8.6. Очистка сточных вод

Сточные воды городской канализации содержат значительное количество органических и минеральных загрязнений, которые подразделяются на грубодисперсные, коллоидно-растворимые и нерастворимые. Необходимая степень очистки сточных вод определяется расчетом. При этом необходимо знать концентрацию загрязнений в сточных водах, количество сточных вод, мощность водоема, состав его вод и концентрацию в них растворенного кислорода. Спуск сточных вод в поверхностные водоемы регламентируется правилами охраны этих вод от загрязнений. В соответствии с ними после смешивания сточных вод с водами водоема в последнем должно содержаться не менее 4-6 мг/л растворенного кислорода в летнее время, содержание взвешенных частиц не должно увеличиваться более чем на 0,25-0,75 мг/л, величина рН = 6,5-8,5, значение БПК5 2-4 г/м³. Нормируется и ряд других показателей (содержание металлов, ядовитых веществ, температура и др.). Спуск сточных вод, в которых присутствуют возбудители болезней, разрешается только после их дезинфекции.

Методы очистки сточных вод можно подразделить на механические, химические, физико-химические и биологические. При механических способах очистки из сточных вод удаляется оседающие и всплывающие вещества. В процессе этой очистки можно задержать от 60 до 80% нерастворимых загрязнений. Для задержания крупных веществ и отбросов используют решетки и сетки. Для осаждения твердых частиц минерального происхождения (песка и гравия) служат песколовки, устраиваемые после решеток. В отстойниках осаждают как минеральные, так и органические нерастворимые взвешенные вещества. Свежий осадок из отстойников имеет сильный и неприятный запах. Поэтому его обычно отправляют в специальные емкости для перегнивания, а затем на обезвоживание и подсушивание, например на иловые площадки, пресс-фильтры, и т.п., после чего осадок может быть использован как удобрение или захоронен на полигоне ТБО.

Химические методы позволяют довести очистку сточных вод до 85% по взвешенным веществам и примерно до 25% по растворимым. Применение этих методов основано на том, что при введении в сточную воду раствора некоторых реагентов образуются хлопья, способствующие осаждения взвешенных частиц.

Биологические методы очистки применяются для извлечения из сточных вод мельчайшей взвеси, а также коллоидных и растворимых веществ, в результате аэробных биохимических процессов. Для биологической очистки сточных вод используют сооружения, которые можно объединить в две группы. К первой группе относятся сооружения, в которых биологическая очистка производится в условиях, близких к естественным, ко второй группе относятся биологические фильтры различного типа и аэротенки, в которых выращиваются аэробные микроорганизмы (в виде биологической пленки или активного ила), участвующие в минерализации органических веществ, поступающих со сточными водами.

При выборе сооружений для биологической очистки в первую очередь необходимо установить возможность использования полей орошения и фильтрации как наименее дорогих. Полями орошения называют специально подготовленные земельные участки, используемые для биологической очистки сточных вод и одновременно для агрокультурных целей. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод. Процесс биологической очисти на этих полях состоит в том, что при фильтрации сточных вод через грунт в нем задерживаются загрязняющие вещества, органическая часть которых под воздействием аэробных микроорганизмов минерализуется. Основные процессы биологической очистки протекают в верхних слоях почвы на глубине до 30 см, а весь процесс завершается на глубине 0,8-1,2 м. Минерализация наиболее интенсивно протекает в пористых грунтах, куда свободно проникает воздух, необходимый для жизнедеятельности бактерий. Очистка сточных вод в естественных условия происходит медленно, поэтому применяются искусственные сооружения, в которых поддерживают оптимальные условия для быстрого развития микроорганизмов (рис. 8.4).

Наибольшее распространение для биологической очистки сточных вод получили аэротенки, в которых выращиваются аэробные микроорганизмы в виде активного ила. Активный ил - это скопление микроорганизмов, способных сорбировать на своей поверхности органические загрязнения и окислять их за счет кислорода воздуха, подаваемого в аэротенк с помощью компрессоров. Образующийся в результате прироста микроорганизмов избыточный активный ил уплотняется в уплотнителях и направляется на сбраживание в метантенки.

Для образования активного ила требуется время, воздух и определенное качество сточных вод. Так, температура сточных вод должна быть до 30С, в них не должно быть веществ, вредных для жизнедеятельности микроорганизмов. Расход воздуха для очистки сточных вод зависит от БПК 20 в начале и конце очистки, а также интенсивность аэрации и степени использования воздуха. В схеме биологической очистки сточных вод (рис. 8.4) перед и после аэротенков устанавливают отстойники для осаждения взвешенных частиц.

Рис .8.4. Схема биологической очистки сточных вод:

1 – решетки; 2 – песколовки; 3 - первичный отстойник; 4 – аэротенк;

5 - вторичные отстойники; 6 – хлораторная; 7 - контактный резервуар;

8 - песковые площадки; 9 – метантенки; 10 - иловые площадки;

11 – илоуплотнитель; 12 – компрессорная; 13 – дробилка; 14 - газгольдерная

Выбор типа отстойника (горизонтальный, вертикальный, радиальный или двухярусный) производится на основании технико-экономических расчетов. После вторичных отстойников избыточный активный ил поступает на илоуплотнитель и в метантенки для сбраживания. При этом на 1 и 3 загрузке свежего осадка получают до 12 м³ биогаза, который утилизируется (сжикгается в печах или котлах), а отходы вывозятся на иловые площадки для захоронения. На рис. 8.5 приведена как пример схема центральной станции аэрации Санкт-Петербурга.

Рис. 8.5. Технологическая схема центральной станции аэрации

Санкт-Петербурга

Для обеззараживания сточные воды подвергаются дезинфекции хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия. Доза хлора для отстоянных сточных вод составляет 30 г на 1 м³, а после биологической очистки 10 г на 1 м³. Продолжительность контакта хлора со сточными водами составляет не менее 30 мин и осуществляется во вторичных отстойниках после биологических фильтров. С целью обеззараживания могут использоваться озонирование и другие методы.

Выпуск очищенных сточных вод в водоемы при полной биологической очистки допускается осуществлять у берега, а при механической очистки выпуск переносит на дно водоема и на значительное расстояние от берега. Этим достигается лучшее перемешивание сточных и природных вод, что способствует их интенсивной природной очистки.