Механические методы очистки сточных вод — технологии и схема

Механическая очистка

Является наиболее грубым способом очистки сточных вод и часто используется как подготовительный этап перед более тщательной очисткой. Она позволяет задерживать частицы и взвешенные в воде вещества. Для очищения вод механическими способами применяют следующие конструкции:

  • отстойники;
  • сита и решётки;
  • фильтры;
  • устройства для улавливания мелких частиц;
  • устройства для флотации.

Сита и решётки используют на начальном этапе механической очистки. Они задерживают крупные частицы. Решётки являются препятствием для прохождения только наиболее массивных из них. Ширина отверстий может достигать 1,6 см. Скапливающиеся под ними отвалы периодически извлекают и далее направляют на полигоны для хранения или переработки. Либо измельчают и смешивают с более мелкими частицами, выделяющимися на следующих этапах очистки, а затем также отправляют на хранение и/или переработку.

Сита позволяют осадить относительно мелкие фракции грубодисперсных примесей и, таким образом, могут быть установлены за решёткой для более полной очистки от крупных примесей.

Мелкие частицы песка, шлаков, стекольной массы улавливается в так называемых песколовках. Их функционирование основано на действии силы тяжести. Выделившийся песок накапливают на складах, а затем используют при проведении дорожных работ.

Для отделения твёрдых или более плотных компонентов от воды может быть использован метод центрифугирования. Этим методом можно удалять примеси песка и веществ, находящихся в гелеобразном состоянии.

Для изъятия из стоков жира и жироподобных веществ используют метод флотации.

Главным же элементом конструкции для механической чистки стоков являются отстойники. Они представляют собой искусственные водоёмы, чаще прямоугольной формы, с железобетонными стенами и дном, 3 – 5 м глубиной. На дне отстойника сооружаются скребки для сбора осевших взвесей; другое устройство собирает лёгкий всплывающий материал в специальный бункер.

При механической очистке удаляется большая часть минеральных загрязнителей. Также, отстойники позволяют регулировать сток загрязнённых вод и сделать его более равномерным.

Для частных домовладений, при отсутствии подключения к центральной канализации, разработано компактное устройство для первичной очистки, которое называется септик. При его сооружении сначала выкапывается яма необходимой глубины, на которую кладётся бетонная плита. Расстояние от неё до строения составляет несколько метров. На плиту устанавливают пластиковую ёмкость, которую закрепляют тросами, а затем засыпают. Попадающие в неё загрязнители оседают на дно в виде осадка, а биологические примеси удаляются при помощи колоний анаэробных бактерий. Образующийся при этом метан выходит через специальную трубу.

Очищенные таким образом стоки направляют в грунт, где происходит более полная очистка. Это, конечно, не гарантирует возможности загрязнения грунтовых вод, но всё же гораздо лучше, чем прямой слив загрязнённой воды в грунтовые ямы. Септик требует периодической очистки, в остальном же это устройство может использоваться без каких-либо проблем.

Варианты отведения очищенных сточных вод

При установке ЛОС появляется главный вопрос – куда направить очищенную воду? Такие станции просто незаменимы, если они устанавливаются на земельных участках с большим хозяйством. Вода, на выходе из системы, имеет степень очистки в 98% и может использоваться для полива.

Если на участке нет хозяйства и не нужна система полива, то очищенные сточные воды сбрасывают в заранее оборудованную дренажную систему. Её глубина составляет не менее 80 см и должна иметь надёжную систему от затопления. При такой системе, сточные воды проходят самотёком и установка откачивающих элементов не требуется.

В случае отсутствия дренажной системы, монтируют фильтрующий колодец, в который происходит слив очищенных стоков. Система установки такого слива подразумевает определённую конструкцию и использование дополнительных строительных материалов. На определённом расстоянии от станции локальной очистки выкапывается колодец, глубиной не менее чем 3м, куда устанавливается железобетонная конструкция. Как упрощённый вариант, возможно просто обложить стенки недорогим кирпичом. На дне колодца создаётся подушка из песка и щебня, которая несёт в себе функцию дополнительной очистки и фильтрующего элемента.

Если грунтовые воды находятся слишком высоко или в почве преобладает глина, то создание дренажного колодца не допускается. В этом случае устанавливают дренажные насосы, которые увеличивают энергопотребление всей системы.

Станции полной очистки не должны монтироваться менее чем за 5 м от дома, иначе в зимнее время года стоки могут замёрзнуть в трубопроводах.

Биологические и биохимические способы очистки сточных вод

Чтобы избавиться от загрязнений органического происхождения, прибегают к биохимическим способам. Их сущность заключается в применении специальных микроорганизмов, которые способны расщеплять органические соединения на простые компоненты:

  • воду;
  • углекислый газ;
  • минеральный осадок.

Такие бактерии находятся в воде регулярно, однако их концентрация невысока, поэтому естественное очищение происходит не быстро.

При биохимической очистке прибегают к воздействию аэробных или анаэробных микроорганизмов.

Ниже приведена их сравнительная характеристика.

Аэробные микроорганизмы Анаэробные микроорганизмы
Они способны переработать сложные соединения органического происхождения. На фоне окисления они распадаются на углекислый газ, воду и минеральный осадок.

Аэробным микроорганизмам требуется кислород, поэтому конструкции оборудуют специальными аэраторами и компрессорами.

Они присутствуют в стоках в малых количества. Им не требуется кислород, но для нормальной жизнедеятельности необходим углекислый газ и нитраты.

Конструкция должна быть оснащена системой вентиляции, поскольку эти бактерии выделяют метан.

Очистка может осуществляться в естественных или искусственно созданных условиях. Ниже рассмотрены основные способы.

Биологические пруды

Биологические пруды – искусственно созданные резервуары малой глубины.  Они предназначены для очистки и доочистки сточных вод в совокупности сооружениями.

Технологическая схема процесса следующая:

  • Микроорганизмы применяют для окисления загрязнений кислород, который образуется в результате фотосинтеза.
  • Поскольку водоросли потребляют двуокись углерода и аммонийный азот, который выделяется в результате разложении органических веществ, требуется придерживаться оптимальных условий – температуры и рН.
  • Пруды обустраивают в несколько ступеней, общая продолжительность пребывания в них составляет несколько дней.

Высокая результативность достигается летом. Различают несколько видов прудов:

Наименование Специфика
Проточные пруды Их особенность заключается в том, что стоки не разбавляются речной водой
Анаэробные пруды Они подразумевают применение анаэробных методик. Глубина прудов – 2-3 метра
Проточные водоемы В отличие от проточных прудов, стоки разбавляют посредством речной воды
Контактные водоемы Сущность очистки заключается в том, что в стоячей воде биохимическое окисление происходит значительно быстрее.

Конструкции с аэробным разложением

Сооружения по локализации в них биомассы подразделяются на две основные группы:

  1. Аэротенки (биомасса локализируется во взвешенном состоянии). Они представляют собой железобетонные конструкции прямоугольной формы, разделенные перегородками.
  2. Биофильтры (биомасса фиксируется на неподвижном материале, который сточная вода обтекает тонким слоем). Это резервуары, заполненные крупнозернистым материалом, бывают с одной или двумя ступенями очистки.

Конструкции с анаэробным разложением

Анаэробное разложение происходит с выделением метана, воды и углекислого газа.

Наиболее распространены следующие типы очистных сооружений:

  1. Септики. Сооружения могут быть с одной, двумя или тремя камерами, они используются для обслуживания небольших объектов. Подходят только для предварительной очистки стоков, после чего требуется доочистка.
  2. Отстойники. В отличие от септиков, разложение органических примесей протекает эффективно и быстро.
  3. Метантенки. Они представляют собой закрытые резервуары, где процесс минерализации органического вещества выполняется при искусственном подогреве.

Основные биохимические процессы в анаэробных и аэробных условиях

Эффективность

Биологическая очистка сточной воды в промышленных условиях избавляет от 98% загрязнений.

Справка. Септики перерабатывают только 45-50% органики.

Чтобы поддерживать процесс, нужно все время вносить активные микроорганизмы.

Биологический метод помогает переработать такие загрязняющие вещества и их соединения:

  • Аммонийный азот;
  • Легкоокисляющиеся органические соединения: бензол, глюкозу, ацетон, этанол и т.д.;
  • Калий;
  • Фосфор;
  • Кальций;
  • Белки, жиры, углеводы.

К сточным водам относятся промышленные и хозяйственно-бытовые стоки, а также атмосферные осадки. Все эти группы обязательно проходят этап биологической очистки на промышленных или локальных сооружениях.

Высокотехнологичные методы химической очистки

К высокотехнологическим методам очистки стоков, относятся методы, использующие в своем технологическом цикле новые разработки, позволяющие при помощи специфического оборудования обеспечить очистку от вредных и ядовитых примесей широкого спектра загрязнителей.

Наиболее прогрессивным и перспективным методом очистки выступает метод озонирования стоков. Озон, при попадании в сточные воды воздействует как на органические так и на неорганические вещества, проявляя при этом широкий спектр действия. Озонирование сточных вод позволяет:

  • обесцветить жидкость, значительно повысив ее прозрачность;
  • проявляет обеззараживающий эффект;
  • практически полностью устраняет специфические запахи;
  • устраняет сторонние привкусы.

Озонирование применимо при загрязнении воды:

  • нефтепродуктами;
  • фенолами;
  • сероводородными соединениями;
  • цианидами и производными от них веществами;
  • канцерогенными углеводородами;
  • уничтожает пестициды;
  • обезвреживает поврехностно-активные вещества.

Вдобавок к этому практически полностью уничтожаются опасные микроорганизмы.

Технологически озонирование как метод очистки может быть реализован как в локальных очистных установках, так и в стационарных станциях очистки.

Использование различных методов химической очистки сточных вод приводит к снижению вредных и опасных для человека и экосистем выбросов веществ от 2 до 5 раз, и сегодня именно химическая очистка позволяет добиться наиболее высокой степени очистки воды.

Какие применяются схемы очистки воды для скважин

Наиболее распространенными являются схемы очистки воды из скважины, которые состоят из таких стадий, как:

  • насыщение воды кислородом;
  • удаление из воды железа;
  • удаление из воды сероводорода;
  • деманганация;
  • смягчение воды;
  • применение тонкой очистки;

НА ЗАМЕТКУ: На стадии механической очистки осуществляется уничтожение примесей, к примеру с помощью фильтра ФК06. Это сетка, на которой задерживаются крупные фракции. Химические соли, и металлы нейтрализуются с помощью реагентов. Также можно использовать схему очистки с помощью магнитного фильтра или электрохимического воздействия.

Очищение воды на промышленных объектах

Очищение промышленных вод является сложным и затратным процессом. Схема очистки воды на автомойке подразумевает устройство специальных агрегатов: отстойника и очистительного комплекса. Чтобы исключить возможность попадания нефтепродуктов в сточные воды, необходимо надежно соединить все элементы системы. Очистить воду на автомойках можно обычным механическим способом, но гарантировать при этом удаление из жидкости химических примесей нельзя. Поэтому, оптимальный вариант – использование динамических фильтров и отстойников. Хотя все чаще можно встретить на автомойках устройства для флотации и коагуляции отработавших вод. Здесь очень важен именно комплексный подход: применение простых способов типа фильтрование и доочистка с помощью современных технологий и реагентов.

Процедура очистки воды проходит по замкнутому кругу. Это позволяет использовать воду для мойки автомобилей. Как правило, очистные сооружения имеют компактные размеры и просты в обслуживании.

Процесс очистки воды на автомойках осуществляется в три этапа:

  • флоатация;
  • очистка в отстойнике;
  • очистка механическим фильтром;

Описание элементов и назначение систем очистки воды в загородном доме

Система очистки воды в загородных домах направлена на удаление тяжелых металлов, марганца, а также устранение неприятных запахов и обеззараживания жидкости. Для этого нужно установить мини-станцию, которая в автоматическом режиме будет готовить чистейшую питьевую воду для всех семьи.

Методы очистки сточных вод

Специалисты выделяют две большие группы методов биоочистки:

  • Естественные. Для улучшения качества сточных вод используются природные процессы, протекающие в воде, почве, растительных экосистемах. Загрязнения удерживаются, минерализуются, трансформируются или переносятся. Естественные экосистемы используются для доочистки сточных вод перед их спуском в водоемы.
  • Искусственные методы. Для их реализации используются сооружения, созданные человеком. В них помещаются аэробные или анаэробные микроорганизмы и обеспечиваются благоприятные условия для переработки загрязнений.

Способы дезинфекции очищенных вод

Дезинфекция применяется на последнем этапе комплексной очистки воды. Самое популярное применение имеет обработка её УФ излучением и хлором. Хлор традиционно используется на большинстве очистных сооружений. Но, поскольку он сам является токсичным загрязнителем, во многих странах от него стали отказываться, отдавая предпочтение таким соединениям, как гипохлорит и озон.

Пирогенная очистка

Такой способ очистки сточных вод применяется в случае образования стойких химических соединений. Для этого используют специальные печи и факелы. Печи больше распространены в развитых странах, но этот способ довольно дорогой. В России используют факельный метод, который обходится гораздо дешевле. Для этого загрязненные стоки вводятся в зону горения факела и обезвреживаются термическим методом.

Мобильные средства очистки воды

Если необходимость очистки возникает лишь периодически, а объём стоков не велик, то бывает целесообразно использовать не стационарные, а передвижные конструкции для очищения вод. Они включают в себя угольный фильтр, барботёры, насос и обеззараживающую ёмкость.

Что нужно учесть при выборе очистных систем

На современном рынке существует большое количество разных установок для очистки воды

Что бы выбрать из них оптимальную, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

  1. Технология, используемая для очистки. Её эффективность и производительность.
  2. Срок эксплуатации.
  3. Из каких материалов выполнена конструкция очистных.
  4. Безопасность и лёгкость в эксплуатации.
  5. Наличие у производителя гигиенического заключения.

Помимо этого важно будет учесть и географические особенности местности, размеры участка, структуру почвы, уровень грунтовых вод, сезонность или круглогодичность пользования

Способы очистки воды

Деятельность человека влияет на окружающую среду, в том числе на качество воды, при чем, не в лучшую сторону. Поэтому технологическая схема очистки воды, которая состоит из стандартного набора сложных процессов, должна внедряться повсюду: в городе, за его чертой, а также на промышленных объектах.

Способов очистки воды насчитывается не так много, основными из них являются:

  • фильтрирование;
  • электромеханический способ;
  • мембранный способ;
  • метод сорбции;

При фильтровании воду проводят через пористые структуры. На этой стадии происходит  разделение воды. Но фильтры могут осуществлять лишь задержку крупных примесей. Очистить воду на более молекулярном уровне не получится.

Для удаления примесей, имеющих органический состав, используются адсорбенты:

  • цеолиты;
  • активированные угли;
  • клиноптилолиты;

Электромеханический метод очистки воды необходим для очистки питьевой воды. Но для его осуществления необходимы электрохимические устройства:

  • электрокатализ;
  • РММ;
  • электрофирез;

Грубая или механическая очистка воды

Схема очистки воды в квартире более проста и состоит в основном из набора фильтров.

Для полной, продуктивной очистки воды проводятся  несколько этапов очистки:

  1. Первый этап- это механическая или грубая очистка воды с отделением песка, осадков и ржавчины. Рекомендуется использовать сетчатые фильтры из стали.
  2. Вторая ступень – тонкая очистка. На данной стадии применимы только магистральные фильтры. Материалом для их изготовления служит пластик либо нержавеюшая сталь.
  3. Третья ступень очистки направлена на удаление хлора.
  4. При четвертой степени очистки удаляются вещества, которые способствуют образованию накипи.
  5. И, наконец, пятая степень очистки или финальная, способствует удалению всех вредных веществ.

Элементы очистки воды

Схема очистки питьевой воды – это комплекс важнейших элементов:

  • вывод из воды механических составляющих;
  • удаление хлористых соединений;
  • устранение взвешенных частиц;
  • обезораживание воды;
  • устранение возможности образования накипи;

Описание устройств и сооружений

Процесс механической обработки стоков осуществляется с помощью различных видов очистных устройств, к ним относятся несколько.

Специальные отстойные резервуары, которые по своему расположению делятся на вертикальные, горизонтальные и радиальные. Применяемые аппараты предназначены для первичного либо вторичного очищения, поэтому они устанавливаются перед главным сооружением либо за ним.

Взвеси в данном случае устраняются почти до 60% под воздействием силы тяжести, и твёрдые фракции оседают на дно и формируют слой ила. Но декантация может проходить более продуктивно и быстро, если применять декантеры пластинчатого типа. Кроме того, важна скорость оседания примесей в песколовках: вода не должна пропускаться медленно, поскольку на дно упадут самые мелкие элементы. Оптимальная скорость движения стоков – от 16 до 30 см в секунду. Эти устройства время от времени нуждаются в очистке, и для этого используют гидроэлеватор или насос.

Для крупных отходов применяется решетка – металлическое основание с зафиксированными на нём металлическими прутьями, расположенными как наклонно, так и вертикально. Чтобы удалять мусор и осевшие вредные компоненты, решётки имеют детали наподобие граблей, двигающихся с помощью цепи, состоящей из пластин, шарниров и специального привода. Затем отходы подвергаются измельчению в дробилке.

Комбинированная установка решёток одновременно с дробилками помогает избавляться от крупных элементов. Данное совмещённое устройство монтируется в резервуар со сточными водами, двигающимися вкруговую. Дробильные детали, служащие для измельчения, режут отходы благодаря работе электродвигателя. После раздробления, сбора и выведения сточные отходы подвергаются утилизации.

Применение очистки в животноводческом хозяйстве имеет некоторые особенности. Сепарацию осуществляют специальные навозоуловители – в них продукты жизнедеятельности животных находятся в течение получаса. Навозоуловитель отделяет от жидкости сегменты подстилки, корма, перьев, сухих частиц, и, собственно, навоза.

Чтобы разделение и удаление сточных загрязнений происходило эффективнее, большинство промышленных предприятий использует комбинированные очистные структуры и реагенты, вызывающие процесс слипания (агломерации) нежелательных частиц опасных примесей, после чего ускоряется их осаждение на дно системы. В настоящее время для механической обработки могут использоваться и другие сооружения, но всё же перечисленные очистные устройства считаются самыми востребованными.

В этом видео вы узнаете о том, как производится механическая очистка сточных вод на водоканале.

Очистка при помощи добавления реагентов

Метод очистки жидких отходов реагентами применяется в основном для очистки вод содержащих большое количество загрязнений одного вида, когда нормальное соотношение щелочной и кислотной составляющей в воде значительно в одну из сторон.

Чаще всего это необходимо когда загрязнение имеет ярко выраженный вид и очистка методом смешивания результатов не дает или же попросту из-за повышенной концентрации нерациональна. Единственным и наиболее надежным методом нейтрализации в таком случае выступает метод добавления реагентов – химикатов, вступающих в химическую реакцию.

В современных технологиях такой метод чаще всего используется для кислых сточных вод. Самым простым и эффективным методом нейтрализации кислоты обычно выступает использование местных химикатов и материалов. Простота и эффективность метода заключается в том, что отходы, например, доменного производства отлично нейтрализуют загрязнение серной кислотой, а шлак с тепловых электростанций и централей часто используется для добавления в резервуары с кислотными сбросами.  

Использование местных материалов позволяет значительно удешевить процесс очистки, ведь шлак, мел, известняк, доломитовые породы отлично нейтрализуют большое количество сильнозагрязненных стоков.

Отходы доменного производства и шлак с тепловых электростанций и централей не требует дополнительной подготовки, кроме измельчения, пористая структура и наличие в составе многих соединений кальция, кремния и магния позволяют применять материалы без предварительной обработки.

Мел, известняк и доломит, используемые в качестве реагентов, в обязательном порядке проходят подготовку и измельчение. Кроме того, для очистки в некоторых технологических циклах используется подготовка жидких реагентов, например, с использованием извести и аммиачного раствора воды. В дальнейшем, аммиачная составляющая отлично помогает при процессе биологической очистки воды.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

  • Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
  • Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
  • Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

  • Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
  • Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
  • Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
  • Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

  • Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
  • Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
  • Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

  • Минеральные вещества – 42%;
  • Органические вещества – 58%;
  • Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
  • Коллоидные смеси – 10%
  • Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.