Очистка промышленных и бытовых стоков. Способы очистки сточных вод

Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не оптимально. Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях также являются совместными для жилой и промышленной зоны. На крупных предприятиях, как правило, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.

Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей при одной средой представлены на рис, 21. Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первою подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий водопроводную сеть. Вода используется на пищевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, предприятиях местной промышленности.

Использованную воду (сточные воды) по закрытой сети отводят за пределы города и главной нализационной насосной станцией подают на городские сооружения.

Здесь сточные воды проходят механическую и биологическую очистку, дезинфицируются и подаются на биологические пруды, где очищаются в естественных условиях прудов вода по своим качествам незначительно отчается от воды естественного водоема, может в реку, озеро и т. д.

Количество образующейся твердой фазы на очистных сооружениях зависит от генезиса исходного состава и расхода сточных вод, метода их очистки и составляет в среднем 0,01 - 3% объема. Влажность твердой фазы колеблется от 85 (предприятия стройиндустрии) до 99,8% (активный ил).

Основные задачи обработки шламов и осадков сточных вод - обезвоживание, обеззараживание и утилизация.

В зависимости от зольности они могут быть трех типов;

Преимущественно минеральные (зольность более 70%),

Преимущественно органические (зольность менее 30)

Смешанные (зольность 30 - 70%),

В настоящее время имеется промышленный опыт воз врата в основное производство шламов очистки сточных во стекольных, оптико-механических, металлургических пред приятий, заводов по выпуску строительных изделий, не которых химических производств, а также в качестве добавок во вспомогательные производства - мясокомбинат ты; молокозаводы (технические жиры, ланолин, жирозаменители); гидролизные заводы (белково-витаминные концентраты); целлюлозное картонно-бумажные комбинат (производство древесноволокнистых плит, картона, целлюлозы).

Утилизация шламов - это сложная многовариантно проблема, основным вопросом которой является предотвращение вторичного загрязнения окружающей среды металлами. Наиболее распространенным способ утилизации шламов очистки сточных вод является их на полигонах промышленных отходов (шла обрабатывают цементом, битумом, стеклом или связующими). Имеется опыт утилизации шламов металлов в производстве строительной кирпича, черепицы. Современные экологические формированию системы водоотведения гальванических учитывают цели цивилизации.

Вода, в процессе использования ее человеком, меняет свои природные свойства и очень часто становится опасной для употребления (в санитарном отношении). Именно поэтому во все времена в поселениях людей организация отведения сточных вод имела большое значение. Эта проблема актуальна и по сей день.
Благодаря достижениям современных технологий, на данном этапе водоотведение и очистка коммунальных сточных вод организованы на достаточно высоком уровне. Современные системы очистки стоков качественно выполняют функцию по защите окружающей природы от отходов человеческой жизнедеятельности. Но, к сожалению, в некоторых небольших городах и поселках центральная система канализации отсутствует в принципе, и эта ситуация отдаленно напоминает средневековую Европу с ее ведрами помоев, выливавшимися прямо на улицы. Поэтому проблема очистки и отведения сточных вод приобретает частный характер. Установка автономных систем канализации в загородных домах сейчас является привычным делом. Причем отличие этих систем от традиционных выгребных ям в том, что они не накапливают стоки, а фильтруют и очищают их.
Видов очисток сточных вод, которые используются в автономных системах канализации, три: механическая, химическая и биологическая.

Механическая и химическая очистка сточных вод

Механический метод подразумевает очищение сточных вод от взвешенных в них нерастворенных веществ с помощью специальных устройств: песколовок, сит, решеток, отстойников. Однако эти приборы не могут очищать воду от растворенных в ней органических загрязнений. Поэтому чаще всего очистка воды механическим способом – это предварительная стадия процесса, после которой следует комплексное биологическое воздействие.
Химический метод подразумевает использование различных реагентов, которые преобразуют примеси, содержащиеся в воде, из растворенного состояния в нерастворенное. После этого вещества оседают на дно и по мере накопления удаляются. Но химические реактивы стоят дорого, кроме того важно соблюдать точные дозировки. Этот метод чаще всего используется для очистки промышленных сточных вод.
И самое важное: ни один из этих методов не решает основной вопрос – переработку отходов, содержащихся в стоках. Поэтому на данный момент самым эффективным считается биологический (с участием бактерий) способ очистки сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод от органических загрязнений

Огромное количество органических веществ, которое содержится в стоках, представляет собой благоприятную питательную среду для размножения микроорганизмов (бактерий), имеющих способности к поглощению этих веществ. На данном свойстве бактерий и основан этот способ очистки сточных бытовых и промышленных вод. В процессе дыхания бактерий вся органика окисляется и разлагается на относительно безвредные составляющие. Вода благодаря этому не загнивает, становится прозрачной, снижается уровень ее бактериального загрязнения. Минерализация органических веществ производится бактериями двух видов: аэробными и анаэробными. Процесс дыхания аэробных бактерий происходит при участии растворенного в воде свободного кислорода, тогда как анаэробные бактерии обходятся без него.
Минерализация без доступа воздуха (анаэробная) производится в емкостях из железобетона (двухъярусных отстойниках, септиках, метантенках). Процесс заключается в сбраживании органических соединений с помощью бактерий, образующих метан. Основной недостаток этого вида очистки – выделение метана и, следовательно, образование неприятных запахов, что не очень безопасно с точки зрения санитарии.

Принцип действия аэробной очистки

В большинстве современных очистных сооружений используется принцип действия, основанный на использовании аэробных процессов. Минерализация с помощью аэробных бактерий происходит на фильтрационных и оросительных полях, в биологических водоемах, а также в специальных емкостях – аэротенках. Наиболее удобными для строительства автономных канализационных систем считаются аэротенки и биофильтры. В этих системах искусственным образом активизируется жизнедеятельность микроорганизмов, которые очищают сточные воды от органики.
Аэротенк – это резервуар, в котором происходит процесс аэрации (интенсивная подача воздуха). Во время работы очистительной системы в аэротенке создается активный ил, состоящий из взвешенных в воде частиц с размножающимися на них бактериями. Активный ил улучшает и процессы очистки и окисления стоков, абсорбируя бактерии и органические вещества. Все микробы, находящиеся в жидкости, в т.ч. и болезнетворные, поглощаются активным илом и становятся нежизнеспособными либо переходят в состояние его агентов. Аэротенк имеет довольно большую поверхность фильтрующего слоя, а также обеспечивает высокую мощность окисления благодаря наличию устройства для подачи воздуха. Все эти свойства в совокупности делают аэротенк наиболее эффективным сооружением биологической очистки бытовых и хозяйственных стоков, которое уже долгое время широко применяется на больших очистительных станциях. К сожалению, использование аэротенка в условиях загородного дома не представляется удобным. Предпринимались многочисленные попытки производства небольших аэротенков для коттеджей и загородных домов, однако это приводило к повышению стоимости очистного оборудования либо к снижению качества очистки.
Биофильтр – это резервуар с двойным дном, содержащий крупнозернистый фильтрующий материал: шлак, гравий, керамзит и т.д. Сточные воды при прохождении сквозь фильтрующий материал образовывают на его поверхности биологическую пленку из колоний микроорганизмов. Эти микроорганизмы разрушают вредные органические вещества, присутствующие в стоках.

Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:

1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.

2. бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.

3. атмосферные – дождевые и оттаивание снега.

Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:

– загрязнённые

– незагрязненные (условно чистые)

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:

1. загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)

2. загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)

3. загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)

Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.

В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.

Методы очистки сточных вод.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. процеживания через решётки

2. пескоулавливания

3. отстаивание

4. фильтрование

5. центрифугирование

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. осаждение

2. окисление-востановление

Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.

1. флотация

2. коагуляция

3. ионный обмен

4. сорбция

5. электрохимические методы

6. магнитная обработка

7. экстракция

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Состояние окружающей среди во многом зависит от качества очистки промышленных стоков. С каждым годом положение дел только ухудшается, поэтому задача разработки более современных и эффективных систем водоочистки предприятий стоит особенно остро. Они могут работать по единой схеме – например, руководство организации подписывает договор с коммунальными службами о сливе стоков в централизованную канализацию в том виде, в котором они есть, или после предочистки.

Нормы состава промышленных стоков для слива в канализацию и очистка промышленных сточных вод

Промышленные стоки содержат различные агрессивные вещества, разрушающие очистные городские станции и канализационный трубопровод. При попадании в водоем они оказывают отрицательное влияние и на состав воды, и на живые организмы в нем. Поэтому перед очисткой нужно проверить максимально допустимые концентрации биологических, химических веществ и принять меры. Требования к стокам в обязательном порядке учитывают при проектировании реконструкции, монтажа промышленных учреждений. Заводы должны работать на технологиях с минимальным количеством отходов либо вообще без них, а воду после очистки следует использовать повторно – это поможет сохранить ресурсы нашей планеты и защитить экологию от негативных воздействий извне.

Основные требования, предъявляемые к отводимым в центральную канализацию сточным водам:

БПК – не более максимально допустимого значения, указанного в проектной документации к очистной станции;
стоки не должны становиться причиной сбоев либо остановки в работе канализации, очистных сооружений;
сточные воды температуру более 40 градусов и рН свыше 6,5-9,0 иметь не должны;
наличие песка, стружки, абразивных частиц в стоках недопустимо (они являются главной причиной образования осадках в канализационных узлах);
в стоках не должны присутствовать примеси, которые засоряют решетки и трубы;
отсутствие агрессивных компонентов, вызывающих разрушение труб и прочих очистных элементов – 100%;
взрывоопасных компонентов в составе сточных вод быть не должно – как и биоразлагающихся, вирусных, токсичных, бактериальных и радиоактивных примесей.

В тех ситуациях, когда сбрасываемые стоки указанным параметрам не соответствуют, проводится их предочистка.

Виды загрязнений промышленных сточных вод

В ходе очистки из стоков должны удаляться все негативные для среды вещества. Основные виды примесей:

грубодисперсные взвешенные частицы – для их устранения используются такие способы как просеивание, отстаивание и фильтрация;
грубодисперсные эмульгированные вещества – сепарация, фильтрация и флотация;
микрочастицы – сначала проводится фильтрация, затаем коагуляция, флокуляция инапорная флотация;
стабильные эмульсии – их удаляют с помощью тонкослойной седиментации, напорной флотации, электрофлотации;
коллоидные частицы – требуется микрофильтрация и электрофлотация;
масла – проводится сепарация, флотация, а затем электрофлотация;
фенолы – биооочистка, озонирование, сорбция с применением активированного угля, флотация, коагуляция;
органика – биологическая очистка, озонирование и финальная сорбция активированным углем;
тяжелые металлы – сначала проводится электрофлотация, затем отстаивание, электрокоагуляция, электродиализ, ультрафильтрация и ионный обмен;
цианиды – для их удаления используется химическое окисление, электрофлотацияи электрохимическое окисление;
четырехвалентный хром – сначала проводится химическое восстановление воды, затем электрофлотация и электрокоагуляция;
трехвалентный хром – электрофлотация, ионообмен, осаждение и фильтрация;
сульфаты – их удаляют путем отстаивания с реагентами и дальнейшей фильтрацией, завершающим этапом очистки является обратный осмос;
хлориды – обратный осмос, выпаривание в вакуумной среде, электродиализ;
соли – нанофильтрация, обратноосмотическая обработка, электродиализ, вакуумвыпаривание;
ПАВ – сорбция активированным углем, озонирование, флотация, ультрофильтрация.

Все загрязнения стоков делятся на химические, механические, тепловые, биологические и радиоактивные. В каждой отрасли промышленности состав стоков будет разным. Неорганика, в том числе токсичная, обычно присутствует в водах азотных, сульфатных, содовых предприятий, которые работают с кислотами, рудами, щелочами, тяжелыми металлами. Органика чаще всего встречается в , заводов органического синтеза, пр. Третий загрязнений – смесь органики и неорганики – образуется в стоках в результате гальванической обработки.

Классификация промышленных сточных вод

Поскольку разные предприятия используют в работе те или иные вредные вещества, то и характер загрязнений стоков будет разным. Условно по видам загрязнений промышленные сточные воды делятся на 5 групп:

Первая – содержит примеси взвешенных частиц, механические включения (в том числе гидроксиды металлов).
Вторая – в ее состав входят нефтесодержащие примеси, масляные эмульсии.
Третья – примеси летучих веществ.
Четвертая – моющие растворы.
Пятая – органика и неорганика, примеси имеют выраженные токсические свойства (это ионы металлов, соединения хрома, цианиды).

Методы очистки промышленных стоков. Как производят очистку сточных вод промышленных предприятий

Для удаления загрязнений из промышленных стоков используются разные методы. Выбор способа очистки зависит от исходного состава вод и требуемого их качества после очистки. Если загрязнителей несколько, применяются комбинированные методики. Основные способы удаления примесей:

– процеживание, отстаивание, фильтрация.
Химические – нейтрализация, флокуляция, нейтрализация.
Физико-химические – и отдувка.

Наиболее популярным способом очистки является отстаивание, но у него есть свои недостатки – например, высокая продолжительность процесса удаления примесей и сравнительно невысокий процент удаления вредных веществ (50-70% уже считаются хорошим показателем). Флотация – более эффективное, но в то же время дорогое решение. Эффективность очистки данным способом при соблюдении технологии может достигать 98%.

Реагентная обработка существенно увеличивает показатели очистки – до 100% от механических примесей и до 99.5% от эмульсий, нефтепродуктов. Минус способа – дороговизна и сложность обслуживания очистной станции. Безреагентная коагуляция используется для удаления металлов и их оксидов.

Отдувка либо десорбция – главные способы борьбы с растворенными газами и ПАВами. Для удаления моющих веществ из воды применяются комбинированные методики – это может быть ионный обмен, экстракция, коагуляция, адсорбция, деструктивное разрушение, пенная сепарация и/или химическое осаждение. Оптимальная комбинация подбирается с учетом состава исходных стоков и требований к ним.

Сточные воды травильных линий и подвергают реагентной обработке, которая способна понижать щелочность или кислотность, осаждать и коагулировать соля тяжелых металлов. В зависимости от мощностей производства разбавленные и концентрированные растворы или смешивают, а потом нейтрализуют, осветляют, или нейтрализуют (раздельно) и осветляют растворы в разных концентрациях.

Очищение промышленных стоков с изменением их химического состава

Химический и физический состав стоков определяет набор методика на каждом этапе водоподготовки. Некоторые стадии в случае отсутствия тех или иных загрязнений можно исключить. Очищение промышленных стоков с изменением их химического состава предполагает:

очистку, сопровождающуюся образованием труднорастворимых электролитов;
очистку, сопровождающуюся образованием комплексных либо малодиссоциированных соединений;
очистку в процессе распада и синтеза;
очистку термолизом;
очистку в окислительно-восстановительных, электрохимических процессах.

Применение биологических способов для очистки стоков промышленных предприятий

При решении вопроса о целесообразности применения сточных вод предприятий необходимо принимать во внимание такой момент как наличие в сточных водах загрязняющих веществ, располагающих к биохимической деструкции. Также на эффективность очистки влияют следующие факторы – наличие токсических веществ, уровень питания биомассы, структура примесей, биогенные элементы, активная реакция среды, повышенная минерализация. То есть биоочистка применяется только для тех стоков, которые соответствуют довольно строгим критериям.

В каком случае промышленные стоки можно отводить в общую систему городской канализации беспрепятственно

Сточные воды промышленных предприятий практически всегда содержат различные примеси, негативным образом влияющие на работоспособность канализационной сети, городских очистных сооружений населенного пункта, водоемы (если сбрасываются в них). Поэтому до начала очистки осуществляется контроль за содержанием предельно допустимой концентрации вредных примесей. На предприятиях нужно применять технологии безотходного и малоотходного типов, системы оборотного и повторного водоснабжения.

Требования к промышленным стокам для сброса в центральную канализацию

При планировании сброса стоков в канализационную сеть нужно убедиться, что они соответствуют установленным стандартам, а именно:

БПК20 не превышает указанный в проекте сооружения показатель;
перебои в работе сети канализации и очистных сооружений сточные воды вызывать не будут;
температура стоков не превышает 40 градусов, а рН находится в диапазоне 6.5-9;
примесей, которые могут привести к засору труб, колодцев и решеток в канализации нет, как и веществ, способных вызывать разрушение трубопроводов.

Также в стоках не должно быть горючих, взрывоопасных газов, примесей, веществ, не подверженных биологическому разложению, токсичных загрязнителей, ПАВов. ХПК стоков должен быть выше БПК5, но не больше, чем в 2.5 раза.

Основные элементы системы водного хозяйства населенного пункта и ее взаимодействие с окружающей при одной средой представлены на рис, 21. Водозаборные сооружения забирают природную воду из поверхностного водоисточника. Насосная станция первою подъема по напорным трубопроводам подает ее на очистные сооружения. Здесь вода очищается до питьевого качества и из резервуаров насосной станцией второго подъема подается в населенный пункт, как правило, имеющий водопроводную сеть. Вода используется на пищевые, хозяйственные нужды, полив улиц и насаждений, предприятиях местной промышленности.