Методы очистки городских сточных вод

Городские сточные воды обрабатываются на сооружениях механической и биохимической (биологической) очистки. Технология очистки сточных вод развивается в направлении интенсификации процессов биохимической очистки, проведения последовательно процессов биохимической и физико-химической очистки, конечной целью которых является повторное использование глубоко очищенных сточных вод на промышленных предприятиях.

При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней главным образом в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Крупные отбросы, тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов и различные производственные отходы задерживаются решетками. Отбросы, задержанные на решетках, направляются в дробилки. Применяют также решетки-дробилки, в которых одновременно задерживаются и дробятся крупные отбросы.

Основная масса загрязнений минерального происхождения (песок), плотность частиц которых значительно выше плотности воды, осаждается в песколовках. Песок из песколовок направляется обычно в виде песчаной пульпы на песковые площадки, где он обезвоживается и периодически удаляется.

Основная масса загрязнений органического происхождения, находящаяся во взвешенном состоянии, выделяется из сточной жидкости в отстойниках. Вещества, плотность которых больше плотности воды, падают на дно. Вещества более легкие, чем вода (жиры, масла, нефть, смолы), всплывают на поверхность, и их отделяют от сточной жидкости. На некоторых станциях перед отстойниками устраивают специальные сооружения — преаэраторы, в которых сточные воды кратковременно аэрируют, чтобы повысить эффект осветления в отстойниках. Отстойники можно заменять биокоагуляторами, в которых осуществляются кратковременная аэрация и отстаивание. Применяются также осветлители с естественной аэрацией.

К сооружениям механической очистки можно отнести септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых осветляется жидкость и обрабатывается выпавший осадок. Механическая очистка сточных вод является окончательной стадией в том случае, если по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами сточные воды можно спустить после дезинфекции в водоем. Чаще же механическая очистка — предварительная стадия перед биохимической очисткой.

Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, находящиеся в сточных водах в коллоидном и растворенном состояниях. Биохимическим методом удается почти полностью освободиться от органических загрязнений, остающихся в воде после механической очистки.

Сооружения для биологической (биохимической) очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа.

Первый тип — сооружения, в которых биологическая очистка осуществляется в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и биологические пруды); сточная жидкость очищается на них медленно только за счет запаса кислорода в почве и в воде биологических прудов.

Второй тип — сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки); в этих сооружениях искусственно создаются условия, при которых процессы очистки сточных вод идут значительно интенсивнее.

Очищенную сточную воду для обезвреживания и уничтожения оставшихся болезнетворных микроорганизмов перед спуском в водоем следует дезинфицировать. Во многих случаях сточные воды подвергают доочистке. Для этой цели применяют двухи многослойные песчаные фильтры, контактные осветлители, микрофильтры. Для доочистки используют также биологические пруды. Для снижения ХПК биологически очищенных сточных вод можно применять сорбцию на активированных углях или химическое окисление путем озонирования.

Санитарно-защитные зоны для канализационных очистных сооружений следует принимать по табл. 4.4 [49].

Таблица 4.4. Санитарно-защитные зоны канализационных очистных сооружений.

В процессе очистки сточных вод в сооружениях механической и биологической очистки скапливаются большие массы осадка. Осадок из первичных отстойников подвержен гниению, поэтому в комплексе очистных сооружений предусматривают специальные сооружения для обработки осадков (септики, двухъярусные отстойники и осветлите — ли-перегниватели, а также метантенки, в которых осадок только перегнивает). Так как обработанный осадок имеет высокую влажность, его подсушивают на иловых площадках. Осадки также обезвоживают механическими способами на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах, затем применяют термическую сушку.

В настоящее время наряду со сбраживанием осадка в метантенках все большее распространение находит аэробная стабилизация осадков. Сброженные и обезвоженные осадки применяют преимущественно в качестве органоминерального удобрения в сельском хозяйстве. Имеется опыт использования таких осадков как белково-витамииных добавок к рациону питания сельскохозяйственных животных.

Для обработки относительно малых количеств осадков проводят их компостирование в смеси с твердыми бытовыми отходами, торфом, опилками.

Наиболее широко распространенными методами обеззараживания воды в России являются хлорирование, озонирование, обработка воды бактерицидными ультрафиолетовыми лучами. Обработка воды ультрафиолетовыми лучами не получила широкого распространения из-за низкой санитарной надежности. Кроме того, под действием ультрафиолетового излучения многие соединения-загрязнители воды не разлагаются, то есть излучение обладает только бактерицидным действием и не осуществляет очистку воды.

Хлорирование воды более надежно. Хлор при газообразном хлорировании, попадая в воду, гидролизуется:

Дезинфицирующим действием обладают ионы СЮ", которые можно вводить в воду не только через газообразный хлор, но и через гипохлориты, например раствор NaClO. Раствор гипохлорита натрия содержит активный хлор, равноценный по своим дезинфицирующим и стерилизующим качествам чистому хлору. Однако его применение практически снимает все опасные и вредные производственные факторы, присущие использованию жидкого и газообразного хлора — сильнодействующего ядовитого вещества. К достоинствам применения гипохлорита натрия относится возможность его получения непосредственно на месте потребления путем электролиза дешевого и доступного сырья — поваренной соли NaCl. Ионы СЮ^- являются сильным окислителем. При взаимодействии с органическими соединениями ионы СЮ" превращаются в ионы С1″, равновесие приведенной выше реакции смещается влево, и из воды выделяется избыток хлора.

При хлорировании воды недопустимо содержание в ней углеводородных веществ (CHJ, вызывающих образование диоксинов — сильнейших ядовитых веществ.

Озонирование воды по многим показателям превосходит хлорирование:

• • озон обладает более высоким окислительным потенциалом, чем хлор, поэтому бактерицидное действие озона сильнее;
• • озон реагирует в 15−20 раз быстрее хлора, и количество озона должно быть в 2,5 раза меньше, чем хлора;
• • при озонировании возрастает содержание растворенного в воде кислорода, что способствует возврату очищенной озоном воде свежести, характерной для чистых природных источников.

К недостаткам озонирования воды можно отнести неполное окисление органических веществ и возможность накопления в воде карбонильных соединений (альдегидов). По технологии обработки воды озонирование подобно газообразному хлорированию.