Очистные сооружения воды
Очистные сооружения воды предназначены для очистки сточных вод от отходов жизнедеятельности человека. В зависимости от присутствующих в стоках загрязнений, очистка производится в несколько этапов. На первой стадии выполняется очистка от механических примесей. Затем стоки проходят биологическую очистку от органических загрязнений. Сначала производится очистка от нерастворенных загрязнений, затем от растворенных.
Для промышленных стоков, как правило, требуется проведение химической очистки. Выбор метода очистки зависит от типа загрязняющих веществ. При необходимости выполнения как биологической, так и химической очистки, порядок их осуществления зависит от конкретного способа физико-химического воздействия. Некоторые методы (флотацию, коагуляцию, электролиз и т.д.) можно применять до прохождения водой биологической очистки. Другие (экстракцию, эвапорацию, сорбцию, кристаллизацию, ионный обмен и т.д.) - только после этапа биологической очистки.
Выполнение операций по водоочистке требует наличия ряда технических устройств.
Очистные сооружения воды - системы механической очистки
Для первичной очистки стоков от нерастворимых загрязнений очистные сооружения воды оборудуются системами механической очистки.
Грубая очистка
Решетки — система параллельно установленных поперек потока сточных вод прутьев. Зазор между прутьями решетки зависит от необходимой степени очистки. Решетка может устанавливаться вертикально, либо под углом 60-700 к горизонту. Различают решетки с ручной очисткой от накопившихся отходов и оборудованные механизированными системами очистки.
Обычно простые решетки с ручной очисткой устанавливают при объеме собираемых включений менее 0,1 м3/сут. Очистку таких решеток выполняют при помощи металлических грабель. Отловленный мусор сбрасывают на перфорированные желоба или дренирующие площадки, после чего загружают в закрытые контейнеры и вывозят на специальные участки для обеззараживания.
При объемах образующихся отходов больше 0,1 м3/сут. используют решетки, оборудованные механизированной системой очистки. Такая система состоит из нескольких подвижных граблин (обычно 2-4 шт.), установленных перед решеткой. Граблины закреплены на двух закольцованных тяговых цепях. Система приводится в движение электроприводом, скорость перемещения граблин 0,3-0,4 м/мин.
Также для очистки используют коминуторы — комбинированные решетки-дробилки. В них собранные отходы измельчаются в молотковой дробилке, расположенной до решетки.
Очистка от песка
Для улавливания мелких тяжелых частиц (в основном песка) применяют песколовки. Это резервуары, через которые стоки движутся с низкой скоростью (от 0,15 до 0,3 м/с). При такой скорости песок оседает на дно резервуара. Эффективность очистки достигает 65%. Использование песколовок целесообразно на очистных сооружениях, имеющих производительность от 100 м3/сут.
Конструктивно песколовки подразделяются на несколько видов:
• горизонтальные, с прямоточным перемещением стоков;
• горизонтальные, с круговым перемещением стоков;
• вертикальные, с потоком воды снизу вверх;
• тангенциальные, с винтовым (поступательно-вращательным) перемещением стоков;
• аэрируемые, с винтовым (поступательно-вращательным) перемещением стоков, создаваемом за счет подачи сжатого воздуха.
Изменяя скорость течения воды можно добиться отделения в песколовках только неорганических веществ.
Тонкая очистка
Более тонкая очистка от механических загрязнений производится в отстойниках. Вода в них перемещается с малой скоростью (от 0,5 до 0,7 м/с). Отстойники делятся на первичные и вторичные по их назначению и месту расположения в схеме очистного сооружения.
В первичных отстойниках стоки после песколовок очищаются от легких механических примесей перед подачей на биологическую очистку, перед сбросом в водоем.
Во вторичных отстойниках происходит очистка от биологической пленки, активного ила и других загрязнений, внесенных в воду в процессе биоочистки.
При концентрации в стоках взвешенных веществ в количестве более 300 мг/л, при необходимости достижения более высокой степени очистки, чем в первичных отстойниках, при наличии производственных стоков, отрицательно влияющих на ход биологической очистки и функционирование оборудования, в технологическую схему очистного сооружения воды включают биокоагуляторы, преаэраторы и осветлители.
Преаэраторы – устройства, предназначенные для насыщения стоков воздухом до подачи их в первичный отстойник. В процессе аэрации мелкие частицы загрязнений захватываются воздушными пузырьками, что увеличивает эффективность действия первичных отстойников на 10-15% .
Биокоагуляторы – комбинированные устройства, объединяющие преаэратор и первичный отстойник. В камеру, расположенную в центре конструкции, подаются стоки, активный ил и сжатый воздух.
Осветлитель – отстойник вертикальной конструкции. Увеличение эффективности процесса осветления достигается за счет подачи в сточную воду флокулянта – полимерного вещества, служащего для объединения мелкодисперсных загрязнений в более крупные частицы (флокулы). Естественная аэрация происходит за счет разницы в уровнях стоковой жидкости в распределительной емкости и осветлителе.
Еще один вид комбинированного сооружения очистки – осветлители-перегниватели. В центре устройства располагается осветлитель. Вода после осветлителя подается в перегниватель.
Для любого сооружения механической очистки определяющим фактором обеспечения максимальной эффективности является поддержание скорости потока жидкости в заданных пределах. При накапливании осадка в песколовках или отстойниках происходит уменьшение рабочего объема, при этом скорость потока увеличивается, и часть взвешенных частиц уносится потоком жидкости. Поэтому следует постоянно контролировать и своевременно удалять осадок.
Очистные сооружения воды - биологическая очистка
После очистки от механических примесей стоки отправляются на биологическую очистку. Процесс биоочистки основан на воздействии активных микроорганизмов на органические загрязняющие вещества стоков. При пропускании через почву органические загрязнители удерживаются на ней, образуя при этом биологическую пленку, насыщенную большим количеством микроорганизмов. Биологическая пленка адсорбирует коллоидные и растворенные вещества, взвесь, и, при этом, они с помощью аэробных бактерий и в присутствии кислорода превращаются в неорганические соединения.
Наиболее интенсивно окислительные процессы протекают в почве, на глубине до 30 см, куда хорошо проникает воздух из атмосферы. Азот аммонийных солей при этом распадается на нитраты и нитриты, органический углерод – в углекислый газ. В более глубоких уровнях почвы процесс продолжается за счет кислорода, образующегося при распаде нитритов и нитратов. На практике процессы очистки стоков происходят в почве до глубины 1,5 метра.
В зависимости от объема стоков, требований к скорости и степени очистки, очистные сооружения воды включают в себя различные виды биологических очистных сооружений.
Поля фильтрации
Поля фильтрации – участки земли, на которые подаются осветленные сточные воды. Участок разделен на карты, отделенные друг от друга земляными валиками. Подача стоков на поля фильтрации осуществляется следующим образом - сначала вода перекачивается насосом в распределительный резервуар, расположенный на самой высокой точке участка, а далее самотеком подается на карты.
Стоки направляются на карты через распределительную систему, которая сооружается в виде каналов или открытых лотков.
Профильтрованные через слой почвы воды собираются с помощью дренажной системы. Дренаж оборудуется в виде открытых канав, проложенных по границам карт. В другом варианте для дренажа могут служить трубы, проложенные на глубине от 1,2 до 2 м по территории карты. Система дренажных канав и труб образует осушительную сеть.
Поля фильтрации обычно занимают значительную площадь, поэтому для нормального движения транспорта на их территории сооружают дороги.
На песчаных почвах возможно сооружение подземных полей фильтрации. Для этого сооружают оросительную сеть из керамических или асбоцементных трубы диаметром до 100 мм. Под трубы сооружают «подушку» толщиной до 50 см из щебня, крупного песка, шлака. Глубина укладки может варьироваться, основное требование – слой земли должен защищать трубы от механических повреждений.
Поля орошения
Поля орошения, в отличие от полей фильтрации, используют как для очистки стоков, так и для культивирования сельскохозяйственных культур. При таком подходе со стоками поступают питательные органические вещества, необходимые для роста растений. Технология подачи стоков на участки определяется особенностями поливаемых культур, либо в междурядья, либо по посадочным полосам.
Биологические фильтры
Биологические фильтры – очистные сооружения воды, в которых процесс очистки стоков осуществляется при фильтрации через слой зернистого материала. При фильтрации поверхность зерен покрывается тонкой биологической пленкой, насыщенной бактериями и организмами, которые осуществляют адсорбцию и окисление органических загрязнений стоков.
Процессы в биофильтре происходят гораздо интенсивнее, чем на полях фильтрации, благодаря оптимальным условиям для развития и жизнедеятельности активных микроорганизмов. Поэтому, при одинаковой производительности, площадь биофильтров меньше, чем площадь полей фильтрации.
