Сточные воды. Очистка сточных вод.

Сточные воды. Очистка сточных вод.

Предочистка, первичная, всторичная, доочистка, дезинфекция, обработка ила, компостирование, анаэробное сбраживание, индивидуальная очистка.

Очистка бытовых стоков.

Самый простой способ избавления от бытовых стоков в прошлом, - это устройство туалета вдали от дома. Однако с увеличением численности населения этот способ уже не решал проблему удаления отходов от человеческого жилья. Кроме того, нередко стоки из столь просто устроенных туалетов попадали в грунтовку. Тем более, что уже в прошлом веке было установлено, что некоторые инфекционные заболевания вызываются бактериями бытовых стоков. Именно эти обстоятельства подтолкнули к разработке систем очистки и поэтому разработано несколько способов очистки бытовых стоков вплоть до современных технологий.

Очистка сточных вод выполняется в основном на очистных сооружениях и делится на несколько этапов. При механической очистке из сточных вод отделяются крупные механические примеси (гравий, песок, взвешенные частицы) с использованием решеток, песколовок, отстойников.

Биологическая очистка с помощью бактерий минерализует и удаляет растворимые органические вещества сточных вод. Все виды очисток позволяют убрать из сточных вод до 95% минеральных и органических примесей. Доочистка дает возможность убрать оставшиеся примеси.

Современные технологии включают до четырех типов очистки, включая предочистку, первичную и вторичную очистки и доочистку. Безусловно, не во всех случаях необходимо прибегать к использованию всех типов очисток.

Предочистка сточных вод.

Первоначально бытовые стоки пропускают через решетку из металлических стержней, отстоящих друг от друга на 2-3 см, где оседает крупный механический мусор, который затем собирают и сжигают. После системы решеток бытовые стоки накапливаются в отстойнике на некоторое время почти без движения, где оседают мелкий гравий, песок и другие мелкие механические примеси (95%), а также часть органических нерастворимых веществ (до 10%). В зависимости от состава осадок используется или в качестве улучшителя почвы (особенно на песчаных почвах), или же вывозится на свалку (в случае отсутствия органики в осадке).

Первичная очистка сточных вод.

Дальше бытовые стоки поступают в отстойники, где находятся несколько часов без движения, что позволяет частицам нерастворимых органических веществ (до 50%) оседать в виде ила на дне отстойника. Затем ил выбирают и используют как ценный материал для удобрений сельхозкультур, а воду с остатками веществ переводят в следующий отстойник. Все маслянистые вещества выходят на поверхность, откуда их нетрудно удалить чисто механически.

Вторичная очистка сточных вод.

Во вторичный отстойник поступает вода, в которой содержится основная часть растворимых веществ и до 50-60% нерастворимых органических частиц. При вторичной или биологической очистке добиваются ликвидации из бытовых стоков оставшихся после первичной очистки нерастворимых органических веществ. В проведении этой очистки основную роль играют живые детритофаги, использующие в качестве энергии органическое вещество сточных вод, превращая его в углекислый газ и воду. С этой целью можно использовать систему капельных биофильтров или активного ила.

В случае капельного биофильтра вода из первичного отстойника разбрызгивается на настил камней высотой до 2 м и больше, где редуценты (бактерии: кокки, стрептококки, палочки, сальмонеллы, сарацины, бациллы, многожгутиковая бактерия, спириллы; простейшие: жгутиковые, амебы, коловратки, инфузории; грибы) и детритофаги используют органику протекающей воды, которая затем собирается в нижней части фильтра. Из этого простого перечня организмов следует, что на данном этапе очистки действует весьма сложная система организмов, использующих органику протекающей воды (включая и патогены) до 90%. Оставшиеся в воде органические вещества убираются во вторичном отстойнике, сходном с первичным. Недостатком биофильтров является потребность использовать для их устройства большое пространство.

Очистка сточных вод практикуется также с помощью растений. Для организации такой очистки используют растения с очень мощной подземной системой (например, камыш, тростник и т.д.), производящей большие выделения углеводов, белков и других органических соединений, благоприятствующих развитию микроорганизмов, которые и выполняют основную работу но очистке стоков от органических нерастворенных и растворенных веществ. Внешняя сторона такой очистки - это поросший камышом или тростником водоем. Основной недостаток такого метода очистки - большие площади, занимаемые растениями (на 10 тыс. населения до 5 га территории). Степень очистки с помощью растений очень высока. Кроме органических веществ, сточные воды в значительной степени очищаются также от биогенов - азота, фосфора и т.д.

Тяжелые металлы практически не влияют на характер очистки стоков, но они накапливаются в данном иле, где задерживаются органическими соединениями. Этот способ можно использовать при очистке стоков небольших станиц или поселков.

При использовании системы активного ила вода после первичной очистки поступает в резервуар, куда добавляют так называемый активный ил (смесь детритофагов). При движении по резервуару вода аэрируется, что способствует развитию детритофагов, которые, питаясь органикой стоков, снижают растворимые и нерастворимые органические вещества (сюда относятся и патогены). Спустя определенное время, вода, имеющая богатые популяции детритофагов, переходит во вторичные отстойники. Поскольку детритофаги накапливаются на детрите, то их осаждают и в качестве активного ила переводят насосами в аэрационный резервуар, в результате чего в стоках остается 5-10% органики. Положительное в этой системе - ее компактность, а недостаток - большие затраты энергии на аэрацию.

Ни первый, ни второй способы вторичной очистки полностью не устраняют из стоков органическое вещество (особенно растворенные биогены, являющиеся важнейшей причиной эвтрофикации). Нередко в прошлом (встречается еще и сейчас) после вторичной очистки стоки дезинфицировали хлоркой с последующим спуском в реки и другие водоемы. Однако необходимость полной очистки (чтобы избежать эвтрофикации) требует устранения биогенов, в связи с чем проводится доочистка.

Доочистка сточных вод.

Устранить биогены и тем самым предотвратить эвтрофикацию можно только доочисткой. Эвтрофикация - эго обогащение водоема биогенами, благоприятствующими росту фитопланктона, что вызывает помутнение воды, гибель бентосных растений, снижение растворенного кислорода, гибель обитающих на глубине организмов (рыбы и др.).

Доочистку воды можно проводить микрофильтрованием, требующим больших затрат, поскольку масса бытовых стоков в сутки на человека доходит до 300 л. Поэтому пользуются другими методами. Так, фосфаты устраняются внесением в воду извести (ионов кальция), вступающей в реакцию с фосфатами и переводящей их в нерастворимые фосфаты кальция, извлекаемые с помощью фильтров. При отсутствии других эвтрофикатов доочистка заканчивается.

В настоящее время нередко ставится вопрос об использовании доочищенных стоков в качестве питьевой воды, хотя это пока звучит кощунственно. Тем не менее, используется широко вода многих источников, в которые нередко ведется сброс стоков, и не только бытовых.

Дезинфекция.

Перед выходом очищенных стоков в водоемы проводится дезинфекция хлором для уничтожения всех живых патогенов. Хлор дешевый, его действие эффективно, но использование газообразного хлора вызывает ряд экологических проблем: он ядовит, его перевозка небезопасна, травит некоторые виды рыб (влияет на развитие их эмбрионов и на икру). Часть хлора вступает в реакцию с органическими веществами стоков и естественных резервуаров, образует органические молекулы с атомами хлора.

Многие из вновь образуемых соединений биологически не разлагаются, токсичны, могут являться причиной раковых заболеваний, отрицательно влияют на систему размножения и даже на внутриутробное развитие эмбриона. Если после хлорирования в стоки добавить диоксид серы и другие вещества, реагирующие с хлором и образующие безвредные вещества, то отрицательное действие хлора существенно снижается. Используются менее опасные вещества для очистки (например, О2), которые убивают микроорганизмы, выделяя газообразный кислород и улучшая качество стоков. Но озон токсичен и взрывоопасен. Правда, его можно производить в местах применения, но его производство пока еще очень дорого.

Можно обрабатывать воду ультрафиолетовым излучением, губительно влияющим на микроорганизмы и не оказывающим побочные воздействия.

Обработка ила.

В первичных отстойниках оседает до половины органических веществ бытовых стоков, оседающих в виде ила - черной густой зловонной массы, в которой содержится около 2% органики (живой и мертвой) и 98% воды. Эту массу необходимо обрабатывать, чтобы она не представляла серьезной инфекционной угрозы. После обработки эта масса используется для получения гумуса и применяется в качестве удобрений. Обработке следует подвергать также ил, полученный после вторичной очистки и доочистки. Обработка ила базируется на использовании детритофагов и проводится по типу компостирования (с доступом воздуха) или анаэробного сбраживания (при отсутствии воздуха).

Компостирование.

Сначала ил пропускают через фильтры, а затем смешивают с опилками, резкой соломы, сухим торфом или бумажными отходами для повышения аэрации и складывают в ряды или кучи. Если в эти ряды периодически будет подаваться воздух рыхлением массы, тогда детритофаги активнее переводят органическое вещество в подобную гумусу массу. Патогены уступают в конкуренции редуцентам, и вдобавок к этому выделяемое тепло убивает их. В случае хорошей аэрации при дыхании организмов выделяются вода и углекислый газ, что почти исключает распространение неприятных запахов. Полученную через 2 месяца компостирования гумусоподобную массу можно использовать в качестве удобрения на сельскохозяйственных полях для рекультивации нарушенных территорий и т.д.

Анаэробное сбраживание.

Крупные баки с детритофагами, питающимися органическим веществом, наполняют сырцовой массой. В отсутствие воздуха детритофаги приспосабливаются к анаэробному дыханию, и, разлагая органику, образуют биогаз, содержащий углекислый газ, а также вещества (включая метан), вызывающие дурной запах. Биогаз легко воспламеняется, и его можно использовать в качестве топлива. Его нередко используют для подогрева ила, что способствует поддерживанию в обрабатываемой массе температуры на уровне 35-40°С. Сбраживание ила завершается через 1-1,5 месяца, хотя сбраживаемая масса остается пока жидкостью черного цвета. В результате сбраживания число патогенов резко сокращается и их опасность минимальна. Полученная масса представляет собою раствор гумуса, богатый биогенами, которым можно удобрять поля. Жидкую массу иногда фильтруют и получают легко хранящийся полутвердый материал. В этом случае часть биогенов массы переходит в фильтрат, который сбрасывается в водоемы, а ценность полутвердого материала снижается.

Использование стоков для орошения.

Нередко бытовые стоки, богатые биогенами, используются для орошения. Имеет смысл использование стоков после вторичной очистки для орошения городских парков и газонов. Богатую биогенами воду можно использовать для организации продуктивной системы аквакультуры - создания искусственных прудов. Иногда в качестве основного аспекта доочистки стоков в прудах используют водяные гиацинты и другие полезные водные растения (белокрыльник идет на корм скоту, рогоз и тростник - для плетения корзин и т.д.). В таких водоемах можно выращивать рыбу и разводить водоплавающую птицу. Такая система аквакультуры напоминает природное болото. Растения выполняют роль фильтра: они используют биогены, дают пищу редуцентам и получаемая вода остается практически чистой.

Есть ряд причин ограничения применения бытовых стоков для создания аквакультуры и среди них:

  1. такой способ наиболее приемлем для районов с круглогодичным развитием растений и с сухим климатом,
  2. необходимы крупные понижения вблизи города для сбора оросительных вод, поскольку их постройка обойдется очень дорого,
  3. наличие в некоторых стоках (особенно в случае сброса промышленных стоков) тяжелых металлов. В последнем случае выращиваемый корм можно использовать для откорма птицы, выращивания цветов и т.д.

Индивидуальная очистка.

В станицах и поселках канализационная сеть часто отсутствует. Практикуется индивидуальная очистка, представленная большим баком, от которого отходит 2-3 дренажных трубы, отводящие воду, содержащую значительное количество мелкодисперсного органического вещества и растворенные биогены. Тяжелые частицы оседают на дно бака, где они перерабатываются бактериями в гумус, который периодически (1 раз в 2-3 года) можно откачивать и вывозить на поля. Органика, проходящая по дренажным трубам, также перерабатывается бактериями. На полях, где проходят такие трубы, можно высевать или высаживать растения, рециклизируя таким образом биогены.

Такое устройство очистки работает без сбоев только в том случае, если оно правильно рассчитано по объему. При занижении параметров органическое вещество поступает быстрее, чем разлагается, и тогда неочищенные стоки поднимаются к поверхности и распространяются дурные запахи, загрязняются водоемы, создавая угрозу здоровью людей.

Проблема бытовых стоков чрезвычайно большая, сложная и тяже¬лая. Отходы человеческой жизнедеятельности попадают в водосточные канавы и далее в реки, откуда берется вода для питья и других домашних надобностей и которые становятся опасными для жизни самого же человека. В бытовых стоках развиваются многие паразиты и болезни, усиливающие детскую смертность и заболеваемость взрослого населения. Еще и сейчас нередко в реки попадают бытовые стоки с дождевыми водами. До сих пор не решена эта проблема и в г. Краснодаре, не говоря уже о более мелких городах Краснодарского края. Проблема осложняется приростом населения и перегруженностью существующей системы канализации, что вызывает ее засорение и перезаполнение. В связи с тем, что дождевые стоки нередко связаны с канализационными, многие очистные сооружения перегружены и потому во время дождей сбрасываются в реки неочищенными. Еще хуже обстоит дело с доочисткой биогенов в связи с усилением эвтрофикации.

Много проблем с извлечением и размещением ила, использованием биогаза и т.д. Бытовые стоки не должны перемешиваться с промышленными, содержащими много ядовитых веществ (свинец, ртуть, хром, не разлагающаяся биоорганика и т.д.).

______________________
Еще:
Очистка промышленных сточных вод
Промышленные сточные воды

0
895
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...