Mechaniczne metody oczyszczania ścieków

Ścieki domowe i przemysłowe prędzej czy później dostają się do rzek i jezior, co powoduje śmierć organizmów żywych, a także bakterii wykorzystujących pozostałości organiczne. Ten problem jest istotny w skali Ziemi. Niesławny Pacific Garbage Patch zawiera ponad 350 milionów ton gruzu - plastiku, żywicy, szkła - które dostały się tam wraz z prądami z zamieszkałych wybrzeży. Stale rośnie i stanowi zagrożenie dla życia wszystkich organizmów morskich.

Naglący charakter problemu

Ścieki można z grubsza podzielić na domowe i przemysłowe. Gospodarstwo domowe jest wynikiem działalności człowieka, wytworem jego istnienia. Należą do nich przede wszystkim kanalizacja. Kiedy dostanie się do wody, brudne dreny zmniejszają ilość tlenu, przyczyniają się do namnażania infekcji i pasożytów. Spożywanie takiej wody jest niezwykle niebezpieczne.

Poziom oczyszczania ścieków zależy od jakości sprzętu, który masowo filtruje i dezynfekuje ciecz, zawracając ją do zbiorników wodnych lub z powrotem do miejskiej sieci wodociągowej.

Odpady przemysłowe są również niebezpieczne. Obejmują one:

• ścieki z przedsiębiorstw, nasycone toksynami;
• spływ z prac rolniczych zawierających fosforany, azotany i inne minerały;
• ścieki z odpadami nieorganicznymi - piasek, cząstki gleby, sole metali ciężkich.

Płyn przemysłowy jest konwencjonalnie podzielony:

• według stopnia efektów toksycznych;
• stężenie substancji niebezpiecznych;
• kwasowość;
• kompozycja.

Substancje dzielą się na konserwatywne i niekonserwatywne. Te pierwsze nie reagują z innymi składnikami, nie tworzą nowych wiązań chemicznych. Są trudne do usunięcia – są to sole metali ciężkich, pierwiastki promieniotwórcze, fenole i pestycydy. Substancje te praktycznie nie ulegają rozkładowi. Niekonserwatywne składniki brudnej wody z czasem mogą być przetwarzane metodą biologiczną – bakterie beztlenowe – są to pozostałości organiczne.

Istnieje wiele sposobów oczyszczania ścieków. W zależności od tego, co należy usunąć z wody, stosuje się określone technologie. Na przykład do oczyszczenia domowej kanalizacji wystarczy zbudować dwukomorowy zbiornik i uruchomić mikroorganizmy beztlenowe. W tym przypadku woda jest oczyszczana w 70% i trafia do gruntu, gdzie trwa proces sedymentacji zawieszonych cząstek i materii organicznej.

Czynności czyszczenia

Aby ścieki mogły być bezpiecznie odprowadzone do naturalnych zbiorników, poddawane są czterem rodzajom oczyszczania w następującej kolejności:

1. Mechaniczny. Na tym etapie następuje oddzielenie nierozpuszczalnych pozostałości i cząstek stałych. Stosowane są różne siatki, sita, filtry, łapacze piasku, łapacze tłuszczu. Szerokość otworów w siatce wynosi maksymalnie 1,5 cm Mechaniczne oczyszczanie ścieków ma również kilka etapów. Za rusztem ścieki trafiają do piaskownika, w którym osadzają się drobne cząstki stałe, głównie piasek. Następnym etapem jest pułapka na tłuszcz. Tłuszcz jest lżejszy od wody, dlatego gromadzi się na powierzchni, skąd trafia do specjalnego zbiornika i jest usuwany.
2. Biologiczny rodzaj czyszczenia obejmuje użycie różnych mikroorganizmów, dżdżownic. Są w stanie pozbyć się rozpuszczalnej materii organicznej i zamienić ją w nieszkodliwą substancję. Stosowane są bakterie tlenowe i beztlenowe.Niektóre pracują w obecności tlenu, podczas gdy inne go nie potrzebują. Podczas fermentacji beztlenowej uwalniany jest metan – gaz palny, który po uzyskaniu w bioreaktorze jest oczyszczany i wykorzystywany na potrzeby domowe lub przemysłowe.
3. Etap fizykochemiczny. Tutaj zawieszone cząstki są usuwane, głównie poprzez sklejanie ich w większe – koagulacja. Metod jest wiele - flotacja, wirówka, odparowanie, sorbenty, napowietrzanie (utlenianie) i inne. Fizykochemiczne metody oczyszczania ścieków pozwalają na usunięcie z cieczy wszystkich rozpuszczalnych, drobno zdyspergowanych substancji. W efekcie uzyskuje się wodę przemysłową, gotową do wysłania do zbiorników. Nie zaleca się picia tego płynu.
4. Dezynfekcja to ostatni krok. Najczęstsze metody to naświetlanie ultrafioletem, ozonowanie, chlorowanie.

W Rosji główną metodą dezynfekcji jest 30-minutowa ekspozycja na chlor. W Europie ta metoda jest od dawna zakazana. Po oczyszczeniu wodę teoretycznie można wypić, ale lepiej zastosować dodatkową obróbkę: filtrację w domu lub gotowanie.

Odprowadzanie ścieków

W niektórych przypadkach ścieki nie są oczyszczane, ale usuwane. W tym celu stosuje się metodę wypalania - tanią i wszechstronną, w której brudne odpływy wpadają do zapalonej pochodni. Woda odparowuje, a ciała stałe ulegają spaleniu. Powoduje to wytwarzanie wody i dwutlenku węgla. Wadą tej metody jest to, że zużywa się na nią dodatkowe zasoby paliwa.

Ścieki są usuwane metodą chemiczną, uzyskując strącanie, po czym stosowane są inne chemikalia i osad jest rozkładany na proste składniki. Ta metoda służy do oczyszczania wody w produkcji polimerów syntetycznych.

Normy dotyczące oczyszczania wody

Zgodnie z prawem, zanim ścieki dostaną się do zbiorników wodnych, należy je zidentyfikować pod kątem obecności szkodliwych substancji. W tym celu mierzy się przybliżony dopuszczalny poziom zanieczyszczenia, ustala się wymagania dotyczące sposobu oczyszczania cieczy.

Uwzględnić:

• obciążenie środowiska;
• dopuszczalne parametry zanieczyszczenia;
• ilość ścieków;
• częstotliwość emisji do zbiorników wodnych.

Wydajność oczyszczalni musi odpowiadać ilości wytwarzanych ścieków.

Podstawowe metody

System oczyszczania ścieków musi działać kompleksowo, aby całkowicie usunąć wszystkie szkodliwe i toksyczne substancje. Zastosowanie jednej metody nie daje stuprocentowego rezultatu.

Bioremediacja beztlenowa

Odbywa się to za pomocą bakterii, które otrzymują energię bez użycia tlenu. Jest to najbardziej opłacalna opcja, która pozwala na doprowadzenie poziomu oczyszczania ścieków do 90%.

Najskuteczniejszy system jest w przydomowych instalacjach kanalizacyjnych, gdzie odprowadzane są fekalia. Mikroorganizmy beztlenowe są dodawane z koncentratów, które można kupić w sklepie. Jednocześnie istnieje możliwość wyposażenia w odbiór gazu metanowego, który uwalniany jest podczas przetwarzania materii organicznej. Dodatkowym plusem metody jest bioreaktor. Aby uzyskać czysty gaz zdolny do spalania, należy go oczyścić z wilgoci i dwutlenku węgla.

Tak złożone instalacje znajdują zastosowanie w gospodarstwach domowych, w których hodowane są zwierzęta i ptaki. Przy dużych ilościach surowców bioreaktor zwraca się w ciągu roku, biorąc pod uwagę, że właściciele używają gazu i sprzedają nawóz organiczny.

Magazyn, w którym spadają ścieki pierwotne, nazywa się komorą fermentacyjną. Na dnie znajduje się osad czynny, czyli granulki - zbiorowiska bakteryjne. Mikroorganizmy rozmnażają się powoli, dlatego ważne jest utrzymanie optymalnych warunków ich przetrwania. Temperatura powinna wynosić 30 stopni. W trakcie pracy konieczne staje się wypompowanie niektórych mikroorganizmów. Odbywa się to ręcznie lub za pomocą maszyny kanalizacyjnej. Substancja jest bezpieczna - może być stosowana do karmienia zwierząt gospodarskich lub jako nawóz na terenie, ponieważ zawiera dużą ilość minerałów.

Wadą oczyszczania beztlenowego jest niska prędkość procesów i konieczność dodatkowych środków w celu usunięcia składników organicznych. Sprzęt jest drogi, bakterie wymagają stałego monitorowania temperatury otoczenia.

Oczyszczanie ścieków metodą tlenową

Aby kontynuować czyszczenie, ścieki z komory fermentacyjnej kierowane są do zbiornika napowietrzającego, w którym nadal pracują bakterie tlenowe. Tutaj proces przebiega szybciej. Mikroorganizmy rozmnażają się aktywniej dzięki obecności tlenu.

Pożądane jest, aby metody beztlenowe i tlenowe były stosowane razem, ponieważ tlenowe uzupełniają proces biologicznego oczyszczania.

Sprzęt reprezentują otwarte pojemniki - najczęściej żelbetowe prostokątne konstrukcje, do których dostaje się ciecz, wcześniej oczyszczona ze stałej materii organicznej. Aby zwiększyć populację bakterii, konieczne jest zwiększenie stężenia tlenu, co wymaga zainstalowania dodatkowego sprzętu.

Istnieją pewne wymagania dotyczące składu ilościowego bakterii. Na przykład najprostsze organizmy zjadają bakterie, eliminując stare komórki i mocno przerośnięte pewne populacje.

Wadą instalacji jest wysoka cena. Konieczne jest również znalezienie odpowiedniego miejsca do zainstalowania obu zbiorników.

Metody chemiczne i fizykochemiczne

Metody chemiczne najczęściej łączy się z mechanicznymi, ponieważ pojedynczo nie dają pożądanego stopnia oczyszczenia. Stosuje się preparaty, które neutralizują szkodliwe substancje lub utleniają je do bezpiecznych związków, które są następnie wychwytywane przez mechaniczne filtry lub urządzenia.

Jeśli ścieki są nasycone składnikami kwaśnymi, dodaje się do nich substancje alkaliczne - wapno, wodorotlenki, sodę. Jeśli dostarczane są alkaliczne płyny odpadowe, stosuje się kwasy - siarkowy lub chlorowodorowy. W efekcie otrzymuje się osady w postaci soli. Pehametr służy do kontroli kwasowości.

Ozonowanie to chemiczna metoda oczyszczania, której istotą jest utlenianie materii organicznej. Proces jest szybki – w krótkim czasie można oczyścić duże masy wody.

Wadą metody jest to, że przed ozonowaniem konieczne jest oczyszczenie z dużych zanieczyszczeń stałych, co zwykle odbywa się w komorach fermentacyjnych i zbiornikach napowietrzających. Również koszty energii są wysokie w przypadku tej technologii i odczynników zaprojektowanych dla niektórych jonów, na przykład żelaza lub manganu.

Metody fizykochemiczne stosuje się, gdy we wstępnie oczyszczonej cieczy znajdują się nie tylko rozpuszczalne, ale także zawieszone cząstki. Najważniejsze z nich to:

• Flotacja - pneumatyczna, ciśnieniowa, mechaniczna, elektryczna. W wyniku oddziaływania pęcherzyków powietrza i zawieszonych cząstek powstają kompleksy flotacyjne, które w postaci piany unoszą się na powierzchnię i są usuwane w kolejnym etapie.
• Metoda wymiany jonowej polega na zastąpieniu niektórych cząstek innymi. Czyszczenie odbywa się za pomocą wymieniaczy jonowych - substancji takich jak żywice syntetyczne.

Żywicę należy zregenerować po kilku cyklach aplikacji w celu usunięcia zabrudzonej warstwy. Stosowane są różne schematy czyszczenia, które zależą od rodzaju zanieczyszczenia i stężenia szkodliwych substancji.

Metody mechaniczne

Piaskowniki do oczyszczania ścieków separują ciecze od stałych nierozpuszczalnych cząstek - żużel, szkło, piasek.

W celu uzyskania wysokiej jakości separacji konieczne jest prawidłowe wyregulowanie natężenia przepływu cieczy przez łapacz piasku, aby cząstki miały czas na opadnięcie na dno.

Umiejscowienie zakładów przetwarzania

W przypadku oczyszczalni odpowiednie są płaskie obszary o niskim poziomie wód gruntowych, aby ciecz mogła zostać ostatecznie oczyszczona w gruncie. W domach prywatnych jest to działka ukryta przed wzrokiem ciekawskich. Pożądane jest, aby zapachy, które czasami pojawiają się podczas rozkładu materii organicznej, nie docierały do ​​sąsiadów.

Zazwyczaj sprzęt dobierany jest na podstawie charakterystyki terenu i rodzaju gleby. Na przykład na glinach ścieki techniczne są słabo wchłaniane i może wystąpić stagnacja.Dlatego instalowana jest komunikacja drenażowa, która usuwa płyn z terenu przez rury.

Zgodnie z wymogami sanitarnymi zbiornik kanalizacyjny musi znajdować się co najmniej 50 metrów od studni pitnej. Wokół studni filtracyjnej znajdują się pola filtracyjne, w promieniu których nie są położone studnie przeznaczone do wody pitnej.

Należy zachować odległość od krawędzi jezdni - co najmniej 3 metry. Jeśli jest ułożony kabel elektryczny, kanał jest usuwany z niego o 1 metr. Z gazociągu - 1,5 metra.