Главная | Обратная связь

Методи очищення стічних вод

Під очищенням стічних вод розуміють руйнування або видалення з них забруднюючих речовин та знищення хвороботворних мікробів.

Очищення стічних вод здійснюють механічними, хімічними, фізико-хімічними та біологічними методами. Для знешкодження бактеріального забруднення стічних вод застосовують їх знезараження (дезінфекцію).

Механічне очищення полягає у механічному видаленні із стічних вод нерозчинених речовин (покидьок, піску, намулу, глини), а також жирів, нафтопродуктів, смол тощо.

Для механічного очищення застосовують:

• решітки, на яких затримують грубі домішки стічних вод розміром більше 5 мм (покидьки);

• сита – для затримання домішок стічних вод крупністю до 5 мм;

• пісковловлювачі, які служать для затримання важких мінеральних забруднень стічних вод, переважно піску;

• жиро-, масло-, нафто- та смоловловлювачі – для видалення з виробничих стічних вод відповідних забруднень, легших за воду;

• відстійники, в яких відбувається осадження завислих речовин з питомою вагою, більшою ніж у води, а також спливання легких речовин на водну поверхню;

• спеціальні фільтри і центрифуги.

Механічним очищенням можна досягти видалення з побутових стічних вод до 60 % нерозчинених домішок. В останні роки для інтенсифікації процесу механічного очищення побутових стічних вод застосовують їх попередню аерацію (преаерацію). Інколи процеси попередньої аерації та відстоювання здійснюють в одній споруді, яку називають біокоагулятором, або освітлювачем. Таким способом можна збільшити ефект механічного очищення побутових стічних вод до 75 %.

Хімічне очищення стічних вод полягає в додаванні до стоків спеціальних речовин-реагентів, які, вступаючи в хімічну реакцію із забрудненнями, що містяться у воді, сприяють випаданню в осад нерозчинених, колоїдних та частково розчинених речовин, а також перетворенню деяких шкідливих речовин на нешкідливі.

Для хімічного очищення стоків застосовують такі споруди і пристрої:

• реагентне господарство – для зберігання, приготування та транспортування реагентів до змішувачів;

• змішувачі – для змішування реагентів із стічними водами, що очищаються;

• камери реакції – для контактування (реакції) стічних вод з реагентами;

• відстійники – для осадження оброблених реагентами (скоагульованих) забруднень стічних вод.

Хімічні методи застосовують, головним чином, при очищенні виробничих стічних вод. При цьому отримується значна кількість осаду, який важко піддається обробленню та утилізації. Хімічні методи очищення дозволяють видалити із стоків до 95 % нерозчинених та до 25 % розчинених забруднюючих речовин. В деяких випадках хімічними методами вдається видалити до 100 % розчинених речовин (наприклад, солей важких металів).

До хімічних методів можна віднести електролітичне очищення стічних вод, суть якого полягає в пропусканні крізь стічні води електричного струму. При цьому іони електролітів починають рухатися до аноду і катоду, де вони розряджаються й утворюють нові сполуки як між собою, так і з матеріалом електродів. Якщо застосовують залізні електроди, то утворюється гідрат окису заліза Fe(OH)₃, що діє як коагулянт. Електролітичний метод очищення здійснюють у спеціальних спорудах, які називають електролізерами. Після електролітичного оброблення стічні води надходять у відстійники, де відбувається осадження скоагульованого осаду.

Як і механічні, хімічні методи очищення можуть застосовуватися на кінцевій стадії оброблення стічних вод перед їх випуском у водойму, або як перший етап перед їх біологічним очищенням. Хімічні методи очищення дуже часто доповнюють фізико-хімічними, такими як флотація, випарювання, екстракція, нейтралізація, поглинання домішок спеціальними речовинами-сорбентами тощо.

Суть методу біологічного очищення полягає в мінералізації шляхом аеробних біохімічних процесів органічних забруднень стічних вод, що знаходяться у вигляді тонко диспергованих нерозчинених та колоїдних речовин, а також у розчиненому стані. Ці процеси відбуваються за участю спеціальних аеробних мікроорганізмів - мінералізаторів органічних забруднень, що живляться органічними речовинами (білками, вуглеводами, органічними кислотами тощо), які містяться у стічних водах, і розкладають їх на прості нешкідливі сполуки: воду, вуглекислий газ і мінеральні солі. Частина речовин, що окислюється мікроорганізмами, витрачається на утворення біомаси (відбувається процес біосинтезу). В результаті біологічного очищення отримують прозору воду, що не загниває і містить розчинений кисень та нітрати.

У природі біологічне очищення середовища відбувається самовільно. За мільйони років склалися стійкі екологічні відносини, де навіть найдрібніші живі організми відіграють важливу роль. Вивчаючи ці складні взаємозв’язки,людина використовує їх при створенні різноманітних біологічних очисних споруд. Саме біологічним методам належить визначальна роль в технологічних процесах очищення стічних вод.

Залежно від умов, в яких відбувається очищення стоків, споруди для біологічного очищення поділяють на дві групи: до першої відносять споруди, в яких біологічне очищення відбувається в умовах, близьких до природних (поля зрошення, поля фільтрації, біологічні стави), а до другої – споруди, в яких біологічне очищення протікає у штучно створених умовах (аеротенки та біологічні фільтри, або біофільтри).

В біологічних ставах в очищенні стічних вод приймає участь усе водне населення водойми; в біофільтрах активним агентом є тонка біологічна плівка, прикріплена до поверхні його завантаження; діючим компонентом, що очищує стічні води в аеротенку, є активний мул – сукупність мікроскопічних рослин, тварин, грибів та бактерій.

Аеротенки являють собою великі бетонні резервуари, де стічну воду продувають знизу потужним потоком найдрібніших пухирців повітря – аерують. Через надлишок розчиненого кисню (завдяки аерації) та при постійному надходженні органічних речовин (із стічними водами) в активному мулі бурхливо розвивається бактеріальне населення та мікрофауна.

Бактерії злипаються у своєрідні пластівці, які мають надзвичайно велику робочу поверхню (близько 1200 м² в 1 м³ активного мулу), і виділяють ферменти, що розщеплюють органічні забруднення до більш-менш простих мінеральних речовин – відбувається так звана мінералізація органіки. Поглинаючи велику кількість органічних речовин, бактерії активно діляться, їх маса безперервно зростає. Завдяки злипанню бактерій у пластівці, активний мул здатний швидко осідати і відділятися від очищеної води. Відстояна вода готова для подальшого використання, а мул знову включається в процес очищення.

На поверхні бактеріальних пластівців та між ними мешкають численні невидимі неозброєним оком тварини, як багатоклітинні – коловратки, черви, кліщі, так і одноклітинні – інфузорії, джгутикові, амеби. У тварин свої дуже важливі функції - вони живляться бактеріями, знищуючи старі й непрацездатні, і тим самим омолоджують бактеріальне населення мулу. Проте найголовніша їх функція полягає у здійсненні генетичного контролю – вони з’їдають бактерії, що не злипаються у пластівці. Таким чином мікрофауна очищує воду від усіх частинок, що відірвалися від пластівців. Якщо ці “хижаки” в мулі відсутні, то очищена вода залишається мутною.

Активний мул не одразу пристосовується до очищення певного виду стічних вод – минає декілька місяців, перш ніж в ньому утворюється необхідне угрупування організмів. Контроль роботи аеротенків здійснюють шляхом хімічного аналізу очищеної води.

Існують також способи біологічного контролю – шляхом вивчення під мікроскопом проби мулу та виявлення, які організми в ньому присутні і в якій кількості, можна зробити висновок про ефективність роботи цієї очисної споруди. Якщо ступінь очищення води знижується, то в активному мулі з’являються так звані нитчасті бактерії, а замість черевовійчастих інфузорій – туфельки (парамеції). В разі нестачі кисню більшість прикріплених форм найпростіших замінюється тваринами, що вільно плавають. Збільшуючи подачу повітря в аеротенк (концентрацію розчиненого кисню) або тривалість аерації, можна зрушити рівновагу живого населення активного мулу у необхідному напрямку. Таким чином, склад мікроорганізмів активного мулу є найголовнішим показником його діяльності. За видовим складом цих живих істот можна визначити, наскільки ефективно відбувається процес очищення, які стічні води (промислові чи побутові) очищує активний мул, яка токсичність забрудненої води.

Як зазначалося, перед біологічним очищенням стічні води, зазвичай, попередньо очищають механічними методами. Відстійники, що застосовують для цього, називають первинними. Оптимальним вважається такий ефект первинного освітлення, коли у воді, що подається на біологічне очищення, міститься не більше 150 мг/л завислих речовин. Після біологічного очищення на біофільтрах разом з очищеною водою виноситься біологічна плівка, а після аеротенків – активний мул, для звільнення від яких стічні води направляють у відстійники, які в цьому випадку називають вторинними.

При очищенні стічних вод в аеротенках переважна кількість активного мулу з вторинних відстійників повертається в аеротенки для забезпечення процесу біологічного очищення стоків. Цей активний мул називають зворотним, або циркуляційним. Кількість його становить 40-50 % від об’єму рідини, що очищується. При неповному (частковому), а іноді й при повному біологічному очищенні виробничих стічних вод чи їх суміші з побутовими стоками зворотний активний мул спочатку подають в регенератори для відновлення його активності, а вже потім – в аеротенки.

Приріст активного мулу, що утворюється в процесі мінералізації органічних забруднень, називають надлишковим активним мулом. Його видаляють з вторинних відстійників і, зазвичай, спочатку подають в мулоущільнювачі для зменшення вологості, а потім – в метантенки, де він зброджується разом з осадом первинних відстійників. Біологічне очищення в штучно створених умовах може бути повним, коли БПК стічних вод знижується на 90-95 %, та неповним – відповідно на 40-80 %.

В результаті повного біологічного очищення концентрація завислих речовин в стічних водах зменшується до 15-20 мг/л, а БПК_ПОВН – до 15-20 мг О₂/л. Якщо повне біологічне очищення не може задовольнити умови скиду в поверхневий водний об’єкт, то в цьому випадку передбачають споруди глибокого очищення (доочищення) стічних вод. На цій стадії застосовують фізико-хімічні методи обробки, а також очищення в природних умовах у біологічних ставах з вирощуванням вищої водної рослинності для вилучення з води біогенних елементів.

Зазначимо, що ніякими сучасними методами очистити стічні води на 100 % не вдається, адже після певної межі витрати на кожний додатковий відсоток очищення води зростають по експоненті. Тому, зазвичай, стічні води очищують до певної економічно обґрунтованої межі, а потім розбавляють їх чистою природною водою таким чином, щоб вміст домішок у суміші не перевищував гранично допустиму концентрацію (ГДК).

Слід зауважити, що деякі особливо токсичні стічні води промислових підприємств взагалі неможливо очистити сучасними методами, їх доводиться закачувати у підземні сховища. Таким чином утворюються екологічно небезпечні об’єкти, оскільки завжди існує загроза проникнення таких вод у підземні водоносні горизонти. Інколи води, які неможливо очистити, випарюють у відстійниках, значно зменшуючи об’єм і масу відходів, що підлягають захороненню.

Стічні води після очищення можуть містити значну кількість хвороботворних (патогенних) мікроорганізмів, тому перед випуском у водойму їх необхідно знезаражувати. Для дезінфекції, зазвичай, використовують рідкий хлор або хлорне вапно. Тривалість контакту стічних вод з хлором має бути не менша 30 хвилин, а концентрація залишкового “активого” хлору в очищеній воді не повинна перевищувати 1,5 мг/л. Комплекс споруд для знезаражування стоків включає:

• хлораторну – приміщення, де здійснюється підготовка й дозування хлору;

• змішувачі – для перемішування хлору із стічними водами;

• контактні резервуари, де в результаті контакту хлору з водою бактерії знищуються.

Осад, що в невеликій кількості випадає в контактних резервуарах, обробляють разом з осадом первинних відстійників або направляють на мулові майданчики.