Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод
Необходимость качественно работающей канализационной системы на предприятии или в населенном пункте трудно оспорить. Если организовано водоснабжение, то обязательно должна быть и канализация, предназначенная для отвода использованной воды. В жилых домах фекальные воды из туалета отводятся в канализацию по общим трубопроводам. К ним добавляются бытовые, поступающие из кухни и ванной. Хозяйственно-бытовые сточные воды по внутренним трубопроводам подводятся к выпуску из дома. Далее, пересекая границу строения, они поступают сначала в линии дворовой сети, затем — в трубы уличной сети поселковой или городской канализации, если в данном населенном пункте имеется централизованная канализационная сеть. В городах конечным сооружением канализационной системы являются специальные сооружения, предназначенные для очистки и обеззараживания стоков. Очистка бытовых канализационных стоков представляет собой непростую инженерную задачу.
Со времен изобретения водопровода технология очистки стоков в местных системах почти не изменилась. Эту работу выполняют природные микроорганизмы, для которых сточные воды — самая благоприятная среда обитания. На их долю приходится около 25 % всех уничтоженных органических загрязнений. При этом они увеличивают свою биомассу и разлагают почти всю остальную часть органики, оставляя после себя твердый осадок, воду и газы. Биологическая очистка снимает практически все проблемы, которые не в состоянии решить другие способы. Первая и вторая стадии обработки являются основой любого технологического процесса очистки. Первая стадия — это предварительная обработка, а вторая — глубокая очистка сточных вод. Выделяемые при разложении органики газы: азот, аммиак, углекислый газ, сероводород, водород и метан — не только являются источниками неприятных запахов, они еще и взрывоопасны. Поэтому любые очистные сооружения в обязательном порядке требуется снабжать надежной вентиляцией, а также сооружать их как можно дальше от жилых домов. Некоторое время стоки отстаиваются, в данный период они частично сбраживаются — это и есть первая ступень, когда образуется активный ил. Активный ил — это осадок, который формируется при биологической очистке сточных вод. Он аккумулирует в себе большое количество микроорганизмов и интенсивно окисляет органические вещества. О необходимости периодического удаления ила уже говорилось ранее; если не удалять его, то донные отложения займут столько места, что система просто не справится с разложением отходов.
В искусственных условиях установки биологической очистки являются системами, в которых человеком специально создана благоприятная среда для развития гнилостных микроорганизмов. Искусственный вид биологической обработки происходит в аэротенках — резервуарах, в которых сточные воды вместе с присоединенным к ним активным илом продувают воздухом, поступающим от компрессоров (аэрационной станции). На следующем этапе искусственной очистки в дело вступают вторичные отстойники, в них выделяется тот активный ил, который затем направляется в аэротенки. Аэротенк представляет собой камеру, в которой совершается бесповоротное разрушение стоков с помощью мелкопузырчатой аэрации. Пузырьки воздуха поддерживают жизнь аэробных бактерий, которые разлагают органику.
После очищения во вторичных отстойниках сточные воды дочищают с помощью фильтров с различными многокомпонентными загрузками и дезинфицируют с помощью ультрафиолетовых ламп. Эти воды уже можно направлять в открытые водоемы, как самотечно, так и с помощью напорных насосных установок.
Для очищения бытовых сточных вод предприятие Резервуарный завод «ВЕССЕЛ» предлагает локальные блочно-модульные очистные сооружения типа «КОС» — это самый современный и экологически оправданный способ обработки. Сооружения такого типа представляют собой блочно-модульные металлические конструкции полного заводского изготовления. После выполнения монтажных работ на площадке с последующей обвязкой технологическим оборудованием и трубопроводами они готовы к эксплуатации.
Блочно-модульная конструкция и высокая степень заводской готовности позволяют в короткий срок выполнить работы на объекте строительства и приступить к приему и очистке стоков. Стоит заметить, что сооружения данного типа оборудованы всеми системами жизнеобеспечения (освещение, отопление и вентиляция), а также грузоподъемными механизмами.
Устройство системы глубокой биологической очистки сточных вод типа «КОС» позволяет сделать наружную канализацию максимально эффективной с точки зрения экологии. Это оборудование обеспечивает почти полную очистку стоков (до 99 %). После пропуска через такую систему не требуется их дополнительной обработки перед сбросом в водоем.
Технология и трудности, возникающие в процессе биологической очистки
Бытовые сточные воды обычно содержат загрязнения, состоящие из неорганических и органических соединений, которые могут находиться в жидкости как в растворенной форме, так и в виде взвешенных (оседающих, всплывающих и коллоидных) веществ.
В сточной воде также присутствуют микроорганизмы, разлагающие органические вещества и вызывающие их анаэробную ферментацию. Для бытовых сточных вод характерна их предрасположенность к биологическому разложению — биодеградации. Это в определенной степени зависит от существующего в стоках баланса питательных для бактерий веществ: азота и фосфора. В частности, принцип аэробной биологической очистки основан на размножении бактерий, потребляющих из сточных вод в процессе своей жизнедеятельности органические вещества.
Для нормального протекания процесса обработки сточная вода обязана поступать на очистные сооружения в достаточно «свежем» состоянии, она не должна застаиваться по дороге к септику. Загнившая жидкость может быть токсичной для участников процесса. Поэтому перед первичным отстаиванием ее надо заранее подвергнуть аэрации. Для того чтобы тяжелые и крупные загрязнения не влияли отрицательно на процесс биологической очистки, необходимо первичное отстаивание бытовых сточных вод. На этом же этапе из стоков обычно удаляются жиры и плавающие на поверхности вещества.
Для бытовых сточных вод типичны содержание в них взвешенных веществ и биохимическая потребность в кислороде. Когда в городах бытовые отходы в измельченном виде через стоки в кухонных раковинах сбрасываются в канализацию, они не задерживаются решетками и увеличивают нагрузку на очистные сооружения. Огромное влияние оказывает уровень рН. Значение показателя рН в бытовой сточной воде обычно близко к нейтральному и колеблется в пределах 7—7,5.
Наличие ионов тяжелых металлов даже в небольших концентрациях (0,1 мг/л) способно подавлять активность бактерий. Для жизнедеятельности бактерий в очистных сооружениях вредны многие фармацевтические средства и моющие синтетические вещества.
Иногда в сточных водах может нарушаться равновесие питательных веществ, нередко наблюдается дефицит азота и фосфора. Из-за нарушения баланса питательных веществ происходит сбой биологического процесса, который сопровождается вспуханием активного ила и снижением эффективности очистки. Высокой степени (80% и более) удаления азота из сточных вод можно достичь при использовании очистных установок переменного типа. В процессе аэробной фазы сток нитрифицируется, а в ходе анаэробной фазы происходит его денитрификация. Разумное сочетание этих фаз и поддержание комфортной для бактерий температуры позволяют достичь высокой степени удаления азота, а также обеспечить бактерии питанием. Некоторые типы подобных систем способны автоматически менять режим работы в зависимости от объема поступающих канализационных стоков.
В процессе обычной биологической очистки не всегда удается полностью удалить фосфор. Главным источником полифосфатов являются современные моющие средства, поэтому количество фосфатов в стоках возрастает с ростом применения моющих средств. Исследования показали, что в сточной воде, поступающей в аэротенк, две трети общего объема фосфора присутствуют в форме полифосфатов и одна треть — в форме ортофосфатов. После биологической очистки в сточных водах имеет место обратное соотношение фосфорсодержащих веществ. Кроме того, в процессе анаэробного сбраживания избыточного ила, содержащего осажденные фосфаты, не отмечено их высвобождения в рециркулирующий поток.
Эффективность процесса может снизиться из-за высокого содержания солей тяжелых металлов, да вообще засоленность вредит процессу очистки. Резкое повышение уровня их содержания намного вреднее для бактерий, чем его медленное изменение. В некоторых случаях эффективно применение активированного угля. На процесс очищения стоков оказывают большое влияние температурные колебания: понижение температуры окружающей среды ниже определенного уровня замедляет жизнедеятельность полезных бактерий.
Очистку сточных вод необходимо производить в целях снижения содержания загрязнений до таких концентраций, которые не оказывают неблагоприятного воздействия на флору и фауну водоемов. В каждой стране существуют свои санитарно-гигиенические нормативы, которые ограничивают пределы содержания загрязнений в сточных водах, сбрасываемых в водоемы.
