КАНАЛИЗАЦИЯ

МЕТОДЫ очистки СТОЧНЫХ ВОД И ОБРАБОТКИ ОСАДКА

Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть разде­лены на три группы: 1) механические; 2) физико-химические и 3) био­логические. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).

Развитие техники очистки сточных вод должно идти в направлении интенсификации приемов биологической очистки, создания высокоэффек­тивных методов физико-химической очистки, разработки технологиче­ских процессов, сочетающих принципы биологической и физико-химиче­ской очистки с одновременным изысканием путей повторного использо­вания очищенных городских сточных вод в различных отраслях народ­ного хозяйства и, в первую очередь, в промышленности.

Повышение требований к степени полной биологической очистки определило развитие так называемой доочистки сточных вод.

Образующийся при очистке сточных вод осадок подвергается обра­ботке с целью утилизации в качестве органо-минерального удобрения.

Механическая очистка производится для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.

Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных ве­ществ применяют процеживание воды через различного рода решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, частицы которых имеют большую или меньшую плотность, чем плотность воды, применяют отстаивание. При этом тяжелые частицы осаждаются на дно под действием силы тяжести, а легкие всплывают на поверхность.

Взвешенные частицы минерального происхождения, главным обра­зом песка, выделяют из сточных вод путем осаждения в сооружениях, называемых песколовками.

Основную массу более мелкой взвеси, преимущественно органическо­го характера, выделяют из сточных вод в отстойниках.

Вещества, более легкие, чем вода, — жиры, масла, нефть, смолы и другие всплывающие на поверхность вещества — выделяются в соору­жениях, называемых жироловушками, маслоуловителями, нефтеловуш­ками и смолоуловителями; эти сооружения применяются для очистки производственных сточных вод.

Отдельные жироловушки для выделения жиров из бытовых сточных вод в настоящее время не применяют, так как эту задачу выполняют от­стойники, оборудованные специальными устройствами.

Наконец, для освобождения сточных вод от частиц очень мелкой сус­пензии, находящейся во взвешенном состоянии, применяют фильтрова­ние сточных вод путем пропуска их через ткань (сетку) или слой зер­нистого материала, на поверхности и в толще которого задерживается выделяемая из сточных вод взвесь. Фильтрование находит применение при механической очистке главным образом производственных сточ­ных вод.

Механическую очистку как самостоятельный метод применяют в тех случаях, когда достигаемое при ее применении освобождение сточных вод от загрязнений позволяет (по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами) использовать осветленную воду для тех или иных производственных целей или спускать эти воды в водоем. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед биологической очисткой.

Как показали данные эксплуатации отстойников на ряде очистных станций, в осадок выпадает не более 80% осаждающихся взвешенных веществ, т. е. не более 60% общей массы взвешенных веществ, находя­щихся в сточных водах. Более высокий эффект может быть получен пу­тем применения различных средств интенсификации процесса осветле­ния. К числу их относятся биокоагуляция, осветление со взвешенным фильтром и преаэрация с избыточным илом или без него.

Физико-химические методы очистки заключаются в том, что в очи­щаемую воду вводят какое-либо вещество — реагент (коагулянт и фло­кулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде приме­сями, эти вещества способствуют более полному выделению нераство - ренных примесей, коллоидов и части растворенных соединений и тем самым уменьшают их концентрацию в сточной воде; переводят раство­римые соединения в нерастворимые или в растворимые, но безвредные; изменяют реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют их; обесцве­чивают окрашенную воду и пр.

Современные исследования свидетельствуют о возможности обеспе­чения глубокой очистки сточных вод физико-химическими методами. Освоение такой очистки по стадиям позволяет резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод или заменить биологическую очистку.

Физико-химические методы чаще всего применяют при очистке про­изводственных сточных вод. При этом в зависимости от местных условий тот или иной метод может явиться окончательной стадией (если дости­гаемая степень очистки достаточна для использования сточных вод по­вторно) либо предварительной стадией (например, при удалении ядови­тых соединений или каких-либо других веществ, препятствующих нор­мальной работе последующих очистных сооружений).

Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности мик­роорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению ор­ганических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспен­зий, коллоидов и в растворе и являющихся для микроорганизмов источ­ником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.

Существующие в настоящее время сооружения для биологической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа: 1) сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к ес­тественным; 2) сооружения, в которых очистка происходит в искусст­венно созданных условиях.

Сооружения для биологической очистки в естественных условиях, в свою очередь, могут быть разделены на сооружения, в которых проис­ходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля ороше­ния и поля фильтрации), и на сооружения, представляющие собой во­доемы (биопруды), заполненные протекающей очищаемой сточной во­дой. В сооружениях первого типа питание кислородом идет за счет непосредственного поглощения его микроорганизмами из воздуха. В со­оружениях второго типа питание кислородом идет главным образом за счет Диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации. Климатические условия и большая занимае­мая площадь ограничивают развитие естественных приемов биологиче­ской очистки сточных вод (биопруды, поля орошения, поля фильтрации).

Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяют аэротенки, биофильтры и аэрофильтры.

В этих сооружениях очистка протекает более интенсивно, чем на по­лях орошения, полях фильтрации и прудах, потому что искусственным путем создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятель­ности микроорганизмов.

Интенсивностью процесса очистки сточных вод в том или ином со­оружении определяется окислительная мощность сооружения, под ко­торой понимается число граммов кислорода, получаемое с 1 м3 соору­жения в сутки и используемое для снижения биологической потребности в кислороде сточных вод, окисления аммонийных солей до нитритов и нитратов, а также для повышения содержания в сточных водах рас­творенного кислорода. Окислительная мощность для различных соору­жений колеблется в широких пределах.

При повышенных требованиях к степени очистки биологически очи­щенная вода подвергается доочистке. Наиболее широкое распростране­ние в качестве сооружений для доочистки получили песчаные фильтры, главным образом двух - и многослойные, а также контактные осветли­тели; микрофильтры применяются реже. Снижение концентрации труд- ноокисляемых веществ, фиксируемое значением ХПК очищенных вод, возможно методом сорбции, например активированным углем, и хими­ческим окислением, например путем озонирования. Снижение концен­трации солей возможно методами обессоливания, применяемыми в прак­Тике водоподготовки.

Очистка от биогенных элементов. Биологически очищенная вода со­держит аммонийный азот и фосфор в значительной концентрации. Азот и фосфор способствуют усиленному развитию водной растительности, последующее непременное отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема.

Подсчитано, что 1 мг азота продуцирует 10 мг водной растительно­сти, а 1 мг фосфора — 115 мг.

Азот удаляют физико-химическими и биологическим методами. Пер­вый метод заключается в повышении рН воды до 10—11 путем извест­кования (в результате получения NH4OH) с последующей отдувкой ам­миака воздухом в градирнях. Биологический метод осуществляется в две ступени. На первой ступени в аэротенке длительной аэрации при отсут­ствии углеродсодержащих загрязнений (удаленных в обычном аэротен­ке) интенсивно проходят процессы нитрификации. На второй ступени применяется денитрификатор — сооружение, изолированное от доступа воздуха. В анаэробных условиях бактерии-денитрификаторы используют для своей жизнедеятельности химически связанный кислород нитритов и нитратов и разрушают, таким образом, эти соединения, в результате чего выделяется молекулярный азот.

Фосфор удаляют химическим осаждением солями железа, алюминия, известью. Реагенты подают либо в сточную воду перед первичными от­стойниками, либо в очищенный сток перед вторичными отстойниками, либо в аэротенк. Наиболее эффективным является последний вариант. Эффект удаления фосфора достигает 80%.

Дезинфекция очищенных сточных вод. В практике очистки сточных вод дезинфекцию осуществляют теми же приемами и средствами, что и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлори­рование газообразным хлором, а на станциях пропускной способностью до 1000 м3/сутки используют и хлорную известь. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается обеззараживание био­логически очищенных вод гипохлоритом натрия, а также путем электро­лиза раствора NaCl.

Методы обработки осадка. При очистке сточных вод любым из опи­санных выше методов образуется осадок вследствие выпадения нерас - творенных веществ в первичных отстойниках. Кроме того, в результате биологической очистки образуется большое количество осадка, который выделяется во вторичных отстойниках. Осадок состоит из твердых ве­ществ, сильно разбавленных водой. В сыром состоянии при очистке бы­товых и некоторых производственных вод этот осадок имеет неприятный запах и является опасным в санитарном отношении, так как содержит огромное количество бактерий (в том числе могут быть и болезнетвор­ные) и яиц гельминтов.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и прида­ния ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздейст­вию анаэробных микроорганизмов (сбраживанию) и аэробной стаби­лизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооруже­ниям относятся септики, двухъярусные отстойники, метантенки.

Первые два типа сооружений выполняют одновременно две задачи: 1) выделение из сточных вод нерастворенных веществ путем отстаива­ния; 2) сбраживание образующегося осадка. Метантенки предназнача­ются преимущественно для сбраживания осадка; реже они применяются для предварительной анаэробной очистки высококонцентрированных сточных вод.

Для уменьшения влажности осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды (для небольших станций) и иловые площадки. Для обез­воживания осадка применяются различные механические приемы — ва­куум-фильтрация, фильтрпрессование, центрифугирование. Создаются эффективные аппараты по термической сушке и сжиганию осадков. Важ­ное значение приобретает утилизация осадков в качестве оргаио-мине - рального удобрения и белково-витаминиых добавок к рационам питания сельскохозяйственных животных.

В отдельных случаях при благоприятных местных условиях устраи­вают накопители осадка, выделяемого из производственных сточных вод.

При выборе метода очистки и обработки осадка сточных вод насе­ленных пунктов и промышленных предприятий, а также места располо­жения и типов очистных сооружений необходимо в первую очередь вы­являть возможность и целесообразность промышленного использования очищенных сточных вод и осадка.

При определении необходимой степени очистки сточных вод, сбра­сываемых в водоемы, следует руководствоваться «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» (см. гл. XV).