Доочищення та знезараження стічних вод

Доочищення

Під доочищенням подразумеваются методи і процеси, що доповнюють традиційні технологічні схеми очищення стічних вод міст і населених пунктів. Можливий ступінь видалення забруднень у процесах доочистки практично не обмежена і визначається умовами скидання очищених стічних вод або подальшою їх утилізації. До методів доочищення стічних вод міст і населених пунктів відносять:

  • - Метод фільтрування, який наразі триває на фільтрах із зернистим завантаженням, на сітчастих барабанних фільтрах;
  • - Біологічний метод, реалізований традиційно в біологічних ставках з природною і штучною аерацією, а також на спорудах доочистки, влаштованих за принципом аеротенків із завантаженням;
  • - Метод флотації, заснований на здатності гідрофобних частинок прилипати до бульбашок газу (повітря) і спливати на поверхню з утворенням піни;
  • - Сорбційний метод видалення з очищених вод залишкових розчинених органічних забруднень, наприклад з використанням активованого вугілля;
  • - Метод окислення залишкових розчинених забруднень сильними окислювачами (озон, хлор, двоокис хлору, перманганат калію та ін.);
  • - Різні методи доочистки вод від біогенних елементів (реагентні, іонообмінні, біологічні і т.д.);
  • - Комбінації зазначених методів.

Для видалення зважених речовин і БПКполн до 6 ... 8 мг / л після біологічної очистки в стандартних аеротенках застосовують фільтри із зернистим завантаженням. У них не розвиваються мікробіологічні процеси і не змінюється вміст сполук азоту і фосфору.

Фільтр являє собою резервуар, завантажений зернистим матеріалом, через який вода просочується зверху вниз або знизу вгору. Розподіл води по поверхні перед фільтруванням і збір фільтрованої води повинні бути рівномірними.

В якості зернистого завантаження використовують, як правило, кварцовий пісок крупністю 1,2 ... 2 мм, шаром 1,2 ... 1,3 м; швидкість фільтрації води 6 ... 8 м / ч. При накопиченні в тілі фільтра забруднюючих речовин подача води на очищення припиняється і здійснюється водоповітряними промивка.

Застосовуються фільтри з різними завантаженнями - двошарова, каркасно-засипні, плаваюча з пластмасової крихти, з дрібного щебеню і др. Показники роботи фільтрів мало розрізняються, їх вибір повинен визначатися конкретними умовами застосування - розташовуваним залишковим напором води, висотою конструкцій будівель, ступенем нерівномірності припливу стічної води і т.п.

Сучасні конструкції зернистого піщаного фільтра безперервної дії типу DynaSand не вимагають відключення на промивання. Фільтрація води на фільтрі здійснюється знизу вгору з середньою швидкістю 15 м / ч. Як завантаження використовується пісок крупністю 0,8 ... 1,2 мм. Принципова відмітна особливість фільтра - наявність ерліфтного забору найбільш забрудненого піску з нижньої конусної частини фільтру і подача його в вузол промивки. З вузла промивки чистий пісок надходить у верхню частину фільтра, промивна вода відводиться в голову очисних споруд. Фільтр може експлуатуватися в режимі реагентного фільтрування.

Реагентне фільтрування виробляють з метою додаткового видалення органічних забруднень після аеротенків, але головним чином для видалення фосфору.

Підготовка води перед фільтруванням (змішання з реагентом) проводиться в окремій камері. Доза коагулянту состаляет 15 ... 45 мг / л. Додавання флокулянтів в дозах 0,5 ... 1 мг / л дозволяє скоротити дозу коагулянту вдвічі. Конструкція фільтрів аналогічна конструкції фільтрів із зернистим завантаженням для безреагентного фільтрування. Але при використанні реагентів швидкість фільтрування знижується до 4 ... 5 м / ч, збільшується частота промивок. Концентрація органічних забруднень після фільтра по ВПК і зважених речовинах досягає 4 ... 5 мг / л, фосфору - 0,2 ... 0,5 мг / л.

Суміщення методів фільтрації і біологічного доочищення реалізується на фільтрах-біореакторах. Фільтри-біореактори містять завантаження з інертного матеріалу, на поверхні якої розвивається активний мул, здатний утворювати додатковий біологічний фільтр між зернами завантаження. Для видалення зважених речовин і ВПК можна використовувати піщану завантаження крупністю 1,6 ... 2 мм, подрібнений гравійний щебінь і пористу завантаження з шлакопемзи. Для процесів нітрифікації краще використовувати гравійний щебінь. При цьому конструкція фільтра-біореактора передбачає попередню аерацію і рециркуляцію очищених вод в голову споруди насосами. Для видалення залишкового фосфору рекомендується вводити реагент (коагулянт, флокулянт). Дана споруда дозволяє досягати величин концентрацій очищених вод: по зважених речовинах - до 1 ... 3 мг / л, по БСК5 - до 1,5 ... 4 мг / л, по амонійному азоту - до 0 ... 0,5 мг / л, по фосфору при використанні реагенту - до 0,2 мг / л.

Озонування як метод глибокого очищення біологічно очищених міських стічних вод, незважаючи на високу собівартість, є універсальним, так як він дозволяє одночасно знизити концентрацію забруднень за ХСК на 40%, по ВПК5 - на 60 ... 70%, вміст завислих речовин - на 60 %, ПАР - на 90%, фенолів - на 40%, азоту - на 20%, канцерогенних речовин - на 80%, а також зняти забарвлення вод на 60% з одночасним знезараженням води. Рекомендована доза озону 10 ... 15 мг / л при часі його контакту зі стічною водою 15 хв.

Суміщення озонування з процесом видалення суспензії флотацією в одній споруді отримало назву озонофлотаціі.

Озонофлотатор - апарат, до якого подається стічна вода, що пройшла реактор для розчинення в ній озоновоздушной суміші. Одночасно в апараті створюються умови утворення дрібних бульбашок озоновоздушной суміші, які захоплюють з собою зваж і окислюють її при підйомі. Взвесь утворює на поверхні рідини флотоіену, яка видаляється на обробку.

Збір флотопени з поверхні рідини при озонофлотаціі - один з найважливіших елементів конструктивного оформлення процесу, який на практиці здійснити досить складно, і це є однією з перешкод для впровадження методу.

Сорбцію здійснюють, як правило, після фільтрів при необхідності зниження БПКполн до 2 ... 3 мг / л. Як сорбент застосовують активоване вугілля різного класу або природні сорбенти, зокрема бентоніти. Сорбцію проводять у фільтрах в статичному режимі (фільтрування через нерухому завантаження з зернистого гранульованого матеріалу) або в динамічному режимі (контакт при інтенсивному перемішуванні з порошкоподібною матеріалом).

Швидкість фільтрування через нерухому завантаження становить 5 ... 8 м / ч, тривалість контакту в динамічному режимі до 15 хв. Конструкція сорбційного фільтра аналогічна конструкції піщаних фільтрів. При втраті (вичерпанні) сорбційної здатності матеріал завантаження замінюють. Вугілля може бути регенерирован термічним способом, мінеральні сорбенти видаляють на полігони відходів.

Ефект сорбції істотно підвищується при поєднанні його з озонуванням. Ефект сорбційної глибокого очищення при попередньому озонуванні води підвищується на 30 ... 60% залежно від дози озону в інтервалі від 3 до 14 мг / л. При спільному проведенні сорбції та озонування ефективність сорбції на вугіллі в 1,5 ... 3 рази вище, ніж без попереднього окислення.

Знезараження стічних вод виробляють для знищення містяться в них патогенних бактерій і вірусів і усунення небезпеки зараження водойми цими мікробами при спуску в нього очищених стічних вод. Патогенні мікроби не можуть бути повністю видалені ні при відстоюванні, ні при біологічному очищенні стічних вод. У спорудах для штучної біологічної очистки (в біофільтрах і аеротенках) усувається від 91 до 98% таких бактерій, тому після механічної і штучної біологічної очистки стічні води до спуску їх у водойми необхідно знезаражувати. У випадках грунтової очищення стічних вод на полях зрошення або полях фільтрації знезараження, як правило, не потрібно, оскільки усувається до 99,9% бактерій.

Діючі Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами вимагають, щоб стічна пода не містила збудників захворювань. Зважаючи на складність безпосереднього визначення змісту патогенних бактерій в стічних водах зазвичай застосовують метод оцінки ефективності їх знезараження але титру кишкової палички. Знезараження стічних вод може бути визнано достатнім, якщо коли-титр в них буде доведений до 100.

З метою знезараження стічних вод найбільшого поширення набуло хлорування рідким хлором, хлорним вапном або гіпохлоритом натрію, отриманим електролітичним шляхом. Доза хлору, необхідна для знезараження води, залежить від кількості хвороботворних бактерій, органічних і неорганічних речовин, здатних до окислення, які знаходяться в стічній воді. Сутність знезаражуючого дії хлору полягає в окисленні та інактивації ферментів, що входять до складу протоплазми клітин бактерій, у результаті чого останні гинуть.

При знезараженні хлор повинен бути добре перемішаний з дезінфіціруемой водою і перебувати не менше 30 хв в контакті з нею. Контакт хлору зі стічною водою здійснюється в спорудах, званих контактними резервуарами, а також у лотках і трубах до спуску води у водойму.

Для попередніх підрахунків у проектах розрахункові дози хлору слід приймати: для відстояною стічної води - 30 г / м3; для в повному обсязі очищеної стічної води в аеротенках або високонагружаемих біофільтрах - 15 г / м3; для повністю очищеної стічної води - 5 ... 10 г / м3.

Знезараження великих мас води, як правило, здійснюється рідким хлором або гіпохлоритом натрію; при малих кількостях стічних вод (до 1000 м3 / сут) застосовують хлорне вапно або гіпохлорит натрію. Установка для дезінфекції стічної води складається з хлораторної, змішувача і контактних резервуарів.

Озонування припускає використання озону, що є одним з найбільш сильних окислювачів. Знезаражуюча дію озону грунтується на його високої окислювальної здатності, пояснюється легкістю віддачі їм активного атома кисню. Окислювально-відновний потенціал озону 1,9 В, хлору - 1,36 В, кисню - 1,23 В. озоновоздушной суміш, отримана в озонаторе, взаємодіє з водою в контактних резервуарах. Повнота використання озону залежить від ступеня диспергування озонованого повітря у воді. Найбільш повне використання озону досягається при диспергування повітря фільтросамі, пористими трубами і ежекторами.

Завдяки високому окислювальному потенціалу озон енергійно вступає у взаємодію з багатьма мінеральними і органічними речовинами, в тому числі і з плазмою мікробних клітин. Озон діє на бактерії швидше хлору і застосовується в менших дозах - 0,5 ... 5 мг / л залежно від вмісту у воді здатних окислюватися речовин. Температура води і величина pH роблять набагато менший вплив на ефект озонування води, ніж на хлорування. Важливою перевагою озонування є те, що дозування озону не вимагає такої ретельності, як дозування хлору.

При озонуванні поряд із знезараженням відбуваються окислення і руйнування істинно розчинених і колоїдних органічних домішок води, що призводить до зниження кольору і запаху і виключає спеціальну обробку для цих цілей, спрощуючи тим самим схему очищення води.

Ультрафіолетове знезараження (УФ) відноситься до сучасних способів дезінфекції очищених вод. Було відмічено, що хлорування води призводить до утворення небезпечних побічних продуктів. Аналіз альтернативних хлоруванню технологій знезараження показав, що всі окислювальні технології знезараження призводять до форматування тих чи інших побічних продуктів, більшість з яких становить небезпеку для здоров'я людей. Другим важливим чинником у просуванні УФ-технології з'явилася недостатня ефективність хлорування відносно ряду мікроорганізмів, зокрема Cryptosporidium parvum. Ультрафіолетове знезараження виявилося ідеальним рішенням обох цих проблем, що і стало причиною бурхливого розвитку УФ-технології в усьому світі.

Для знезараження використовується біологічно активна область спектра УФ-випромінювання з довжиною хвилі від 205 до 315 нм, звана бактерицидну випромінюванням. Максимальна ефективність інактивації мікроорганізмів спостерігається в діапазоні хвиль 250 ... 270 нм: на цю ділянку спектра припадає довжина хвилі, що генерується УФ-лампами низького тиску, - 254 нм. Рекомендована доза УФ-опромінення, яка є основним критерієм ефективності знезараження очищеної стічної води, також вимірюється на довжині 254 нм і становить 30 мДж / см2.

Знезаражуюча дію ультрафіолету засноване на незворотних пошкодженнях нуклеїнових кислот ДНК і РНК. При розмноженні мікроорганізму відбувається подвоєння молекули нуклеїнової кислоти. УФ-випромінювання на довжині 254 нм ефективно поглинається нуклеїновими кислотами. У результаті УФ-впливу в структурі нуклеїнових кислот утворюються зшивання, які унеможливлюють подвоєння ДНК / РНК, а отже, виключає можливість і розмноження мікроорганізму. Інактивований таким чином мікроорганізм не представляє небезпеки для живих організмів.

Бактерицидний ультрафіолет вибірково діє тільки на мікроорганізми, не надаючи вплив на хімічний склад середовища, що має місце при використанні хімічних дезінфектантів.

Перевагами УФ-знезараження є:

  • - УФ-опромінення летально для більшості бактерій, вірусів, спор і паразитарних найпростіших. Воно знищує збудників таких інфекційних хвороб, як тиф, холера, дизентерія, вірусний гепатит, поліомієліт та ін. У Ф-випромінювання інактивує мікроорганізми, стійкі до хлорування;
  • - Знезараження ультрафіолетом відбувається за рахунок фотохімічних реакцій всередині мікроорганізмів, тому на його ефективність зміна характеристик води надає набагато менший вплив, ніж при знезараженні хімічними реагентами. Зокрема, на вплив УФ-випромінювання на мікроорганізми не впливають pH і температура води;
  • - На відміну від хлорування і озонування після впливу УФ-випромінювання у воді не утворюється шкідливих органічних сполук навіть у разі багаторазового перевищення необхідної дози;
  • - УФ-випромінювання не впливає на органолептичні властивості води (запах, присмак);
  • - Час знезараження при УФ-опроміненні становить 1.,. 10 с в проточному режимі, тому відсутня необхідність у створенні контактних ємностей;
  • - Сучасні УФ-лампи і пускорегулююча апаратура до них випускаються серійно, мають високий експлуатаційний ресурс;
  • - Метод безпечний для людей, відсутня необхідність створення складів токсичних хлорвмісних реагентів, потребують дотримання спеціальних заходів технічної та екологічної безпеки, що підвищує надійність систем водопостачання і каналізації в цілому;
  • - УФ-обладнання компактно, вимагає мінімальних площ, його впровадження можливе в діючі технологічні процеси очисних споруд без їх зупинки, з мінімальними обсягами будівельно-монтажних робіт;
  • - Простота в експлуатації. Потрібні тільки періодичне очищення поверхні кварцових чохлів і заміна ламп в міру вироблення ресурсу, не потрібно застосовувати допоміжні пристрої і спеціальний обслуговуючий персонал;
  • - Процес УФ-знезараження може бути легко автоматизований;
  • - Немає корозії технологічного обладнання;
  • - Для знезараження УФ-випромінюванням характерні нижчі, ніж при хлоруванні і тим більше озонуванні, експлуатаційні витрати. Це пов'язано з порівняно невеликими витратами електроенергії (10 ... 30 Вт на 1 м3 оброблюваної води).

Очищені стічні води після знезараження відводяться по закритому трубопроводу або відкритому каналу до місця спуску у водойму. Відвідний канал зазвичай закінчується береговим колодязем, з якого води спускаються безпосередньо у водойму через випуск, наявний в місцях з підвищеною турбулентністю потоку (звуженнях, притоках, порогах і ін.). Основне завдання при влаштуванні випуску - досягнення найбільш повного змішання випускається води з водою водойми, щоб отримати найбільшу розведення стічних вод, які містять ще деяку кількість забруднень.

Залежно від форми і режиму ділянки річки при скиданні в неї очищених стічних вод влаштовують берегової або русловий випуск; останній може бути зосередженим або розосередженим. При скиданні очищеної рідини в море або водосховище влаштовують берегові або глибоководні випуски. Пристрій берегового випуску простіше, однак ступінь розведення менше, ніж при русловому випуску. Розосереджений випуск (кожен випуск закінчується оголовком) забезпечує краще змішування стічної води з водою водойми.

Швидкості течії у підводній частині випуску слід призначати не менше 0,7 м / с для запобігання його від замулювання. Отвори оголовка розташовують на відстані 0,5 ... 1 м від дна щоб уникнути розмиву дна або занесення оголовка. Відстань від нижньої поверхні льоду до отворів повинно бути не менше 0,5 ... 1 м.

При випуску стічних вод у море місце випуску має бути розташоване за межами сельбищної частини і вибрано так, щоб був забезпечений унос випускаються стічних вод від населеного місця морською течією. Довжина випуску до встановленої глибини закладення його гирлової частини повинна бути найменшою, випускні отвори розташовують на глибині не менше 1 м від рівня води при відпливі і не менше 1 м від дна моря.

Випуск в річку розташовується на певній відстані (вниз за течією) від кордонів каналізуемого населеного місця, водоприймальних споруд для господарсько-питних цілей, ділянок водойми, що використовуються для спортивних цілей і купанья.

При випуску стічних вод у потужні річки і особливо в озера або моря може виявитися можливим з санітарної точки зору і доцільним за економічними показниками обмежитися механічною очисткою і знезараженням стічних вод з подальшим випуском їх далеко від берега замість повної біохімічної очистки стічних вод і випуску їх поблизу берега . Варіант вибирають в кожному випадку на основі техніко-економічного їх порівняння.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >