Чистая вода — дело техники!

ТЕОРИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД

     Очистка воды обычно представляет собой комбинацию нескольких процессов: физических, химических, биологических.
Они обеспечивают вначале удаление всех взвешенных веществ, затем коллоидных и растворенных неорганических и органических примесей.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА

     Любые природные и (или) сточные воды перед поступлением на основные очистные сооружения желательно подвергать пред-варительной обработке физическими или механическими способами, чтобы удалить вещества, присутствие которых нежелательно в дальнейших процессах обработки. Одновременно могут быть использованы один или несколько этих способов в зависимости от размеров очистной станции и качества сырого стока: процеживание; измельчение отбросов; удаление песка; предварительная обработка; удаление нефти и жиров; тонкое процеживание; удаление и обработка песка и отбросов.

КОАГУЛЯЦИЯ И ФЛОКУЛЯЦИЯ

     Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дислерсных частиц, т. е. частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ - коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их за счет того, что коллоидные частицы имеют слабый отрицательней заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, и между ними возникает взаимное притяжение.
     Флокуляция - процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений называемых флокулянтами. Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов металлов с целью повышения их скорости осаждения. Введение флокулянтов позволяет снизить дозу коагулянта, продолжительность коагуляции, увеличить размеры укрупненных агрегатов и, следовательно, повысить их скорость осаждения.
     Процесс интенсификации очистки воды методами коагуляции и флокуляции включает следующие стадии: дозирование и смешение реагентов со сточной водой, хлопьеобразование и осаждение хлопьев.

ФЛОТАЦИЯ

     Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например, ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических и др. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки.

СИСТЕМА АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

     Биологический и биохимический методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфатов, аммиака, нитритов и т.д.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности.
В процессах очистки сточных вод используют три основных способа существования микроорганизмов:

• культуры бактерий в свободном состоянии в активных илах аэротенков при средней и малой нагрузке или продолжительной аэрации;
• культуры бактерий в пленочных биофильтрах;
• культуры бактерий в биофильтрах с зернистыми загрузками.

    Любые природные и (или) сточные воды перед поступлением на основные очистные сооружения желательно подвергать предварительной обработке физическими или механическими способами, чтобы удалить вещества, присутствие которых нежелательно в дальнейших процессах обработки. Одновременно могут быть использованы один или несколько этих способов в зависимости от размеров очистной станции и качества сырого стока: процеживание; измельчение отбросов; удаление песка; предварительная обработка; удаление нефти и жиров; тонкое процеживание; удаление и обработка песка и отбросов.

Решетки

     Для процеживания используют стержневые решетки, которые позволяют предохранить очистные станции от поступления крупных примесей, способных оказаться причиной блокирования различных сооружений, а также выделить и экстрагировать более легкие и крупные примеси, находящиеся в исходном стоке, способные создавать препятствия в эксплуатации последующих сооружений.    
     Эффективность работы решеток зависит от величины прозоров между стержнями. Различают решетки с мелкими прозорами (от 3 до 10 мм), средними (от 10 до 25 мм) и крупными (от 50 до 100 мм). Решетки очищают либо вручную или, когда станция достаточно большая, с применением автоматизированной системы; в этом случае решетку называют механической стержневой решеткой.
     Решетки могут быть неподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками. Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки. Решетки изготовляют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Стержни мо-гут иметь круглое или прямоугольное сечение. Решетки допускается не предусматривать в случае подачи сточных вод на очистные сооружения насосами при установке перед насосами решеток с прозорами не более 16 мм или решеток-дробилок.

СИСТЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

     Можно выделить две основные группы биологических методов очистки сточных вод: анаэробные и аэробные.Особенностью анаэробных методов очистки является получение в качестве конечных продуктов при разложении органических углеводородных соединений метана и диоксида углерода. При использовании этих методов не требуется аэрация воды и образуется незначительное количество избыточного ила. 
     Особенностью аэробных методов очистки является обеспечение водных биоценозов кислородом. Кислород используется для окисления содержащихся в воде загрязнений путем получения минеральных соединений и биомассы. 
     Для России характерно использование аэробных методов очистки сточных вод, загрязненных органическими соединениями. Анаэробные методы очистки применяются в основном для переработки избыточного активного ила или биологических отходов. Мировой опыт использования анаэробных методов не раз подтверждал их эффективность для очистки сточных вод пищевой промышленности.

СИСТЕМА АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

     Биологический и биохимический методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфатов, аммиака, нитритов и т.д.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности.
     В процессах очистки сточных вод используют три основных способа существования микроорганизмов:

• культуры бактерий в свободном состоянии в активных илах аэротенков при средней и малой нагрузке или продолжительной аэрации;
• культуры бактерий в пленочных биофильтрах;
• культуры бактерий в биофильтрах с зернистыми загрузками.

     Установка биологической очистки включает в себя аэротенк со свободными культурами бактерий в суспендированном виде в присутствии воздуха или кислорода и последующий вторичный отстойник или осветлитель, предназначенный для осветления перерабатываемой воды и концентрирования активных илов, чтобы обеспечить их непрерывный возврат в аэротенк. Рециркуляция эта необходима для перераспределения воды и обеспечения в ней высокой концентрации активных илов для максимального удаления загрязнений.

ОЧИСТКА В АЭРОТЕНКАХ.

     Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддерживания ила во взвешенном состоянии. Аэрация воды - насыщение воды кислородом воздуха. Аэрация производится: в очистных водопроводных сооружениях с целью удаления из воды гидроокиси железа, свободной углекислоты и сероводорода, что существенно улучшает её качество; в сооружениях биологической очистки сточных вод (аэротенках, аэрофильтрах, биофильтрах) для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов (аэробных бактерий), осуществляющих процесс минерализации растворённых органических веществ и других загрязнений.
     Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают двух-, трех- и четырех-коридорные. Глубина аэротенков 2-5 м.

     Аэротенки подразделяются по следующим основным признакам:

1. Гидродинамическому режиму - на аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки промежуточного типа (с рассредоточенным вводом сточных вод);
2. По способу регенерации активного ила - на аэротенки с отдельной регенерацией и аэротенки без отдельной регенерации;
3. По нагрузке на активный ил - на высоконагружаемые (для неполной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной аэрацией);
4. По количеству ступеней - на одно-, двух- и многоступенчатые;
5. По режиму ввода сточных вод - на проточные, полупроточные, с переменным рабочим уровнем и контактные;
6. По конструктивным признакам.

     Наиболее распространены коридорные аэротенки, работающие как вытеснители, смесители и с комбинированными режимами.

В аэротенках применяются:

• мелкопузырчатые аэраторы- пористые керамические и пластмассовые материалы (фильтросные пластины, трубы, диффузоры) и синтетические ткани (мелкопузырчатые аэраторы обеспечивают наиболее интенсивное насыщение воды кислородом);
• среднепузырчатые аэраторы- щелевые и дырчатые трубы;
• крупнопузырчатые аэраторы- трубы с открытым концом;
• механические и пневмомеханические аэраторы.

Для сокращения объема застойных зон, увеличения коэффициентов массопереноса и уменьшения площадей застройки (габаритных размеров аэротенков) используют такие конструктивные элементы как струенаправлющие перегородки.

Конструктивно аппараты включают зону аэрации, в которой происходит насыщение иловой смеси ки-слородом воздуха, и одну или несколько зон осветления, где за счет специфической формы и значительного вихреобразования происходит формирование взвешенного слоя активного ила. Такой ил, с одной стороны, проявляет значительно большую активность в процессе биодеградации органических соединений, с другой - обеспечивается осветление жидкости. За счет невысокой средней скорости восходящего потока в верхней части зоны осветления происходит также отстаивание иловой смеси.      Значительное сокращение площадей, занимаемых станциями очистки сточных вод, может достигаться путем использования высокона-гружаемых аппаратов биологической очистки, например, аэротенков-осветлителей. Эти сооружения позволяют одновременно проводить биологическую очистку сточной воды взвешенным слоем активного ила и разделение ило-водной смеси. Для мелкопузырчатой аэрации необходимо получение пузырьков не только мелкого размера, но и получение их одинаковыми. При разных диаметрах пузырьков, они имеют разную энергетическую составляющую. При этом происходит коалесценция пузырьков, что приводит к барботажу в сооружении. Для получения мелких пузырьков используется пневмогидравлический способ аэрации. Дело в том, что применение перфорированных труб или фарфоровых тарелок неизбежно приводит к закупориванию мелких отверстий, и следовательно увеличению эксплуатационных затрат.

Эжекторы:

• Глубина погружения 1 - 6 м
• Массоперенос кислорода 1 - 65 кгО₂/час
• Мощность комплектных насосов 1 - 44 кВт
• Диаметр сопла эжекторов 27 - 95 мм

Аэромешалки:

• Глубина погружения 2- 9 м
• Массоперенос кислорода 20 - 85 м³/час
• Подача воздуха 150- 800 м³/час
• Мощность воздуходувок + мешалка 7- 39 кВт
• Диаметр сопла эжекторов 27- 95 мм