Очистные сооружения для промышленных предприятий: типы и принципы работы

Очистные сооружения (ОС) - это комплекс технологического оборудования, предназначенного для очистки сточных вод до установленных нормативами показателей. Они представляют собой комплекс инженерных конструкций в канализационной системе определенного населенного пункта, промышленного предприятия и т.п. Любое строительство канализации предполагает использование очистных сооружений, в которые и направляются стоки.

Чтобы удалить из сточных вод мусор и примеси, в канализациях используются очистные сооружения различных типов. Это позволяет защитить окружающую среду от загрязнений отходами, производимыми человеком. После очистки воды либо сбрасываются в водоем, либо поступают в канализационную систему на этап доочистки.

Задача создания системы очистки сточных вод состоит в доведении процентного содержания опасных загрязнений в жидкой среде до допустимых для возврата в живую природу или использования в технических целях значений.

В процессе жизнедеятельности и хозяйственной деятельности человек потребляет большое количество воды для различных нужд. В составе использованной воды и жидкостей помимо органических и неорганических соединений могут быть опасные, ядовитые, радиоактивные вещества. Водоотведение в городскую канализационную систему, а, тем более, сброс загрязненных стоков в водоемы или грунт недопустимы.

От происхождения сточной воды зависят качественные и количественные характеристики стоков. Так, например, сточные воды хозяйственно-бытового происхождения характеризуются повышенным содержанием легко и трудно окисляемой органики (показатели БПК, ХПК), аммонийного азота, фосфора фосфатов. Промышленные воды помимо перечисленных выше загрязняющих веществ могут характеризоваться повышенными концентрациями тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов, фенолов и т. д.

Сегодня решение важнейшей задачи человечества - сохранения водных ресурсов мирового океана, возможно лишь с применением передовых технологий очистки сточных вод и использованием современного оборудования.

Типы сточных вод

Сточные воды подразделяются на:

• Бытовые (хозяйственно-бытовые, хозяйственно-фекальные): образуются в результате жизнедеятельности человека и отводятся через хозяйственно-бытовую или общесплавную канализацию.
• Производственные (промышленные): образуются в результате технологических процессов на производствах и отводятся через промышленную или общесплавную канализацию.
• Атмосферные (поверхностные, ливневые): образуются в результате выпадения осадков или таяния снега.

Бытовые и атмосферные стоки обычно имеют относительно постоянный состав и свойства, а состав и свойства производственных стоков напрямую зависят от конкретных технологических процессов.

Схема очистных сооружений

Этапы очистки сточных вод

Очистка сточных вод - многоступенчатый процесс, в котором на каждом этапе из стоков удаляются те или иные примеси, включения, проводится обеззараживание и др. 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

Первый этап обработки стоков при поступлении на главную насосную станцию водоочистных сооружений. На этом этапе из сточных масс удаляется мусор, твердые неразрушимые включения. Загрязнения, которые возможно измельчить, разбиваются на более мелкие частицы, не угрожающие работе элементов системы. Сточные воды из специального резервуара поступают в цех механической очистки, где последовательно очищаются от мусора и загрязнений большой фракции.

Для перекачивания стоков в системе предусмотрены канализационные насосные станции (КНС). Решетки и сита задерживают включения органического и минерального происхождения, остатки средств гигиены и пр. Далее установлены песколовки, которые задерживают песок или другие минеральные примеси. Частицы в песколовках осаждаются на дно, откуда удаляются насосом. Жироловки, напротив, очищают стоки от примесей, всплывающих на поверхность - нефтепродукты, топливо, жиры, масла. В первичных отстойниках происходит осаждение взвешенных частиц. Отстойники представляют собой горизонтальные или вертикальные железобетонные резервуары. В зависимости от проекта, степени загрязненности стоков дополнительно могут быть установлены мембраны, септики, фильтры.

Механическая очистка сточных вод

Биологическая очистка

Под биологическим этапом подразумевают удаление ХПК, БПК, азота, фосфора, растворенных в стоках, с помощью активного ила (бактерии, микроорганизмы). Специалистами водоканала подбираются и разводятся колонии микроорганизмов и бактерий, эффективно разлагающие сложные загрязнения до простых компонентов. Принцип основан на метаболизме микроорганизмов и сопутствующих биохимических процессах - биоценоз способен разлагать органику стоков для собственного роста. Процесс протекает в биофильтрах.

Биологические очистные сооружения - это аэротенки и биофильтры. Если в систему включены метатенки, то полученный в результате анаэробного брожения осадок используют для получения биогаза.

Биологическая очистка сточных вод

Физико-химическая очистка

Доочистка стоков, в основном, для повторного использования воды. Применяемое оборудование зависит от рода производственной деятельности и особенностей состава производственных сточных вод. В типовом проекте очистных сооружений предусматривают очистку методами коагуляции, флотации, центрифугирования и др.

Дезинфекция (обеззараживание)

Удаление микробов и бактерий из предварительно очищенных стоков для последующего выпуска в рельеф, водоемы. Ультрафиолет деактивирует грибок, вирусы, бактерии и прочие микроорганизмы. При этом нет необходимости использовать реагентный метод. Его можно применять в комплексе с очищающими фильтрами либо же автономно.

Принцип работы очистных сооружений

Типы очистных сооружений

Очистные сооружения можно классифицировать по различным признакам:

• По производительности: общегородские и локальные.
• По назначению: для бытовых, производственных и ливневых стоков.
• По технологиям очистки: механические, биологические, физико-химические.

Локальные очистные сооружения

Виды локальных очистных сооружений: сооружения механической очистки удаляют из поступающего стока до 75 процентов загрязнений, например, песок, жиры, минеральные примеси, нефтепродукты и прочее. Также существуют специальные песколовки, которые задерживают песок или другие минеральные примеси. Нерастворимые вещества обычно остаются в септиках и отстойниках. Для того чтобы удалить соединения, плотность которых близка к плотности воды, например, жиры и нефтепродукты, могут быть использованы жироловки, нефтеловушки, флотаторы.

Сооружения биологической очистки позволяют на 90-95 процентов удалить коллоиды и растворимые вещества. Различные популяции бактерий и других микроорганизмов, используют растворенные и плавающие вещества как источник пищи, воздействуя с помощью ферментов разлагают всю органику. В процессе работы сооружений с биологическим принципом очистки происходит образование излишков биомассы бактерий - так называемого активного ила, который в свою очередь с помощью отстойников и барабанных фильтров выводится за пределы сооружений. В рамках химического метода очистки в сточную воду вводятся определенные реагенты, превращающие вещества в хлопья, которые оседают.

После биологической очистки иногда нужна и дополнительная ступень, в которой применяется реагентная обработка, фильтрация и иные методы, гарантирующие удаление азота, фосфора и органических веществ.

Применение локальных ОС на промышленных объектах - лишь частный случай. Также выделяют автономные ОС для частного дома, дачи и ливневые ОС.

Очистные сооружения для различных типов стоков

• Бытовые стоки: Для этих категорий предполагается применение очистки со своими особенностями. Так как в такой воде обычно присутствуют в большей степени органические включения, то выбирается очистка биологическим методом. Принцип работы проще всего рассмотреть на примере бытовых стоков:
  1. Механическое отстаивание.
  2. Анаэробная биологическая переработка. Органические примеси, которые выпали в осадок, сбраживают с помощью бактерий анаэробного типа.
  3. Аэробная биологическая очистка.
  Эти три этапа позволяют очистить стоки на 98% от примесей.
• Производственные стоки: В промышленности же выбор очистительных сооружений зависит в первую очередь от того, что именно производится на предприятии. Для пищевых предприятий типично использование установок с очисткой стоков аэробным методом.
• Ливневые стоки: Если необходимо произвести очистку стока ливневой канализации, то есть довести ливневые воды до показателей, которые будут соответствовать нормативам, устанавливаются специальные очистные сооружения. Стандартные ливневые ОС состоят из распределительных колодцев, песколовок (пескоотделителей), бензомаслотделителей, сорбционных фильтров, колодцев отбора проб. При этом модули пескоотделителя, бензомаслоотделителя и сорбционный фильтр могут размещаться в едином блоке в т.н. однокорпусных ливневых ОС.

Методы очистки сточных вод

Если подытоживать все вышесказанное, то выделяются три типа очистки стоков - механическая, химическая и биологическая. Выбор оптимального варианта осуществляется на основании характера загрязнений, которые присутствуют в стоках.

• Механические: Фильтрование и процеживание позволяет улавливать значительное количество крупных частиц органики, твердых включений. При наличии разнородных загрязнений эффективна система из нескольких фильтров с разными характеристиками. На этапе грубой очистки отделяются крупные частицы. На последнем этапе устанавливают фильтр тонкой очистки.
• Химические: Ключевую роль в очистке стоков в этих видах очистных сооружений играют реагенты. Их количество и химический состав подбираются, исходя из характера загрязнения в стоках. В рамках химического метода очистки в сточную воду вводятся определенные реагенты, превращающие вещества в хлопья, которые оседают.
• Биологические: Отличительный признак, отличающий эти типы очистных сооружений сточных вод - применение живых организмов для очистки стоков. Чаще всего это бактерии, способные разлагать сложные загрязнения на простые и безопасные природные компоненты. Применение биологического метода сопряжено с необходимостью поддерживать комфортную для процесса температуру и занимает сравнительно больше времени, чем химическая и механическая очистка.

В заключение, выбор и проектирование очистных сооружений - сложный и многоэтапный процесс, требующий учета множества факторов. Правильно спроектированные и эксплуатируемые очистные сооружения позволяют значительно снизить негативное воздействие промышленных предприятий на окружающую среду.