Доочистка сточных вод: станции очистных сооружений, что такое блок и фильтр, фото, варианты доочистки после биологического этапа, что такое глубокая доочистка?

Что такое доочистка сточных вод?

Большинство очистных сооружений не позволяют достичь нормативных значений состава сточных вод, особенно предназначенных для сброса в рыбохозяйственное предприятие.

Содержится в биологически очищенных сточных водах:

• взвешенные примеси активного ила;
• остаточное органическое загрязнение (БПКобщ и ХПК);
• ПАВ;
• биогенные элементы (соединения фосфора, азота;
• бактериальное загрязнение опасно для водоемов

способствуют процессам эвтрофикации, затрудняя возврат воды в круговорот.

Эвтрофикация проявляется избытком питательных веществ в поверхностных слоях водоема, что способствует усиленному росту макрофитов и водорослей. Растительность не позволяет солнечному свету проникать вглубь водоема, потребляет растворенный кислород, что в конечном итоге создает для обитателей несовместимые с жизнью условия — фауна постепенно начинает исчезать.

Для удаления соединений фосфора обычно применяют реагентный метод с введением в водную среду извести, сернокислого железа и сернокислого алюминия.

В сточных водах после биологической очистки азот находится в виде нитритов, нитратов и солей аммония.

Для его удаления применяют нитрификацию или денитрификацию (биологические методы), а также физико-химическую очистку:

• адсорбция;
• электролиз;
• озонирование;
• химическая экстракция;
• ионный обмен;
• обратный осмос;
• электродиализ;
• дистилляция.

Для повышения качества очистки воду предварительно обрабатывают коагулянтами. Глубокая доочистка хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляется в биологических прудах.

Сточная жидкость после биологической очистки может содержать различные минеральные примеси (соли натрия, кальция). Высокая минерализация не позволяет использовать воду в технологических процессах. Для предотвращения разрушения оборудования водопровода в результате солеотложения, биологического обрастания и коррозии проводится его отделка.

Доочистка – дополнительная очистка очищенных стоков, в результате которой происходит дальнейшее снижение концентрации остаточных примесей. Для доведения концентрации азота, фосфора и других примесей до установленных ПДК проектируются системы глубокой очистки.

Помимо достижения нужного химического состава, доочистка воды также обеспечивает ее токсикологическую безопасность.

Технологии

Способы доочистки сточных вод выбирают по принципу использования традиционных схем очистки с учетом состава исходного раствора и требуемого качества доочистки.

Самые популярные методы:

1. Фильтрация. Реализуется на фильтрах с зернистой загрузкой, на сетчатых барабанных фильтрах.
2. Биоремедиация. Проводится в биопрудах с аэрацией (естественной или искусственной), в биореакторах.
3. Флотация. Метод, использующий способность гидрофобных частиц загрязняющих веществ прикрепляться к пузырькам воздуха и всплывать на поверхность, образуя слой пены.
4. Сорбция. Способ удаления остатков растворенных органических веществ с помощью сорбентов (например, активированного угля).
5. Окисление. Очистка сточных вод от остаточных растворенных примесей путем введения активных окислителей (озона, хлора и его соединений, перманганата калия).
6. Испарение (бесконтактное и контактное). Технология позволяет регулировать солевой состав очищаемой воды.
7. Методы удаления биогенных загрязнителей (реагентные, ионообменные).

Доочистка сточных вод после нефтеуловителей необходима для более полного извлечения нефти, оставшейся в виде тонкой эмульсии, а также для уничтожения запахов нефти и сероводорода. Такие методы очистки позволяют удалить большее количество загрязнений, чем при использовании только стандартной схемы.

Доочистка нефтесодержащих сточных вод на активированном угле экономична и эффективна, ее обычно применяют после предочистки методом химической флотации под давлением.

Глубокая очистка карбоната осуществляется с помощью суспензии гидроксида кальция в воде (известковом молоке) и углекислом газе. В результате химической реакции образуются кристаллы карбоната кальция, которые адсорбируют на поверхности молекулы фтора, уменьшая концентрацию вдвое.

Для очистки сточных вод используется следующее оборудование:

• микрофильтры;
• фильтры с загрузками из кварцевого песка, гравия, щебня, керамзита, антрацита, полимерных материалов;
• барабанная пряжа;
• устройства пенной флотации (для удаления различных ПАВ);
• установки коагуляции и сорбции (для извлечения трудноокисляемых примесей);
• биореакторы;
• комплексные установки «озонатор + фильтр» (дезинфекторы).

Биологические пруды – это сооружения, которые можно использовать как для биологической очистки, так и для глубокой очистки после искусственных биологических очистных сооружений. Биопруды не требуют больших затрат на строительство и эксплуатацию, просты в обслуживании и очень эффективны.

Биологические пруды подходят для маломощных водоочистных сооружений; необходимая площадь для глубокой очистки 1000 м³ сточных вод с учетом «медленного» зимнего периода составляет 1 га.

Читайте также: Радиоактивные отходы в жидком, газообразном и твердом виде

Микрофильтрация

Микрофильтры для доочистки биологически очищенных стоков размещают в контуре после вторичных очистителей. Установки работают при концентрации взвешенных примесей в пределах 40 мг/л и достигают КПД до 60%. Значения БПКобщ снижаются на 30 %.

Как работают системы микрофильтрации:

1. Вода поступает в барабан по подводящему трубопроводу и фильтруется через сетчатые стенки.
2. Через перелив вода из резервуара поступает в канал сброса фильтрата.
3. Частицы активного ила задерживаются в сетке.

При вращении барабана сетка с примесями находится в рабочей зоне промывочных труб. После очистки сетка снова погружается в воду.

Фильтрация

Настройки фильтрации используются для удаления:

• мелкодисперсные вещества;
• смола;
• масла;
• нефтепродукты.

Оборудование подбирается по конкретным технологическим параметрам, в следующих случаях:

• гидродинамический режим фильтрации;
• характеристики фильтрующего слоя;
• фильтрующая среда и загрязнения.

В зависимости от условий и требуемого качества воды применяются фильтры разной конструкции:

• с нисходящим/восходящим потоком;
• однослойный/двухслойный/многослойный;
• с подвижным (плавающим) грузом;
• засыпка каркаса;
• эфир.

В качестве фильтрующего слоя в фильтр засыпается:

• сэнди;
• гравий;
• гранитная крошка;
• мелкий шлак;
• антрацит;
• обожженные камни;
• керамзит;
• полистирол;
• шунгизит.

Сорбция

Сорбция – универсальный метод глубокого удаления многих видов загрязнителей, причем в любых концентрациях, даже самых малых (когда другие технологии не обеспечивают необходимой эффективности).

Абсорбирующие материалы характеризуются:

• пористая структура;
• пористость;
• химическая структура.

При этом размер рабочих пор сорбента важнее его химических свойств.

Крупнопористые сорбенты природного или искусственного происхождения (активированные угли, силикагели, алюмогели, активные глины) очищают воду от различных сложных примесей (особенно органических) — эмульгированных углеводородов, высокомолекулярных веществ.

В качестве сорбентов используются также ионактивные смолы и клиноптилолиты — неорганические цеолитные материалы, настоящие природные фильтры.

Адсорбция

Этот способ очистки сточных вод считается наиболее эффективным. Адсорбция — это изменение (обычно увеличение) концентрации вещества вблизи границы раздела (поверхностное поглощение).

Абсорбционный метод позволяет достичь значительной глубины очистки, недостижимой при использовании стандартных биологических и большинства химических или физико-химических схем.

Кроме того, метод снижает концентрацию загрязняющих веществ до нормативных значений с одновременным осаждением или разрушением извлекаемых компонентов.

Множество преимуществ технологии:

• возможность удаления токсичных и биохимически неразрушаемых примесей;
• предотвращение вторичного загрязнения воды;
• надежность в условиях нестабильного расхода и состава стоков;
• независимость от климатических условий;
• компактность конструкций;
• возможность полной автоматизации процессов.

Обеззараживание

Для предотвращения опасности бактериального заражения водоема проводят дополнительную очистку путем обеззараживания или обеззараживания.

При биоочистке на биофильтрах или в аэротенках общая концентрация бактерий снижается на 95%, при обработке на орошаемых полях – на 99 %.

Удалить из воды болезнетворные микроорганизмы на 100% можно только обеззараживанием, используя правильный метод:

• тепловые (огненные);
• физические (УЗИ, радиоактивное излучение, УФ-лучи);
• химический (введение окислителей);
• олигодинамический (воздействие ионами благородных металлов).

В качестве окислителей применяют хлор и хлорсодержащие соединения, а также озон, перманганат калия, перекись водорода, гипохлорит натрия и кальция. Вещества денатурируют белковую оболочку кишечных вирусов и полностью инактивируют их.

Гидроботанические способы

Технология глубокой гидроботанической очистки сточных вод заключается в посадке на оборудованных участках булруса озерного, рогоза узколистного и элодеи канадской.

Способ применяется для доочистки городских сточных вод и вод промышленных предприятий аналогичного состава, а также для глубокой очистки поверхностных вод в периоды повышенного загрязнения — в сезоны дождей и снеготаяния.

Высшие водные растения способны очищать воду от загрязнений, задерживать и оседать взвешенные частицы, поглощать биогенные и органические примеси.

Часть загрязняющих веществ используется растениями, а другая часть накапливается, изолируется или преобразуется, выбрасывается в почву или в атмосферу.

Флора насыщает жидкость кислородом и метаболитами, участвует в процессах окисления и детоксикации, стимулирует развитие гидробионтов — активных очистителей водной среды.

Процесс гидроботанической отделки характеризуется возможностью:

• крупная высокотравная растительность для выработки веществ, стимулирующих развитие нефтеокисляющей микробиоты;
• воздушно-водные растения с зеленым стеблем – для фотосинтеза подо льдом;
• подводные растения поглощают загрязнения и обогащают воду кислородом.

На открытых участках водоемов, свободных от высшей растительности, планктон, бентос и перифитон действуют как естественные чистящие средства. На протяжении всего цикла отделки эти зоны дублируют друг друга.

В результате глубокой гидроботанической обработки удаляются:

• твердые взвешенные примеси;
• соединения фосфора и азота;
• нефть и нефтепродукты;
• тяжелые металлы;
• натуральные и синтетические поверхностно-активные вещества.

Ресурс непрерывной эффективной эксплуатации гидроботанических прудов в комфортных условиях для водной растительности и связанных с ними биоценозов составляет до 10 лет (без существенных мероприятий по содержанию и ремонту).

Станции доочистки сточных вод очистных сооружений

Блочно-модульные станции доочистки предназначены для повышения качества очистки сточных вод после биологической стадии. В сооружениях различной конструкции обычно реализуют сочетание физико-химической и биологической очистки.

Вариант № 1 – доочистка в биореакторе

Трехступенчатый биореактор доочистки с загрузкой из синтетического волокна предназначен для удержания оставшегося активного ила и возврата его в аэротенк.

Алгоритм постобработки:

1. Синтетическая загрузка размещена в кассетах со стальным каркасом.
2. На первом этапе доочистки органический материал окисляется микроорганизмами, обитающими на поверхности груза.
3. Для создания благоприятной среды, необходимой для развития бактерий, постоянно подается воздух. В конструкцию кассет встроена воздушная система, что облегчает обслуживание и ремонтные работы.
4. На второй и третьей стадиях очистки происходит стабилизация биомассы, фильтрация стоков и удаление взвешенных примесей.

Для стабильной работы волокнистая загрузка биофильтра периодически регенерируется.

Включение станций доочистки в схемы биоочистки позволяет стабильно поддерживать концентрацию загрязняющих веществ, в том числе биогенных, на уровне ПДК для объектов рыбопользования.

Установка состоит из двух независимых технологических линий, позволяющих перерабатывать до 75 % воды с сохранением работоспособности при выходе из строя одной из секций.

Кроме того, принцип секционирования позволяет проводить профилактические осмотры и опорожнять резервуары без остановки оборудования.

Финишные станции характеризуют:

• быстрый доступ к заданному технологическому режиму;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• долговечность материала груза;
• простое управление;
• низкие затраты на текущий/капитальный ремонт;
• эффективная работа в любых климатических условиях..

Станции поставляются заказчикам в виде отдельных модулей с уже установленным оборудованием. Такой принцип компоновки сокращает время монтажа.

Вариант № 2 – станция фильтрации

Популярным методом доочистки является фильтрация через фильтры различной конструкции. Обязательными элементами в такой технологической схеме являются барабанные решетки, улавливающие крупные примеси, и аэратор, насыщающий воду кислородом.

Схема станции фильтрации:

Вариант № 3 – комплексная станция

Еще одна схема доочистки бытовых и промышленных сточных вод работает по принципу, который мы опишем ниже.

Очищенная в первичных отстойниках вода поступает на станцию ​​доочистки и проходит последовательно:

• барабанная пряжа;
• песчаные и гравийные фильтры на входе;
• бак пенофракционирования.

Далее очищенная вода направляется на установку обеззараживания и поступает в систему производственного водоснабжения или сбрасывается в водоем.

Что такое блок доочистки?

Установка очистки сточных вод – это любая установка, предназначенная для глубокой очистки уже очищенной воды.

Одним из вариантов установок доочистки является сорбционный фильтр, который часто используется для доочистки сточных вод, предназначенных для сброса в рыбоводный пруд. Установка работает по принципу одновременной фильтрации и биологического действия. Такие блоки обычно устанавливаются как дополнительный модуль к песколовкам и маслоуловителям.

Основным преимуществом сорбционного фильтра является возможность использования разнообразных абсорбирующих материалов, что позволяет очищать воду практически от любых загрязнений, правильно подобрав тип сорбента.

Сорбционный фильтр представляет собой прочную цилиндрическую емкость, состоит из корпуса и кассет (наборов сорбционных или фильтрующих элементов). Обычно изготавливается из надежного армированного стеклопластика, стойкого к агрессивным средам. При производстве ящиков используются технологии машинного литья с использованием полиэфирных смол.

В конструкцию блока, помимо самого корпуса, входят:

• впускной патрубок;
• розетка с вилкой;
• насос;
• инертный груз (например, керамзит).

Принцип работы:

1. Сточные воды поступают в установку по подводящим патрубкам, равномерно распределяясь по поверхности сорбирующего материала.
2. Биопленка образуется из колоний различных микроорганизмов, расщепляющих органические загрязнения.
3. При просачивании воды через загрузочный слой происходит анаэробное окисление водорода и углерода, аммонийного азота и воды. Соединения азота далее окисляются до нитритов и нитратов.

Схематично устройство для отделки показано на фото ниже:

После завершения рабочего цикла фильтрующий материал подвергается регенерации – промывается от скопившегося осадка.

Фильтры

Фильтры:

• открытые и закрытые;
• медленный и быстрый;
• напорные и безнапорные;
• оснащен противотоком;
• с функцией принудительного смыва.

Напорные фильтры представляют собой вертикальные или горизонтальные резервуары, заполненные кварцевым песком.

Медленные фильтры – это оборудование для фильтрации некоагулированных сточных вод. Их преимущество — высокая степень очистки, недостатки — большие габариты, большие затраты и трудности при удалении осадка.

Скоростные фильтры работают в рабочем и принудительном (когда отдельные секции отключаются на промывку) режимах, бывают:

• однослойные (с нагрузкой из однородного материала);
• многослойные (загрузка из смеси материалов).

Однослойные устройства с нисходящим потоком задерживают мелкие фракции, выносимые из отстойников или осветлителей. Многослойные устройства показывают большую эффективность — их грязеемкость (количество загрязнений, удаляемых с 1 м2 поверхности фильтрующего слоя в единицу времени) в 2-3 раза больше, чем у однослойных.

Блоки с загрузкой устанавливаются в емкости из стеклопластика, железобетона, стали, нержавеющей стали.

Существует три типа загрузки фильтра:

1. Инертный. Не вступать в химическую реакцию с примесями. Сточные воды проходят через загрузочный слой (слои), а загрязняющие вещества остаются в фильтрующем слое.
2. Сорбция. Загрязнения поглощаются частицами исходного материала.
3. Ионный обмен. Между фильтром и компонентами сточной жидкости наблюдается процесс ионного обмена, в результате которого изменяется структура воды.

Синтетическая фильтрующая загрузка (сипрон, полиуретан, полистирол, синтепон) в начале эксплуатации показывает хорошие результаты очистки. А ведь фильтрация состоит из двух процессов — адгезии примесей на поверхности загрузки и удержания их в поровом пространстве загрузки. Поэтому самым важным при выборе нагрузки является процесс ее регенерации.

Если фильтрующий материал не может быть переработан, его можно использовать только в том случае, если его можно легко заменить, а затем выбросить.

Поэтому применение таких материалов целесообразно только при малых расходах сточных вод и значительной продолжительности фильтроцикла.

Сипрон и синтепон в отделочных системах использовать нельзя – при замене возникают сложности с разрушением. Загрузка полистирола не соответствует рекомендуемой скорости извлечения и методам.

Полиуретан, регенерируемый прессованием, недолговечен, быстро теряет фильтрующие свойства, измельчается и снимается с фильтра.

Дисковый

Как работает дисковый фильтр для очистки сточных вод:

1. Сточные воды подаются на доочистку под низким давлением или самотеком.
2. Вода проходит через фильтрующий сегмент — конструкцию, покрытую фильтровальной тканью.
3. Ткань удерживает мелкие загрязнения.

Сегменты закреплены на дисковом валу. Диск состоит из 12 сегментов. Количество дисков определяет грязеемкость и размеры фильтра.

Цикл фильтрации продолжается до определенного момента — пока не поднимется уровень жидкости внутри фильтрующего барабана (из-за загрязнения внутренней поверхности фильтроткани). Вода для стирки подается насосом. Процесс фильтрации не останавливается.

Промывной шлам направляется в шламонакопитель, расположенный в корпусе фильтра, удаляется самотеком или с помощью шламового насоса.

Дисковые фильтры не подходят для доочистки сточных вод, содержащих фракции жира, нефтепродуктов, абразивные частицы и волокна, способные налипать.

Зернистый

Наиболее популярными фильтрами с зернистой перегородкой являются баки, в нижней части которых оборудовано дренажное устройство для слива воды. На дренаж укладывают слой несущего материала, а затем фильтрующий материал.

Грязеемкость агрегатов с восходящим потоком выше, чем с нисходящим, но их минус – заиление дренажного устройства, коррозия труб и зарастание их карбонатами. По этим причинам чаще используются последующие установки.

К зернистому материалу предъявляются требования прочности, потери нагрузки на износ и шлифуемость не должны быть более 2,5 и 4% соответственно. Гранулированные фильтры, загруженные тяжелыми минеральными материалами, регенерируются путем обратной промывки водой.

Восстановление фильтрующего слоя также может осуществляться очисткой водно-воздушной смесью или химической промывкой.

Фильтр DynaSand

Недостатком зернистых фильтров является необходимость значительного количества промывочной воды. Фильтрующая установка DynaSand с непрерывной промывкой фильтра экономична, так как на промывочную воду расходуется всего 2% производительности установки.

Схема фильтра DynaSand:

1 — распределительная система; 2 — вывод фильтрата; 3 — загрязненный песок; 4 — эрлифтный насос; 5 — узел промывки фильтрующей среды; 6 — моечный лабиринт; 7 — удаление примесей; 8 — возврат фильтрующего материала; 9 — панель управления

Установка глубокой фильтрации сточных вод работает по принципу противотока:

1. Вода поступает через распределительную систему в нижнюю фильтровальную комнату и очищается, проходя вверх через слой песка.
2. Фильтрат удаляется сверху — через патрубок.
3. Загрязненный песок подается снизу с помощью эрлифтного насоса, поступает в блок промывки фильтрующего материала.
4. Очистка груза начинается в эрлифтной помпе. Это вихревая смесь, в которой примеси отделяются от песчинок.
5. Заключительный этап промывки песка начинается в лабиринте, где он обрабатывается небольшим противотоком чистой воды. Легкие примеси удаляются через порт промывочной жидкости, а более тяжелые фракции песка возвращаются в слой фильтрующего материала. Таким образом, слой загрузки находится в постоянном движении и перемещается в корпусе фильтра сверху вниз.

Подача сжатого воздуха к эрлифтному насосу регулируется с пульта управления. И доводка жидкости, и промывка фильтрующего материала происходят непрерывно, а это значит, что фильтр работает без выключения.

Сорбционный

Устройство представляет собой контейнер из стекловолокна с углеродным или другим гидрофобным материалом.

В качестве сорбентов используют мелкодисперсные твердые вещества, характеризующиеся большой площадью поверхности:

• силиконовый крем;
• кола бриз;
• газон;
• глина;
• опилки;
• пепел;
• шлак.

Необходимая степень отделки достигается без особых затрат – все эти материалы недефицитны и недороги, большая часть – отходы производства.

Сорбционный метод обычно применяют на первой стадии доочистки в комплексе с оборудованием для удаления нефти и песка. Фильтр обеспечивает качественную глубокую очистку поверхностных и сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов для последующего сброса в естественные водоемы.

Фильтры доочистки автономной канализации

Доочистка стоков в частных домах

Доочистка сточных вод фильтрующим колодцем:

Автономные установки доочистки размещают на фильтрующем грунте (песок или торф). Оросительно-дренажные трубопроводы оборудованы вентиляцией.

Рассмотрим 3 варианта сооружений по очистке сточных вод в частных домовладениях:

1. Впитывающая прокладка. Система труб с перфорированными стенками, уложенная на склоне. Под трубы подсыпают мелкозернистый материал типа гравия, щебня, шлака, плитняка. Жидкость просачивается через стенки труб и засыпку и уходит в грунт.
2. Фильтрационная канава. Предназначен для глубокой очистки сточных вод, прошедших очистку в септике, с последующим сбросом в накопительные емкости или резервуары. Основные элементы конструкции (фильтрующие и дренажные трубы) проложены параллельно, без разветвлений. Система подходит для глинистых и легко фильтрующихся почв. Максимальный уровень грунтовых вод – 1 м ниже линии дренажа. Канава ограничена объемом пропускаемого стока — не более 15 м3/сут.
3. Хорошо отфильтруйте. Дно конструкции застилается любым мелкозернистым материалом. На входной патрубок устанавливается ограничитель, предотвращающий смыв засыпки сильной струей воды. Площадь и толщина поверхностного слоя фильтра влияет на продолжительность эксплуатации – чем он больше, тем дольше прослужит скважина.

Если грунтовые воды проходят близко к поверхности, устанавливать фильтрационный колодец нецелесообразно. В таких случаях сооружают несколько абсорбирующих прокладок или песчано-гравийных фильтров.

Фильтры для септиков

Фильтрующие блоки подбираются в зависимости от желаемого качества воды на выходе. Такое оборудование выполняет функции дренажного колодца, но компактно, экономично и просто в монтаже.

Компоненты конструкции:

• рамка;
• входной соединительный патрубок для стока сточных вод из септика;
• вентиляционные трубы;
• фильтрующая прокладка.

Принцип работы:

1. Дренаж поступает в тело инфильтратора через входной патрубок.
2. Внутри устройства жидкость вступает в контакт с кислородом из вентиляционной системы – это остаточное разложение неудаленной органики.
3. Вода просачивается через фильтрующий слой щебня (песок, гравий, антрацит, пенопласт, керамзит, шлак и др.), где задерживаются примеси.
4. Очищенная вода поступает в почву.

Система с несколькими фильтрами, соединенными трубами, показывает высокую эффективность доочистки.

Что означает глубокая доочистка?

В результате глубокой очистки сточные воды возвращаются в технологические производственные циклы, что позволяет экономить пресную природную воду.

Доочистка очищенных стоков позволяет максимально удалить все вредные и патогенные примеси перед сбросом в водоем.

Термины «глубокая очистка», «финишная очистка» относятся к любой системе, выполняющей основные этапы очистки. Термин «третичная обработка» также используется как синоним постобработки.