.
Основной позитивной стороной использования такого метода является возможность отфильтровать химические вещества, содержащиеся в воде. В настоящее время такой способ утилизации сточных вод используется на крупных городских очистных сооружениях и лишь очень редко в качестве дополнительной стадии очищения канализационных вод для автономных канализационных систем.
Биологические способы очистки сточных вод
Локальная канализационная система биологической очистки сточных вод.
Биологический метод очистки сточных вод считается в настоящее время наиболее эффективным способом удаления разнообразных органических и неорганических веществ из стоков. Очистка воды осуществляется за счет специальных бактерий, которые питаются продуктами жизнедеятельности человека. Использование бактерий для очистки воды используется и на городских очистительных станциях и является неотъемлемой частью очистки сточных вод в автономных канализационных системах. Большинство септиков разработано таким образом, чтобы бактерии могли жить в этих агрегатах на протяжении всего года.
Сразу стоит сказать, что самые качественные современные септики, которые также называются биологическими станциями очищения сточных вод, позволяют очистить канализационные воды на 95%, что дает возможность использовать очищенную воду для полива земельного участка, да и просто сливать сточные воды. прошедшие биологическую очистку, в близлежащие водоемы или же в почву. В зависимости от варианта септика или очистного сооружения, могут использоваться как бактерии-аэробы, так и анаэробные микроорганизмы.
Несмотря на то что такие способы очистки имеют массу преимуществ и считаются наиболее оптимальными с экологической точки зрения, все же у такого метода есть и некоторые недостатки. Основным недостатком таких систем является восприимчивость бактерий к химическим соединениям. Для того чтобы поддерживать необходимое количество бактерий в септиках, нужно периодически пополнять их популяцию, смывая бактерии в унитаз. Каждый вариант биологической утилизации стоков имеет как свои преимущества, так и недостатки, поэтому принцип их действия стоит рассмотреть подробнее.
Анаэробная и аэробная очистка сточных вод
Анаэробная очистка сточных вод.
Анаэробный способ утилизации сточных вод зыблется на использовании микроорганизмов, которым не требуется для их жизнедеятельности кислород. Данные организмы дышат метаном, а переизбыток в очистном сооружении кислорода даже может привести к их гибели. Бактерии анаэробы способны очищать только 60-70% загрязнений, поэтому такие сооружения должны быть укомплектованы дополнительными улавливателями жира и полями дополнительного очищения воды или же иметь отдельные отстойники.
Обозначения зоны очистки сточных вод — квадраты: 1 – Септическая камера. 2 -Анаэробный биореактор. 3 – Аэротенк. 4 – Вторичный отстойник. 5 – Аэробный биореактор. 6 – Третичный отстойник — контактный резервуар.
Обозначения элементов установки — круги: 1 – Корпус. 2 – Аэраторы аэротенка. 3 – Аэраторы аэробного биореактора. 4 -Ершовая насадка. 5 – Эрлифт избыточного ила. 6 – Керамзитовая загрузка. 7 – Загрузка из доломитового щебня. 8 – Люки для доступа и обслуживания. 9 – Компрессор. 10 -Дозатор-поплавок. 11 – Эрлифт осадка. 12 – Насос перекачки осадка. 13 – Насадка из искусственных водорослей.
Анаэробная очистка не позволяет производить очистку канализационных сточных вод до того состояния, чтобы их можно было сбрасывать в почву или водоемы. Кроме того, значительное количество не переработанных бактериями отходов приходится откачивать из септика с помощью ассенизаторской машины.
Аэробный способ очищения воды считается наиболее эффективным способом утилизации стоков в наши дни, так как именно при такой обработке воды происходит очистка на 95%. Очистка осуществляется за счет жизнедеятельности организмов, которые дышат кислородом. Для того чтобы микроорганизмы могли жить, в септиках устанавливаются специальные отдушки или насосы для нагнетания воздуха.
При очистке воды такими организмами на дне септика неизбежно образуется ил, который представляет собой остатки продуктов жизнедеятельности бактерий. Время от времени необходимо откачивать этот осадок, но проводить откачку осадка нужно нечасто. Осадок, остающийся в септике с аэробной технологией утилизации, можно использовать в качестве удобрения.
Некоторые современные автономные очистные сооружения имеют конструкцию, позволяющую использовать оба варианта микроорганизмов. Такие септики представляют собой два резервуара, связанных между собой фильтром или с помощью трубы. В первом резервуаре, в который, собственно, и поступают сточные воды, живут бактерии анаэробы. Здесь доступ кислорода ограничен, а вода проходит предочистку перед попаданием во второй резервуар. Во втором резервуаре живут бактерии, использующие кислород – аэробы.
Предварительно очищенная сточная вода из первого резервуара поступает во второй резервуар, где происходит ее доочистка. Такая система очистки очень эффективна, поэтому очень многие эксперты в плане экологии рекомендуют именно ее.
