Методы очистки сточных вод: от бытовых до промышленных

Стоки образуются в результате жизнедеятельности человека и производственной деятельности. Они представляют собой серьезную угрозу для окружающей среды. И если бытовые стоки несут чуть меньшую опасность, то сточные воды предприятий опасны куда больше. Очистка сточных вод – единственный способ сделать стоки полностью безопасными. Она включает в себя комплекс мер, направленных на предотвращение загрязнения водоемов, защиту здоровья человека, повторное использование водных ресурсов.

Сточные воды – это отходы, содержащие загрязнения различного происхождения и имеющие определенные свойства. Выделяют три основных вида:

1. Хозяйственно-бытовые. Включают отработанные воды, поступающие от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. Богаты органическими веществами, фекалиями, патогенными бактериями, бытовой химией и прочими отходами.
2. Производственные. Воды, отводимые с территории промышленных предприятий. Состав сложный и определяется видом производства. Нередко содержат токсичные компоненты.
3. Атмосферные (ливневые). Поступают неравномерно, объем зависит от уровня дождя или выпавшего снега. По степени загрязнения бывают загрязненными или условно чистыми. Обычно включают в себя минеральные отходы и нефтепродукты.

Состав промышленных стоков – это индивидуальный «отпечаток пальца» каждого предприятия. Он зависит от того, что производят, какие технологии используют и из чего делают продукцию. Например, на химическом заводе стоки богаты химическими веществами, которые могут быть ценными. Их извлекают физико-химическими методами.
Нефтехимические стоки – самые сложные. Их очищают в несколько этапов: сначала убирают крупные частицы, потом нейтрализуют вредные вещества, а затем используют физико-химические и биологические методы. Важно помнить, что даже на одном предприятии стоки могут быть разными. Поэтому их собирают в усреднители, чтобы сделать их более однородными и оптимизировать очистку.
Главная опасность хозяйственно-бытовых стоков, не прошедших очистку – содержание возбудителей холеры, дизентерии, брюшного тифа и многих других тяжелых заболеваний, которые приводят к эпидемии. А промышленные отходы еще включают в себя ядовитые не только для человека, но и для окружающей среды химические вещества, например, фенолы, хлориды, тяжелые металлы, соединения никеля, свинца и хрома.
Если говорить об отходах, сбрасываемых с мясных фабрик и рыбоперерабатывающих заводов, то в них присутствует множество органических включений, начиная с кровяных масс и заканчивая биогенными элементами. Вода, куда попали такие стоки, закисляется, падает уровень щелочности, начинается процесс активного гниения.

Нормативы очистки сточных промышленных вод зависит от того, где происходит их сброс. Есть два способа:

1. Сброс в городскую канализацию. Необходимо стать абонентом Водоканала и соблюдать ПДК (предельно допустимые концентрации) загрязняющих веществ. Городские власти могут устанавливать свои, более строгие требования. Превышение ПДК влечет за собой плату за сверхнормативный сброс.
2. Сброс в отдельный водный объект. В данном случае без разрешения на сбрасывание загрязняющих веществ и расчета НДС (нормативы допустимых сбросов) не обойтись. Нормы ПДК для водных объектов строже, чем для городской канализации, особенно для питьевых источников. Строится система очистки и отведения стоков в соответствии с разрешениями.

Процесс очистки стоков осуществляют с учетом норм, указанных в специальных регулирующих актах, в частности, Постановлении Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства РФ» и Постановлении от 21 июня 2013 г. N 525 «Об утверждении Правил осуществления контроля состава и свойств сточных вод».
В случае нарушения установленных нормативов предусмотрены достаточно серьезные штрафы. Также возможно приостановление деятельности предприятия сроком на три месяца.
Современные технологии очистки сточных вод направлены на повышение эффективности, снижение стоимости эксплуатации и улучшение экологических показателей технологических процессов. Наиболее популярные тенденции включают применение мембранных технологий, развитие и появление новых биологических методов очищения, интеграция (комбинирование) различных способов, а также использование систем автоматизации и эффективного управления очистными сооружениями.

Очистка стоков – не просто удаление грязи. Прежде всего, это комплексное очищение, позволяющее подготовить воду к повторному использованию.
Выбор метода очистки зависит от:

• происхождения стоков – бытовые, промышленные, с какого производства;
• состава стоков – какие вещества содержатся, насколько они вредны;
• цели повторного использования – какие требования к качеству воды, какие вещества нужно удалить.

Например, для получения технической воды удаляют почти все примеси, а для полива допустимо оставить некоторые компоненты в небольших количествах. Очистка может быть одно- или многоступенчатой: чем сложнее состав стоков и чем серьезнее требования к качеству очищенной воды, тем больше этапов очистки потребуется.

Механический способ очищения – первый этап в процессе очистки стоков, целью которого является отделение крупных по размерам нерастворимых частиц, таких как мусор, песок, жир и нефтепродукты. Этот метод предварительного очищения основан на принципе осаждения твердых фракций под действием гравитации. Также продукты утилизации могут процеживаться через сита и решетки.
Оборудование для механической очистки включает:

• механические решетки – за счет них удаляются крупные частицы мусора;
• фильтрующие песколовки – улавливают песок и другие твердые частицы, для этого используются центрифугирование, фильтрация и микрофильтрация посредством разнообразных фильтров;
• жироуловители – отделяют жир и масла от сточных вод;
• горизонтальные и вертикальные отстойники – используются для отстаивания и осаждения взвешенных частиц.

Механическая очистка сточных вод играет важную роль в общем процессе очистки, так как она позволяет удалить значительное количество загрязнений еще на начальном этапе, что облегчает дальнейшую биологическую и химическую обработку стоков.

Химическая очистка применяется для удаления растворенных веществ, вредных для окружающей среды. В ходе очищения используют реагенты, обеспечивающие достижение желаемого результата.
Основные методы:

1. Окисление. Применяется для обезвреживания опасных веществ, таких как цианиды, соединения металлов и сульфиды. Озон, хлор, пероксид водорода и марганцовка – популярные окислители. Озон наиболее эффективен, но дорогой.
2. Восстановление. Применяется для удаления легко восстанавливаемых веществ, например, соединений ртути, хрома и мышьяка. Используются сульфит железа, гидросульфит натрия, сероводород и другие реагенты.
3. Нейтрализация. Нейтрализуются кислоты и щелочи в сточных водах. Используется известковое молоко, сода, доломит и другие щелочные соединения.
4. Осаждение. Подходит для удаления нерастворимых веществ, которые выпадают в осадок. Метод менее эффективен, так как образует большой объем шлама, повышает токсичность и содержание солей в стоках.

Главное преимущество данного способа в эффективном удалении вредных веществ и возможность обработки различных типов сточных вод. Но очистка обходится дороже, также высока вероятность образования вторичных отходов.

Этот метод основан на использовании физических и химических процессов для удаления растворенных и коллоидных примесей.
Очистка осуществляется несколькими возможными способами:

• коагуляция – введение специальных реагентов (коагулянтов) для образования хлопьев, которые затем осаждаются;
• флотация – воздух подается в сточные воды, образуя пузырьки, которые прикрепляются к частицам загрязнений и поднимают их на поверхность;
• сорбция – используются спецматериалы (сорбенты), которые запускают сорбционные процессы и адсорбируют на своей поверхности вредные вещества;
• мембранная очистка – применяют полупроницаемые мембраны, например, мембраны обратного осмоса, пропускающие воду, но задерживающие растворенные вещества;
• ионный обмен – в процессе очистки применяют иониты, которые отлично избавляют жидкости от ионов металлов, солей.

Применима в том числе кристаллизация, когда растворенные вещества в сточных водах переводятся в твердую кристаллическую фазу. В сточные воды добавляют реагенты или изменяют температуру/pH, чтобы создать условия, при которых растворенные вещества становятся хуже растворимыми и выпадают в осадок в виде кристаллов на дне емкости. Затем кристаллы отделяют от сточных вод с помощью фильтрации или центрифугирования.

Биологическая очистка сточных вод использует микроорганизмы для разложения органических загрязнений, превращая их в безопасные вещества, такие как вода, соли и углекислый газ. Процесс может проходить в естественных условиях (поля орошения, биопруды) или в искусственных сооружениях (биофильтры, аэротенки).
Биофильтры – резервуары с фильтрационным материалом, заселенным микроорганизмами, которые очищают сточные воды. Аэротенки – резервуары с подачей воздуха, стимулирующей рост активного ила, богатого микроорганизмами, которые эффективно очищают стоки. Эффективность аэрации, как способа глубокой очистки стоков, зависит от количества кислорода, который присутствует в подаваемом воздухе.

Потоки сточных вод обязательно проходят процедуру обеззараживания, которая включает:

• хлорирование;
• ультрафиолетовое облучение;
• озонирование;
• обработку биоцидами.

Нужно помнить, что процесс обеззараживания воды протекает совместно с реакциями окисления органических соединений. В результате этого появляются токсичные хлорорганические соединения, способные оказать негативное воздействие на человека и окружающую среду.

Для получения максимального эффекта в современных очистных сооружениях применяются комбинированные системы очистки. Комплексный подход с последовательным использованием различных технологий обеспечивает более эффективное очищение сточных вод, чем одноэтапные методы, позволяя достичь нужных нормативных показателей и повысить качество очищенной воды.

Есть два основных вида очистных сооружений, которые предлагает компания «Водополис»:

1. Емкостные очистные сооружения.
2. Блочно-модульные станции.

Каждая из них имеет свои особенности и назначение.

Они представляют собой простые системы фильтрации сточных вод, которые больше подходят для автомобильных дорог и магистралей, заправочных станций, автомобильных моек и стоянок. Внешне это емкости из армированного стеклопластика, в которых установлено оборудование для очищения. Такие локальные очистные сооружения могут работать в комплексе с канализационными насосными станциями, используемые для подъема и перекачки жидкости в случае отсутствия возможности перемещения сточных вод по канализационной системе самотеком.

Блочно-модульные станции (БМОС) считаются уже более сложным и современным решением для очистки сточных вод. Применимы на различных объектах: от частных домов до промышленных предприятий.
Преимущества БМОС:

• мобильность – легко транспортируются и устанавливаются, подходят для временных объектов или мест с ограниченным пространством;
• модульность – модульная конструкция позволяет гибко адаптировать систему под конкретные потребности, изменяя количество, тип и форму модулей;
• высокая эффективность – обеспечивают многоступенчатую очистку, удаляя как крупные частицы, так и органические соединения;
• простота эксплуатации – легко монтируются и обслуживаются.

БМОС включают в себя механическую, биологическую и химическую очистку. БМОС широко используются для очистки сточных вод на строительных площадках, в сельской местности, на временных объектах, а также в промышленности.
БМОС бывают трех типов:

1. Блочно-модульные. Блоки заводской готовности соединяют и устанавливают непосредственно на объекте.
2. Стационарные. Устройство и монтаж сооружений проходит на территории предприятия.
3. Мобильные. Быстро монтируются и также быстро демонтируются. Подходят для временного использования.

БМОС способны перерабатывать от 10 до 1000 м3/сут отходов. Работы по монтажу проводятся в любых условиях. Возможна установка различных систем автоматики и переоборудование на любой стадии.
Для эффективной работы локальных очистных сооружений необходимо грамотное обслуживание и их организация, а также учет особенностей местности, природных условий и состава сточных вод.

Разработка качественной системы очистки – дело непростое. Приходится учитывать множество нюансов: от учета состава сточных вод до закупки технологического оборудования и средств очистки. Поэтому проекты должны реализовываться исключительно профессионалами, которые знают тонкости правильного выбора техники и методов очищения.