В зависимости от происхождения воды и состава сточных вод подразделяются на три основные категории:
- бытовые (воды от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань и т.д.);
- производственные (воды, используемые в технологических процессах);
- атмосферные (дождевые и талые).
Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы:
- загрязненные преимущественно минеральными примесями;
- загрязненные преимущественно органическими примесями;
- загрязненные преимущественно органическими и минеральными примесями.
Системы и методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод можно разделить на три группы:
7.1) механические;
7.2) химические и физико-механические;
7.3) биологические
7.1. Системы механической очистки применяются для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей (предварительная очистка), обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%,. органических веществ до 20%.
Например: В состав сооружений и средств механической очистки входят:
- решетки с дробилками крупных фракций;
- уловители различного рода (песколовки улавливают тяжелых минеральных примеси и песок, усреднители регулируют состав и расход сточных вод);
- отстойники горизонтальные и вертикальные (взвешенное вещество под действием гравитационных сил оседает на дно отстойника или всплывает на его поверхность, например масло- и смолоотстойники, нефте- и жироловки);
- фильтры (гидроциклоны - принцип действия которых основан на сепарации частиц, твердой фазы во вращающемся потоке жидкости).
Гидроциклоны бывают двух видов:
а) безнапорные открытые гидроциклоны (для выделения из сточных вод оседающих и всплывающих веществ);
б) напорные закрытые гидроциклоны (для выделения и сточных вод примесей минерального происхождения, плотность которых значительно отличается от плотности воды).
7.2. Химические и физико-механические системы и методы очистки наиболее эффективны при локальной очистке сточных вод промышленных предприятий.
7.2.1. К химическим методам очистке сточных вод относятся:
а) метод нейтрализации (обработка сточных вод, содержащих кислоты и щелочи). Например: - взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;
- нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная и гашеная известь);
- фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, мел и др.)
б) окислительный метод (обеззараживание сточных вод, содержащих токсические примеси или соединения). Например: в качестве окислителей используют хлор, хлорная известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.
7.2.2. К физико-механические методам относятся:
- коагуляция (для мелкодисперсных и коллоидных частиц больше 10 мкм, для коагуляции используются соли аммония железа, магния, шламовые отходы и отработанные растворы, а также различные виды флокулянтов). Например: В процессе коагуляции образуется значительный объем рыхлого хлопьевидного осадка;
- сорбция (метод очистки сточных вод от растворенных в них органических веществ и для извлечения ценных растворенных веществ). Например: В качестве сорбентов используют различные искусственные и пористые природные материалы, например золу, коксовую мелочь, торф, силикогель, алюмогель, активные глины, активированный уголь;
- флотация (используется для очистки производственных сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые частицы). Например: Процесс флотации заключается в образовании в толще воды газовых пузырьков (воздушных), прилипании частиц к поверхности раздела газовой и жидкой фазы, всплывании этих комплексов на поверхность обрабатываемой сточной жидкости и удаление образовавшегося пенного слоя;
- экстракционный метод очистки (используется для улавливанияв сточных водах растворах органических веществ, представляющих техническую ценность - фенолы, жирные кислоты, метод основан на распределение загрязненного вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них);
- метод ионного обмена (между ионами находящимся в растворе и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы, позволяет извлекать и утилизировать из сточных вод ценные примеси соединения мышьяка, фосфор, хром, цинк, свинец, медь, ртуть, радиоактивные вещества);
7.3. Системы и методы биологической очистки основаны на процессах биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах.
Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающем множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов - водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложных взаимоотношений (метабиоза, симбиоза и антагонизма).Биологическую очистку называют полной, если биологический показатель кишечной палочки (БПК) очищенной воды составляет БПК ≤ 20 мг/л и неполной при БПК > 20 мг/л.
Для биологической очистки сточных вод применяются два метода:
7.3.1) метод естественной очистки;
7.3.2) метод искусственной очистки.
7.2.1. Естественные методы биологической очистки включает:
а) почвенные методы очистки предполагает использование сооружения почвенной очистки, которые делятся на:
- малые (фильтрационные колодцы, фильтрационные траншеи с естественным и искусственным слоем грунта, песчано-гравийные фильтры);
- средние (поля подземного орошения, поля подземной фильтрации);
- крупные (земледельческие поля орошения, коммунальные поля орошения, поля подземной фильтрации).
б) метод биологических прудов предполагает использование биологических полей очистки, которые делятся на:
- биологические поля естественной аэрации (поверхностная аэрация, не глубже 1 метра);
- биологические поля искусственной аэрации (продувка воздуха механическим аэраторами через толщу воды глубиной до 3 метров).
Недостатки биологических прудов:
- низкая окислительная способность;
- сезонность работы (летом большая эффективность);
- потребность в больших территориях.
7.2.2. Искусственные сооружения биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы:
а) активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии, к нем относятся:
- аэротеки (сооружения или резервуары разделенные перегородками на отдельные коридоры). По структуре потока сточной жидкости аэротеки бывают: аэротеки - вытеснители и аэротеки – смесители, которые отличаются системой подачи обрабатываемой сточных вод и циркуляцией активного ила;
- циркуляционные окислительные каналы (для очистки небольшого количества сточных вод, объемом менее 700 м3/сут используют замкнутый кольцевой канал, в котором устанавливают аэраторы);
- окситенки (аэрационные сооружения с искусственной подачей технического кислорода для повышения его производительности).
б) активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонкий пленочный слоем, к ним относятся биофильтры (составная часть которых является загрузочный материал, по типу загрузочного материала их подразделяют на две категории):
- биофильтры объемной загрузки (состоит из гравия, керамзита, шлака крупностью отдельных фракций 15…80 мм, он засыпается навалом после сортировки фракций слоем 2…4 метра);
- биофильтры плоскостной загрузки (материал из пластмасс, асбестоцемента, керамики, металла, тканей, материал засыпают высотой слоя загрузки 4...8 метров).
Методы обработки осадков сточных вод.
В процессе очистки сточных вод образуются осадки, объем которых обычно не превышает 0,5…2% объема очищаемой воды.
В общем виде технологическая схема обработки осадков включает следующие стадии:
- уплотнение (осуществляется гравитационным способом, центрифугированием, фильтрованием, флотацией);
- стабилизация (служит для предотвращения загнивания осадков и достигается минерализацией органических веществ с помощью анаэробного сбраживания, аэробного окисления, высушиванием);
- кондиционирования (подготовку осадков к обезвоживанию за счет изменения структуры осадка и форм связи воды, что увеличивает способность к водоотдаче - обработки минеральными коагулянтами, а также методы -тепловой обработки, жидкофазное окисление, замораживание и отстаивание);
- обезвоживание осадков (в естественных условиях на иловых площадках и в искусственных условиях на вакуум-фильтрах, центрифугах, виброфильтрах, фильтр-прессах, ленточных прессах);
- сжигание осадков (в том случае, если они содержат токсичные примеси или их утилизация нецелесообразна).
