Строительство и архитектура/7. Водоснабжение и водоотведение

К.т.н., доцент, Астахов Николай Николаевич

кафедра «Промышленного и гражданскогостроительства» ЭПИ ФФБГОУ ВПО «Московский Государственныйи Машиностроительный Университет», Московская область, г. Электросталь

к.т.н.,Фролов Кирилл Александрович

доцент кафедры «Промышленного и гражданского строительства» ЭПИ ФФБГОУ ВПО «Московский Государственный Машиностроительный Университет», Московская область, г. Электросталь

Комплексное применение современных технологий при переработке и очистке стоков

В настоящее время существует большое количество методик по очистке сточных вод различающихся технологическими параметрами и природой самого процесса очистки. Методы очистки сточных вод можно разделить на следующие виды: физико-химические, механические и биологические.

Химические методы.

Химические методы применяются для очистки стоков от мелкодисперсных (0,1-10 мкм) и коллоидных примесей, а также кислот и некоторых ионов. Одним из методов физико-химической очисти является нейтрализация. В виде нейтрализующих агентов применяют соду, аммиак, известь, мраморную крошку, щелочную золу.

Схожими между собой способами очистки сточных вод является коагуляция и флокуляция. Сущность их заключается во взаимодействии загрязняющих веществ ( коллоидных и мелкодисперсных частиц) либо с высокомолекулярными веществами. В качестве коагулянтов используются в основном соли алюминия и железа, которые в результате гидролиза переходят в малорастворимые формы в виде гидроксидов этих металлов. В процессе образования данные гидроксиды могут захватывать органические и неорганические примеси, образуя хлопья с рыхлой сетчатой структурой, которые легко удаляются из очищаемой воды. Флокуляцию применяют в основном в сочетании с добавлением минеральных коагулянтов. Сущность метода в том, что функциональные группы флокулянта адсорбируются на поверхности сразу нескольких твердых частиц также с образованием хлопьев. Недостаток метода- отсутствие универсального флокулянта для выделения широкого спектра загрязняющих веществ.

Для глубокой очистки загрязненных сточных вод используется метод обратного осмоса, основанный на разделении растворов под давлением на полупроницаемой мембране, пропускающей воду и задерживающей молекулы или ионы загрязняющих веществ. Использование мембранных способов очистки сточных вод целесообразно после проведения предварительной очистки.

Сущность ионообменного метода очистки заключается в фильтрации очищаемых сточных вод через ионообменные смолы. Преимущество метода состоит в том, что он позволяет целенаправленно выделить определенные вещества из раствора и провести регенерацию ионообменных смол. В случаях, когда возможность извлечь загрязняющее вещество из сточных вод отсутствует и другие способы не применимы используют деструктивные методы очистки , сущность которых сводится к разложению ЗВ до компонентов, безвредных для окружающей среды.

Механическая очистка

К механическим методам относится осаждение, флотация и фильтрование. Осаждение предназначено для выделения из воды крупнодисперсных примесей и может быть реализовано двумя способами: силой тяжести и центробежной силой. Такие способы позволяют удалять песок размером 0,15-0,2 мм. Часто прибегают к организации каскадных отстойников, когда осветленная на первых стадиях вода по напорным коллекторам подается на следующие стадии очистки.

Флотация также является способом очистки от грубодисперсных примесей. Суть данного метода заключается в поднятии загрязняющих веществ на поверхность воды с помощью пузырьков . Затем всплывшие в виде пенных образований примеси удаляются скребками.

Наиболее распространенным методом очистки воды от грубодисперсных примесей является фильтрование через слой материала или сетки с подходящим размером отверстий. Очистка фильтрованием особенно актуальна в технических процессах, использующих неочищенную воду.

Биологическая очистка.

Вышеперечисленные методы не могут обеспечить эффективной очистки сточных вод от широкого спектра простых и сложных органических веществ, поэтому в настоящее время практически все типы сточных вод перед сбросом в водоемы проходят стадию биологической очистки, сущность которой сводится к тому, что в определенных условиях микроорганизмы могут расщеплять органические вещества до конечных продуктов- воды, углекислого газа, сульфатов и т.д.

По типу микроорганизмы, участвующие в разложении органических веществ, все биологические методы могут быть разделены на аэробные и анаэробные. Аэробный процесс усвоения азотистых веществ называется нитрификацией, а анаэробный – денитрификацией. Все аэробные биологические процессы очистки могут быть разделены по типу резервуара («резервуарами» в данном случае являются поля фильтрации, пруды, аэротентки и т.д. ). Поля фильтрации представляют собой специализированные земельные участки, выделенные для сброса на них загрязненных сточных вод и населенных почвенными аэробными микроорганизмами. Попадая в почву, вредные органические вещества подвергаются окислительному действию микроорганизмов, в результате чего образуется СО2 и Н2О. Масштабное использование биологических прудов и полей фильтрации ограничивают сезонный характер их работы, малая пропускная способность, а также необходимость в отводе больших участков земли и постоянном контроле уровня грунтовых вод.

Как и для любых живых систем, для сооружений биологической очистки существуют концентрации загрязняющих веществ, чье превышение может привести к гибели всей колонии микроорганизмов. В случае высокой концентрации в сточных водах органических веществ(БПК более 1000 мг на л ), а также при очистке бытовых стоков как наиболее перспективных может рассматриваться анаэробный метод очистки. Его преимущества перед аэробным заключается в резком снижении эксплуатационных расходов (для анаэробных МО не требуется дополнительной аэрации воды) и отсутствии проблем, связанных с утилизацией избыточной биомассы.

Из всего выше сказанного следует, что для достижения эффективной очистки сточных вод от широкого перечня простых и сложных микроорганизмов помимо механической и химической необходимо использовать и биологическую очистку. Невозможно отдельно не остановиться на некондиционных стоках- сточные воды, которых не могут быть очищены при помощи современных технологий. Они подвергаются утилизации – закачке в естественные подземные резервуары. При этом необходимо учитывать, что утилизация сточных вод подобным способом возможна лишь в том случае, когда принимающий подземный горизонт полностью изолирован от горизонтов , используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Список литературы:

1. С.В. Яковлев. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2006. -704 с.

2. И.И. Павлинова., В.И. Баженов. Водоснабжение и водоотведение. Учебник для бакалавров. –М.: Изд-во Юрайт- Издат, 2013.

3. Г. Бакастов., М. Волгина. Технический справочник по обработке воды. В двух томах. -.: Изд-во Новый журнал, 2010. – 480 с.