Методы очистки сточных вод¶
Методы очистки сточных вод — совокупность технологических приёмов и процессов, применяемых для удаления из сточных вод загрязняющих веществ с целью их обезвреживания и подготовки к сбросу в водоём или повторному использованию. Методы подразделяются на механические, физико-химические, физические, химические и биологические, а также комбинированные, объединяющие несколько этапов в единую технологическую цепочку. В России основные нормативы по очистке сточных вод закреплены в СанПиН и Водном кодексе РФ.
¶Механические методы
Механическая очистка является первичным этапом и направлена на задержание взвешенных веществ, мусора и крупных примесей. Основные сооружения и приёмы:
- Решётки — решётчатые устройства, задерживающие крупные включения (ветошь, пластик, ветки). Различают крупноячейные, средние и мелкие решётки.
- Пескоуловители — камеры, в которых за счёт снижения скорости потока оседают песок, шлак и другие тяжёлые минеральные частицы.
- Отстойники — резервуары, в которых взвешенные частицы оседают под действием силы тяжести. Различают горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники.
- Сетки и сита — для задержания мелких включений.
- Флотация — процесс, при котором загрязнения всплывают на поверхность за счёт прилипания к пузырькам газа (воздуха или азота), после чего удаляются с поверхности.
Механическая очистка удаляет до 60–70 % взвешенных веществ и до 30 % БПК (биологической потребности в кислороде), однако не устраняет растворённые загрязнения.
¶Физические методы
К физическим методам относят:
- Фильтрование — пропускание воды через пористые среды (песок, уголь, мембраны) с задержанием частиц.
- Ультрафильтрация и обратный осмос — мембранные технологии, позволяющие удалять соли, органику и микроорганизмы на молекулярном уровне.
- Ультрафиолетовое обеззараживание — воздействие УФ-лучами на микроорганизмы, разрушающее их ДНК.
- Термическая обработка — нагрев воды для уничтожения патогенной флоры.
- Испарение и дистилляция — для получения очищенной воды из сильно загрязнённых стоков.
¶Химические методы
Химические методы основаны на реакциях между загрязнениями и химическими реагентами:
- Коагуляция и флокуляция — введение коагулянтов (солей железа, алюминия, полимерных флокулянтов), приводящее к слипанию мелкодисперсных частиц в хлопья, которые затем удаляются осаждением или флотацией.
- Нейтрализация — устранение кислотности или щёлочности стоков путём введения кислот, щелочей или известкового молока.
- Окисление и восстановление — применение сильных окислителей (хлор, перманганат калия, пероксид водорода, озон) для разрушения органических и токсичных веществ.
- Ионный обмен — удаление ионов тяжёлых металлов и солей с помощью ионообменных смол.
- Флотационно-коагуляционная очистка — комбинированный метод, объединяющий коагуляцию и флотацию.
¶Биологические методы
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, разрушающих органические загрязнения. Это основной этап очистки бытовых и большинства промышленных стоков.
¶Аэробы и анаэробы
В зависимости от типа микроорганизмов различают аэробную и анаэробную очистку. Аэробная очистка протекает в присутствии кислорода и осуществляется активным илом — сообществом бактерий, простейших, грибов и других микроорганизмов. Анаэробная очистка проходит без доступа воздуха и сопровождается образованием биогаза (метана и углекислого газа), который может использоваться как энергоресурс.
¶Основные сооружения
- Аэротенки — резервуары, в которых активный ил в контакте со стоками и продуваемым воздухом разрушает органику.
- Биофильтры — сооружения с засыпкой из шлака, керамзита или пластика, на поверхности которой формируется биоплёнка микроорганизмов.
- Биологические пруды — неглубокие водоёмы, в которых очистка идёт за счёт водорослей и микроорганизмов.
- Метантенки (анаэробные реакторы) — для переработки осадков с получением биогаза.
- Станции биологической очистки (БОС) — комплексные сооружения, объединяющие механическую, биологическую и обеззараживающую ступени.
¶Комбинированные методы
Практически все современные очистные сооружения работают по комбинированной схеме, последовательно применяя несколько методов. Типовая последовательность:
- Механическая очистка (решётки, пескоуловители, отстойники).
- Биологическая очистка (аэротенки, биофильтры).
- Обеззараживание (хлорирование, УФ-лучи, озонирование).
- Обработка осадков (обезвоживание, сбраживание, компостирование).
¶Применение и значение
Методы очистки сточных вод применяются на городских и промышленных очистных сооружениях, в системах водоснабжения, на предприятиях пищевой, химической, металлургической и нефтеперерабатывающей промышленности. В России крупнейшие очистные сооружения расположены в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске и других крупных городах. Развитие технологий направлено на повышение степени очистки, снижение энергопотребления и внедрение безотходных схем переработки осадков.
¶Источники
- «Водоснабжение и водоотведение» — учебник под ред. Б. Н. Бабенко.
- СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений».
- ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к качеству».
- Водный кодекс Российской Федерации (1995, с изменениями).