Фильтрация сточных вод, типы фильтров и методы очистки

Основные методы очистки сточных вод и типы очистного оборудования

1. Механические методы очистки (предварительные) предназначены для очистки производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод от крупных плавающих твердых примесей, взвешенных частиц, а также прочих загрязнителей: нефтепродуктов, нерастворимых металлов и их соединений размером от 10 -2 до 10 -4 см.

Основные типы оборудования: отстойники, фильтры, песколовки, нефтеловушки.

1.1. Отстой (седиментация) – естественный процесс выделения из воды грубодисперсных примесей (ГДП, диаметр частиц d 10 -5 см) путем осаждения под влиянием сил тяжести или всплывания частиц: , где 10 n –дисперсность частиц Д, для ГДП Д 10 5 .

Отстойники классифицируются в зависимости от расхода сточных вод и конструктивных особенностей (рис. 1.1.)

Рис. 1.1. Отстойники: а – вертикальный, б – горизонтальный, в – радиальный: 1 – подача сточной воды; 2 – выпуск очищенной воды.

Каждый вид отстойников наиболее эффективен в определенном диапазоне расходов стоков. Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности Q 10 000 м 3 /сут, горизонтальные 5 000 м 3 /сут, радиальные 20 000 м 3 /сут. Эффект очистки Э по взвешенным веществам: вертикальные отстойники – Э = 40 50 %, горизонтальные – Э = 50%, радиальные – Э = 50 60%.

Интенсификация процесса отстаивания воды достигается путем предварительной обработки ее реагентами, способными образовывать с водными загрязнениями агрегаты большой гидравлической крупности. К ним относятся: гидроксиды тяжелых металлов, активный ил, пузырьки газов.

1.2. Фильтрация применяется для частичной и глубокой очистки сточных вод от ГДП, дестабилизированных коллоидов и высокомолекулярных загрязнений

Фильтры (рис. 1.2) представляют собой емкость, изготовленную из различных материалов (металл, бетон, железобетон). Внутренний объем фильтра заполняется различным материалом, могут быть использованы природные материалы (песок, опилки, дробленый гравий, уголь, доменный шлак, мраморная крошка) и искусственные (полистирол, полипропилен и др.).

Эффект очистки Э = 80 %. Однако загрузку надо периодически промывать (не менее 2-х раз в сутки), либо полностью менять, а загрязненную загрузку утилизировать или отправлять на захоронения.

1.3. Сепарация – выделение из воды загрязняющих веществ в поле центробежных сил. К аппаратам подобного типа относятся центрифуги и гидроциклоны (рис. 1.3).

В системах водоочистки центрифугирование применяется, главным образом, при обезвоживании осадка, а гидроциклоны – для очистки воды от ГДП.

Эти устройства особенно эффективны, когда плотность ГДП существенно отличается от плотности воды – песок, металлическая и каменная пыль, окалина, жиры, масла и пр. Эффект очистки достигает 90 %.

Для гидроциклонов упрощенной конструкции Q =100 120 м 3 /ч., для многоярусных значительно выше.

2. Физико-химические методы очистки предназначены для очистки сточных вод от мелкодисперсных коллоидных соединений, а также веществ и молекулярной и ионной форме. К ним относятся очистка методом флотации, коагуляции с последующим осветлением, сорбции, экстракции, ионного обмена, реагентные методы.

2.1. Флотация основана на прилипании частиц загрязнений к пузырькам воздуха, которыми искусственно насыщается вода. Пузырьки воздуха, с прилипшими к ним загрязнениями, всплывают и на поверхности образуют пену, насыщенную загрязнениями, которую удаляют. Процесс флотации протекает в 8–10 раз быстрее, чем отстаивание, и заканчивается в течение 10–15 мин.

Слипание пузырьков газа с грязевыми частицами протекает наиболее интенсивно, если загрязнения гидрофобны (масла, нефтепродукты, угольная пыль др.).

В практике очистки производственных стоков наибольшее распространение получила напорная флотация (рис. 1.4), при которой воздух под давлением растворяется в воде.

Эффект очистки флотационных установок достигает 60 %. Процесс флотации можно интенсифицировать путем магнитной обработки воды (эффект очистки флотацией повышается на 30 %) или предварительной их гидрофобизацией загрязняющих веществ с применением реагентов.

2.2. Коагуляция с последующим осветлением. Коагуляция – процесс укрупнения коллоидальных частиц и перехода их в категорию ГДП. Очищает стоки от загрязнений II группы дисперсности (Д=10 5 –10 6 ), т.е. размер частиц – 0,1 0,01 мкм.

К основным методам коагуляции относятся: обработка воды электролитами (химическая коагуляция), электрокоагуляция, гетерокоагуляция (физическая коагуляция).

Основной путь очистки воды от коллоидных загрязнений включает обязательный этап их дестабилизации коагулянтами с последующей флокуляцией.

Работа осветлителей со взвешенным слоем (рис. 1.5) осадка и фильтров основана на принципе контактной коагуляции. Контактной средой осветлителя являются грубодисперсные фракции осадка, взвешенного в восходящем потоке воды. В процессе очистки происходит постоянное образование новых хлопьев осадка, его избыток отводится в илоуплотнитель.Эффект очистки сточных вод таким способом достигает 90 %. В качестве коагулянтов используют соли алюминия, железа, цинка. Скоагулированные хлопья осаждаются, а вода подвергается дальнейшей очистке.

2.3. Сорбция – процесс поглощения растворенных в воде веществ поверхностью твердого сорбента. (Особенно эффективно улавливаются вещества в молекулярном состоянии). Сорбция возникает самопроизвольно и продолжается с убывающей скоростью до достижения равновесного состояния.

Важно, чтобы поверхность сорбента была достаточно большой. Этим требованиям удовлетворяют пористые гидрофобные материалы: активированные угли, цеолиты, бентонитовые глины.

Сорбция позволяет достаточно глубоко очистить сточную воду (Э » 80 %), но при этом требуется большое количество сорбента.

Для улучшения сорбционных свойств природных сорбентов проводится их модификация, при прокаливании цеолитов при t = 300 400 о С удаляется кристаллическая вода, полезная удельная поверхность сорбента увеличивается в 4 20 раз).

Сорбционная очистка может осуществляться в статических и динамических условиях. В первом случае сорбент перемещается вместе с водой, во втором вода перемещается относительно частиц сорбента.

Технология сорбционной очистки в статических условиях предусматривает перемешивание воды с порошкообразным сорбентом (не менее 20 мин.) и последующее отделение загрязненного сорбента отстаиванием. С целью экономии сорбента применяют многоступенчатые схемы с параллельным и противоточным движением сорбента.

Сорбция в динамических условиях предусматривает использование гранулированных сорбентов.

2.4. Ионный обмен заключается в том, что твердый материал (ионит) поглощает из воды ионы загрязнений в обмен на эквивалентное количество других, одноименно заряженных обменных ионов, преходящих в воду. Таким образом, общая концентрация ионов в воде не изменяется, хотя ионный состав становится другим. Иониты, участвующие в обмене катионов называются катионитами, а анионов – анионитами. Процесс ионного обмена продолжается до достижения равновесного состояния.

Технология ионного обмена включает контакт очищаемой воды с ионитом и его последующую регенерацию (рис. 1.7).

Ионообменные методы применяются при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, от органических кислот, оснований и их солей. Эффект очистки достигает 80 %.

Ионообменные материалы – синтетические высокомолекулярные соединения кислого или щелочного характера и сульфоугли.

Наряду с синтетическими смолами, в качестве катионитов применяются природные материалы: слоистые, слоисто-ленточные и каркасные силикаты (вермикулит, цеолит, каолит).

Природные катиониты гидрофобны. Их качество может быть улучшено модификацией (прокаливанием при t = 300 400 о С, гидрофибизацией). Природные катиониты очищают воду от аммонийного азота, радиоактивных изотопов. Иониты применяются в установках (типа фильтров) с неподвижной и с псевдосжиженной загрузкой.

2.5. Реагентные методы очистки

В воду добавляется реагент, который связывает растворенные в воде загрязнения и переводит их в осадок. Метод применяется для удаления из сточных вод растворенных неорганических веществ ионного типа (соли, кислоты, основания), растворенных органических веществ (ПАВ), с переводов последних в нерастворимые комплексы. Эффект очистки достигает 97–98 %.

2.6. Окисление (озоном, ультрафиолетом (УФ), реагентами)

К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восстановительных потенциалов Е.

Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO₂; H₂O; NH₃ и осколки органических веществ различного строения. При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очитки достигает 99 %.

Озон О₃ – сильнейший окислитель. В реакции O₃ + 2H + + 2е – « O₂ + H₂O Е_О3 = +2,07 В.

Взаимодействие озона с загрязнителями воды происходит поэтапно и медленно и завершается образованием молекулярного кислорода. На промежуточных этапах выделяются анионы ОН – , каталитически усиливающие окислительные процессы с участием кислорода О₂.

Окисление сопровождается потерей озоном атома кислорода или внедрением молекул озона в окисляемое вещество (процесс ознолиза). Ход процесса оптимизируется правильным выбором рН воды и применением катализаторов – металлов с переменной валентностью.

Озонаторные установки (рис. 1.8) сложны, громоздки и требуют соблюдения техники безопасности. Кроме того, их производительность невелика q = 4 6 кг О₃/час, а затраты электроэнергии значительны.

Особенностью реакторов для окисления озоном является создание условий экономного использования этого дорогостоящего реагента. Задача заключается в максимальном ускорении процесса, так как озон достаточно быстро разлагается. Скорость саморазложения зависит от температуры, рН и солевого состава воды. Продолжительность пребывания в реакторе складывается из времени растворения озона в воде и продолжительности непосредственно химических реакций.

Окисление ультрафиолетом. В толщу воды помещается источник УФ-излучения (ксеноновые, вакуумные лампы). При контакте с водой образуется озон, который окисляет находящиеся в воде загрязнения. Слой воды над источником УФ-излучения – 0,5 2 мм, следовательно, производительность установок очень мала.

В качестве окислительных реагентов применяются также хлор (газ и хлорная известь), перманганат калия, кислород, перекись водорода.

2.7. Нейтрализация – реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей.

Кислоты и основания в водном растворе диссоциируют, насыщая его катионами Н + (кислоты) или анионами ОН – (основания). В результате водородный показатель (рН) уменьшается или увеличивается.

Для уменьшения рН воды ее обрабатывают кислотами, для повышения – основаниями.

Выбор нейтрализующих реагентов производится с учетом их эффективности (продолжительность и полнота процесса, удельные дозы реагента), количества и характера образующегося при нейтрализации компонентов (газы, осадки, растворенные вещества), условий применения (хранение, подготовка к использованию, удобство дозирования, безопасность обслуживания реагентного хозяйства).

Из кислот наиболее часто применяют серную, реже – соляную кислоту, из щелочных реагентов – гашеную известь, кальцинированную соду, едкий натр, реже – известняк, доломит CaMg(CO₃)₂.

Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).

Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме.

Химическая реакция происходит мгновенно, но условия, от которых зависит ее возможность, требуют контакта между нейтрализуемым веществом и реагентом в течение 5–10 мин и более.

Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.

2.8. Экстракция (от лат. – извлечение) – метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера (рис.1.9).

В большинстве случаев экстракция целесообразна при глубокой очистке высококонцентрированной воды с содержанием загрязнений до 3–4 мг/л и более.

В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости и сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.

Технология экстракции включает следующие последовательные операции:

1. Интенсивное перемешивание экстракта с водой для достижения максимальной площади контакта между этими фазами;

2. Быстрое и полное разделение экстракта и рафината;

3. Удаление экстракта и его регенерация

3. Биологические методы очистки

Биохимическая деструкция остаточных загрязнителей в сточных водах происходит в результате таких процессов, как окисление, восстановление, гидролиз, дезаминирование и др.

Принципиальное отличие биохимических процессов деструкции от химических заключается в том, что первые осуществляются с участием катализаторов биохимического происхождения – ферментов.

В сооружениях для биологической очистки воды формируется биоценоз, т.е. совокупность микроорганизмов, растений и животных, связанных между собой условиями совместной жизнедеятельности. Основную часть биологической массы составляют микробы, генерирующие необходимые для очистки ферменты. Биоценоз образуется естественным путем и при изменении влияния внешних факторов способен к саморегулировке. В зависимости от рода питания различают метатрофы, использующие органику, и прототрофы, использующие неорганические соединения.

На жизнедеятельность микроорганизмов оказывают влияние температура, рН, концентрация субстрата.

На сооружениях биологической очистки из стоков можно извлечь бензол, толуол, хлорфенол, СПАВ, многие нитраты, белки, жиры, углеводы, свинец, кадмий, ртуть и другие загрязнители.

К сооружениям биологической очистки отностся: аэротенки, биофильтры, биопруды. Аэротенк – резервуар, в котором сточная вода смешивается с активным илом; получается иловая смесь (рис. 1.10).

После отстаивания иловой смеси очищенную воду необходимо обеззаразить (обработка хлором или его производными). Аэротенки используются для любых расходов сточных вод.

В биофильтрах (рис. 1.11) сточная вода проходит через слой загрузочного материала, покрытого биопленкой. Отмирающая биопленка выносится из загрузки очищенной водой. В качестве загрузки могут быть использованы различные материалы (дробленые горные породы, пластмассы, синтетические ткани и др.).

Производительность биофильтров – до 50 тыс. м 3 /сут.

Биофильтры и аэротенки обеспечивают высокий эффект очистки. Эффект очистки после сооружений: БПК_п = 12 мг/л, взвешенные вещества – 15–20 мг/л, ХПК – 50–90 %, нитраты (NH₄) 50–60 %, фосфаты (Р₂О₅) – 35 %.

Все об оборудовании для очистки сточных вод

Правильный подбор очистных сооружений и их грамотное использование – это гарантия, что сточные воды будут максимально освобождены от примесей.

Современное оборудование отличается высокой мощностью и низким энергопотреблением. Установки служат долгие годы, если их правильно эксплуатировать. Самое ценное – процесс очистки во многих случаях становится автономным и требует минимального контроля человека.

Разновидности

На разных этапах очистки стоков используются такие виды установок:

1. Механические: решетки, песколовки, отстойники, сита, барабанные сетки, нефтеловушки, фильтр-прессы, фильтр-патроны.
2. Физико-химические: мешалки, усреднители, флотационные машины, фильтры с зернистой загрузкой, сепараторы и центрифуги, электролизеры, ионообменные фильтры, сорбционные блоки.
3. Биологические:аэротенки, биореакторы, биофильтры, метантенки, станции биологической очистки.
4. Доочистка воды: ультрафильтационные системы (мембранные установки), барабанные и дисковые фильтры.
5. Дезинфекция: установки ультрафиолетового облучения, системы дозирования реагентов.

Основное оборудование для очистки сточных вод работает в комплексе с:

• насосными станциями;
• аэраторами;
• воздуходувками;
• дренажными системами;
• конвейерами;
• уплотнителями;
• системами подачи воды.

О самых распространенных установках и системах рассказано ниже.

Решетки

Применяются на механическом этапе, используются для грубой и тонкой очистки. Решетка – это фильтрующее полотно в прямоугольной раме, набранное из стержней. Расстояние между стержнями определяет эффективность очистки.

Обратите внимание. Обычно размер прозоров колеблется от 2 до 8 мм. Если очищаются канализационные стоки, показатель не превышает 16 мм.

Оборудование задерживает крупные органические и минеральные загрязнения, подготавливает стоки к следующим этапам очистки. Отбросы задерживаются фильтрующим экраном, который периодически прочищается граблинами.

Виды решеток:

1. Барабанная – вращающаяся корзина, состоящая из стержней. Работает в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала.
2. Шнековая – винтовая конструкция. Обеспечивает тонкую очистку хозяйственно-бытовых и промышленных стоков целлюлозно-бумажных комбинатов, текстильных, пищевых предприятий.
3. Ленточная – полотно из набора пластин, установленное на раму. Решетка постоянно движется.
4. Ступенчатая – оборудование с двумя комплектами пластин, выполненных в виде ступенек. Первый комплект неподвижный, а второй постоянно совершает круговые движения в одной плоскости с фиксированными пластинами.
5. Вертикальная – устанавливается на вертикальный трубопровод.

Нефтеловушки

Оборудование используется на автомойках, заправках, автосервисах, лакокрасочных и нефтеперерабатыващих предприятиях.

Нефтеловушки представляют собой автономные очистные сооружения, состоящие из 3 или 4 камер:

• В первой происходит механическая очистка стоков от песка и грязи методом отстаивания.
• Воды проходят через решетку и коалесцентный фильтр и попадают во вторую камеру. При движении жидкости образуется пленка нефтепродуктов, которая удаляется механическим способом.
• Третья камера оснащена сорбционными фильтрами. Они очищают стоки от остатков нефтяных продуктов.
• При необходимости высокой степени очистки используется оборудование с четвертой камерой – в ней расположены угольные фильтры. После прохождения через них концентрация нефтепродуктов в воде не превышает 0,05 мг/л.

Интересно. Современные системы оснащены автоматической сигнализацией, которая срабатывает, когда слой отделенных нефтепродуктов становится слишком большим.

Также оборудование имеет устройство автоматической блокировки, предотвращающее утечку загрязнений. Самые мощные нефтеуловители пропускают 50 л сточных вод за 1 секунду.

Отстойники

Оборудование применяется для удаления крупных механических загрязнений или осаждения побочных продуктов очистки.

Отстойники бывают первичными – в них воды попадают до биологической очистки. Там грубодисперсные вещества выпадают в осадок.

На вторичные отстойники стоки поступают после аэробной очистки – в резервуаре происходит осаждение активного ила.

Разновидности отстойников по режиму работы:

• Проточные – оседание примесей происходит при постоянном течении воды.
• Контактные (периодического действия) – стоки заливаются в резервуар и остаются неподвижными.

1. Горизонтальный – прямоугольный резервуар с несколькими отделениями. В нем находятся водораспределительные устройства, трубопроводы и приспособление для удаления осадка. Сточные воды движутся в горизонтальном направлении. Этот вид отстойников применяется в водопроводах с высокой производительностью.
2. Вертикальный – резервуар, в сечении которого лежит круг или квадрат. Оборудован камерой хлопьеобразования, желобами для отвода воды, трубами для удаления осадка. Жидкость движется снизу вверх. Вертикальный отстойник подходит для очистки небольшого количества хозяйственно-бытовых стоков.
3. Радиальный – округлый резервуар, в который жидкость подается снизу и движется от центра к сторонам. Загрязнения удаляются подвесным устройством. Осадок подается в приямок отстойника.

Фильтры

Процессы фильтрования происходят в двух типах оборудования:

1. Установки с неподвижной фильтрующей перегородкой: барабанные вакуум-фильтры, дисковые, картриджные фильтры патронного типа, ленточные вакуумные и листовые фильтры, фильтры-прессы.
2. Установки с зернистым (несвязным) фильтрующим слоем: напорные и безнапорные фильтры.

Оборудование первой группы улавливает крупные и мелкие частицы, часто их используют для выделения ценных веществ. Механические фильтры (сита, песко- и жироуловители) используются для грубой очистки.

Установки с зернистым фильтром очищают большой объем промышленных сточных вод. Если нужно довести химический состав стоков до норм ПДК, используют методы ультрафильтрации.

В фильтрующих установках высокоэффективна система обратного осмоса, оснащенная несколькими мембранами. В установке создается разница давлений, благодаря чему воды проходят через нанопоры, а примеси задерживаются.

Полупроницаемые среды изготавливают из синтетических полимеров. Размер пор не превышает 0,2 мкм, что позволяет отсеивать большинство мелкодисперсных частиц.

Сепараторы

Установки очищают от:

1. частиц жира и масел,
2. легких минеральных жидкостей,
3. крахмала,
4. нефтепродуктов.

Сепараторы используются реже, чем фильтры и отстойники, что связано с их высокой энергоемкостью.

Это оборудование оптимально применять в таких случаях:

• примеси являются технологически ценными;
• стоки сильно загрязнены мелкодисперсными веществами, которые не взаимодействуют с реагентами;
• осадок из стоков необходимо полностью отделить от воды.

В сепараторе происходит вращение рабочего элемента (ротора), благодаря чему мелкодисперсные частицы переносятся к стенкам, а воды остаются в центре.

Такое разделение происходит под влиянием центробежных сил.

Осветленная вода течет к сливным окнам, а твердая фаза поступает в выгрузочные окна.

Для очистки сточных вод применяют жидкостные сепараторы.

Флотаторы

Установки используются для физико-химической очистки, в ходе которой удаляются мелкодисперсные нерастворимые частицы. Во флотаторе образуется множество пузырьков воздуха или другого газа, которые поднимаются вверх и захватывают с собой примеси.

1. Напорный флотатор – прямоугольный резервуар из нержавеющей или углеродистой стали. Перед ним расположен сатуратор, насыщающий сточные воды воздухом. По трубам смесь направляется в распределительное устройство, где перемешивается и равномерно распределяется по объему камеры. Там же с помощью воздушного эжектора вода дополнительно аэрируется.
2. Электрофлотатор – установка, в которую помещены нерастворимые электроды. Пузырьки кислорода и водорода выделяются в процессе электролиза, который возникает при подключении оборудования к источнику электроэнергии.
3. Механический флотатор – пузырьки газов генерируются вращающейся турбиной, специальными трубами или рабочим колесом с лопастями.

Флокуляторы

Оборудование используется на этапе физико-механической очистки сточных вод. В жидкость добавляют специальные вещества (флокуляторы), которые объединяются с загрязнениями, образуют хлопья и выпадают в осадок.

Процесс происходит в смесителях разной конструкции:

1. дырчатые;
2. перегородчатые;
3. шайбовые;
4. вертикальные;
5. механические с лопастными/пропеллерными мешалками.

Первые четыре вида смесителей относятся к гидравлическим. В них воды смешиваются, когда меняется направление их движения и скорость потока.

В механических установках работу выполняют механизмы, работающие от электроэнергии. После перемешивания воды отправляются в камеру хлопьеобразования.

Станция дозирования реагентов

В системах очистки сточных вод используются:

• дозирующие насосы;
• датчики и расходомеры;
• контроллеры;
• химических реагентов.

Станции подают в сточные воды химическое вещество в определенном количестве.

Они работают по установленному алгоритму, который задается управляющим персоналом. Насосы-дозаторы периодически всасывают раствор из реагентной емкости и подают определенный объем в систему. Современные установки оснащены ЖК-дисплеем.

Мембранный биореактор

Оборудование предназначено для биологической аэробной очистки сточных вод. Биореактор представляет собой аэротенк с мембраной, через которую сточные воды проходят после взаимодействия с бактериями.

Активный ил, твердые вещества, болезнетворные микроорганизмы остаются за мембраной, а отфильтрованная вода поступает на повторное использование.

Применение мембранного биореактора упрощает технологическую схему и повышает эффективность биологической очистки.

В оборудовании используются половолоконные ультрафильтрационные или микрофильтрационные материалы. Модуль состоит из 10-20 кассет с мембранами, каждая из которых задерживает частицы размером от 0,03-0,1 мкм.

Преимущества использования мембранных биореакторов:

• Сокращение 30-70% площади, которую занимает оборудование.
• Возможность увеличения/уменьшения производительности без изменения технологической схемы.
• Сохранение высокой концентрации активного ила – биоценоз не вымывается из биореактора.
• Повышение устойчивости работы оборудования к залповым сбросам.

Биофильтры

Оборудование используется для биологической аэробной очистки. Биофильтр – это резервуар, в котором сточные воды фильтруются через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой. Последняя представляет собой колонию бактерий.

Биофильтр состоит из таких частей:

1. Фильтрующая загрузка (тело фильтра) – пористый материал с малой плотностью. В установках с объемной загрузкой используют щебень, гравий, керамзит, шлак, а в биофильтрах с плоскостной загрузкой – термостойкие пластмассы. На поверхности этих материалов развивается биологическая пленка, расщепляющая органические загрязнения.
2. Водораспределительное устройство – равномерно орошает тело фильтра сточными водами.
3. Дренажная система – удаляет очищенную воду.
4. Аэратор – устройство подачи кислорода.

Если в сточных водах высокая концентрация легкоразлагаемой органики (например, лактозы), биофильтры эффективнее, чем аэротенки.

1. Капельные – сточная вода подается сверху на фильтрующую загрузку. Форма резервуара зачастую прямоугольная. Оборудование не нуждается в принудительной аэрации, она происходит естественным образом. Высота слоя загрузки – 1-2 м, фракция загрузочного материала – 20-30 мм, а показатель пористости – 40-50%.
2. Высоконагружаемые (аэрофильтры) – отличаются от капельных окислительной мощностью. Показатель повышается благодаря системе искусственной аэрации. Высота загрузки – до 2-4 м, фракция материала – 40-60 мм.
3. С плоскостной загрузкой – в них используются материалы с пористостью 70-90% (пластмассы, керамика, металл, ткани). Такие показатели позволяют отказаться от принудительной вентиляции. Материалы плоские, поэтому они плотно соприкасаются друг с другом. Между ними не образуется мертвых зон, что бывает при использовании засыпного сырья. Высота фильтрующего материала – 1-8 м.

Установки барботирования и аэрации

На очистные сооружения часто поступают высококонцентрированные сточные воды, которые затрудняют работу оборудования. Чтобы снизить нагрузку на систему, стоки разбавляют, смешивая их с менее концентрированной жидкостью.

Процесс происходит в резервуарах-усреднителях. Сточные воды перемешиваются с помощью сжатого воздуха. Для этого применяют усреднители барботажного типа.

Барботерами служат перфорированные трубы, на которых есть отверстия диаметром 3 мм с шагом 8-16 см. Они укладываются горизонтально вдоль резервуара. Через отверстия подается сжатый воздух, и стоки перемешиваются. С помощью этого оборудования также осуществляется аэрация жидкости.

Интересно. Для насыщения сточных вод воздухом используются аэрационные системы – это сеть распределительных трубопроводов, по которым подается сжатый воздух от нагнетательных аппаратов.

Оборудование подсоединяется к биологическому очистному сооружению, работает от источника электроэнергии. Системы функционируют постоянно или периодически. Сжатый воздух подается в аэрационные трубы с помощью воздуходувок.

Есть 2 вида аппаратов:

1. Вихревые – воздух всасывается в рабочую зону, затем по спиралевидной траектории проходит по каналу и попадает в аэрационные трубы.
2. Ротационные (безмасляные) – воздух втягивается и сжимается, когда два трезубых ротора, расположенных параллельно, выполняют работу поршня.

Производители

Крупные компании предлагают не просто купить оборудование, но и разрабатывают проекты очистных сооружений по индивидуальному плану.

В России пользуются популярностью такие производители:

Заключение

Качество оборудования определяет эффективность очистки сточных вод. Если установки правильно подобраны под конкретные стоки, они обеспечат максимальный результат.

Каждое предприятие использует свой комплекс оборудования для очистки сточных вод, поэтому его ассортимент столь широкий. Сначала сточные воды проходят через грубые фильтры, которые задерживают крупный мусор.

В нефтеловушках улавливаются жиры, остатки топлива. Мелкодисперсные частицы осаждаются в смесителях или поднимаются вверх во флотаторах. В аэротенках и биореакторах микроорганизмы разлагают органику. Ультрафильтрационные системы доводят химический состав воды до норм ПДК.

Лекция 1. Фильтрация сточных вод

Фильтрование является традиционной технологией очистки воды. Это способ очистки, направленный на извлечение разного характера частиц из воды методом её процеживания через специальные слои загрузок. Фильтры позволяют очищать исходную сточную воду от песка, ила, мутности, окалин и других взвешенных веществ.

• Фильтры из песка и гравия применялись в Индии за 2000 лет до н.э.
• Римляне рыли каналы рядом с озёрами, чтобы воспользоваться естественной фильтрацией через стенки каналов.
• Коммерческое фильтрование воды появилась во Франции около 1750 года.
• Фильтрование в муниципальной системе водоснабжения стало применяться в Англии и Шотландии на рубеже XVIII-XIX вв.
• Первая система медленных песчаных фильтров современного типа появилась в Лондоне в 1829 году.
• Скорые фильтры появляются в США в 1880-х.
• Первая муниципальная установка с коагуляцией и фильтрацией – Сомервилль, Нью-Джерси, 1885 год.
• «Surface water treatment rule» 1989 года – первый нормативный документ, предписывающий повсеместное применение фильтрования в США.

Фильтрующая загрузка

Размеры гранул фильтрующей загрузки, обычно применяемой в фильтрах, приведены в Таблице 1, размеры частиц взвешенных веществ – в Таблице 2.

Таким образом, не подготовленная однородная загрузка (в зависимости от её типа) не может механически удерживать частицы мельче 30-80 мкм.

Медленные фильтры

Медленные песчаные фильтры – наиболее старая разновидность фильтров. Крупные взвешенные частицы, задерживаясь в верхнем слое загрузки, уменьшают площадь пор, через которые проходит жидкость, позволяя, таким образом, улавливать и более мелкие частицы.

В результате на поверхности загрузки через некоторое время (30-40 часов) образуется мелкопористая плёнка активного ила «schmutzdecke», эффективно очищающая проходящую через неё жидкость от взвешенных веществ и бактериальных загрязнений.

Ключевые особенности медленных фильтров

• Жидкость проходит через слой мелкого песка с низкой скоростью (0,05-0,2 м/ч) под действием силы тяжести.
• Основные механизмы улавливания загрязнений – физическое заклинивание пор частицами и биодеструкция органики.
• Поверхностная (плёночная) фильтрация – в удалении загрязнений участвует только поверхностная плёнка.
• Регенерация фильтра осуществляется путём удаления верхнего слоя каждые несколько недель/месяцев.
• Медленные фильтры просты в обслуживании, не требуют применения химических препаратов.
• Редко применяются в крупных городских системах водоснабжения (около 0,1% от общего количества систем в США).
• Как правило, применяются в малых системах водоснабжения, где простота обслуживания является важным преимуществом.
• Мутность воды до прохождения фильтра не должна превышать 50 NTU (на практике желательно не превышать 10 NTU).

Мутность воды

Мутность измеряется в NTU (Nephelometric Turbidity Unit), нефелометрических единицах мутности. (1 NTU = 0,13 мг вв на литр для кремнезёма). За пределами США применяется единица измерения FNU (Formazine Nephelometric Unit) от формазина, вещества используемого для приготовления эталонных суспензий. 1 NTU = 1 FNU.

• в озёрах: 1 ÷ 20 NTU;
• в реках 10 ÷ более 4000 NTU;
• не более 0,3 NTU у очищенной воды.

Для большинства систем на выходе стремятся получить значение мутности менее 0,1 NTU (мутность не фиксируется)

Эффективность фильтрации определяется по мутности потока сточных вод. Измерение мутности выявляет присутствие диспергированных взвешенных веществ, например, органических частиц сульфидных водорослей.

Для измерения мутности потока служит прибор турбидиметр, с помощью которого мутность определяется на основании анализа взаимодействия света и взвешенных частиц в жидкости. Принципиальная схема данного процесса приведена на Рисунке 3.

Сравнение интенсивности рассеянного и прошедшего света осуществляется посредством нефелометра (турбидиметра) (от греч. ν ε φ ε λ η — «облако»). Калибровка прибора осуществляется на формазиновой суспензии.

Скорые фильтры

Скорые фильтры, вытеснившие в XX веке медленные, значительно более распространены для очистки воды. Их ключевые особенности:

• Значительно большая скорость фильтрации (примерно в 100 раз, обычно 5-15 м/ч).
• Загрузка более крупная, более однородная
• Фильтрация происходит преимущественно не за счёт механического заклинивания пор загрузки более крупными взвешенными частицами, а по своему принципу скорее напоминает отстаивание.
• Частицы прилипают к гранулам фильтрующей загрузки и таким образом удаляются из потока. Для предотвращения электростатического отталкивания требуется предварительная обработка фильтруемой жидкости коагулянтом.
• Глубинная фильтрация – удаление взвесей идёт по всей высоте слоя загрузки.
• Мутность фильтрата меняется со временем.
• Потеря напора на фильтре со временем возрастает, по мере того, как он зарастает и уменьшается его гидравлическая проницаемость.

Наименьшее значение из пары t B t h l (см. Рисунок 4) соответствует продолжительности функционирования фильтра. По истечению этого времени фильтр подвергается промывке. Мощный обратный поток очищает гранулы и вымывает взвеси из загрузки.

• Однотипная загрузка (как правило, песок);
• Загрузка двух типов (песок и антрацит);
• Загрузка нескольких типов (песок, антрацит, гранатовый песок, ильменит, активированный уголь).

Загрузка промывается и просеивается с целью добиться более однородного распределения размеров частиц, измеряемого Коэффициентом Однородности U C = d 60 / d 10 , где d 10 – эффективный диаметр частицы (ES), превышающий диаметр лишь 10% частиц от общей массы загрузки.

Очистка сточных вод различными способами, современные фильтрационные системы

Неотъемлемой частью бытовых и производственных процессов является фильтрация сточных вод. При фильтрации загрязненную жидкость пропускают через пористые материалы для отделения ила, песка, окалины и других дисперсных частиц от жидкой среды. Конструкцию фильтрующей системы, тип устройства для процеживания выбирают в зависимости от объема сточных вод, нуждающихся в очистке, их физико-химических качеств, степени загрязнения и требуемой степени очистки.

Фильтрующая загрузка

Размеры гранул фильтрующей загрузки, обычно применяемой в фильтрах, приведены в Таблице 1, размеры частиц взвешенных веществ — в Таблице 2.

Таблица 1: Размеры гранул фильтрующей загрузки

Таблица 2: Размеры частиц взвешенных веществ

В однородной среде сферических частиц диаметром d частица диаметром 0,15 d пройдёт через поры.

Читайте также: ТОП-12 центробежных насосов для скважины: рейтинг лучших + рекомендации по выбору оборудования

Рисунок 1: Пропускная способность однородной загрузки

Таким образом, не подготовленная однородная загрузка (в зависимости от её типа) не может механически удерживать частицы мельче 30-80 мкм.

Биофильтры доочистки сточных вод

Этот блок доочистки сточных вод нашей компанией изготавливается из стеклопластика методом машинной намотки. Он представляет собой прочную, долговечную водонепроницаемую цилиндрическую емкость, а в его конструкцию, помимо корпуса, входят:

• Входной патрубок;
• Выходное отверстие с заглушкой;
• Насос;
• Инертная загрузка (керамзит).

В эти фильтры доочистки сточных вод стоки поступают через входные патрубки, после чего равномерно распределяются по поверхности керамзита, играющего роль инертной загрузки. В результате этого образуется многослойная биопленка, состоящая из колоний бактерий различных видов. Именно они в процессе своей жизнедеятельности разлагают примеси биологического происхождения. Кроме того, по мере того, как стоки просачиваются через слой керамзитной подсыпки, происходит анаэробное окисление водорода и углерода, в результате которого образуется вода и аммонийный азот. Последний в дальнейшем доокисляется сначала до нитритов, а потом и до нитратов.

Медленные фильтры

Медленные песчаные фильтры — наиболее старая разновидность фильтров. Крупные взвешенные частицы, задерживаясь в верхнем слое загрузки, уменьшают площадь пор, через которые проходит жидкость, позволяя, таким образом, улавливать и более мелкие частицы.

В результате на поверхности загрузки через некоторое время (30-40 часов) образуется мелкопористая плёнка активного ила «schmutzdecke», эффективно очищающая проходящую через неё жидкость от взвешенных веществ и бактериальных загрязнений.

Рисунок 2: Принципиальная схема медленного фильтр

Ключевые особенности медленных фильтров

• Жидкость проходит через слой мелкого песка с низкой скоростью (0,05-0,2 м/ч) под действием силы тяжести.
• Основные механизмы улавливания загрязнений — физическое заклинивание пор частицами и биодеструкция органики.
• Поверхностная (плёночная) фильтрация — в удалении загрязнений участвует только поверхностная плёнка.
• Регенерация фильтра осуществляется путём удаления верхнего слоя каждые несколько недель/месяцев.
• Медленные фильтры просты в обслуживании, не требуют применения химических препаратов.
• Редко применяются в крупных городских системах водоснабжения (около 0,1% от общего количества систем в США).
• Как правило, применяются в малых системах водоснабжения, где простота обслуживания является важным преимуществом.
• Мутность воды до прохождения фильтра не должна превышать 50 NTU (на практике желательно не превышать 10 NTU).

Мутность воды

Мутность измеряется в NTU (Nephelometric Turbidity Unit), нефелометрических единицах мутности. (1 NTU = 0,13 мг вв на литр для кремнезёма). За пределами США применяется единица измерения FNU (Formazine Nephelometric Unit) от формазина

, вещества используемого для приготовления эталонных суспензий. 1 NTU = 1 FNU.

Типичные значения мутности следующие:

• в озёрах: 1 ÷ 20 NTU;
• в реках 10 ÷ более 4000 NTU;
• не более 0,3 NTU у очищенной воды.

Для большинства систем на выходе стремятся получить значение мутности менее 0,1 NTU (мутность не фиксируется)

Эффективность фильтрации определяется по мутности потока сточных вод. Измерение мутности выявляет присутствие диспергированных взвешенных веществ, например, органических частиц сульфидных водорослей.

Для измерения мутности потока служит прибор турбидиметр, с помощью которого мутность определяется на основании анализа взаимодействия света и взвешенных частиц в жидкости. Принципиальная схема данного процесса приведена на Рисунке 3.

Рисунок 3: Принципиальная схема измерения мутности

Сравнение интенсивности рассеянного и прошедшего света осуществляется посредством нефелометра (турбидиметра) (от греч. ν ε φ ε λ η — «облако»). Калибровка прибора осуществляется на формазиновой суспензии.

Производители

Крупные компании предлагают не просто купить оборудование, но и разрабатывают проекты очистных сооружений по индивидуальному плану.

В России пользуются популярностью такие производители:

Скорые фильтры

Скорые фильтры, вытеснившие в XX веке медленные, значительно более распространены для очистки воды. Их ключевые особенности:

• Значительно большая скорость фильтрации (примерно в 100 раз, обычно 5-15 м/ч).
• Загрузка более крупная, более однородная
• Фильтрация происходит преимущественно не за счёт механического заклинивания пор загрузки более крупными взвешенными частицами, а по своему принципу скорее напоминает отстаивание.
• Частицы прилипают к гранулам фильтрующей загрузки и таким образом удаляются из потока. Для предотвращения электростатического отталкивания требуется предварительная обработка фильтруемой жидкости коагулянтом.
• Глубинная фильтрация — удаление взвесей идёт по всей высоте слоя загрузки.
• Мутность фильтрата меняется со временем.
• Потеря напора на фильтре со временем возрастает, по мере того, как он зарастает и уменьшается его гидравлическая проницаемость.

Рисунок 4: Зависимость мутности и потери напора от времени работы фильтра

Наименьшее значение из пары t B t h l (см. Рисунок 4) соответствует продолжительности функционирования фильтра. По истечению этого времени фильтр подвергается промывке. Мощный обратный поток очищает гранулы и вымывает взвеси из загрузки.

В скорых фильтрах может применяться:

• Однотипная загрузка (как правило, песок);
• Загрузка двух типов (песок и антрацит);
• Загрузка нескольких типов (песок, антрацит, гранатовый песок, ильменит, активированный уголь).

Загрузка промывается и просеивается с целью добиться более однородного распределения размеров частиц, измеряемого Коэффициентом Однородности U C = d 60 / d 10 , где d 10 — эффективный диаметр частицы (ES), превышающий диаметр лишь 10% частиц от общей массы загрузки.

Рисунок 5: Распределение размеров частиц в обычном и подготовленном песке

Таблица 3: Основные свойства фильтрующей загрузки скорых фильтров

Обслуживание очистных сооружений

Своевременное и профессиональное обслуживание очистных сооружений обеспечивает эффективность оборудования. Поэтому такие работы должны выполняться специалистами.

В комплекс работ входят:

• удаление задержанных нерастворимых включений (крупного мусора, песка),
• определение количества образующегося ила,
• проверка содержания кислорода,
• контроль работы по химическим и микробиологическим показателям,
• проверка функционирования всех элементов.

Важнейшим этапом обслуживания локальных очистных сооружений является контроль работы и профилактика электрооборудования. Обычно к этой категории относятся воздуходувные машины и перекачивающие насосы. В аналогичном обслуживании нуждаются и установки ультрафиолетового обеззараживающего излучения.

Теория фильтрации (для скорых фильтров)

Основные положения

• Процеживание не является основным механизмом фильтрации.
• Частицы прилипают к гранулам загрузки и, таким образом, задерживаются.
• Каждая гранула является коллектором частиц.
• Вода должна быть подготовлена, чтобы дестабилизировать отрицательно-заряженные частицы.

Дифференциальное уравнение фильтрации

Процесс удержания частиц отдельным сечением слоя загрузки описывается дифференциальным уравнением, продолженным Iwasaki в 1937 году: ∂ С ∂ z = — λ С , где С — концентрация или число частиц на единицу объёма;

z — положение данного сечения в слое загрузи ( z = 0 соответствует поверхности);

λ — коэффициент фильтрации.

Более детальное моделирование подтверждает справедливость этого уравнения.

Допущения, принятые при моделировании

• Форма частиц взвеси и загрузки — сферическая.
• Не учитывается влияние формы частиц на гидродинамику.
• Предполагается, что λ не меняется со временем.
• Пористость и размеры частиц не меняются со временем.
• Масса частиц, вошедших в слой, равна сумме масс частиц покинувших слой и частиц, удержанных в слое.

Работа отдельной гранулы

На Рисунке показаны основные механизмы перемещения взвешенных частиц к грануле-коллектору:

Рисунок 8: Механизмы перемещения взвешенных частиц

1. Седиментация, частица отклоняется от маршрута струи.
2. Перехватывание, частица прилипает к грануле, двигаясь в струе потока.
3. Диффузия (броуновское движение).

Эффективность удержания частиц определяется следующими параметрами:

Эффективность перемещения: η = частицы, коснувшиеся коллектора частицы, перемещённые к коллектору

Эффективность удержания: α = частицы, удержанные коллектором частицы, коснувшиеся коллектора

Объём, перемещённый к отдельной грануле-коллектору = V f C ( π 4 d c 2 ) ,

где V f = Q A p — скорость фильтрации;

C — концентрация частиц;

d c — диаметр гранулы-коллектора.

Масса, удержанная отдельным коллектором: η α V f C ( π 4 d c 2 )

Работа всего фильтра

При моделировании работы всего фильтра необходимо учитывать общее число коллекторов.

Число коллекторов = ( n — 1 ) A p Δ z π 6 d c 3 ,

где n — относительная пористость слоя загрузки, определяемая как отношение объёма пустот к общему объёму загрузки (как правило, имеет значение 0,4-05);

Δ z — толщина слоя загрузки.

Закон сохранения массы взвешенных частиц для слоя загрузки Δ z можно сформулировать следующим образом: m у ч = m в х — m в ы х ± ς ,

где m у ч — масса удержанных частиц;

m в х — масса вошедших частиц;

m в ы х — масса вошедших частиц;

ς — возможное отклонение, обусловленное реакциями, происходящими в загрузке. В данном случае, равно 0.

Читайте также: Размеры канализационных люков полимерных: ГОСТ. Канализационные полимерные люки с замком

m у ч = [ η α V f C ( π 4 d c 2 ) ] [ ( n — 1 ) A p Δ z π 6 d c 3 ] = Q C z — Q C z + Δ Z = V f A p ( C z — C z + Δ Z )

d C d z = — 3 ( 1 — n ) η α 2 d c C = — λ C C в х о д я щ а я C и с х о д я щ а я = exp ( — 3 ( 1 — n ) η α 2 d c L ) ,

где L — толщина слоя загрузки.

От чего зависят отдельные величины:

α — определяется свойствами коагулянта, которым обрабатывают жидкость перед фильтрацией.

L d c — задаётся конструктивно (согласно эмпирическим данным, значение должно лежать в диапазоне 1000-2000).

n — определяется пористостью материала.

η — определяется эффективностью отдельного коллектора.

η = η I + η G + η D

Перехватывание η I = 3 2 ( d p d c ) 2 .

Седиментация η G = ( ρ p — ρ w ) g d p 2 18 μ V f , в соответствии с законом Стокса.

Диффузия η D = 0 , 8 ( K T μ d p d c V f ) 2 / 3 , в соответствии с законом Эйнштейна о броуновском движении, где:

K — постоянная Больцмана.

T — абсолютная температура.

. η I ∝ d p 2 η G ∝ d p 2 > при захвате крупных частиц;

η D ∝ 1 d p ( 2 / 3 ) при захвате мелких частиц.

Совокупная эффективность этих процессов показана на Рисунке 9.

Рисунок 9: Влияние диаметра частиц и плотности загрузки на эффективность перемещения ( d c =0,5 мм, v =5 м/ч, T = 2 5 o С ).

Сравнение с экспериментальными данными

Если сравнить теоретические данные с экспериментальными (см. Рисунок 10), можно увидеть, что они значительно различаются, хотя и следуют одинаковым трендам, например худшая эффективность в обоих случаях показана для d p = 1 мкм.

Рисунок 10: Сравнение теоретических и экспериментальных данных

Более корректные модели учитывают влияние формы частиц на гидродинамику, силы Ван-дер-Ваальса (Rajagopalan and Tien, 1976) и лучше предсказывают химические эффекты (Tobiason and O’Melia, 1988).

Фильтры с загрузкой двух типов

Поведение фильтров с загрузками разных типов отличается от поведения фильтров с однотипной загрузкой. На Рисунке 11 показана работа фильтра, слой загрузки которого состоит из 45 сантиметров антрацита над 25 сантиметрами песка. При α = 0 , 1 слой песка компенсирует ухудшившееся качество фильтрации слоя антрацита.

Рисунок 11: Работа фильтра с загрузкой двух типов

Ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод

Доочистка сточных вод на биофильтрах весьма эффективна, однако она не решает проблемы их обеззараживания. Для решения этой задачи сооружения доочистки сточных вод от оснащаются установками FloTenk-UF. Стоки, попадающие в них, подвергаются обработке ультрафиолетовым излучением, в результате чего уничтожаются содержащиеся в них бактерии и другие микроорганизмы. Следует особо отметить, что при этом в сточные воды не используются химические реактивы, и поэтому, в отличие от обеззараживания хлорирование, не образуется дополнительных примесей.

Монтаж и сервис Vaillant, Protherm, Buderus, Viessmann, BaxiКомпания ГИДРОСЕРВИС является авторизованным партнером Vaillant, Protherm, Buderus, Bosch, Viessmann, Baxi и оказывает услуги по монтажу, ремонту и сервисному обслуживанию котельного оборудования этих производителей в Москве и Московской области.
20-летний опыт, высококвалифицированные специалисты, более чем 1 500 смонтированных котлов и систем отопления, на объектах частного и коттеджного строительства. Компания имеет допуск СРО, наши специалисты регулярно проходят обучения и тренинги у производителей оборудования.

Оперативный выезд на объекты, индивидуальный подход к заказчикам и лучшие цены на монтаж, ремонт и сервисное обслуживание оборудования.

Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Классификация

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Поэтому на очистных сооружениях применяют целый набор приемов, каждый из которых ориентирован на работу с той или иной группой веществ.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

1. Механические.
2. Химические.
3. Биологические и биохимические.
4. Физико-химические.

Способы очистки сточных вод

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Химические методы очистки сточных вод

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

1. Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
2. Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
3. Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

Биохимические

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

1. Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
2. Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

• аэротенки;
• биофильтры;
• аэрофильтры.

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое охранная зона водопровода и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте тут.

А в этой статье http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/ot-zheleza.html вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

Биологические

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

1. Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
2. Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

• Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
• Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Физико-химические методы очистки

В данную категорию входят следующие способы:

1. Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
2. Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
3. Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают фильтры для воды. Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в этом материале.

Механические и физические методы

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Отстаивание

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают. К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители). Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке. В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей. Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Процеживание

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Фильтрование

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

Видео на тему

Как организовать фильтрацию бытовых сточных вод

Фильтрация – это процесс очистки бытовых способом методом пропускания их через специальные отсеивающие устройства (фильтры). Фильтр для сточных вод представляет собой стационарное или переносное устройство, задерживающее мелкие и крупные примеси, содержащиеся в воде. Какие фильтры используются для очистки бытовых стоков и как самостоятельно обустроить систему фильтрации на загородном участке, читайте далее.

Установка для очистки стоков методом фильтрации

Разновидности фильтров для очистки и их особенности

Для очистки стоков в бытовых условиях используются следующие виды фильтров:

1. механические. К этой группе относятся: сита, пескоуловители, жироуловители, то есть фильтры грубой очистки. Каждое устройство задерживает определенные частицы, содержащиеся в стоках;

Фильтр для очистки стоков от песка и земли

Механическая фильтрация не может являться единственным способом очистки, так как в стоках, как правило, содержатся и иные виды загрязнений, которые не способны адсорбироваться грубыми фильтрами.

1. биологические. Фильтрация сточных вод производится при помощи различных микроорганизмов, для которых содержащиеся в стоках загрязнения являются пищей. Основными фильтрами биологической очистки являются:
   • биофильтр – специальная установка, содержащая помимо микроорганизмов фильтрующие материалы (шлак, гравий, керамзит и так далее);

Система биологической очистки стоков

1. • аэрофильтр. Отличительная особенность этого устройства от предыдущего вида заключается в принудительной подаче воздуха на фильтрационный материал, что значительно снижает продолжительность проведения очистки;

Установка для биологической очистки быстрого действия

Системы биологической фильтрации способны очистить воду от загрязнений более чем на 90%, что позволяет ее вторично использовать или сбрасывать в естественные водоемы.

1. физико-химические. К данной группе относятся такие процессы, как адсорбция (поглощение различных частиц твердыми элементами), коагуляция (связывание мелких частиц в более крупные отложения), тепловая обработка и так далее. Данные способы не используются для очистки бытовых стоков, так как отличаются высокой стоимостью и необходимостью проведения работ специалистами;

Принцип действия физико-химических фильтров

1. химические. Фильтры химической очистки содержат определенные вещества, которые при взаимодействии с водой вступают в реакцию и образуют осадок, впоследствии удаляемый механическими способами.

Принцип действия химического фильтра

Методы фильтрации бытовых стоков

На загородных участках преимущественно используются механические и биологические способы фильтрации стоков. Для этого могут быть организованы следующие сооружения:

• фильтрующий колодец;
• поле фильтрации.

Фильтрующий колодец

Фильтрующий колодец – это подземное сооружение для очистки стоков. Фильтрование воды производится биологическим способом. Колодец может служить самостоятельным очистным сооружением или выступать в качестве дополнительного устройства для утилизации стоков.

Сооружение для очистки и утилизации стоков

Установить такое устройство можно:

• на песчаных почвах;
• на торфяных почвах;
• на супеси.

Первый этап строительства заключается в выборе места для монтажа очистного сооружения. Рекомендуется строго соблюдать следующие правила:

• колодец должен находиться не менее чем в 10 м от жилого дома;
• если на участке установлен питьевой колодец, то фильтрирующее сооружение устанавливается на расстоянии 25 м и более;
• дно колодца для фильтрации стоков должно находиться минимум на 1 м выше уровня грунтовых вод.

Сооружение колодца своими руками производится следующим образом:

1. в выбранном месте вырывается котлован, если колодец планируется строить из кирпича, или небольшая яма, если колодец сооружается из бетонных колец;
2. строится каркас сооружения (выкладываются кирпичи или постепенного закапываются бетонные кольца;

Изготовление каркаса колодца

1. соединение колодца с канализационной системой дома;

Если на местности есть достаточный естественный уклон, то вода в очистное сооружение может поступать прямотоком. При отсутствии уклона потребуется установка дренажного насоса.

Ввод канализационных труб

1. укладывается фильтрационный слой. На дно колодца засыпается выбранный для фильтрации материал (щебень, гравий, шлак и так далее). Если между стенками колодца с внешней стороны и вырытой ямой осталось пустое пространство, то его тоже рекомендуется заполнить материалом для фильтрации;
2. колодец накрывается крышкой, которую можно изготовить из дерева, металла, пластика и так далее.

Как самостоятельно установить фильтрующий колодец, изготовленный из пластика, смотрите на видео.

Поле фильтрации

Если пространство участка позволяет, то вместо фильтрующего колодца можно сооружать поля фильтрации сточных вод. Отличительная особенность поля фильтрации от колодца заключается в обязательной установке септика, как основного очистного сооружения.

Специальное поле для дополнительной очистки и утилизации стоков

Самостоятельно соорудить систему фильтрации данного вида можно по следующей схеме:

1. при помощи специальной техники или лопаты снимается верхний слой грунта на выбранном участке;

Глубина ямы зависит от выбранного фильтрационного материала. Если очистка производится через песок или мелкую песчано-гравийную смесь, то достаточно уложить слой высотой 10 см – 15 см. Если в качестве фильтра используется гравий или щебень, то высота слоя составляет минимум 1 м.

1. на дно котлована укладывается выбранный фильтрующий материал;
2. на поверхность фильтрационного слоя выкладываются трубы, соединенные с выходом из септика и имеющие отверстия, через которые вода будет постепенно поступать на фильтр;
3. трубы полностью закрываются слоем гравия;

Готовое поле фильтрации

1. готовая система накрывается геотекстилем или иным укрывным материалом и ранее снятым слоем почвы.

Фильтрующий колодец требует дополнительного обслуживания в виде откачки ила и иных отложений. Поле фильтрации успешно работает длительное время без какого-либо обслуживания.