АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Источники образования сточных вод

Сточные воды – это любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоемы с территорий промышленных предприятий и населенных пунктов через системы канализации или самотеком, свойства которых оказывает вредное воздействие в результате деятельности человека.

Сточные воды классифицируется по источникам происхождения:

- производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

- бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

- поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые –образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки»

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

1. по составу загрязнителей на:

- загрязнённые по преимуществу минеральными примесями;

- загрязнённые по преимуществу органическими примесями;

- загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями.

2. по концентрации загрязняющих веществ:

- с содержанием примесей 1–500 мг/л;

- с содержанием примесей 500–5000 мг/л;

- с содержанием примесей 5000–30000 мг/л;

- с содержанием примесей более 30000 мг/л

3. по свойствам загрязнителей;

4. по кислотности:

- неагрессивные (pH 6, 5–8);

- слабоагрессивные (слабощелочные – pH 8–9 и слабокислые – pH 6–6, 5);

- сильноагрессивные (сильнощелочные – pH> 9 и сильнокислые – pH< 6);

5. по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

- содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

- содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.);

- содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений [].

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному воздействию. Качества воды в большинстве из них не соответствует нормативным требованиям. Основными источниками загрязнения водных объектов являются предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

В предприятиях цветной металлургии сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, ртуть, никель, и другие), мышьяком, хлоридами и другими загрязняющими веществами.

Главный источник образования сточных вод в деревообратывающей и целлюлозно-бумажной отрасли – производство целлюлозы, базирующиеся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

В нефтеперерабатывающей промышленности в сточные воды попадают в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, фенолы, тяжелые металлы и другие вещества.

В химической и нефтехимической промышленности в водные объекты со сточными водами попадают нефтепродукты, взвешенные вещества, азот аммонийный, нитраты, хлориды, кобальт, формальдегид, пестициды, полуфабрикаты и другие загрязняющие вещества.

В машиностроении происходит сброс сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, солями тяжелых металлов.

В промышленности легкой отрасли основное загрязнение водных объектов происходит от текстильного производство и процессов дубления кож, содержащие загрязняющие вещества (сульфат, хлорид, фенол, хром, алюминий и другие).

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод – это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных загрязняющих веществ.

Методы очистки сточных вод можно разделить на:

1. механические;

2. химические;

3. физико-химические;

4. биологические.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения – нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и другие аппараты. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60–75 % нерастворимых примесей, а из промышленных до 95 %, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95 % и растворимых до 25 %.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и так далее. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях –электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Среди методов очистки сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки – огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало – активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и другие).

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна[].

Патентный обзор

Биологическая очистная представляет собой тип реактора, объединяющего активационную и сепарационную часть в единой ёмкости. Активация работает с весьма низко нагружаемым активным илом. Для отделения воды от активного ила применяется флюидный фильтр, который образуется иловым туманом. Эта технология известна под названием USBF.

В очистной с использованием технологии USBF нет необходимости в применении регулирующей емкости или подключения септика, также не требуется никакого отопления или специального укрытия очистной станции в зимний период. В ходе эксплуатации очистной вовсе не применяются химикаты. Очистная система работает всего лишь с использованием компрессора, подающего сжатый воздух к аэрационным элементам и одновременно осуществляющей рециркуляцию активной смеси.

Технологический процесс очистки включает в себя все необходимые операции, начиная от механической предочистки стоков до терциальной доочистки и обеззараживания воды на выходе (рисунок 1).

1 – зона дефосфатации (безреагентное биологическое удаление фосфора); 2 – зона денитрификации; 3 – зона нитрификации; 4 – сепарация USBF (фильтрация через взвешенный слой осадка)

Рисунок 1 – Технология очистки сточных вод USBF

В первом объеме (1), куда сточная вода поступает после механической очистки и первичного удаления нерастворимых веществ, в анаэробных условиях происходит дефосфотация, при этом сточная вода смешивается с суспензией поступающей из аноксической зоны.

Далее смесь из анаэробной зоны поступает в аноксическую зону (2), в которой происходит процесс денитрификации стоков, при этом сточная вода смешивается с рециркуляционным илом из иловых карманов сепаратора, поступающим из зоны нитрификации. Затем вода из аноксической зоны поступает в аэрируемую зону (3), где происходит нитрификация и стабилизация активного ила.

Обработанная в аэрируемой зоне вода поступает в сепаратор призматической или конической формы (4). Сепаратор представляет собой сосуд из нержавеющей стали в виде треугольной призмы (конуса), ориентированный своей вершиной ко дну резервуара [].

Очистная система MICROCLAR является готовым изделием заводского изготовления. Сконструирована, как круглая в плане цилиндрическая пластмассовая ёмкость. Ёмкость является прочным самонесущим модулем, внутри которого смонтировано технологическое оборудование.

Очистные системы, как правило, размещаются подземно и монтируются непосредственно вблизи объекта (не требуется охранная санитарная зона). Для использования оптимального самотёчного притока стоков на очистную систему, в некоторых случаях возникает необходимость её размещения глубже под уровнем поверхности земли, в этом случае используется пластмассовая надстройка (рисунок 2).

1 – денитрификационная зона; 2 – зона активации; 3 – сепарационная зона;

4 – ластиковый резервуар; 5 – расширитель; 6 – распределитель воздуха; 7 – аэратор; 8 – крышка; 9 – компрессор; 10 – блок управления; 11 – шланг подачи воздуха

Рисунок 2 – Технология очистки сточных вод MICROCLAR

Основной частью очистной системы является биологический реактор, интегрирующий в одной ёмкости активационную часть А и сепарационную часть S. Активационная ёмкость А разделена на зоны и секции со специфическими условиями для биологической очистки: анаэробноферментационную зону AF, денитрификационную зону D и нитрификационную зону N. Зоны соединены через определённые отверстия и перегородки и через системы трубопроводов внутренней рециркуляции IR. Перемешивание, циркуляция и рециркуляция активизирующей смеси обеспечено сжатым воздухом, подаваемым нагнетателем, который является единственной вращающейся механической частью технологии.

А – активационная зона; В – сепарационная зона; V – вентили; N – нитрификационная зона; ADS – распределение воздуха; D – денитрификационная зона; AF – анаэробноферментационная зона; AD – аэрационные элементы; M – механическая предочистка; IR – внутренняя рециркуляция; AL – удаление избыточного осадка

Рисунок 2 – Биологический реактор установки MICROCLAR

Преимущества:

-отсутствие неприятного запаха на территории;

-высокая степень очистки до 95%;

-используется один технологический колодец (уменьшается потребность в размещении канализационной очистки на большой территории);

-низкое энергопотребление (максимальная потребляемая мощность компрессора 175 Вт);

-нет необходимости в постоянном добавлении бактерий;

-не требуются химические реагенты для активизации процесса брожения [].

Устройство для улавливания нефтепродуктов

Изобретение (патент RU №2252990 C1) относится к канализации очистных сооружений, которые применяются при очистке сточных вод от нефтепродуктов. Автор патента Беллавин Михаил Сергеевич. Технология работы устройства для улавливания нефтепродуктов показаны на рисунке 3.

Сточная труба; 2 – грязеуловитель; 3 – труба нефтеловушки; 4 – нефтеловушка; 5 – труба с шлангом; 6 – колодец; 7 – вентиляция; 8 –шланг; 9 – герметичная емкость; 10 – диск; 11 – труба; 12 – канализационный колодец

Рисунок 3 –Устройство для улавливания нефтепродуктов

Устройство для улавливания нефтепродуктов содержит сточную трубу, соединенную с грязеуловителем. Грязеуловитель соединен трубой с нефтеловушкой, соединенной второй трубой с колодцем, имеющим вентиляцию. На трубу надет шланг, к концу которого прикреплена заполненная воздухом герметичная емкость. В нефтеловушке расположен имеющий вырез диск, удельный вес которого меньше удельного веса воды. Герметичная емкость и шланг расположены в вырезе диска. Из нефтеловушки нефтепродукты через шланг и вторую трубу стекают в колодец. Одновременно вода из нефтеловушки стекает по третьей трубе в канализационный колодец. Нефтепродукты вытесняются плавающим диском в его вырез, поэтому слой нефтепродуктов имеет значительную толщину. Следовательно, по шлангу постоянно стекают в колодец в основном только нефтепродукты. Устройство предложенной конструкции лучше очищает сточные воды от нефтепродуктов, что уменьшает затраты на очистку сточных вод.

Использование устройства предложенной конструкции позволит получить следующий технико-экономический эффект. Так в устройстве известной конструкции нефтепродукты из нефтеловушки сливаются в колодец вместе с водой. Поэтому нефтепродукты нужно дополнительно очищать от воды. Это увеличивает затраты на очистку сточных вод.

12 Следующая ⇒