16 октября 2017г.
АННОТАЦИЯ: развитие различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспортной инфраструктуры и других видов деятельности влечет за собой необходимость очистки сточных вод, что является одной из актуальных проблем наших дней. Необходимость в очистке сточных вод от различных по химическому составу и агрегатному состоянию загрязнений возникает, если качество исследуемой воды не соответствует нормативным требованиям и определено превышение предельно допустимых концентраций вредных веществ.
Введение. На протяжении многих лет человечество вынуждено ужесточать требования к сточным водам, которые во времени претерпевают изменения физико-химического характера. Сточные воды, поступающие от потребителей занимающихся разными видами деятельности и образующиеся в природе, принято делить на три условные группы: бытовые; производственные; атмосферные.
Качество бытовых сточных вод за последние сто лет резко изменились в том числе из-за применения новых химических моющих и чистящих средств в быту. Эти сточные воды, образуются в жилых, административных и других помещениях и поступают в водоотводящую сеть от различных санитарных объектов. В бытовых водах содержатся загрязнители минерального, химического и органического характера, последние из которых являются наиболее опасными с санитарной точки зрения. Бытовые воды чаще всего имеют БПК = 100-400 мг/л; ХПК = 150-600 мг/л, в результате чего их расценивают как сильно загрязнённые сточные воды.
Производственные технологии так же активно развиваются, около 60% промышленных предприятий России активно применяют оборотное водоснабжение (технические жидкости, технологические и промывные воды и др.), что подразумевает под собой использование технической воды повторно. Благодаря данной технологии многие производства прекратили сбрасывать загрязненную воду в водоемы. В сточных водах данного типа могут присутствовать как органические виды загрязнителей, так и неорганические, растворимые и нерастворимые.
Атмосферные (дождевые) сточные воды зависят от состава атмосферы твердых, газовых и парообразных и примесей. Качество осадков во многом определяется способностью капель дождевой воды растворять в себе примеси химических веществ, в том числе способствующих образованию кислотных осадков, что крайне негативно влияет на биологические объекты сельского хозяйства и биосферы в целом. В атмосферных водах преимущественно содержатся нерастворённые минеральные загрязнения и примеси органического происхождения. БПК данных сточных вод равняется 50-60 мг/л.
Очистка сточных вод. Очистку сточных вод можно разделить на 3 вида: механические; физико- химические; биохимические.
Механическая водоочистка подразумевает под собой первую стадию очистки. К элементам механической очистки сточных вод относят: отстойники, песколовки, решётки, сита, фильтры различных конструкций. Данный вид очистки снижает содержание взвешенных частиц на 50-60% и БПКполн на 20-30%.
1-сточная вода; 2-решетки; 3-песколовки; 4-отстойники; 5-смесители; 6-контактный резервуар; 7-выпуск; 8- дробилки; 9-песковые площадки; 10-метантенки; 11-хлораторная; 12-иловые площадки; 13-отбросы; 14- пульпа; 15-песчаная пульпа; 16-сырой осадок; 17-сброженный осадок; 18-дренажная вода; 19-хлорная вода. Рисунок 1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод
Этот принцип применяется при расходе загрязненных вод не превышающей 10000 м3/сут. (рис. 1). При механической очистки еще используют комплексные механизмы, включающие в себя все операции изложенные на рисунке 1. Одним из примеров такого комплексного механизма является пластинчатый фильтр (рис. 2). Работа пластинчатого фильтра минимизирует затраты на электроэнергию, трудозатраты и сокращает время очистки на 15-20%, что делает установку одной из наиболее энергоэффективных механизмов.
1-рама решетки;
2-пакет неподвижных пластин;
3-пакет подвижных пластин;
4-электродвигатель;
5- кривошипно-шатунный механизм; 6-верхняя платформа; 7-противовес.
Рисунок 2.
Пластинчатый фильтр
Главная область применения методов физико-химической
очистки – водоочистка производственных
сточных вод. Мощность данного вида очистки порядка – 10000-20000 м3/сут. Технологический процесс
данного вида представлен
ниже (рис.3).
1-сточная вода; 2-решетки; 3-песколовки; 4-смеситель; 5-камера; 6-горизонтальные отстойники; 7- барабанные сетки; 8-фильтры; 9-контактный резервуар; 10-выпуск в водоем; 11-песок; 12-бункер песка; 13- приготовление и дозирование реагентов; 14-осадок; 15-осадкоуплотнитель; 16-центрефуги; 17-хлороторная;
18-шлам; 19-отстоенная вода.
Рисунок 3. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод
Физико-химическая очистка очищает сточные воды от мелкодисперсных и растворенных неорганических
веществ, устраняет сложно
окисляемые и органические связи. Методами этой очистки является: адсорбция, коагуляция, флотация, и др. Самыми эффективными методами обеззараживания
сточных вод
являются: термический (рис.4), электрокаталитический
(рис.5), плазмохимический (рис.6).
1-насосная станция; 2-теплообменный аппарат; 3-автоклав; 4-электролизер; 5-насосная станция; 6- смеситель; 7-отстойник с тонкослойными модулями; 8-сгуститель осадка со встроенным теплообменным
аппаратом.
Рисунок 4.
Термический метод очистки сточных вод
1-накопитель сточных вод; 2-насос; 3-реагентное хозяйство; 4-отстойник с полочными блоками; 5- накопитель осадка с термоэлектронагревателями; 6-мембранный электролизер; 7-фильтр с каталитическим
зернистым материалом; 8-УФ-лампа; 9-фильтр с зернистым материалом; 10-решетки; 11-РЧВ.
Рисунок 5. Электрокаталитический метод очистки сточных вод
1-колодец; 2-насосная станция; 3-автоклав; 4-иловые площадки; 5-реагентное хозяйство (коагулянт); 6- отстойник; 7-реагентное хозяйство (ферромагнитный сорбент); 8-ферромагнитный фильтр; 9-источник питания; 10-плазмохимический фильтр; 11-генератор импульсных напряжений; 12-РЧВ; 13-промывной
насос; 14-компрессор.
Рисунок 6. Плазмохимический метод очистки сточных вод
Термический метод эффективен при расходе не более 50 м3/сут., электрокаталитический – не более 200 м3/сут., плазмохимический – от 100 м3/сут. и более. Все перечисленные механизмы водоочистки очень широко используются и имеют ряд преимуществ перед остальными методами физико-химической
водоочистки.
Биологические методы очистки сточных вод основываются на жизнедеятельности микроорганизмов, которые питаются органическими веществами, разлагая их на воду и углекислый газ. Конструкции по очистке данным способом делятся на 2 направления. К первому направлению сооружений
относят, сооружения в которых процесс протекает в естественной среде. Ко второму – в искусственных
условиях (в биофильтрах и аэротенках). Второе направление является более применяемым в наши дни, так
как
процессы протекают в ускоренном режиме.
1-сточная вода; 2-решетки; 3-песколовки; 4-первичные
отстойники;
5-биофильтры; 6-вторичные отстойники; 7-контактный резервуар; 8-выпуск; 9-отбросы; 10-вдробилки; 11-хлораторная установка; 12- осадок из первичных отстойников; 13-биопленка из вторичных отстойников; 14-песок; 15-бункер песка; 16- иловые
площадки.
Рисунок 7. Технологическая схема очистных станций с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах
Схема, приведенная на рисунке 7 используются для очистки сточных вод объемом от 10000 до 20000 м3/сут. При данной методе очистки применяют активный ил, что по сути представляет собой смесь
разных микроорганизмов. В наши дни использование активного ила заняло лидирующее место при очистке стоков. На
основе проведённых исследований в сфере очистки стоков была произведена модернизация сооружений искусственной биологической очистки сточных вод за счёт переоборудования действующих
аэротенков в режим нитрификации-денитрификации.
Внедрение подобной технологии (рис.9) значительно повысит эффективность процесса очистки
сточных
вод
от соединений азота, сократит эксплуатационные затраты, уменьшит массу загрязняющих веществ.
Выводы. Существующее многообразие и типо-размерные ряды очистных сооружений требует определение закономерностей по характеристикам мощности и специфики очистки в пределах
муниципальных образований
для
создания перспективных планов по реконструкции
старых и строительству
новых очистных сооружений, позволяющих эффективно решать вопросы рациональной очистки бытовых, производственных и атмосферных сточных вод минимизируя затраты с полным исполнением экологического законодательства.
В виду стремительного роста промышленности, развития населённых пунктов, улучшения демографической обстановки в стране использование водных ресурсов увеличивается, в результате чего
неуклонно растет объем сточных вод. Поэтому необходимо уделить особое внимание развитию,
обновлению и эффективной эксплуатации очистных сооружений населенных пунктов, производственных предприятий и сельскохозяйственных холдингов, дабы не допустить нарушения экологического
законодательства и
среды обитания человека.
Список литературы
1.
Яковлев С.В., Воронов Ю.В.
Водоотведение и очистка сточных вод. 2004.
2. Яковлев С.В.,
Ласков Ю.М. Канализация.
1978. № 6.
3.
Мешалкин А.В., Дмитриева Т.В., Шемель И.Г.. Экологическое состояние гидросферы. под редакцией д.т.н., проф., академика РАЕН Коржавого А.П. 2007.
4.
Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Очистка
сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях. Бюро НТД.
2015.
5. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес.
Экология.Природопользование. 2013. №1
(17). Журкин Н.Н., Алибеков С.Я. Усовершенствование механической очистки сточных вод.
6.
Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (Техносферная
безопасность). 2010.
7.
Башкирскийхимическийжурнал. 2007. №4. Т.14. Назаров В.Д., Гараев И.Ф., Назаров М.В. Физико- химические методы очистки и обеззараживания сточных вод туберкулёзных и инфекционных
больниц.
8.
Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010. №2. Зайцева И.С.,
Зайцева Н.А., Воронина А.С. Методы интенсификации биологической очистки сточных вод в аэротенках.
9.
Вестник МГСУ. 2012. №11. Гогина Е.С., Кулаков А.А. Разработка технологии модернизации сооружений
искусственной
биологической очистки
сточных вод.