Очистные сооружения для заводов: типы и технологии

Очистные сооружения промышленных стоков - это сложные инженерно-технические комплексы, предназначенные для обработки и нейтрализации сточных вод, образующихся в результате производственной деятельности предприятий различных отраслей промышленности. Промышленные очистные сооружения используют для очистки сточных вод предприятий и производств. Это оборудование существенно снижает пагубное воздействие на окружающую среду и концентрацию вредных веществ в стоках канализации.

Современное общество - это социальная инфраструктура, включающая в себя производственные комплексы различных отраслей, нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия, предприятия энергоснабжения и жилищно-коммунальной сферы и другие, в результате деятельности которой в водные объекты сбрасывается огромное количество токсичных загрязняющих веществ. Сегодня решение важнейшей задачи человечества - сохранения водных ресурсов мирового океана, возможно лишь с применением передовых технологий очистки сточных вод и использованием современного оборудования. Комплексное проектирование и строительство специализированных очистных сооружений необходимо для эффективной очистки промышленных стоков любого состава и степени загрязнения.

Типы промышленных сточных вод

У любого промышленного предприятия, независимо от вида деятельности, образуются производственные отходы, в том числе сточные воды. От происхождения сточной воды зависят качественные и количественные характеристики стоков.

• Бытовые сточные воды: К бытовым сточным водам относятся все нечистоты, которые сливаются в канализацию с санузлов, не участвующие в производственных процессах.
• Промышленные стоки: Промышленные стоки - это загрязненная вода, которая используется непосредственно в технологических процессах.
• Поверхностные (ливневые) стоки: Поверхностные ливневые стоки образуются в результате осадков и таяния снега или льда.

В сточных водах могут содержаться примеси минералов, солей фосфатов, металлов, растворенных и нерастворенных токсических веществ и механические осадки. При попадании в окружающую среду они наносят серьезный вред локальным экосистемам. Попадая в грунтовые воды, они достигают рек, из которых осуществляется водозабор питьевой воды. Это создает угрозу не только для человека, но и для животных и растений.

Основные типы очистных сооружений

На сегодняшний день используют очистные сооружения промышленных сточных вод разных типов, по устройству и принципу функционирования. При проектировании и строительстве очистного сооружения применяются все этапы чистки, образовывая полноценный комплекс, обеспечивающий соответствие требованиям установленных норм. Комплекс мер подбирается индивидуально для каждого объекта.

Механическая очистка

Механическая очистка сточных вод начинается с удаления из них крупных фрагментов мусора. Для этого используют решетки, ротационные сита с заданными размерами ячеек. Весь сухой остаток поступает в дробилки или осушители осадка. На механическом этапе осуществляется удаление крупных загрязняющих частиц, которые либо оседают на дне, либо всплывают на поверхность.

Гравитационный метод (отстаивание). Фракции, которые плотнее воды, из-за силы тяжести уходят на дно, а легкие поднимаются на поверхность, где их задерживают специальные приспособления - масло-, нефте- или жироуловители. Также используются песколовки, которые удерживают минеральные взвеси. Такой метод редко используется отдельно от остальных.

Физико-химическая очистка

В стоках присутствует много растворенных примесей, которые невозможно отделить обычными фильтрами. Для упрощения процесса в них добавляются химические реагенты, которые преобразуют эти растворенные вещества. Физико-химический этап заключается в снижении концентрации опасных веществ до предельно допустимых норм. Это комбинация двух методов - физического и химического. Суть состоит в том, что в воду добавляются реагенты (коагулянты и другие компоненты), а затем на жидкость оказывают физическое воздействие. Это может быть вращение в циклонах или центрифугах, другие способы сепарации.

Коагуляция. Один из примеров - коагуляция. В загрязненную воду добавляют коагулянт (хлорид или сульфат железа, гипохлорит). Мелкие растворенные частицы под его воздействием начинают объединяться и укрупняться, что позволяет без труда отделять их механическими способами на последующих этапах. В данном случае нужно подобрать реагенты.

Флотация. Ее используют при высокой концентрации нефтепродуктов, ПАВ и растворимых жиров в водах.

Ионообмен. Применяется для очистки нерастворимых загрязнений (взвеси, тяжелые металлы, цианиды, фториды и т.д.).

Биологическая очистка

Этот метод применяют для устранения органических примесей. Вместо или в дополнение к физико-химическому этапу может быть применен биологический процесс. Он основан на очистке сточных вод от органических веществ с помощью микроорганизмов, которые преобразуют их в безопасные компоненты. Отличие от предыдущего метода заключается в участии также микроорганизмов. Биоочистку без реагентов проводят, когда из вод требуется удалить исключительно органику. Для этого используют аэробные и анаэробные микроорганизмы, которые разлагают в стоках включения органического происхождения. Если обрабатываемые воды содержат сложно окисляемые включения, сначала проводят аэрацию.

Биофильтры. В них засыпается фильтрующий материал с пористой структурой, содержащий также микроорганизмы в виде пленки на поверхности.

Аэротенки. Это герметичные камеры, куда принудительно подается воздух, насыщающий воду кислородом. Биологические процессы в аэротенках идут с интенсивным перемешиванием и циклической аэрацией. Это дает возможность активно окислять органические соединения.

В ходе биологической очистки образуется осадок, который используют в качестве натурального органического удобрения в сельском хозяйстве. Этот этап помогает избавиться от патогенной микрофлоры, что исключает ухудшение эпидемиологической обстановки.

Обеззараживание

Наиболее распространенный, проверенный многими десятилетиями и эффективный метод - это хлорирование. Его преимущества состоят в том, что хлор уничтожает практически все известные микробы, вирусы и не остается в воде. Еще один метод - ультрафиолетовое облучение. Для его использования требуется более дорогое и сложное оборудование, только тогда он будет эффективным.

Мембранные технологии

Необходима в тех случаях, когда производственные площадки и заводы очищают воду для повторного использования. В зависимости от функции очищенной воды иногда на предприятии может потребоваться очистка технического стока до норм питьевой воды. Подобные нормативы требуют ультратонкой фильтрации жидкости и использования мембранных технологий. Продукция из данного блока нашего производства отвечает требованиям эффективности и включает в себя: обратный осмос, установки ультрафильтрации и установки ионного обмена.

Локальные очистные сооружения (ЛОС)

ЛОС наиболее эффективны для очистки специфических промышленных стоков, содержащих нефтепродукты, органику, тяжёлые металлы, гальванику и химические соединения. Стоимость установки зависит от объёмов стоков, уровня загрязнений и выбранной технологии. В отличие от централизованных очистных сооружений, которые обычно проектируются для обработки стандартных бытовых стоков, ЛОС настраиваются с учётом уникального состава сточных вод каждого предприятия.

В современных локальных очистных сооружениях для промышленных сточных вод активно внедряются автоматизированные системы контроля и мониторинга (GSM-модуль), которые позволяют в реальном времени отслеживать качество очищенной воды, уровень загрязнений и состояние оборудования. Такие системы помогают предотвратить аварии, сократить расходы на обслуживание, объем реагентов и поддерживать эффективность работы на высоком уровне.

Обзор современных технологий очистки сточных вод на промышленных предприятиях

Этапы проектирования и строительства очистных сооружений

Проектирование, строительство и запуск очистных сооружений - это значительные финансовые вложения. Для того чтобы очистные сооружения функционировали эффективно и надежно, процессы очистки должны быть под постоянным контролем.

1. Сбор и анализ данных: На этом этапе проводится анализ состава сточных вод, объема стоков, состояния существующей инфраструктуры и нормативных требований к очистке.
2. Выбор технологии очистки.
3. Разработка проектной документации.
4. Подготовка рабочей документации.
5. Согласование с заказчиком и органами контроля.

Системы управления и контроля

• Системы мониторинга.
• Системы автоматической очистки.
• Системы дозирования реагентов.
• Системы удаления осадка.
• Системы очистки газовых выбросов.

Кроме того, в процессах очистки используются специализированные программные комплексы для мониторинга и управления, такие как SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition.

Экономические и экологические выгоды

Внедрение современных очистных сооружений на промышленных предприятиях приносит значительные экономические и экологические выгоды:

• Снижение экологических рисков. Загрязнение окружающей среды может привести к серьезным последствиям, включая штрафы, судебные иски и ущерб репутации.
• Экономическая выгода.
• Улучшение качества продукции.
• Улучшение условий труда.

Особенности очистки сточных вод молокозаводов

Сточные воды молокозаводов в процессе производства различных продуктов характеризуются большим содержанием загрязнений органического характера, бактериями. Их содержание может в тысячи раз превышать предельно допустимые значения. Производство молока относят к периодическим технологическим процессам. Учитывая этот факт, а также особенности эксплуатации оборудования, можно объяснить неравномерность по количественному и качественному составу стоков молочных производств. Только от одной периодической мойки оборудования содержание загрязняющих веществ в стоках может возрастать до четырех раз по сравнению со средними показателями.

Удельный расход воды в технологиях обработки молока составляет от 3,5 до 5 м³ на тонну продукции. Как показывает практический опыт и следует из технологических нормативов водоотведения, при обработке 1 тонны молока образуются сточные воды, общую степень загрязненности которых можно оценить по ХПК равному 10-15 кг. Степень загрязнения стоков органическими веществами характеризует величина ХПК, которая при мойке оборудования молочных производств возрастает до значений 1400-3000 мг/л. Аварийные сбросы продукта в сеть водоотведения еще больше увеличивают ХПК стоков - до 10000 мг/л. Учитывая ассортимент конкретного молочного завода, определяют соотношение ХПК/БПК₅, которое может составлять от 1,2 до 1,55. Содержание жира в сточной воде молочных производств составляет 100-200 мг/л. В стоках могут быть органические взвеси - коагулированный белок и йогуртовые наполнители, чье общее содержание может достигать 2000 мг/л.

Для промывки технологического оборудования могут использоваться органические кислоты или сода. В первом случае происходит быстрый гидролиз молочной органики, и кислотный показатель pH сточных вод снижается до 2-3. В случае если такая схема очистки основана на современном технологическом оборудовании, остаточные концентрации растворенной органики не превышают 140-200 мг/л по БПКполн и 40-45 мг/л по жирам.

Состав сточных вод молокозаводов

Показатель	Значение
ХПК	10-15 кг на тонну молока (до 10000 мг/л при аварийных сбросах)
БПК₅	Определяется соотношением ХПК/БПК₅ (1,2 - 1,55)
Содержание жира	100-200 мг/л
Органические взвеси	До 2000 мг/л
pH	Может снижаться до 2-3 при использовании органических кислот