Способи очищення стічних вод

Очищення стічних вод забезпечує санітарну охорону поверхневих водойм – головних джерел централізованого господарсько-питного водопостачання населення від механічних, органічних, хімічних, біологічних забруднень. Воно відбувається в очисних спорудах, призначених для механічного, біологічного очищення, знешкоджування та знезаражування стічних вод; скиду очищених стічних вод у поверхневі водойми, для оброблення осаду стічних вод з метою подальшої його утилізації.

Механічне (первинне) очищення господарсько-побутових стічних вод призначене для звільнення стічних вод від механічних домішок, що знаходяться у завислому стані і мають діаметр часток понад 0,1 мікрон. Попереднє механічне очищення стічних вод призначене для звільнення стічних вод від грубих домішок, піску, плівок нафти, бензину, олій, тощо. До споруд механічної очистки стічних вод належать гратки, котрі служать для звільнення стічних вод від грубих домішок розміром більше 16 мм. Піскоуловлювачі призначені для звільнення стічних вод від важких мінеральних домішок, головно піску, до надходження їх у відстійники.

Заключне механічне очищення стічних вод відбувається у відстійниках. Відстійники призначені для завершальної механічної очистки стічних вод. Завислі речовини випадають в осад при гальмуванні швидкості руху води під дією сили тяжіння. Відстійники поділяють на первинні, які улаштовують перед спорудами біологічного очищення, і вторинні – після споруд біологічного очищення. За конструктивними ознаками і напрямком руху води відстійники поділяються на горизонтальні, вертикальні і радіальні. До відстійників умовно можуть бути віднесені і освітлювачі. В освітлювачах одночасно з відстоюванням відбувається фільтрація стічних вод через шар завислих речовин.

Знешкоджування осаду побутових стічних вод. Під час роботиочисних каналізаційних станцій утворюється значна кількість осаду, який затримується на гратках, у первинних і вторинних відстійниках. Сирий осад має неприємний гнилісний запах, становить епідемічну небезпеку, внаслідок значного вмісту великої кількості яєць гельмінтів, ентеропатогенних бактерій і вірусів. Органічний осад, оброблений у спеціальних перегнивальних камерах, втрачає гнилісний запах, добре віддає вологу під час висушування. Сполуки азоту, фосфору та калію, що містяться в осаді, добре засвоюються рослинами у разі його використання як добрива. Кількість обробленого осаду зменшується внаслідок того, що частина органічних речовин мінералізуюється й переходить в розчинений чи газоподібний стан.

Знешкоджування осаду побутових стічних вод відбувається в спеціальних спорудах – перегнивачахі передбачає усунення твердої фази забруднень, яка містить велику кількість вологи, органічних речовин, мікроорганізмів, у тому числі й патогенних, та яєць гельмінтів. Процес знешкодження осаду стічних вод здійснюється за допомогою комплексу засобів: 1) споруд, що застосовуються для ущільнення твердої фази (ущільнювачів мулу); 2) споруд, що застосовуються для стабілізації осаду (метантенки); 3) споруд, що застосовуються для дегідратації осаду (вакуум-фільтри, фільтрпреси, мулові наземні та підземні майданчики); 4) споруд, для термічного знешкодження осаду; 5) установок для дегельмінтизації; 6) компостування.

Біологічне (вторинне) очищення призначене для звільнення освітлених (тобто позбавлених завислих часток) стічних вод, переважно побутових, від органічних забруднень, що можуть перебувати у розчиненому, колоїдному та суспензованому стані. Усе це проходить у спеціалізованому комплексі очисних каналізаційних споруд за допомогою окисно-відновних біохімічних процесів з використанням мікроорганізмів (бактерій, найпростіших, водорості). Біологічна очистка може відбуватись у природному шарі грунту на полях зрошування чи фільтрації, на які надходять стічні води, або у штучно створених умовах, що імітують грунт (біологічні фільтри, піщано-гравієві фільтри), а також у біологічних ставках, аеротенках, де відтворені процеси самоочищення у водоймах.

Останнім часом широкого розповсюдження отримав метод анаеробно- аеробного очищення стічних вод. Фірмою “Біонік” створено біореактори анаеробного і аеробного типів для біологічного очищення стічних вод з продуктивністю від 25 до 50 м³/добу. Відповідно до поставлених вимог, біореактори дозволяють отримувати очищену стічну воду різної якості. Тепер анаеробні біотехнології застосовуються в різних країнах світу. Побудовано тисячі UASB-реакторів (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reaktor – реактор з висхідним потоком через шар анаеробного мулу). Реактори забезпечують не лише очищення стічних вод, але й генерують біогаз, багатий на енергію. У Нідерландах функціонує понад 350 реакторів такого типу, побудованих компаніями Paques i Biotan

В Україні експлуатуються установки “Bioklere” виробництва “Ekofinn-Pol” з потужністю до 20 м³/добу для очищення побутових і близьких до них за складом промислових стічних вод.

Очищення та знешкоджування промислових стічних вод є важливим заходом санітарної охорони поверхневих водойм. За умови проектування і розміщення промислових підприємств на території міст чи поблизу них, забруднені промислові стічні води можуть бути безпосередньо відведені у міську каналізаційну мережу. У цьому випадку буде здійснюватись сумісне очищення суміші промислових і побутових стічних вод на єдиних міських каналізаційних спорудах. Промислові стічні води містять специфічні забруднення, які можуть негативно впливати на умови експлуатації каналізаційної мережі міста і міських очисних споруд. Саме тому, ще на етапі проектування нових, або реконструкції вже збудованих промислових підприємств, має забезпечуватись дотримання ГДК забруднювальних речовин у воді поверхневих водойм, куди скидаються очищені стічні води. Такі вимоги можуть бути досягнуті завдяки впровадженню на промислових підприємствах маловідходних і безвідходних технологій, систем повторного і зворотнього водопостачання, створення безстічних і безвідходних виробництв. Вимоги до промислових стічних вод, що надходять у каналізаційну мережу міста, регламентуються “Правилами приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації міст та селищ України”.

Вибір методу очищення промислових стічних зумовлений фазово-дисперсним складом домішок. Існує три групи основних методів очищення промислових стічних, що базуються на: 1) видаленні домішок без зміни їх хімічного стану; 2) перетворенні домішок зі зміною їх хімічного складу; 3) біохімічних процесах.

Перша група методів очищення промислових стічних поділяється, свою чергою, на дві підгрупи: 1) безпосереднє (механічне) видалення домішок з води за допомогою граток, сіток, мікропроціджувачів, відстоювання, освітлення, центрифугування, фільтрації, флотації, мембранного електрофорезу; 2) видалення домішок, без зміни їх хімічного складу, відповідно до характеру розподілу фаз: дегазація, відгонка, евапорація, випаровування, коалесценція, екстракція, виморожування, кристалізація, сорбція, коагуляція.

Звільнення промислових стічних вод від завислих речовин можна здійснювати у гідроциклонах (відкритих і тих, що працюють під тиском). Для видалення зі стічних вод дрібнодисперсних завислих речовин, а також вилучення з осаду цінних продуктів і їхньої утилізації застосовують центрифуги безперервної або періодичної дії. Усунення зі стічних вод синтетичних поверхнево-активних речовин (СПАР), нафтопродуктів, жирів, масел, смол і інших речовин, які не випадають у відстійниках передбачає застосування флотаційних установок. Для видалення зі стічних вод розчинених газів використовують дегазатори різних типів.

Методи перетворення домішок з зміною їх хімічного складу (друга група) поділяються, своєю чергою, на такі підгрупи: а) утворення важкорозчинних електролітів; б) утворення малодисоційованих сполук; в) утворення комплексних сполук; г) процеси синтезу і розпаду; д) окислювально-відновлювальні процеси; у тому числі електрохімічні; е) термоліз. Характеристика вказаних методів більш докладно подана у спеціальних керівництвах і навчальних посібниках, де висвітлюються питання водовідведення промислових підприємств.