Что такое очистные сооружения?

Самым ценным ресурсом на земле является вода, она играет главную роль в процессе обмена веществ. Многие живые существа обитают в водной среде, высока ее потребность в бытовых нуждах человека, в мире животных и растений, в сельском хозяйстве и промышленности. С ростом малых городов и столичных мегаполисов, бурным развитием предприятий и ферм возрастает потребление воды, а, значит, и количество загрязненных стоков.

Сточные воды, сток, загрязнения

Мало кто задумывается, что происходит с водой после того, как ее использовали в быту или на производстве, и как происходит ее очистка. Стоки по системе коллекторов поступают на очистные сооружения, где их обезвреживают и выпускают в водоем.

Очистка – обработка с целью разрушения или удаления вредных веществ, это достаточно сложный процесс, который можно сравнить с производством. В нем имеется исходное сырье (стоки) и готовая продукция (очищенная вода).


Очистные сооружения – это комплекс сооружений, основным назначением которых является очистка до уровня, пригодного для дальнейшего использования. Способы разнообразны и зависят от загрязняющих факторов и уровня загрязнения.

Системы очистки жизненно необходимы для жизнедеятельности человека. Последствия сброса неочищенных стоков губительны для природы. Загрязнения, попавшие в водоем, разрушают устоявшуюся экосистему: происходит гибель растений, микроорганизмов, рыб, отравление почвы. Ущерб наносится домашним животным, а в конечном итоге – и здоровью людей.

ВИДЫ СТОЧНЫХ ВОД И ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

С развитием технологии конструкция очистных сооружений претерпела значительные изменения. Основные составляющие очистных сооружений и методы очистки мы рассмотрим далее.

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов:

  1. Хозяйственно-бытовые стоки образованы в результате жизнедеятельности человека. Они образуются от сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, учреждений, общественных зданий. Хозяйственно-бытовые стоки опасны тем, что являются питательной средой для болезнетворных бактерий.
  2. Производственные стоки образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции, имеют несколько ступеней очистки. Набор оборудования подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси.
  3. Ливневые стоки из-за способа образования называются также поверхностными. Стоки данного типа это жидкость, собирающаяся на крышах, асфальтированных дорогах, площадях при выпадении осадков. Оборудование ОС ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа, в основном это механическая и сорбционная очистка.

По месту размещения  сооружения можно разделить на:

  • общегородские
  • локальные
  • септики
Городские очистные сооружения, локальные очистные сооружения, септики

К общегородским относятся очистные сооружения, осуществляющие прием сбросов городов, крупных населенных пунктов, стоков промышленных предприятий, прошедших предварительную очистку на локальных очистных. Производительность таких ОС составляет десятки и сотни тысяч кубометров в сутки. Занимаемая площадь может составлять несколько гектаров. Как правило, такие сооружения выполняются в бетоне.


Локальные очистные сооружения значительно меньше общегородских. Они осуществляют очистку сбросов предприятий, небольших поселков до норм сброса в общий городской коллектор, либо, если это возможно, до норм сброса в водоем. Любое предприятие, осуществляющее сброс стоков обязано иметь сооружения по очистке сточных вод. Помимо того, что очистка сточных вод положительно влияет на экологию, снижая уровень загрязнения водоемов, повторное использование очищенной воды в производстве обеспечивает экономичность производственного процесса.

Септики – это индивидуальные очистительные установки производительностью до 5м3/сут, производящие очистку стоков частных домов. В основном в данных установках применяется биологический метод очистки.

Методы очистки сточных вод

Выбор типа очистных сооружений обусловлен методом очистки.

Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. В случае если они применяются вместе, то способ очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Сочетание методов обуславливается характером загрязнений сточной воды и требованиями к качеству.

Механическая очистка

Основана на механическом удалении загрязняющих примесей путем отстаивания и фильтрации. Грубодисперсные, нерастворимые частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, первичными отстойниками, фильтрами. Поверхностные загрязнения удаляются бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Чаще всего механический способ является предварительным этапом очистки от нерастворимых примесей и обеспечивает выделение из стоков до 60 – 70 % взвешенных веществ, а снижение органических загрязнений (по показателю БПКполн) до 20 – 30 %.

Химическая очистка

Заключается в том, что в стоки вводят химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. Ее проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки. Химическая обработка находит применение и как метод глубокой очистки производственных стоков с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов. Предпочтение химическим методам отдается при локальной очистке производственных стоков.

Физико-химическая очистка

Заключается в удалении тонко дисперсных и растворенных неорганических примесей и выделении плохо окисляемых веществ. Чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, сорбция, флотация, центрифугирование, нейтрализация, ионообменная и электрохимическая очистка:

  • коагуляция - введение  коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и т.д.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются
  • сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнения. Методом сорбции возможно извлечь растворимые вещества и в последствии их утилизировать
  • флотация - пропускание через стоки воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно активные вещества - ПАВ (нефть, масла, другие загрязнения) и образуют на поверхности легко удаляемый пенообразный слой

Биологическая очистка воды

Предполагает извлечение растворенной части загрязнений сточных вод (органические загрязнения, биогенные вещества, азот и фосфор).

Основана на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит использование активного ила – скопление микроорганизмов, которые в процессе своей жизнедеятельности разрушают органические загрязнения. Разрушение органических соединений при помощи микроорганизмов называют биохимическим окислением. Окисление органических веществ происходит избирательно, поэтому некоторые соединения разрушаются легко, другие – медленно или совсем не окисляются.

Ниже приведена стандартная схема биологических очистных сооружений.

Схема очистных сооружений

Биологические очистные сооружения

Процесс биоочистки основан на способности микроорганизмов использовать растворенные органические вещества для питания, наращивая биомассу и тем самым удалять загрязнения.

Условно водоочистные сооружения подразделяют на:

  • с очисткой в естественных условиях или близких к ним
  • с очисткой в искусственных условиях

К первым относятся поля фильтрации и орошения, где удаление загрязнений происходит за счет фильтрации через плодородный слой грунта. Также существуют биопруды, в которых процесс основан на способности водоемов к самоочищению.

Вторые представляют собой различные биофильтры, аэротенки (активный ил), метантенки (анаэробное брожение), где воды проходят очистку на искусственно созданном биоценозе микроорганизмов. Это может быть активный ил во взвешенном состоянии или же закрепленный на специальной загрузке.

Биологический метод, в комплексе с механической и физико-химической очисткой позволяет добиться такой степени удаления загрязнений, что качество после водоочистных станций оказываются гораздо чище водоемов, в которые их выпускают

Оборудование и принцип работы очистных сооружений

Первым этапом является механическая очистка. Задачей этапа является извлечение нерастворимых твердых примесей отстаиванием и фильтрацией, он используется для подготовки стоков к их последующей обработке.

Решетки задерживают наиболее крупные примеси из органики и минералов и могут быть:

  • прямоугольными
  • ступенчатыми
  • шнековыми
  • дробильными
Механические решетки, решетки для очистных сооружений

Чем меньше отверстия в решетках, тем выше степень удаления примесей. Максимальный прозор не может превышать 20 мм. Также для удаления нерастворимых твердых частиц используют барабанные сита, которые, вращаясь, задерживают примеси.


С решеток и сит сточные воды направляются на песколовки, которые удаляют более мелкие неорганические загрязнения и примеси.

Различают следующие виды:

  • горизонтальные
  • вертикальные
  • тангенциальные
  • аэрируемые
Песколовки

В тангенциальных и аэрируемых дополнительно обеспечивается вращательное движение воды и на частицы, кроме силы тяжести, действуют центробежные силы, что позволяет интенсифицировать процесс отделения песка.

Расчет песколовок производится с учетом того, чтобы в них происходило задержание песка, а другие загрязнители проходили на дальнейшую обработку. Отсеянный песок, после промывки его, в дальнейшем может использоваться в строительстве.

После решеток и песколовок вода попадает в отстойники, где из нее под действием силы тяжести при небольшой скорости потока извлекаются взвешенные вещества и оставшиеся тяжелые примеси. Для интенсификации процесса применяют коагулянты и флокулянты, образующие фильтрующий слой. Существует три основных типа отстойников – вертикальные, горизонтальные и радиальные. Они отличаются конструкцией и направлением потока. Наиболее эффективна горизонтальные отстойники, где вода распределяется равномерно за счет наличия поперечного лотка.

После предварительного осветления сточные воды подаются на биологию, где из них удаляются растворенные органические и неорганические примеси. Процесс осуществляется в различных биореакторах сложным сообществом микроорганизмов: бактерий, простейших, ряда высших организмов. Питанием для бактерий являются загрязнения, присутствующие в объеме воде. Некоторым микроорганизмам для жизнедеятельности требуется приток кислорода воздуха – аэробные бактерии, другим же достаточно кислорода органических соединений – анаэробные, поглощая который, они разрушают структуру загрязнителя.

Биореакторы так же подразделяются на анаэробные и аэробные. Количество и объемы рассчитываются при разработке технологии и проектировании очистных сооружений, исходя из качественных показателей (объема и количества загрязнителей) и необходимой степени их очистки.

Биореактор, биологическая очистка
Аэротенк, блок биологической очистки

Биологические реакторы различаются по следующим признакам:

  • по способу подачи воздуха: аэробные, анаэробные, аэробно-анаэробные. В качестве анаэробного биореактора возможно применение первичного отстойника
  • по иммобилизации активного ила: с прикрепленной микрофлорой на загрузке, со свободноплавающей микрофлорой в рабочем объеме, комбинированные
  • по конструктивным признакам: по виду загрузки (плоская, объемная, и тд.)
  • по форме реактора (конические, пирамидальные, тороидальные и тд.)

По своей конструкции вторичные отстойники почти не отличаются от первичных, уменьшается только их глубина.

Для того чтобы удалить остатки ила и взвешенных частиц после биологической очистки, используют вторичные отстойники. Эффективность их работы определяет конечный эффект.

вторичный отстойник, отстойники

Расчет и проектирование их ведут в соответствии с нормами и техническими условиями, рекомендующими различное время пребывания и скорости подъема жидкости в зависимости от осаждаемого осадка.

В случае наличия остаточного содержания органических и взвешенных загрязнителей, предусматривается доочистка. Сооружения доочистки представляют собой:

  • фильтрующие колодцы. В них очистка осуществляется биопленкой из микроорганизмов, которые используют органические вещества, содержащиеся в сточной воде, для питания
  • биологические пруды, с естественной и искусственной аэрацией. Их применение затрудняется климатическими условиями и малыми площадями, отводимыми под очистные станции
  • фильтры с зернистой загрузкой

Различают два вида с песчано-гравийной загрузкой и каркасно-засыпные фильтры. Для обеспечения стабильного качества доочистки необходимо предусматривать установки промывки фильтров доочистки.

В результате обработки стоков происходит осаждение и отделение осадка в виде частиц активного ила, взвешенных нерастворимых веществ, песка и мелкого мусора. Для его утилизации необходимо отделить лишнюю влагу. Осадок уплотняется в илоуплотнителях, где дополнительно обрабатывается дегельминтизирующим раствором, а затем обезвоживается на ленточных фильтр-прессах, шнековых или дисковых обезвоживателях, вакуум-фильтрах и тд.

Завершающей стадией очистки является обеззараживание стоков.

Перед сбросом очищенной сточной воды в водоем необходимо обеспечить отсутствие в стоках оставшейся микрофлоры, в том числе патогенной. Традиционно в этих целях применяли хлорирование стоков. Само по себе наличие хлора в воде является загрязняющим фактором, но долгое время альтернативы практически не было.

В настоящее время для обеспечения безопасности сточную воду обеззараживают утьтрафиолетовым излучением.

Установка УФ-обеззараживания
Обеззараживание ультрафиолетом

В зависимости от объема сточных вод, подлежащих обеззараживанию, УФ-установки могут устанавливаться в закрытом кожухе и располагаться в открытом канале (при значительном объеме очищаемой воды).

Далее полностью очищенная и обеззараженная сточная вода может быть сброшена в водоем.

Автор: ООО "НПО "Агростройсервис"
Дата публикации: 15.03.2016
Заказать обратный звонок

Введите свои контактные данные и наши менеджеры вам перезвонят!
Мы работаем в будни с 8.00 до 17.00.

Заказать оборудование

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время!

Отправить сообщение

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время.