Содержание
1.1.Классификация сточных вод
Сточные воды от промышленных предприятий, в зависимости от условий образования, подразделяют на три основные группы:
— Производственные сточные воды. Их наличие непосредственно связано с выпуском продукции или обеспечением работы технологического оборудования. Эти воды, в свою очередь следует разделить на технические и технологические.
Технические сточные воды являются следствием использования воды для обеспечения нормальной работы технологического оборудования (например, охлаждение).
Технологические сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах (например: гидротранспорт, растворы реактивов и т.д.)
— Бытовые сточные воды. Образуются в результате использования воды для бытовых целей (т.е. воды от санитарных узлов, душевых и т.д.)
— Атмосферные (поверхностные) сточные воды. Являются результатом выпадения осадков (дождевые и талые). К этой группе следует отнести воду, используемую для полива газонов, проездов, а также, для мытья зданий и т.п.
По степени загрязненности сточные воды могут быть двух категорий:
— загрязненные, т.е. сброс которых в водный объект или водоотводящую сеть населенного пункта без предварительной обработки запрещен;
— незагрязненные (условно-чистые), т.е. сброс которых в водный объект или водоотводящую сеть населенного пункта, в данных условиях, разрешен без предварительной обработки.
В зависимости от назначения, воду в системах производственного водоснабжения разделяют на 4 категории:
I категория — вода используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппаратах без соприкосновения с продуктом, а также вода, используемая для охлаждения технологического оборудования; вода нагревается, но практически не загрязняется (загрязнение химическими веществами такой воды наблюдается в результате аварий или неисправности теплообменных аппаратов и технологического оборудования);
II категория — вода используется в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; при этом не нагревается, но загрязняется механическими и растворенными примесями (например: обогащение полезных ископаемых, гидротранспорт);
III категория — вода используется также, как и вода II категории; при этом загрязняется и нагревается (например: улавливание и очистка газов в скрубберах, гашение кокса и т.д.)
IV категория — вода используется в качестве растворителя реагентов или экстрагента (например: при флотационном обогащении природных ископаемых) и др.
Виды и свойства промышленных стоков
Производственные стоки воды появляются в результате действий предприятий по переработке сырья и созданию какой-либо продукции.
Промышленные воды можно разделить на следующие категории:
- Относительно чистые – такая вода появляется в основном после охлаждения различных агрегатов;
- Грязные – создаются в результате промывки сырья или участия жидкости в различных производственных и технических процессах.
Производственные водные стоки по своему составу весьма неоднородны и могут иметь разные свойства. Состав загрязнений, а также их концентрация зависят от технологии производства, вида изготавливаемой продукции, используемого сырья и оборудования.
Например, водные стоки бумажных комбинатов заполнены целлюлозой и древесным волокном, металлургических заводов – окалиной и фенолами, шахт – угольной пылью, текстильных фабрик – моющими средствами и красителями и так далее.
При этом количество производственных стоков зависит от мощности предприятий, а также расхода воды на одну единицу изготавливаемой продукции.
Что касается концентрации загрязнений, то она может быть слабой (стоки машиностроительных и металлургических заводов), средней (сточные воды мясных и молочных комбинатов) и высокой (стоки предприятий первичной обработки шерсти).
Виды загрязнений предприятий промышленности
Важная характеристика примесей, попадающих в воду, — растворимость:
- Часть из них образуют истинные растворы, в которых размеры частиц инородных веществ не превышают 1 нм.
- Другие формируют коллоидные системы с более крупными крупицами. Их диаметр может достигать полмиллиона нанометров.
- Третьи не растворяются в воде совсем, образуют гетерогенные системы с примесями во взвешенном состоянии.
Состояние водного потока имеет принципиальное значение для выбора правильных походов к его очистке.
Интересно. Для стоков с большим количеством нерастворимых загрязнений определяющим этапом является механическое разделение.
Состав примесей также принципиально различается. Инородные вещества имеют следующий характер:
- неорганический (минеральные компоненты);
- органический (угеродсодержащие соединения);
- биологический (микроорганизмы, вирусы, часть грибков).
На предприятиях по производству кожи, шерсти, витаминов, некоторых лекарственных препаратов в стоках преобладают биологические загрязнители; в горнорудных комплексах – минеральные компоненты.
Степень агрессивности стоков варьируется от сильной (концентрированные кислоты и основные вещества) до нулевой.
Методы
Для сбора и очистки бытовых стоков применяют автономные очистные сооружения, после которых они становятся готовыми для сброса в водоемы или грунт.
В зависимости от количества сточных вод и степени загрязнения могут быть использованы:
- механические;
- биологические;
- химические;
- физико-химические
методики.
Ниже рассмотрен каждый способ в отдельности.
Механические
Механическая очистка представляет собой процесс устранения крупных взвешенных веществ и загрязнений (например, глину и песок).
К механическим устройствам, используемым при очистке ХБС, относятся:
- решетки;
- пескоулавливатели;
- отстойники.
Справка! Такие способы являются простыми и доступными, позволяют устранить до 80% загрязнителей различных по массе и объему.
Частицы с большим удельным весом падают вниз, а легкие всплывают на поверхность, после чего их устраняют специальной техникой. Рассмотрим подробнее сущность основных механических устройств:
Решетки
Она требуется для задержания крупных отбросов (к примеру, отходов целлюлозно-бумажной промышленности). Решетка состоит из нескольких параллельных прутьев из металла, которые поставлены вертикально в коллекторе, подводящем ХБС к очистным сооружениям.
Устранение отходов на крупных сооружениях осуществляют механическими граблями.
Интересно! Решетки освобождают осадок от грубых примесей, облегчая его обезвреживание, предохраняет от засорения насосы и трубы для перекачки сточной жидкости и осадка.
Песколовки
Они требуются для задержания минеральных частиц (в частности, песка). Принцип работы следующий: используя силы гравитации, поток сточной воды циркулирует с высокой скоростью, в результате чего легкие органические взвеси не оседают.
Устройства бывают вертикальными (с круговым движением) и горизонтальными (с прямолинейным движением). Горизонтальные песколовки характеризуются высокой эффективностью, задерживают даже особо мелкие фракции.
Рекомендуем статью по теме
Что такое песколовки для очистки сточных вод, какие существуют виды, а также принцип их работы
Отстойники
Они бывают с обработкой и без обработки осадка.
Первые отличаются большим объемом иловой части для продолжительного нахождения осадка и уплотнения задержанных веществ.
Различают три основных типа оборудования (без обработки осадка):
- вертикальное;
- горизонтальное;
- радиальное.
После нахождения в отстойнике осадок переводится в закрытый резервуар – метантенк, где осуществляется сбраживание.
Физико-химические
Они позволяют избавить стоки от загрязнителей неорганического и органического происхождения. Чаще всего к таким методам прибегают с целью очистки промышленных вод, а не хозяйственно-бытовых.
К физико-химическим способам относятся:
- Флотация. Этот способ основан на прилипании взвешенных примесей к пузырькам воздуха и всплывании их на поверхность;
- Коагуляция. Она дает возможность повысить скорость образования осадка на фоне слипания мелких частиц в более крупные частицы, быстро выпадающие в осадок;
- Сорбция (абсорбция и адсорбция). Для проведения применяют вещества, которые поглощают загрязнения (к примеру, силикагель КСКГ);
- Центрифугирование. Методика подразумевает разделение твердых и жидких фаз в поле центробежных сил.
Биологические
Эти способы подразумевают устранение растворенных компонентов благодаря жизнедеятельности аэробных (требуется кислород) или анаэробных (не требуется кислород) микроорганизмов.
Для проведения биологической очистки используются следующие сооружения:
- Септики. Это герметичная емкость с камерами, к ней прибегают для предварительной очистки стоков.
- Отстойники. В них разложение органических примесей протекает более эффективно по сравнению с септиками.
- Аэротенки. В них очистка осуществляется благодаря перемешиванию активного ила с бактериями (при подаче кислорода).
- Метантенки. В них очистка осуществляется благодаря жизнедеятельности анаэробных бактерий.
Химические
Сущность методики заключается в добавление химических средств. В результате появившейся реакции образуется осадок, который устраняют механическим путем.
Химические способы дают возможность избавиться от 20-25% растворимых и 90-95% нерастворимых примесей. С целью обеззараживания воды чаще всего добавляют хлор и перманганат калия.
Внимание! С целью проведения нейтрализации кислот и щелочей – добавляют известь или аммиак
Классификация стоков по их происхождению
Характеристика сточных вод по способу происхождения позволяет разделить их на три группы. Основные виды сточных вод:
- Атмосферные или дождевые. Состав сточных вод определяется тем, куда падает дождевая вода. Вода, стекая с крыш, асфальтовых и бетонных покрытий улиц и площадей, увлекает за собой разнообразный мусор, поэтому и такие стоки нуждаются в очистке.
- Производственные стоки образуются на различных предприятиях, на которых вода используется в производственном цикле.
- Бытовые стоки из жилых домов. Это вода, отводимая от предметов сантехники – ванн, унитазов, раковин и пр.
Состав загрязнений
Наиболее чистыми, то есть содержащими меньше всего загрязнений, считаются дождевые стоки. Как правило, в этом случае проводится фильтрация сточных вод, то есть отделении механических примесей.
Производственные стоки могут иметь разную степень загрязненности. К числу самых чистых относят воду, которая используется для охлаждения агрегатов и трубопроводов. В производственных стоках могут содержаться только неорганические или, напротив, органические примеси, или комбинация обоих типов. Поэтому требуется тщательная переработка сточных вод. Причем качество очищенных стоков должно быть высоким. В идеале в промышленности должно применяться повторное использование стоков.
Канализация
Все стоки должны выводиться к местам удаления загрязнений и сброса через канализационные сети. Применяется несколько видов канализаций в зависимости от местонахождения: промышленная, ливневые и хозяйственно-бытовая. Хозяйственно-бытовые сети сбора стоков бывают централизованными и автономными. Канализационные системы подразделяются на два типа: внутренние и наружные.
Внутренними считаются те сети, которые расположены в пределах какой-либо постройки или здания. Они включают: домовые стояки, водосточные воронки, отводные трубы, внутренние сборные лотки, ревизионные устройства и колодцы. К внешним системам относят трубы, колодцы, очистные сооружения, насосное оборудование и все другие функциональные объекты за пределами построек.
Наружная канализация подразделяется на три вида:
- общесплавная;
- раздельная;
- полураздельная.
В общесплавной системе выведения ливневые, хозяйственные и бытовые жидкости отводятся совместно, через одни и те же технические сети. В раздельной системе продукты атмосферных осадков и таяния снега выводятся отдельно от хозяйственно-бытовых жидкостей. В полураздельной системе стоки и осадки выводятся отдельно, но соединяются в едином коллекторе очистки.
Автономные канализационные сети используются для вывода стоков в загородных домах, на дачах, производственных и иных объектах, где не подведена централизованная система.
Виды автономных канализационных систем:
- Выгребные ямы.
- Биотуалеты.
- Септики.
- Фильтрующие установки.
Система централизованной канализации включает следующие составные части:
- внутренние устройства здания для отвода стоков;
- наружная внутриквартальная система;
- наружная уличная система;
- насосное и напорное оборудование;
- очистные сооружения;
- системы сброса в водоёмы и грунт.
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.
Защита водоемов от загрязнений сточными водами
Сброс сточных вод в водоем
Сточные воды предприятий промышленности и населенных пунктов являются основным источником загрязнения водоемов.
Так, не очищенные поверхностные сточные воды с высоким содержанием микроорганизмов и органических веществ, при попадании в естественные водоемы, такие как реки и озера, приводят к нарушению их естественного режима.
При этом происходят следующие негативные процессы:
- поглощение кислорода, растворенного в воде;
- снижение качества воды в водоемах;
- оседание на дно водоемов различных отложений;
- вода становится непригодной для питья, а зачастую даже для технического использования;
- происходит вымирание рыбы в водоемах и т.д.
Загрязнение естественных и искусственных водоемов сточными водами также приводит к ухудшению их внешнего вида и существенно снижает их пригодность для купания, туризма, водного спорта и т.д., поэтому биоочистка сточных вод является обязательной процедурой.
Степень очистки и условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируют специальные «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
Данные Правила устанавливают два вида нормативов, которым должно соответствовать качество воды в водоеме в соответствии с характером ее использования (водоемы питьевого или культурно-бытового использования, а также водоемы, использующиеся в целях рыбного хозяйства), а также предельные допустимые концентрации различных веществ в воде, которые используются как исходные данные в процессе определения условий сбрасывания сточных вод в водоемы.
Действующим законодательством также запрещен выпуск в водоемы неочищенных сточных вод, а также регламентируются надзор за качеством спускаемых в водоемы стоков и такие дополнительные мероприятия, как доочистка сточных вод.
Расчет основных параметров
Как для бытового, так и для промышленного использования существуют песколовки разного размера и эффективности. Для определения того, какой пескоуловитель нужно приобрести по размерам и производительности, следует провести расчет, имея при этом следующие данные:
- объем сбрасываемых вод;
- параметры загрязненности;
- скорость движения потока;
- суточный объем осадка;
- территориальные условия для установки.
Рассчитаем габариты конструкции горизонтального блока с прямолинейным течением воды, состоящей из двух основных частей: рабочей и осадочной.
Пример.
Исходные данные:
- объем сбрасываемых вод – 130000 м3 или qmax=1,50 м3/с (130000/24/3600);
- допустимая скорость потока – 0,15-0,30 м/с;
- гидравлическая крупность осаждаемого песка – 18-24 мм/с;
- планируемое количество жителей – 415300 чел.
Решение:
- Выбирают три отделения, исходя из расчета 50000 м3/сут.
- Определяют необходимую площадь сечения одного отделения: ω=q_max/vn, где
- ω=1,50/(0,25×3)=2,0 м^2.
- Рассчитывают длину: L=1000KHv/u, где
- u – гидравлическая крупность песка, мм/с, берется из таблицы.
L=(1000⋅1,3 ⋅1⋅0,25)/24,2=13,43 м.
Находят ширину одного отделения, м: B=ω/H. B=2,0/1=2,0 м.
Исходя из полученных размеров песколовки, выбирают стандартную из таблицы или проектируют индивидуально.
Скорость стока при разных значениях: υ_max=q_max/(BH n). υ_max=1,50/(2⋅1⋅3)=0,25 м/с.
Время нахождения в рабочей части: T=L/υ_max. T=13,43/0,25=53,72 с.
Рассчитывают количество осадка за сутки м3/сут: W_сут=(Nq_2)/1000, где
W_сут=(415300⋅0,02)/1000=8,31 м^3/сут.
Находим объем одного контейнера: W_о=(W_сут T)/n, где T- время между выгрузками песка, должно быть не более 2-х суток. W_о=(8,31⋅1)/3=2,77 м^3.
Находят глубину контейнера: h=W_о/B^2. h=2,77/2^2 =0,69 м.
Рассчитывают высоту осадка песка на дне: h_ос=(W_сут k)/BnL, где: k- коэффициент распределения песка по дну, принимается равным 3. h_ос=(8,31⋅3)/(2⋅3⋅13,43)=0,31 м.
Делают расчет полной строительной высоты: H_стр=H+h_ос+0,5. H_стр=1+0,31+0,5=1,81 м.
Получен расчет габаритов горизонтальной песколовки, которыми необходимо руководствоваться при проектировании оборудования:
- ширина,
- высота
- и длина.
BхHхL=2 х 1,81 х 13,43 м.
Для удаления минеральных взвесей из сточных вод могут быть также использованы другие устройства:
- гидроциклоны
- и центрифуги.
Их конструкции работают благодаря вращательному движению жидкости, оно производит разделение частиц с различным удельным весом. Более тяжелые падают вниз, легкие – уносятся водным потоком.
- В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод
- Промышленные флотаторы для очистки сточных вод: типы, устройство, принцип работы
- Коагулянт для очистки сточной воды: как выбрать + правила использования
- Водопользование водных объектов
- Узел учета канализации: особенности, приборы измерения
- Что относится к сооружениям механической и биологической очистки сточных вод?
- Особенности проведения анализа воды из скважины: когда необходим и какая стоимость
- Аэротенк
- Федеральный закон «о водоснабжении и водоотведении» от 07.12.2011 n 416-фз ст 6 (ред. от 01.04.2020)
- Выбираем правильно препараты и септики для выгребных ям
- Очистные сооружения поверхностного стока закрытого типа
- Как очистить колодец и воду
- Канализационный насос для кухни
- Септик танк 2
- Категории и группы классификации систем водоснабжения
- Водозабор
- Как сделать септик из колец своими руками: схемы и варианты + пошаговая инструкция
- Разработка проектов зоны санитарной охраны (зсо)
- Вентиляция выгребной ямы частного дома
- Норма жесткости воды для питья: общий показатель ppm, гост, питьевой норматив
- Как делать фильтры для воды своими руками?
- Чем лучше клеить гипсовые фигуры, средства и правила реставрации своими руками
- Канализационный обратный клапан
- Ручной насос для воды из скважины
- Фильтр для очистки воды от извести: особенности фильтрации известковой воды
С этим читают
- В чем преимущества биологического метода очистки сточных вод
- Промышленные флотаторы для очистки сточных вод: типы, устройство, принцип работы
- Коагулянт для очистки сточной воды: как выбрать + правила использования
- Водопользование водных объектов
- Узел учета канализации: особенности, приборы измерения
- Что относится к сооружениям механической и биологической очистки сточных вод?
- Особенности проведения анализа воды из скважины: когда необходим и какая стоимость
- Аэротенк
- Федеральный закон «о водоснабжении и водоотведении» от 07.12.2011 n 416-фз ст 6 (ред. от 01.04.2020)
- Выбираем правильно препараты и септики для выгребных ям