8.2 Классификация методов очистки сточных вод

Загрязненные сточные воды перед повторным использованием или выпуском в природные водные объекты должны подвергаться очистке с целью разрушения и удаления из них загрязняющих веществ, нормализации химического состава и физических свойств сточных вод. Выбор метода очистки зависит от фазово-дисперсного состава примесей, загрязняющих сточные воды, объема сточных вод, условий их выпуска, дальнейшего использования воды и других факторов. В связи с большим разнообразием состава и свойств производственных сточных вод применяют различные методы и способы их очистки, которые по существующей классификации подразделяют на четыре группы: механические, физико-химические, химические и биологические. В некоторых случаях используют термический метод, а также прибегают к захоронению или закачке сточных вод в глубокие подземные горизонты.

В соответствии с применяемыми методами используют различные типы очистных сооружений.

В табл. 7.1 представлены методы очистки сточных вод, типы применяемых для этого сооружений и их расположение в комплексе очистных сооружений.

Таблица 8.1

Методы очистки сточных вод и типы очистных сооружений

Цель очистки	Применяемые сооружения	Расположение сооружения в схеме очистки
Механические методы очистки используют для удаления из сточных вод взвешенных частиц минерального или органического происхождения
Задержание крупных плавающих примесей	Решетки, сетки	Устанавливают в местах образования сточных вод (при локальной очистке), на насосных станциях перед насосом или же в начале комплекса сооружений для механической очистки сточных вод
Задержание жиров, жироподобных веществ, эмульгированных масел методом отстаивания	Жироловушки	Располагают в местах образования стоков в цеховой и общезаводской системе очистки
Извлечение тяжелых минеральных примесей, осаждающихся при уменьше-нии скорости потока	Песколовушки – горизонтальные, вертикальные, с круговым движением воды	Устанавливают после решеток в комплексе сооружений механической очистки сточных вод
Удаление путем отстаивания мелких взвешенных веществ и остатков биопленки после биофильтра	Отстойники – горизонтальные, вертикальные, радиальные	Располагают после песколовушек в схеме механической очистки и после биофильтров
Физико-химические методы очистки предназначены для изменения физического состояния загрязнений с целью облегчения удаления их из сточных вод
Коагуляция – удаление из сточных вод мелкодисперсных взвешенных и эмульгированных веществ путем добавления к воде коагулянтов (извести, сульфата железа и др.)	Механические и гидравлические смесители; биокоагуляторы, в которые дополнительно добавляется активный ил или биопленка	Применяется в качестве предварительной обработки стоков и подготовки их к механической или биологической очистке
Флотация – удаление из сточных вод жиров, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ путем насыщения воды воздухом, что облегчает всплывание частиц на поверхность	Флотаторы разных конструкций (напорные, барботажные, пенные, вибрационные и др.)	Размещают в местах образования жиросодержащих стоков после жироловушки или вместо нее
Химические методы очистки осуществляются с помощью различных реагентов, вступающих в химические реакции с вредными загрязняющими веществами
Нейтрализация стоков – подкисление или подщелачивание с целью доведения рН до величины 6,5÷7,5	Резервуары-усред-нители кислых и щелочных стоков	Перед спуском сточных вод в канализационную сеть, на очистные станции или в водоемы
Хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение сточных вод с целью их обеззараживания (дезинфекции)	Смесители ершового типа, контактные резервуары	Размещают в конце очистного комплекса перед сбросом очищенных сточных вод в водоем
Биологические методы очистки основаны на окислении органических продуктов в сточных водах с помощью аэробных микроорганизмов
Уменьшение количества органических веществ путем биохимической минерализации с помощью микроорганизмов: - в естественных условиях	Биологические пруды, поля фильт-рации	Сточные воды направляют на биологическую очистку после сооружений для механической очистки
- в искусственных условиях	Биологические фильтры, высоконагружаемые аэрофильтры, дисковые биофильтры Аэротенки одно- и двухступенчатые, аэротенки-осветли-тели, аэротенки противоточные; окситенки	Располагают в комплексе сооружений биологической очистки между первичным и вторичным отстойниками Устанавливают в схеме био-логической очистки между первичным и вторичным отстойниками

Классификацию очистных сооружений по типам производят в соответствии с применяемыми методами очистки. Очистные сооружения разделяют на локальные, участковые, централизованные и групповые.

Локальные сооружения предназначены для очистки сточных вод определенного состава, образующихся на отдельных участках предприятия. На участковые сооружения подаются сточные воды от группы разнотипных источников загрязнения на одном и том же предприятии. К централизованным относятся сооружения, предназначенные для очистки всех сточных вод одного предприятия. На групповые очистные сооружения подают сточные воды от нескольких предприятий.

При выборе методов и оборудования для очистки сточных вод необходимо учитывать, что требуемая эффективность и надежность очистных устройств обеспечивается в определенном диапазоне концентраций примесей и расходов сточных вод. На большинстве предприятий пищевой промышленности расход и состав сточных вод изменяется во времени, что обусловлено видом используемого сырья, режимом его переработки, неравномерностью расходования воды в технологическом процессе и т.д. Такое непостоянство расхода и состава сточных вод осложняет работу очистных сооружений, в связи, с чем возникает необходимость разделения либо объединения сточных вод в потоки с учетом их количества. В отдельные потоки выделяют слабо загрязненные сточные воды одного или нескольких видов примесей; кислые и щелочные стоки; сточные воды, содержащие масла и другие нефтепродукты.

При отсутствии резко выраженных видов загрязнений все производственные сточные воды усредняют, объединяя их в один поток. Для этого на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, которые предназначены для приема и смешения отдельных порций сточных вод с разной концентрацией загрязнений и выпуск их на очистные сооружения с выравненным расходом и концентрацией.

Необходимую емкость усреднителя можно определить из уравнения:

,

где q – приток сточных вод, м³/ч;

t – расчетная продолжительность усреднения, ч;

k – постоянный коэффициент, равный 1,4.

На рис. 28 представлена конструктивная схема усреднителя, рекомендованная для использования на очистных сооружениях предприятий пищевой промышленности.

Чтобы не допустить осаждения взвешенных веществ в усреднителе, скорость протока сточных вод при минимальном расходе воды должна быть не менее скорости в канале, подводящем сточную воду, составляя при этом 0,7 – 1,0 м/сек. Интенсификация работы усреднителей достигается в результате перемешивания поступающей и находящейся в резервуаре-усреднителе жидкости механическими мешалками, барботированием воды сжатым воздухом или циркуляцией воды, создаваемой насосами.

Рис. 28 Схема усреднителя сточных вод (вид сверху):

1 – водоподающий лоток; 2 – распределительные желоба; 3 – водоотводящий лоток; 4 – продольные вертикальные перегородки; 5 – глухая перегородка; 6 – сборные желоба

К предварительной обработке сточных вод относится также их реагентная обработка: нейтрализация, коагуляция, флокуляция, обогащение биогенными элементами – солями аммония и фосфора и др. Реагенты вводят в сточную воду в виде раствора (мокрое дозирование) или в порошкообразном виде (сухое дозирование).

Смешивание реагентов (коагулянтов, флокулянтов и др.) с загрязненными сточными водами осуществляют в гидравлических или механических смесителях. Механические смесители выполняют обычно в виде пропеллерных мешалок, расположенных в небольших камерах перед отстойниками. К гидравлическим относят смесители коридорного типа и вертикальные. Продолжительность пребывания воды в гидравлических смесителях составляет 1-3 мин., в механических – 10-13 с.

Камеры хлопьеобразования предназначены для коагуляции коллоидных частиц под влиянием введенных в сточные воды коагулянтов и флокулянтов. Для этого используют вихревые или лопастные камеры, рассчитанные на время пребывания в них вод от 10 до 40 мин. Обычно камеры хлопьеобразования встраиваются в отстойники.