Вода — это ценный товар. Для защиты естественных источников воды и поддержания производства питьевой воды все сточные воды в первую очередь проходят очистку от загрязнений и засорений, прежде чем поступить обратно в водный цикл. Для обработки воды и получения максимально достижимого естественного качества воды используются различные технологии.Как правило, процессы очистки сточных вод можно разделить на два основных вида. Во-первых, из воды удаляются вредные вещества. Это осуществляется путем очистки, удаления железа и марганца, стерилизации, опреснения или умягчения. Во-вторых, в нее добавляются специальные вещества, улучшающие качество и параметры воды, такие как уровень pH и проводимость.
В рамках различных процессов можно использовать несколько указанных ниже этапов водоподготовки:
Наибольший объем сточных вод подвергается очистке на коммунальных очистных сооружениях, поэтому здесь необходимо использовать наиболее разнообразные комбинации и более эффективные процессы. Применяемые методы зависят от типа водоочистного сооружения.Процессы водоподготовки на очистных станциях можно разделить на несколько этапов.
На первом этапе еще полностью неочищенные сточные воды подвергаются механической обработке, которая позволяет удалить до 20–30 % содержащихся в воде твердых веществ. Для этого сточные воды направляются в просеивающую установку, где с помощью решетки или барабанного сита отфильтровываются такие грубые загрязнения, как листья, бумага или текстиль. Различные сита — от решеток грубой очистки с шириной отверстий в несколько сантиметров до фильтров тонкой очистки с шириной отверстий в несколько миллиметров — поэтапно очищают поступающую с разной скоростью воду от грубых материалов. Отфильтрованный мусор, извлекаемый механическим способом, подвергается обезвоживанию и утилизируется на мусоросжигательном заводе.
Затем предварительно очищенная вода проходит через так называемый пескоуловитель. В технологии очистки сточных вод также используется осадочный бассейн для удаления грубых частиц, таких как камни, осколки стекла или песок, а также грубый органический материал, который не был отфильтрован ситами. Процесс проходит с относительно высокой скоростью потока, составляющей около 0.3 m м/с. Различают продольный пескоуловитель без аэрации,продольный пескоуловитель с аэрацией, также называемый цилиндрическим пескоуловителем, и круглый пескоуловитель.
Поэтому с аэрацией дополнительно удаляет жиры и масла из сточных вод, которые подвергаются следующей обработке: подаваемый технологический воздух создает в воде катящее движение, которое перемещает легкие субстанции, такие как масла и жиры, на поверхность воды. the introduced process air produces a rolling motion in the water, which carries lighter substances, such as oils and fats, to the surface. They can be easily removed from the water here.A круглый пескоуловитель под воздействием центробежной силы отделяет частицы загрязнений от сточных вод и откачивает их. После очистки в пескоуловителе собранный мусор промывается и освобождается от органических веществ. Это улучшает процесс обезвоживания собранного неорганического материала, который, например, может быть повторно использован в дорожном строительстве. Если дальнейшая переработка невозможна, мусор из пескоуловителя подвергается надлежащей утилизации: он вывозится на свалку или уничтожается на мусоросжигательных заводах.Поэтому первичной очистки сточных вод является следующим этапом водоочистки. Скорость потока воды составляет здесь около 1.5 cm см/с, что значительно меньше, чем в пескоуловителе. Сокращение скорости потока достигается путем расширения бассейна. Низкая скорость потока необходима для того, чтобы более мелкие загрязняющие частицы могли в зависимости от своей природы оседать на дне или плавать на поверхности воды. Шлам, образующийся при осаждении (оседающий на дно), называется первичным осадком. Как правило, он состоит из органического материала. Первичный осадок сгоняется со дна в бункер сырого осадка с помощью скребка. Взвешенные субстанции перемещаются в канал для плавающего шлама. С помощью насоса сырой осадок транспортируется в так называемый метантенк.В метантенкеобразуется метан. Этот процесс проходит в четыре этапа (гидролизная, ацидогенная, ацетогенная и метаногенная стадии). В теплоцентрали газ преобразуется в электроэнергию, которая может использоваться для энергоснабжения станции. Процесс сбраживания в метантенке завершается спустя приблизительно четыре недели. В остатке образуется шлам без запаха, который после обезвоживания с помощью центрифуги или фильтра часто используется в сельском хозяйстве.На этом этап механической очистки завершается. В среднем на этом этапе из сточных вод удаляется от 30 % до 40 % загрязнений. Проходя через водоочистное сооружение, сточные воды переходят на следующий этап очистки.
В большинстве водоочистных станций прошедшая предварительную механическую очистку вода затем поступает в так называемые аэрационные бассейны, которые часто выполнены в виде циркуляционных резервуаров. В них происходит биологическая очистка сточных вод.
Вода подвергается процессу циркуляции, который заключается в подаче кислорода с помощью пропеллеров. Таким образом создаются более или менее вентилируемые зоны с различными условиями для развития бактерий и микроорганизмов. Эти микроорганизмы подаются в органические загрязнения, все еще присутствующие в воде, и преобразуют их в неорганические вещества. Бактерии образуют сгустки активного ила, который свободно плавает в воде. Подача кислорода способствует размножению бактерий и, следовательно, образованию активного ила. Поэтому данный процесс биологической очистки сточных вод также называется методом очистки активным илом.Сточные воды вместе с активным илом сливаются в резервуар вторичной очистки. Здесь скорость потока сточных вод вновь снижается. Происходит осаждение: активный ил осаждается на дне резервуара очищенной воды, в котором он отделяется от чистой воды с помощью механических очистных устройств, расположенных на дне. Часть ила поступает в метантенк в качестве дополнительной биомассы. Другая часть — так называемый «возвратный ил» — возвращается в аэрационный бассейн, чтобы обеспечить достаточное количество микроорганизмов в аэрационном бассейне для разложения загрязнений. После биологической обработки сточные воды очищаются от биоразлагаемых веществ приблизительно на 90 %. Поскольку кислород подается компрессорами, этап биологической очистки является наиболее энергоемким во всем процессе очистки. As oxygen is supplied by compressors, the biological cleaning stage is the most energetic phase in the entire cleaning process. Once the water has reached the legally prescribed quality, it can be returned to the water cycle – for example, to a river.Во многих других случаях биологической очистки недостаточно. Тогда необходимы дальнейшие процессы очистки сточных вод, например, водоподготовка путем химической обработки. Здесь также используются химические добавки.
На этом этапе очистки сточных вод используются химические процессы. С этой целью используются химические соединения, необходимые для достижения предписанных законом стандартов качества воды. Химическая обработка на водоочистных сооружениях включает процессы нейтрализации, дезинфекции, фосфатного осаждения, а также удаления азота, льда и марганца.
Нейтрализация используется для получения необходимого значения pH, которое достигается путем добавления кислоты, например, HCl, или щелочи, например, гашеной извести.Во время дезинфекции болезнетворные микроорганизмы уничтожаются благодаря добавлению хлора или диоксида хлора. Облучение сточных вод ультрафиолетовыми лучами служит хорошей альтернативой добавлению химических веществ, но используется реже. Удаление фосфатов: Our wastewater is frequently contaminated with phosphates from detergents, fertilisers, food additives and faeces. If they remain in the wastewater, they lead to overfertilisation of water bodies and enrichment with nutrients, which can lead to useless plant growth (eutrophication) harmful to the ecosystem.
Фосфаты удаляются с помощью химического осаждения или флокуляции. Поэтому фосфатного осаждения частично вызывается добавлением солей алюминия или железа в пескоуловитель или в резервуар вторичной очистки сточных вод. Затем металлфосфатные хлопья, образовавшиеся во время вторичной очистки, удаляются из сточных вод вместе с активным илом. В зависимости от режима работы фосфаты также можно устранить из сточных вод с помощью микроорганизмов. В этом случае речь идет о биологическом удалении фосфора, которое однако используется редко.
Химическая очистка воды также предусматривает а также удаления азота: Этот процесс используется для очистки сточных вод от вредных соединений азота, таких как аммиак и аммоний. Соединения азота удаляют из воды жизненно важный кислород и при сбросе в водоемы даже могут стать причиной гибели рыб. Азот удаляется путем нитрификации и денитрификации. Во время нитрификацииза счет добавления анаэробных бактерий и кислорода аммоний превращается в нитрит, а на второй стадии — в нитрат. Последующий процесс денитрификации также выполняется путем добавления анаэробных микроорганизмов. Благодаря ферментативной активности они разлагают нитрат на газообразный азот, который затем снова поступает в атмосферу.Удаление железа: To reduce the iron content of the wastewater to the prescribed value, iron (II) cations are oxidised by the addition of oxygen. To trigger the oxidation process, caustic soda must also be added to the wastewater.Удаление марганца: Manganese is usually present in wastewater as manganese hydrogen carbonate. The addition of oxygen forms poorly-soluble manganese IV compounds, which can be easily removed from the water.
На четвертом и конечном этапе очистки применяются мембранные и фильтровальные процессы. Частично этот этап очистки сочетается с химическими процессами осаждения и флокуляции. Например, так возникает метод флокуляционной фильтрации. Осаждающие реагенты и флокулянты добавляются в сточные воды, что вызывает флокуляцию веществ, подлежащих отделению. Затем сточные воды с флокулированным материалом проходят через тканевый или песочный фильтр.
Вода медленно просачивается сквозь фильтрующий слой. Это позволяет удалить даже мельчайшие органические взвешенные твердые частицы.Нанофильтрация выполняется похожим путем. Однако в отличие от обычной фильтрации вода под давлением проходит через мембрану, которая улавливает даже мельчайшие растворенные частицы, такие как молекулы или ионы тяжелых металлов. То же самое происходит и при обратном осмосе,при котором используются еще более высокие рабочие давления и более тонкие мембраны.Загрязнения, улавливаемые во время фильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса, через резервуар первичной очистки сточных вод поступают на обработку в виде отфильтрованного осадка.Теперь вода попадает на последний участок водоочистного сооружения — в резервуар для хранения очищенной воды. Здесь также берутся пробы воды и проверяется ее качество. Очищенная вода возвращается в водный цикл только после соблюдения всех предписанных законом параметров.
СТРАНИЦЫ В РАЗДЕЛЕ ПО ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД В МИРЕ:Водоподготовка и очистка сточных вод | Услуги для операторов водоочистных сооружений | Примеры из практики | Performance³ | Wastewater treatment guide | Калькулятор производительности
