Механични методи за пречистване на отпадъчни води

Битовите и промишлени отпадъчни води рано или късно попадат в реките и езерата, което причинява смъртта на живи организми, както и на бактерии, които използват органични остатъци. Този проблем е актуален в мащаба на Земята. Прословутият тихоокеански боклук за боклук съдържа над 350 милиона тона отломки - пластмаса, смола, стъкло - които са попаднали там заедно с течения от обитавани брегове. Той непрекъснато расте и представлява заплаха за живота на целия морски живот.

Неотложността на проблема

Отпадъчните води могат грубо да се разделят на битови и промишлени. Домакинството е резултат от човешката дейност, продуктите от неговото съществуване. Те включват, на първо място, канализационната система. Когато попадне във водата, мръсните канали намаляват количеството кислород, допринасят за размножаването на инфекции и паразити. Изключително опасно е да се консумира такава вода.

Нивото на пречистване на отпадъчните води зависи от качеството на оборудването, което масово филтрира и дезинфекцира течността, връщайки я във водни тела или обратно към водоснабдителната система на града.

Индустриалните отпадъци също са опасни. Те включват:

• отпадъчни води от предприятия, наситени с токсини;
• отток от селскостопански дейности, съдържащи фосфати, нитрати и други минерали;
• отпадъчни води с неорганични отпадъци - пясък, почвени частици, соли на тежки метали.

Индустриалната течност е разделена по конвенция:

• по степента на токсични ефекти;
• концентрация на опасни вещества;
• киселинност;
• състав.

Веществата се делят на консервативни и неконсервативни. Първите не реагират с други компоненти, не образуват нови химически връзки. Те са трудни за отстраняване - това са соли на тежки метали, радиоактивни елементи, феноли и пестициди. Тези вещества практически не се разлагат. Неконсервативните компоненти на мръсната вода могат с течение на времето да бъдат обработени по биологичен метод - анаеробни бактерии - това са органични остатъци.

Има много начини за пречистване на отпадъчните води. В зависимост от това какво трябва да се отстрани от водата, се използват определени технологии. Например, за почистване на битова канализационна система е достатъчно да се изгради двукамерен резервоар и да се стартират анаеробни микроорганизми. В този случай водата се пречиства със 70% и отива в земята, където продължава процесът на утаяване на суспендирани частици и органични вещества.

Почистващи стъпки

За да може отпадъчните води да бъдат безопасно изхвърлени в естествени резервоари, те се подлагат на четири вида пречистване в следната последователност:

1. Механични. На този етап настъпва разделянето на неразтворими остатъци и твърди частици. Използват се различни решетки, сита, филтри, улавници за пясък, мазнини. Ширината на отворите в решетката е максимум 1,5 см. Механичното пречистване на отпадъчни води също има няколко етапа. След решетката отпадъчните води влизат в пясъкоуловителя, където се отлагат фини твърди частици, главно пясък. Следващият етап е мазниноуловителят. Мазнините са по-леки от водата, поради което се събират на повърхността, откъдето влизат в специален резервоар и се отстраняват.
2. Биологичният тип почистване включва използването на различни микроорганизми, земни червеи. Те са в състояние да изхвърлят разтворимата органична материя и да я превърнат в безвредно вещество. Използват се аеробни и анаеробни бактерии.Някои работят в присъствието на кислород, докато други не се нуждаят от него. По време на анаеробната ферментация се отделя метан - запалим газ, който след получаване в биореактор се пречиства и използва за битови или промишлени нужди.
3. Физикохимичен етап. Тук окачените частици се отстраняват, главно чрез залепването им в по-големи - коагулация. Има много методи - флотация, центрофугиране, изпаряване, сорбенти, аерация (окисляване) и други. Физикохимичните методи за пречистване на отпадъчни води позволяват отстраняването на всички разтворими фино диспергирани вещества от течността. В резултат се получава промишлена вода, готова за изпращане във водоемите. Пиенето на тази течност не се препоръчва.
4. Дезинфекцията е последната стъпка. Най-често срещаните методи са ултравиолетово облъчване, озониране, хлориране.

В Русия основният метод за дезинфекция е 30-минутно излагане на хлор. В Европа този метод отдавна е забранен. След пречистване водата теоретично може да се пие, но е по-добре да се приложи допълнителна обработка: филтриране у дома или кипене.

Обезвреждане на отпадъчни води

В някои случаи отпадъчните води не се пречистват, а се изхвърлят. За това се използва методът на изпичане - евтин и универсален, при който мръсните канали попадат в запалена факла. Водата се изпарява и твърдите вещества се изгарят. Това води до вода и въглероден диоксид. Недостатъкът на този метод е, че за него се изразходват допълнителни горивни ресурси.

Отпадъчните води се изхвърлят по химичен метод, като се постига утаяване, след което се използват други химикали и утайката се разгражда до прости компоненти. Този метод се използва за пречистване на водата при производството на синтетични полимери.

Стандарти за пречистване на водата

По закон, преди отпадъчната течност да попадне във водни тела, тя трябва да бъде идентифицирана за наличие на вредни вещества. За това се измерва приблизително допустимото ниво на замърсяване, определят се изисквания за начина на пречистване на течността.

Взети предвид:

• тежест върху околната среда;
• допустими параметри на замърсяване;
• количеството отпадъчни води;
• честота на емисиите във водните тела.

Капацитетът на пречиствателната станция трябва да съответства на обема на произведените отпадъчни води.

Основни методи

Системата за пречистване на отпадъчни води трябва да работи комплексно, за да се отстранят напълно всички вредни и токсични вещества. Използването на който и да е метод не дава сто процентов резултат.

Анаеробна биоремедиация

Извършва се с помощта на бактерии, които получават енергия без използването на кислород. Това е най-рентабилният вариант, който ви позволява да доведете нивото на пречистване на отпадъчните води до 90%.

Най-ефективната система е в битовите канализационни инсталации, където се изхвърлят фекалните вещества. Анаеробни микроорганизми се добавят от концентрати, които могат да бъдат закупени в магазина. В същото време е възможно да се оборудва приемът на метан, който се отделя по време на обработката на органични вещества. Биореакторът е допълнителен плюс на метода. За да се получи чист газ, способен да гори, той трябва да се пречисти от влага и въглероден диоксид.

Такива сложни инсталации се използват в домакинства, където се отглеждат животни и птици. При големи количества суровини биореакторът се изплаща в рамките на една година, като се има предвид, че собствениците използват газ и продават органични торове.

Съхранението, където попадат първичните отпадъчни води, се нарича дигестер. На дъното има активна утайка, която представлява гранули - бактериални съобщества. Микроорганизмите се размножават бавно, затова е важно да се поддържат оптимални условия за тяхното оцеляване. Температурата трябва да бъде в рамките на 30 градуса. В процеса на работа става необходимо да се изпомпват някои от микроорганизмите. Това се прави ръчно или с помощта на канализационна машина. Веществото е безопасно - може да се използва за хранене на добитък или като тор на площадката, тъй като съдържа голямо количество минерали.

Недостатъкът на анаеробното пречистване е ниската скорост на процесите и необходимостта от допълнителни мерки за отстраняване на органичните компоненти. Оборудването е скъпо, бактериите изискват постоянно наблюдение на температурата на околната среда.

Аеробно пречистване на отпадъчни води

За да продължи почистването, отпадъчните води от храносмилателя се изпращат в аерационния резервоар, в който аеробните бактерии продължават да работят. Тук процесът е по-бърз. Микроорганизмите се размножават по-активно поради наличието на кислород.

Желателно е анаеробните и аеробните методи да се използват заедно, тъй като аеробите завършват процеса на биологично третиране.

Оборудването е представено от отворени контейнери - най-често стоманобетонни правоъгълни конструкции, където попада течност, предварително пречистена от твърда органична материя. За да се увеличи бактериалната популация, е необходимо да се увеличи концентрацията на кислород, което изисква инсталирането на допълнително оборудване.

Има определени изисквания за количествения състав на бактериите. Например, най-простите организми ядат бактерии, елиминирайки стари клетки и силно обрасли определени популации.

Недостатъкът на инсталацията е високата цена. Също така е необходимо да се намери подходящо място за инсталиране на двата резервоара.

Химични и физикохимични методи

Химичните методи най-често се комбинират с механични, тъй като поотделно те не дават желаната степен на пречистване. Използват се препарати, които неутрализират вредните вещества или ги окисляват до безопасни съединения, които след това се улавят от механични филтри или устройства.

Ако отпадъчните води са наситени с кисели компоненти, към тях се добавят алкални вещества - вар, хидроксиди, сода. Ако се доставят алкални отпадъчни течности, тогава се използват киселини - сярна или солна. В резултат на това се получават утайки под формата на соли. PH-метър се използва за контрол на киселинността.

Озонирането е химичен метод за пречистване, чиято същност е окисляването на органичните вещества. Процесът е бърз - големи маси вода могат да бъдат пречистени за кратък период от време.

Недостатъкът на метода е, че преди озонирането е необходимо да се пречисти от твърди големи примеси, което обикновено се прави в дигестери и аерационни резервоари. Също така енергийните разходи са високи за тази технология и реагентите, предназначени за определени йони, например желязо или манган.

Физикохимичните методи се използват, когато в предварително пречистена течност присъстват не само разтворими, но и суспендирани частици. Основните са:

• Флотация - пневматична, напорна, механична, електрическа. В резултат на взаимодействието на въздушните мехурчета и суспендираните частици възникват флотационни комплекси, които изплуват на повърхността под формата на пяна и се отстраняват на следващия етап.
• Методът на йонообмен се основава на заместването на някои частици с други. Почистването се извършва с йонообменници - вещества като синтетични смоли.

Смолата трябва да се регенерира след няколко цикъла на нанасяне, за да се отстрани замърсеният слой. Използват се различни схеми за почистване, които зависят от вида замърсяване и концентрацията на вредни вещества.

Механични методи

Пясъкоуловители за пречистване на отпадъчни води отделят течности от твърди неразтворими частици - шлака, стъкло, пясък.

За висококачествено разделяне е необходимо правилно да се регулира дебитът на течността през пясъкоуловителя, така че частиците да имат време да се утаят на дъното.

Поставяне на пречиствателни съоръжения

За пречиствателни станции са подходящи равни площи с ниско ниво на подпочвените води, така че течността да може да претърпи окончателно почистване в земята. В частните къщи това е парцел, скрит от любопитни очи. Желателно е миризмите, които понякога се появяват по време на разлагането на органичните вещества, да не достигат до съседите.

Обикновено оборудването се избира въз основа на характеристиките на обекта и вида на почвата. Например, върху глинести почви техническите отпадъчни води се абсорбират слабо и може да възникне стагнация.Поради това са инсталирани дренажни комуникации, които отстраняват течността от площадката през тръби.

Съгласно санитарните изисквания, канализационният резервоар трябва да е на поне 50 метра от питейния кладенец. Около филтриращия кладенец има полета за филтриране, в радиуса на които не са положени кладенци, предназначени за питейна вода.

Необходимо е да се запази разстоянието от ръба на пътя - най-малко 3 метра. Ако има положен електрически кабел, канализацията се отстранява от него с 1 метър. От газопровода - 1,5 метра.