Физико-химические и химические методы очистки
Такие методы эффективны для очистки стоков от растворённых веществ и некоторых взвешенных примесей.
Одним из таких методов является флотация. Этот способ является одновременно и физико-химическим, и механическим. Он позволяет извлечь частицы, которые плохо смачиваются водой (гидрофобные) и поднять их на поверхность вместе с пузырьками газа или жиров. Он применяется в различных областях, а при очистке воды позволяет уменьшить содержание некоторых твёрдых и органических примесей. Метод считается довольно эффективным, так как с его помощью удаляют 9/10 всех примесей.
Применение сорбентов также может использоваться для очистки загрязнённых вод. Адсорбция может быть физической и химической. В качестве сорбентов используют высокопористые материалы: торф, глины, золу и другие.
Коагуляция представляет собой процесс укрупнения частиц за счёт их слипания друг с другом. При этом мельчайшие коллоидные взвеси, которые не удалось удалить механическими способами, превращаются в более крупные частицы, оседающие на дно. Коагуляция может начаться при введении в раствор специальных реагентов (флокуляция, гетерокоагуляция), либо под действием электрического тока (электрокоагуляция).
Метод ионного обмена. Он основан на взаимодействии между ионами загрязняющих веществ и твёрдого вещества – ионита. При очистке сточных вод иногда применяются ионообменные фильтры. Одним из видов ионного обмена является электродиализ. В данном случае вещества перемещаются под влиянием электрического поля, а сам ионный обмен происходит на ионообменных мембранах.
Иногда для очистки вод применяется выпаривание. Оно позволяет увеличить концентрацию растворённых веществ, после чего происходит кристаллизация. Такую очистку можно проводить только при высоких концентрациях загрязняющих веществ.
Монтаж установок
При монтаже объектов очистки воды необходимо учитывать множество факторов. В первую очередь это рельеф местности и производительность системы. Необходимо рассчитывать на то, что объем стоков будет постоянно возрастать.
От качества выполненных работ будет зависеть стабильная работа станции, долговечность оборудования, поэтому объекты общего пользования нужно хорошо проектировать, учитывая все особенности данной местности и комплектации системы.
Этапы:
- Создание проекта.
- Осмотр места и подготовительные работы.
- Монтаж оборудования и соединение узлов.
- Настройка управления станцией.
- Тестирование и сдача в эксплуатацию.
Особенности устройства, сфера применения
Внешний вид
Аэротенк представляет собой очистную систему, которую можно установить в частном доме, либо на промышленных объектах, когда нет возможности подвести канализацию в общей магистрали. По форме данное устройство похоже на круг, либо прямоугольник.
Загрязняющие вещества нейтрализуются при помощи микроорганизмов. Бактерии живут и размножаются в стоках, питаясь ими, образуя более крупные частицы. В результате они утекают из конструкции, удаляя из системы вредные элементы.
Внимание! Бактерии питаются органикой, поэтому если система простаивает, то бактерии в ней живут максимум три месяца. Аэротенки можно применять в различных областях. Основными сферами для установки считаются:
Основными сферами для установки считаются:
Аэротенки можно применять в различных областях. Основными сферами для установки считаются:
1.в частном доме.
2.в отелях небольшой площади.
3.в пансионатах.
4.в кафе на трассе.
5.на малых предприятиях.
6.на складах.
Конструкция считается энергозависимой. Аэротенки работают только от электричества. Прямоугольная модель устройства может очищать большой объем стоков.
Снаружи система может иметь различный вид в зависимости от количества стоков, их свойств, типа аэратора, особенности оборудования, которое входит в систему. Аэротенки относят к очистным сооружениям, работающих на живых организмах. Устройства очищают стоки почти до ста процентов. Воды можно использовать в хозяйстве.
Стоки на выходе можно сливать в почву, водоемы рыбхозяйства, дренажный колодец, ими можно орошать огород. На степень прозрачности жидкости на выходе из системы можно влиять самостоятельно, качество зависит и от внешних факторов.
Технические характеристики аэротенков
Устройства имеют свои положительные и отрицательные качества. К плюсам относят:
1.удаляет неприятный запах.
2.высокий уровень очистки стоков.
3.срок эксплуатации достигает 50-ти лет.
К минусам относят:
1.высокую цену за установку свыше 60-ти тысяч рублей.
2.зависимость от электропитания.
3.может функционировать, если регулярно поступают стоки.
Аэротенки могут применяться, как самостоятельное устройство для нейтрализации стоков. В некоторых случаях конструкцию устанавливают, как одно звено в ряде оборудования для очистки.
Септик или аэротенк
Аэротенки похожи на септики тем, что они расщепляют частицы в стоковых водах с помощью полезных микроорганизмов. Между устройствами существует ряд различий:
1.модели септиков бывают энергозависимыми и энергонезависимыми, а аэротенки могут работать только от электричества.
2.септики устанавливают в частных домах, аэротенки можно также применять на промышленных объектах.
3.на выходе из септика стоки очищаются максимум до 65-ти процентов, их аэротенка – практически до ста процентов.
4.воды в септике практически не движутся, в аэротенках из-за постоянного притока воздуха, стоки взбалтываются.
Принцип работы
Аэротенки работают за счет живых микроорганизмов, которые размножаются в активном иле. К этим микроорганизмам относят бактерии, водоросли, многоклеточных, простейших. Какие организмы преобладают в составе биоценоза, зависит от внешних условий обитания, типы загрязняющих веществ и их доля в стоках.
Внимание! При визуальном осмотре частицами активного ила являются элементы, имеющие размер два-три миллиметра. Окисляются частицы нечистот за счет кислорода, который содержится в стоках. Аэротенки включают в состав деталей аэраторы, обогащающие воды кислородом, помогающие взбалтывать жидкость
Аэротенки включают в состав деталей аэраторы, обогащающие воды кислородом, помогающие взбалтывать жидкость
Окисляются частицы нечистот за счет кислорода, который содержится в стоках. Аэротенки включают в состав деталей аэраторы, обогащающие воды кислородом, помогающие взбалтывать жидкость.
Типы механизмов аэраторов
Аэраторы могут отличаться типом механизма, с помощью которого он действует. Различают такие типы устройств:
1.механический аэратор обеспечивает поступление воздуха путем функционирования устройства в виде мешалки.
2.пневматический аэратор подает кислород под давлением.
3.пневмомеханический аэратор сочетает в себе два вида, указанных выше.
Органика из стоковых вод поглощается активным илом. Для этого нужен кислород, за счет которого загрязнители разлагаются. Существуют схемы очистки стоков живыми организмами: одноступенчатая, двухступенчатая. При схеме с одной ступенью очистки ил возобновляется, а жидкость осветляется в одной емкости.
Цели и задачи биологической очистки воды.
В настоящее время очистка воды включает в себя нижеприведенные методы:
1.1. Необходимость очистки сточных вод.
Человечество с давних времён осознавало ценность воды и понимало необходимость её очистки. Прежде чем вернуть воду природе, человек древности отстаивал её в резервуарах. Расслаиваясь, верхний слой воды возвращался в природу, а осадок служил удобрением. Ещё много тысячелетий назад человечество заметило способность воды к самоочищению. Нам, людям современности, конечно, понятны химические процессы разложения на простейшие вещества и обеззараживание с помощью солнечного ультрафиолета.
Принцип биологических очистных сооружений придуман самой природой. Однако в настоящее время развитие человеческой цивилизации идёт такими прогрессирующими темпами, что у нас просто нет времени на ожидание очистки стоков естественным способом. Вторая проблема, стоящая перед современным человеком, это рост потребления водных ресурсов, а соответственно и рост количества стоков, рост объёмов воды, которые нужно вернуть природе. У нас нет таких площадей и территорий для того, чтобы стоки самоочищались в естественных условиях.
Время и пространство — это те факторы, которые человек ставит во главу углу, взяв за основу метод природной биологической очистки сточных вод, ускорив его способом принудительной (искусственной) аэрации.
1.2. Сфера применения биологической очистки сточных вод.
Загрязнение воды определяется отраслевыми особенностями производств и потребностями домохозяйств. Это предприятия ЖКХ, предприятия агропромышленного комплекса, заводы по переработке нефти и нефтепродуктов, целлюлозно-бумажная промышленность, производство и выделка кожи, спиртовая, пищевая промышленность, СТО, АЗС, предприятия общепита, туристическая отрасль и т.д. В каждой конкретной местности сток по своему химическому составу будет различным. Соответственно, следует использовать расчётные показатели качества воды на входе, чтобы принять решение о способе очистки стоков.
К сточным водам относят также атмосферные осадки.
Как видно, состав сточных вод всегда будет отличатся и зависеть от отрасли и региона, где были взяты пробы. В самом общем по составу все загрязнения сточных вод делятся на:
Органические
Неорганические
В составе стоков могут быть
- Хлоридные и азотные соединения;
- Органические соединения бензола, глюкозы, ацетона, этанола и т.д.;
- Калий;
- Фосфор;
- Кальций;
- Белки, жиры, углеводы.
- ПАВы, фосфаты, сульфаты и прочие соединения.
Органические загрязнения при распаде создают гнилостные осадки, выделяющие характерный запах канализации. Именно для удаления органики используют биологический метод очистки сточных вод
Из чего состоит?
Конструкция и размеры песколовки во многом зависят от того, какие примеси должны удаляться. Для работы со связанным песком (смесь твердой органики и песка) используют длинные пескоуловители, либо их оборудуют механизмом отмывки.
Основными элементами оборудования являются:
- главный резервуар, состоящий из двух частей: рабочей, по которой проходит сбрасываемая вода, и осадочной для сбора песка, а также двух патрубков – входного и выходного;
- механизм для перемещения осадка в сторону приямка;
- приспособление для удаления песка из контейнера.
Песочный контейнер располагается в головной части под рабочим резервуаром. Может быть также расположен сверху. Выпавший на дно песок перемещается в бункер скребками или гидромеханическим путем — водой, которая впрыскивается через трубы, проложенные по дну.
Для нормального функционирования оборудования следует вовремя убирать выпавший в осадок песок. На небольших устройствах его убирают вручную.
Если в сутки набирается более 0,1 м3 осадка, то должно быть обеспечено его механизированное удаление.
В зависимости от конструкции выгрузка песка проводится
- песковыми насосами,
- гидроэлеваторами,
- шнеками,
- ковшами.
На крупных очистных станциях осажденный песок из бункера подают на специальные площадки, где он обезвоживается.
Для этого используются:
- гидроциклоны,
- шнековые ценрифуги,
- гидравлические и механические пескопромыватели,
после чего обработанный песок, без риска для окружающей среды, можно повторно использовать.
Способы и устройства
Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:
- Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
- Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
- Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
- Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.
При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.
Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.
Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.
Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.
Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.
Биофильтры
В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.
Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:
- Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
- После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
- После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.
Биопруды
Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.
После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.
Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.
Метатенки
Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.
В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:
- цилиндрическая.
- прямоугольная.
Принцип действия:
- По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
- Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
- Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
- Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.
Фильтрационные или дренажные поля
В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.
Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».
Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.
Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:
- В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
- Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
- В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.
Аэротенки
Аэротенки по своей конструкции и принципу действия очень похожи на биопруды. В них также происходит смешивание бактериальной среды со стоками, но не природным путём, а под действием аэраторных систем, которые нагнетают большое количество кислорода в резервуары.
Аэротенки – это системы с высоким КПД. Для их непрерывной деятельности необходима постоянная работа аэраторной системы.
Среднее количество кислорода в системе не должно находится ниже отметки 0,5 мг/дм³, а показатель 0,2 мг/дм³ уже считается критическим.
Специфика проектирования
В процессе составления проекта очистных конструкций обязательно просчитываются все риски, способные повлиять на эффективность системы. Учета требует и существующая законодательная база, где прописаны все основные требования по защите природной среды. Очистные сооружения разрешается размещать исключительно в пределах санитарно-защищённых зон.
По ходу работы над проектом следует иметь в виду следующие моменты:
- Габариты и объём системы.
- Наиболее подходящая модель.
- Глубина прохождения грунтовых вод.
- Уровень промерзания земли на участке.
- Производительность модуля.
- Тип очищающих приспособлений.
- Специфика монтажных мероприятий.
Во избежание претензий со стороны санитарно-разрешительных инстанций, следует обзавестись рядом документов:
- Договором о приобретении или аренде земли.
- Чертежом установки коммуникаций и блоков системы.
- Результатами проверок и инспекций.
- Техническими условиями эксплуатации водных ресурсов.
- Информацией о количестве расхода воды.
- Подробным описанием очистных сооружений.
Нормы для слива в канализацию
Нормативами предусмотрены единые требования к воде, сливаемой в канализацию, независимо от характера деятельности предприятия. В регламентирующих документах оговорена возможность отклонения величины рН от нейтрального значения (7) на 1,5 единицы в обоих направлениях.
Помимо этого указаны следующие максимально допустимые показатели:
- концентрация нерастворенных веществ 500 мг/л;
- превышение химического потребления кислорода по отношению биологическому в течение 5 суток в 2,5 раза;
- увеличение соотношения ХПК/БПК в течение 20 суток в 1,5 раза.
Стоки не должны содержать:
- горючие;
- радиоактивные вещества;
- соединения, при разложении которых образуются легко взрывающиеся газы.
Не допускается присутствие в сливных водах веществ, способных разрушить канализацию.
Аэротенки-смеситель
| Механические аэраторы. |
Аэротенки-смесители ( аэротен-ки полного смешения) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси.
Аэротенки-смесители ( вытеснители) являются основным сооружением биохимической очистки. В них происходит разложение и окисление органических загрязнений сточных вод кислородом воздуха. Используются типовые железобетонные аэротенки с подачей воздуха через фильтросные пластины или трубы.
Аэротенки-смесители обладают склонностью к возбуждению вспухания активного ила вследствие развития бактерий нитеобразной формы. Аэротенки-вытеснители позволяют предотвратить проскок неочищенной воды, не инициируют вспухание ила, но создают затруднения в обеспечении процесса растворенным кислородом на начальных участках сооружения.
| Схема коридорного аэротенка идеального вытеснения. |
Аэротенки-смесители ( рис, 86), работающие при режиме, близком к полному смешению, — сооружения с пневматической или механической аэрацией; поступающая в реактор сточная вода мгновенно перемешивается со всей массой жидкости и активного ила. В аэро-тенке-смесителе концентрация органических примесей и растворенного кислорода одинакова во всем объеме реактора, и потребление субстрата бактериями также происходит равномерно.
Аэротенки-смесители рекомендуется применять для сточных вод с высокой начальной БПК, а также при резких колебаниях состава воды. Один из таких аэротенков, разработанный Гипрокоммунводоканалом, показан на рис. 5.17. Аэротенк двухкоридорный, один коридор выделен под регенератор.
| Технологическая схема работы секции аэротенка-смеси-теля четырехкоридорного. |
Аэротенки-смесители представляют собой аэротенки последовательного смешения сточной воды с активным илом. Осветленная сточная вода по подводящему трубопроводу подается в верхний ка. Из верхнего канала вода поступает в распределительные лотки аэротенка, из которых через отверстия, регулируемые щитовыми затворами-водосливами, переливается в секции аэротенка. Циркулирующий активный ил от распределительной камеры подается по трубопроводу в начало первого коридора каждой секции аэротенка, регенерируется, а затем смешивается с поступающей из распределительного лотка сточной водой. Иловая смесь через водослив в конце коридора отводится в нижний канал и далее по отводящему трубопроводу направляется во вторичные отстойники. Равномерное распределение воды между секциями аэротенка-смесителя достигается с помощью верхнего канала большего сечения.
| Схема коридорного аэротенка идеального вытеснения. |
Аэротенки-смесители ( полного смешения) предста. Закономерности процесса бис логической очистки сточных вод в аэротенках-смесителях суще ственно отличаются от процессов, протекающих в аэротенках-вы теснителях.
Аэротенки-смесители могут быть с регенераторами и без них.
| Количество сточных вод, подаваемых в окна, в рекомендуемых аэротенках.| Основные размеры аэротенков типа АНР ( при числе секций 3 — 6. |
Аэротенки-смесители рекомендуется применять для стоков с высокой начальной ВПК, а также при резких колебаниях состава воды. Аэротенк двухкоридорный, один коридор выделен под регенератор. Собственно аэротенк и регенератор разделены легкой стенкой из волнистого шифера. Сточная вода подается в коридор собственно аэротенка рассредоточение через отверстия в распределительном лотке, расположенные на расстоянии 40 м друг от друга.
Аэротенки-смесители I ступени аэрации представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит процесс физико-химической очистки производственных сточных вод. Благодаря введению в сточные воды реагентов в них происходит адсорбция и коагуляция нефти, нефтепродуктов и других загрязняющих веществ находящихся в сточной воде.
Установка биосистемы
Монтаж сооружения для чистки сточных вод обычно выполняется работниками специализированных организаций либо изготовителем оборудования. Зачастую он начинается с копания ямы под аэротенк. На дно канавы укладывается двадцатисантиметровая песчаная подушка. Затем монтируется резервуар, который снаружи засыпается землей и заполняется водой изнутри. Причем уровень последней должен быть немного выше поверхности грунта. Это не допустит деформацию аэротенка под чрезмерным давлением насыпанного слоя почвы.
Следующий этап предполагает прокладывание необходимых коммуникаций, монтаж компрессора, подключение его к аэрационной системе. После завершения работ сооружение аккуратно засыпается землей. Далее следует проверка надлежащего функционирования созданной конструкции и введение объекта в эксплуатацию.
Поскольку очистительная система оснащена сложным оборудованием, то ее установку должны производить лишь квалифицированные специалистыИсточник kanaliza.ru
Очистные сооружения, биологическая очистка сточных вод
Заключение
Аэротенки для очистки сточных вод чаще всего применяются на участках, где нельзя подключиться к централизованной канализации. Они позволяют качественно очистить чрезмерно загрязненные воды, подготовить их к дальнейшему безопасному применению. Монтаж таких конструкций рекомендуется доверить профессионалам. Это связанно с наличием в биосистеме сложного оборудования. Функционирование всех видов аэротенков должно быть постоянным и непрерывным. Для поддержания их надлежащей работы требуется обслуживающий персонал.
Установка и запуск системы очистки
Для монтажа системы сточных вод рекомендуется приглашать специалистов сторонних организаций или фирмы-производителя, так как проект имеет конструктивные особенности.
Начинается установка с рытья котлована под аэротенк. Для создания подушки на дно насыпается слой песка высотой до 20 см. После этого устанавливают резервуар. Одновременно происходит заполнение ёмкости водой и засыпка резервуара, причём уровень воды должен быть на 15 см выше уровня земли для предотвращения деформации резервуара под давлением насыпного грунта.
На следующем этапе прокладываются коммуникации, устанавливается компрессор и подключается к системе аэрации. Всё сооружение засыпается землёй. После проверки работы всех систем и контрольного пуска аэротенк вводится в эксплуатацию.
Химические добавки
Реагенты для флотационного очищения жидкости значительно повышают эффективность работы оборудования.
Флотореагенты классифицируются на три основных группы:
- Коллекторы – предназначены для удаления водной пленки с поверхности взвешенных частиц. Этим обеспечивается возможность соединения взвесей с пузырьками газа.
- Пенообразователи – образуют плотную оболочку газовых капсул. Они же регулируют размер пузырьков, препятствуя их увеличению.
- Модификаторы или регуляторы – влияют на количество молекул, которые прилипают к молекулярным взвесям. Кроме того, от них зависит степень закрепления связи.
Подбор реагентов осуществляется в зависимости от вида оборудования и состава очищаемой жидкости.
