1.14. Современные методы очистки сточных вод.

Для очистки стоков, особенно промышленных сточных вод, могут быть использованы физико-механические, биологические и химические методы. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки.

Не вызывает сомнения тот факт, что негативное воздействие промышленных сточных вод на окружающую среду выше, чем влияние городских сточных вод - из-за загрязнения этих сточных вод химическими и токсичными веществами на стадии производственного процесса в промышленности. В промышленных стоках также содержится большое количество подвижных соединений тяжёлых металлов, которые очень трудно дезактивировать [Dabiri, 2010].

В общем, в Иране и других странах мира, в том числе в России, методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть разделены на три группы [Water and Wastewater, 2007, Wastewater treatment, 2012]:

1 - физико-механические;

2 - химические;

3 - биологические;

Физико-механические методы очистки стоков. Известно, что физико-механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами. Механическая очистка обеспечивает удаление твёрдых взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%.

Целью механической очистки воды является предварительная подготовка к химической и биологической очисткам. В настоящее время к очистке стоков предъявляют большие требования, что ведёт к совершенствованию эффективных методов химической очистки, интенсификации технологий процессов биологической очистки, разработке новых технологических схем (с учётом физико­механических, химических и биологических приёмов очистки стоков) для повторного использования очищенных вод в технологических процессах.

Физико-механические методы очистки применяют для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путём отстаивания и фильтрации. Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют различные решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание (при этом тяжёлые частицы оседают, а более легкие - всплывают). Для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.

Физико-механические методы очистки, как самостоятельный метод, применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоёмы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод [Water Technology 2012].

Химическая очистка стоков. Химическая очистка воды заключается в том, что в очищаемые стоки вводят вещество-реагент (коагулянт или флокулянт), затем, вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений. При этом процессе уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но - безвредные (происходит их нейтрализация).

Химическая очистка даёт возможность интенсифицировать очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени, очистка сточных вод химическим способом может быть окончательной или - второй ступенью очистки перед биологической.

Биологическая очистка стоков. Биологическая очистка воды основана на специфике жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе (и являются для микроорганизмов источником питания).

- сооружения, в которых очистка происходит в близких к естественным условиях;

- сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву или грунт (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоёмы (биологические пруды) с проточной водой.

В таких сооружениях дыхание микроорганизмов происходит за счёт непосредственного поглощения кислорода из воздуха.

В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счёт диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации. В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах.

В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, т.к. создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов. При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух- и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).

Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например, активированным углем и химическим окислением или путём озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.

Очистка стоков от биогенных элементов. Биологически очищенная вода содержит соединения аммонийного азота и соединения фосфора в значительной концентрации. Эти вещества способствуют усиленному развитию водной растительности, и последующее непременное отмирание её приводит к вторичному загрязнению водоёма.

Соединения азота удаляют физико-химическими и биологическими методами, а фосфора - только химическими: осаждением солями железа, алюминия и известью.

Дезинфекция очищенных сточных вод. На практике очистку сточных вод методом дезинфекции осуществляют теми же приёмами и средствами, что и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлорирование (на станциях производительностью до 1000

-5

м /сутки используют хлорную известь).

Методы обработки осадка сточных вод. При всех методах очистки сточных вод образуется осадок из нерастворимых веществ в первичных отстойниках, а при биологической очистке во вторичных отстойниках образуется ещё больше осадка.

В сыром состоянии (твёрдые вещества с водой) при очистке бытовых и некоторых производственных вод эти осадки опасны в санитарном отношении. Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей, но не допустимых для использования в виде удобрения, осадок подвергают воздействию микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях.

К анаэробным сооружениям можно отнести септики, двухъярусные отстойники и метантенки. Для уменьшения влажности осадка сточных вод и уменьшения его объёма служат иловые пруды и площадки. Для обезвоживания осадка применяют различные приёмы: вакуум-фильтрацию, фильтропрессование, центрифугирование, а также термические сушку и сжигание.

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

На предприятиях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов, а также на газосборных пунктах и газобензиновых заводах сточные воды подразделяют на бытовые и производственные. Производственные воды нефтяных и газовых предприятий обычно выпускают в производственно-дождевую канализацию. Эти воды загрязнены нефтепродуктами (400-15000 мг/л) и механическими примесями (100-600 мг/л). Для их очистки применяют механическую, физико-химическую и биологическую очистки [Wastewater treatment..., 2012] (Табл.

степень удаления в процессе полной биологической очистки [Wastewater treatment ..., 2012].

На основании анализа информации Государственной компании по воде и сточным водам в Иране три группы общих методов использованы для очистки сточных вод: методы состоят из

традиционных (строительство очистительных заводов и переработка - процессы: физико-механические, химические и биологические

очистительные) и стабилизация прудов, водно-болотных угодий.

Рис. 11. Использование методов очистки сточных вод на основе потока сточных вод в Иране на основе статистики инженерной компании воды сточных вод [Akbarpour, 2010].