Методы очистки сточных вод: особенности технологий

Вода – это ценнейший естественный ресурс, без которого невозможна жизнь на планете. Под загрязнением подразумевается любые изменения биологических, химических и физических средств воды, в связи с попаданием в нее различных веществ. Одним из источников загрязнения водных ресурсов на земле являются системы канализации, поэтому очень важно производить качественную очистку стоков. Сегодня широко применяются биологические методы очистки сточных вод, которые являются наиболее естественными и совершенно безопасными с экологической точки зрения.

Автономная система очистки стоков

Автономная система очистки стоков

Основным источником загрязнения водных ресурсов являются плохо очищенные сточные воды, сбрасываемые промышленными, коммунальными или сельскохозяйственными предприятиями. Именно поэтому качеству очистки стоков нужно уделять самое пристальное внимание.

В реках и озерах происходят естественные системы самоочищения воды. Однако протекают они медленно и могут справиться только с небольшим количеством стоков. В наше время рассчитывать на способность воды самоочищаться не приходится, необходимо собирать сточные воды, очищать и обезвреживать их.

Методы очистки стоков

Система очистки сточных вод

Система очистки сточных вод

Очистка стоков – это ряд мероприятий, направленных на извлечение из воды посторонних примесей перед сбрасыванием в водоемы. Производится очистка с использованием различных средств и методов. Сточные воды могут содержать частицы, как растворимых, так и нерастворимых примесей. Частицы примесей классифицируют по размерам:

  • Эмульсии и суспензии – размер частиц составляет 0,1 мкм.
  • Коллоиды – размер частиц в пределах 0,1 мкм — 1 нм.
  • Растворенные частицы, размер которых соответствует размеру молекул.

Все методы, которые применяют для очищения стоков, можно поделить на следующие группы:

  • Самые простые механические методы очистки сточных вод, иначе говоря, фильтрация и гидродинамические процессы. К гидродинамическим методам относят гравитационное, а также центробежное отстаивание
  • Физико-химические методы, к числу этих методов относят химическую обработку стоков, а также термические методы.
  • Биохимические методы.

Выбор процесса очистки осуществляется в зависимости от степени загрязнения, содержания примесей и размера частиц загрязнений.

Биологические методы

Система биологической очистки стоков

Система биологической очистки стоков

В природе самоочищение почвы и воды происходит за счет биологических методов очистки. Примеси в загрязненной воде перерабатываются микроорганизмами, которые в естественной среде обитают в почве и воде. Под действием микроорганизмов происходит разложение органических включений с образованием воды, газа и других простых соединений.

Естественные методы очистки довольно эффективны, но протекают очень медленно. Чтобы ускорить процесс очистки, для микроорганизмов создается идеальная для их жизнедеятельности среда, и используются другие методы интенсификации процесса очистки.

Механические методы очистки

Механические методы применяются практически во всех очистных установках. Суть метода заключается в удалении механических примесей путем фильтрации и отстаивания. Для удаления грубодисперсных частиц применяются установка сит, решеток, пескоуловителей и прочих установок грубой фильтрации. Кроме того, в очистных установках широко применяется метод отстаивания, то есть разделение стоков на фракции по удельному весу.

Совет! Механическая очистка, применяемая для очистки бытовых стоков, позволяет избавиться от 65-70% примесей.

Химические методы очистки

Химические методы заключаются в том, что в стоки добавляются различные химические вещества. Эти вещества вступают в реакцию с примесями, содержащимися в сточных водах, в результате чего образуется нерастворимый осадок. Осадок может быть удален самой простой механической фильтрацией. Применяя методы химической очистки, можно удалить до 95% нерастворимых примесей и примерно 25% растворимых.

Совет! Методы очистки с применением химических соединений применяют, в основном, для очистки промышленных стоков. При помощи этих методов не только очищают стоки, но и осаждают вещества, которые могут быть использованы в производственном процессе.

Для химического очищения стоков применяют сжиженный или газообразный хлор, хлорат кальция, диоксид хлора, перманганат калия и ряд других реагентов.

Физико-химические методы

При помощи физико-химических методов очищения удается удалить из сточных вод токсичных веществ, а также включений, которые невозможно переработать естественными биологическими методами. Среди физико-химических методов очистки можно выделить следующие:

  • Установка физико-химической очистки стоков

    Установка физико-химической очистки стоков

    Коагуляция. Этот процесс основан на свойствах частиц укрупняться под действием определенных факторов. Коагуляция позволяет максимально ускорить процесс осаждения различных тонкодисперсных примесей. При применении этого метода в стоки добавляют специальные вещества, которые называются коагулянтами.

  • Флокуляция. Этот физико-химический процесс позволяется очистить стоки от примесей, содержащейся в них во взвешенном состоянии. Для того чтобы добиться агрегации взвешенных частиц применяют специальные вещества флокулянты. В отличие от коагуляции, процесс флокуляции происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и при взаимодействии с молекулами, адсорбированными на частицах флокулянта.
  • Флотация. Данный способ основан на различной степени смачиваемости различных веществ. Данный метод позволяет эффективно удалить из стоков нерастворимых веществ, которые плохо отстаиваются самостоятельно. Флотации часто применяют для удаления частиц ПАВ, в этом случае процесс иногда называют пенной сепарацией.
  • Система ультрафильтрации стоков

    Система ультрафильтрации стоков

    Адсорбция. Данный метод широко применяют для проведения глубокой очистки стоков. При помощи этого метода удается избавиться от растворенных органических веществ, от которых не удается избавиться методами биологической очистки. Метод адсорбции является весьма эффективным и позволяет удалять из стоков вещества, содержащиеся там в низких концентрациях. В качестве сорбентов, чаще всего, применяют такое вещество, как уголь активированный.

  • Ионообменный метод очистки применяют на производстве для извлечения из сточных вод примесей металлов, радиоактивных веществ, а также цианистых соединений и мышьяка.
  • Метод обратного осмоса – это процесс фильтрации очищаемой жидкости через полупроницаемые мембраны. Этот метод применяется для извлечения ценных веществ, которые могут содержаться в стоках в виде раствора.

Какие методы очистки применят в системах бытовой канализации?

Рассмотрим, какие из описанных методов очистки применяются в системах бытовой канализации. Учитывая характер бытовых стоков, использование сложных и дорогостоящих методик очистки является нецелесообразным.

Совет! Чтобы системы местной бытовой канализации работали эффективно, необходимо соблюдать правила ее эксплуатации. В такие системы должны попадать только бытовые стоки, в канализацию запрещено сбрасывать строительный мусор, растворители, краски, бензин и прочие химические вещества.

В самых простых канализационных системах (септиках и выгребных ямах) используются два основных метода очистки:

  • Механические;
  • Биологические.
Септик с полями фильтрации

Септик с полями фильтрации

То есть, сточные воды в таких установках, прежде всего, отстаиваются, а затем подвергаются обработке бактериями. В септиках и выгребных ямах используются методы анаэробной очистки, то есть, все процессы протекают без доступа воздуха.

Процессы эти протекают медленно и не позволяют полностью очистить стоки. Поэтому на выходе из этих установок применяют доочистку, отправляя воду на поля фильтрации. В современных станциях биологической очистки (ЛОС) применяют те же методы очистки, однако, благодаря усовершенствованным методам удается добиться хороших результатов.

В таких станциях, помимо отстаивания и анаэробной биоочистки, применяется фильтрование стоков (на входе), а также биологическая очистка в насыщенной кислородом среде. В результате такой обработки удается избавиться от 97-98% примесей, содержащихся в сточных водах.

Итак, для очистки сточных вод применяют различные методы очистки. И если физико-химические и химические методы очистки сточных вод применяют, в основном, в промышленности, то механические и биологические способы широко применяют для очищения бытовых стоков.