Обеззараживание сточных вод: установки, методы очистки (ультрафиолетовое облучение, хлор, озон, йод), дезинфекция, виды стоков

Для чего нужна очистка стоков

Целью обеззараживания сточных вод является уничтожение возбудителей и предотвращение распространения кишечных инфекций. Обеззараживание является последним этапом очистки сточных вод.

Предварительная очистка уничтожает до 95% болезнетворных микробов. Но даже небольшое количество бактерий, попавших в водоемы, может вызвать вспышку кишечной инфекции.

Обеззараживание проводят перед сбросом сточных вод в крупные водоемы – реки, озера. Сточные воды, повторно используемые для технических нужд, также подлежат обязательному обеззараживанию. Обеззараживание сточных вод направлено на обеспечение экологической безопасности.

Что мы предлагаем

Наша компания производит погружные УФ модули и проточные УФ установки для обеззараживания сточных вод после септика, ливневой канализации или промышленных стоков.
Погружные УФ-модули могут использоваться для очистки сточных вод в безнапорных системах внутри проектируемых и существующих очистных сооружений или на их выходе. Проточные УФ-установки применяются только для сточных вод, прошедших полную биологическую очистку или доочистку. Доза ультрафиолетового облучения воды в этом случае будет не менее 40 мДж/см² (при условии, что вода пропускает не менее 70 % УФ-излучения на 1 см). Комплекты погружных УФ-модулей УВЛ-мод состоит из:

• УФ лампа;
• кварцевый корпус; резиновые прокладки;
• уплотнительный узел;
• электронный балласт (электронный балласт).

В комплект проточного устройства УВЛ-Аква входят:

• корпус из нержавеющей стали;
• УФ-лампы;
• кварцевый корпус;
• электронный балласт (электронный балласт);
• комплект пломб;
• смотровое окно (пропускает только безопасный видимый спектр);
• кабель с PTFE разъемом.

Схема очистки сточных вод с помощью УФ установки
По желанию заказчика мы можем укомплектовать комплект счетчиком часов и герметичной коробкой с сетевой вилкой.

Виды сточных вод

Сточные воды – это воды, сбрасываемые в водоемы с промышленных предприятий и населенных пунктов через канализацию или самотеком. Свойства этих растворов связаны с технологическим процессом, в котором они участвовали, и, как правило, негативно влияют на природные объекты, с которыми они соприкасаются.

По составу сточные воды делятся на три типа, показанные на рисунке 1.

Рисунок 1 – Виды сточных вод

Характерные свойства этих видов сточных вод приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики различных видов сточных вод

Производство	Неравномерно (зависит от процессов компании)	Условно чистый Утверждено регулирующими органами Загрязненный	Органические и минеральные примеси	Механический Физико-химический Химическая Биологический
Бытовые сточные воды	Относительно однородный	Сильно загрязненный	Органические вещества растительного и животного происхождения Отходы и моющие средства	Механический Биологический
Атмосферный (штормовой)	Неравномерный (зависит от осадков)	Условно чистый Загрязненный	Минеральное загрязнение Нефтепродукты	Механический Физические и механические Химические методы

Производственные сточные воды

Промышленные сточные воды образуются в результате использования воды в различных технологических процессах.

Факторы, влияющие на количество, состав воды и концентрацию загрязняющих веществ, показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Коэффициенты загрязнения промышленных сточных вод

Вид загрязняющих веществ и их концентрация в сточных водах варьируется от предприятия к предприятию и колеблется от нескольких миллиграммов до десятков граммов на литр даже для отдельных подразделений внутри одного учреждения.

По степени загрязнения сточные воды промышленных предприятий делятся на 3 вида:

Таблица 2 – Виды промышленных сточных вод

Условно чистый	не приводит к изменению физико-химического состава пласта и не требует специальной обработки
Утверждено регулирующими органами	очищено и уровень загрязнения не превышает установленных норм
Загрязненный	не очищалась, концентрация веществ выше установленных норм. Сбрасывается в водоемы для разбавления и самоочищения в водоеме

Сточные воды промышленных предприятий содержат как минеральные, так и органические загрязнители в разной концентрации и более опасны для окружающей среды. Поэтому перед сбросом их очищают до уровней, заданных проектом допустимых сбросов, разработанным предприятием и согласованным с надзорным органом.

Хозяйственно-бытовые сточные воды

Бытовые сточные воды образуются в процессе деятельности человека, в том числе в результате использования санитарно-бытовых помещений, душевых, бань, прачечных, больниц и столовых.

Загрязнение такой воды делится на два вида:

1. 1. Фекальные – загрязнения, связанные с деятельностью человека как биологического организма;
2. 2. Бытовая – загрязнение бытовыми отходами и моющими средствами.

Подача и очистка такой воды относительно постоянны во времени и объеме.

Такие воды признаны сильнозагрязненными, содержащими более ста видов микроорганизмов, так как загрязнения имеют животное или растительное происхождение. Поскольку среди микроорганизмов присутствуют возбудители, это эпидемиологически опасная часть загрязнения. Таким образом, обезображивание и утилизация этого типа сточных вод контролируется.

В частности, МУ 2.1.5.800-99 «Организация государственного санитарно-эпидемиологического надзора за обезвреживанием сточных вод. Методические указания» установлен ряд нормативных показателей, обеспечивающих безопасность водоотведения хозяйственно-бытовых вод и подлежащих контролю выполнение установленных требований, микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.

Читайте также: Механическая очистка сточных вод: методы, для чего применяется

Атмосферные (ливневые) сточные воды

Атмосферные (ливневые) сточные воды представляют собой сток, образующийся в результате выпадения осадков, и подразделяются на дождевые и талые. Образуются они и в результате смывания примесей поливной водой.

Этот тип носит эпизодический характер и характеризуется неоднородностью по объему и концентрации загрязнения.

Часть загрязнения приходится на твердые (взвешенные) частицы и нефтепродукты.

Поскольку ливневые стоки предприятий, образующиеся в результате загрязнения атмосферными осадками, попадающими на сооружения и территорию, содержат специфические примеси, вредные для окружающей среды, их также учитывают и контролируют. Регулярный анализ ливневых систем – способ не нарушать установленные нормы.

На загрязнение поверхностного стока влияют факторы, показанные на рисунке.

Рисунок 3 — Факторы загрязнения ливневых вод

Ознакомившись с функциями и отличиями сточных вод, давайте рассмотрим, какие способы очистки применяются при работе с ними.

Какие бывают стоки

Акции:

• хозяйственно-бытовые — из жилых домов, коттеджей, санаториев, продовольственных организаций, домов культуры, магазинов;
• промышленные и бытовые – от различных фирм;
• от медицинских организаций, в том числе инфекционных стационаров;
• с животноводческих и птицефабрик;
• сток с шахт, карьеров;
• буря;
• дренаж.

Бытовые сточные воды сильно загрязнены микроорганизмами и органическими частицами. Перед дезинфекцией их очищают механическим и биологическим способом. Состав промышленных сточных вод зависит от особенностей предприятия.

Наиболее опасны с точки зрения заражения сточные воды инфекционных больниц, животноводческих и птицеводческих хозяйств. Наименее загрязнены дренажные и ливневые стоки.

Для просмотра информативной истории:

Методы обеззараживания сточных вод

Наличие патогенов в сточных водах определяется с помощью анализа, называемого коли-титром или коли-индексом. Суть анализа заключается в определении наименьшего объема воды, в котором обнаружена кишечная палочка, даже относящаяся к условно-патогенной флоре и не вызывающая заболеваний. Но его наличие свидетельствует о возможном наличии патогенной флоры.

Неочищенные сточные воды не должны сбрасываться в водоемы. Во-первых, вы должны дезинфицировать их до тех пор, пока не будут соблюдены следующие критерии:

• общие колиформные бактерии – менее 500 КОЕ на 100 мл;
• термолабильные колиформные бактерии — менее 100 КОЕ на 100 мл;
• колифаги — менее 100 КОЕ на 100 мл.

Дезинфекцию проводят физическими, химическими, биологическими методами:

1. Химические методы основаны на добавлении в сточные воды дезинфицирующих средств – хлора, марганца, аминов. Это дешевый метод обеззараживания, но ухудшается качество воды. Велик риск образования токсических соединений, формирования резистентности микроорганизмов к хлору.
2. К физическим методам относятся обработка сточных вод озоном, ультрафиолетом, ультразвуком. При этом вода не меняет состав, сохраняется безопасность для последующего использования, отсутствует риск развития микробной резистентности. Но физические методы обеззараживания требуют больших затрат, наличия специальных установок.
3. Биологические методы применяются крайне редко. Обеззараживание проводят путем слива нечистот в специально устроенные водоемы, где на них воздействуют живые организмы – микроскопические рачки, полезные бактерии. Способ дорогой и трудоемкий.

Хлорирование

Экономичный метод дезинфекции. В сточные воды добавляют соединения, выделяющие активный хлор:

• диоксид хлора;
• лайм;
• гипохлорит кальция, натрия.

В начале 20 века этот метод останавливал вспышки кишечных инфекций. Под действием хлора нарушается структура микроорганизмов, они погибают. В хлораторах готовят раствор хлора нужной концентрации и подают в канализацию.

Типы хлораторов:

• непрерывное действие — постоянно подают установленные дозы хлора;
• порционно – выпускают фиксированную порцию хлора через равные промежутки времени;
• регулирование — автоматическое изменение дозы реагента с учетом количества сточных вод.

Хлорсодержащие вещества вредны для здоровья человека, работать с ними можно только в защитной одежде. Постоянное использование хлоридов приводит к коррозии металлических поверхностей. В хлорированной воде погибают живые обитатели водоемов.

Йод и бром

Йод и бром обладают окисляющим действием, разрушают оболочки микроорганизмов. Они более эффективны в дезинфекции по сравнению с хлором, так как сильнее воздействуют на вирусы. Йод используется в замкнутых водных системах, таких как космические станции.

Однако йодирование и бромирование сточных вод не получили широкого распространения. Стоимость этих соединений намного выше, чем у соединений хлора.

Озонирование

Озон — сильный окислитель, уничтожающий микроорганизмы, повреждая их оболочки. Обеззараживание сточных вод озонированием экологически безопасно.

Озон распадается за полчаса, образует кислород, не оставляет запаха. Поэтому сточные воды после озонирования можно использовать повторно. Эффективность дезинфекции озоном достигает 100 %.

Но быстрый распад озона также является недостатком. После его разложения на кислород вновь появляется риск инфицирования стоков. Активный кислород вызывает коррозию металлических поверхностей. Частое озонирование приводит к быстрому износу канализационных труб и фитингов.

Установки для озонирования массивны и требуют много места. Установить их может только специалист. Поэтому дезинфекция озоном стоит дорого.

Ультразвук

Ультразвуковые волны уничтожают микроорганизмы, создавая вокруг них область повышенного давления. Он действует в основном на бактерии. Площадь распространения ультразвука небольшая, можно обеззаразить тонкий слой воды. Поэтому метод обеззараживания сточных вод практически не используется.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Ультрафиолетовое излучение губительно действует на микроорганизмы, препятствуя их способности к делению. Для дезинфекции воду пропускают через трубку с кварцевыми лампами. Ультрафиолет уничтожает вирусы, бактерии, грибки, споры.

Обеззараживание УФ-лучами не изменяет качественный состав воды, безопасно для живых организмов в водоемах. Установка ультрафиолетового обеззараживания компактна и проста в установке. Сам процесс не требует больших ресурсов.

Комбинированные методы очистки стоков

Для достижения наибольшего экономического эффекта и экологической эффективности при обеззараживании применяют комбинированные методы. Ультразвуковые волны сочетаются с ультрафиолетовым облучением, что позволяет добиться полного уничтожения болезнетворных микробов в большом количестве сточных вод.

Озонирование также сочетается с ультрафиолетовым облучением. Предварительный нагрев воды сочетается с любым способом.

Обеззараживание сточных вод является последним этапом очистки перед их сбросом в водоемы или повторным использованием. Порядок регулируется законами «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», «Об охране окружающей среды».

Посмотрите видео о системах очистки:

Сбор и очистка сточных вод осуществляется на очистных сооружениях. Дезинфекцию проводят хлорированием, озонированием или ультрафиолетовой обработкой.

Как выбрать

Первое, на что нужно обратить внимание, это максимальное (не суточное, а пиковое) потребление воды. Второй — коэффициент пропускания воды, который выражается в процентах и ​​показывает ту часть УФ-лучей, которая проходит через слой воды толщиной 1 см. Учитывая, что УФ-модули устанавливаются на завершающей стадии очистки сточных вод, к ним предъявляются следующие требования согласно МУ 2.1.5.732-99: количество взвешенных веществ на входе в бактерицидную установку обеззараживания сточных вод не должно быть более более 10 мг/л.

Третьим критерием выбора является доза облучения. Расчет необходимой дозы проводят по требованиям к обеззараживаемой воде и количеству микроорганизмов в воде, попадающих в дезинфицирующее средство. Рекомендуется рассчитывать максимальную дозу, так как состав поступающей воды, качество УФ-ламп со временем могут меняться (из-за старения, загрязнения кварцевого покрытия и т д).

УФ модули UVL-Mod

Погружные установки представляют собой УФ-лампу, помещенную в кварцевый корпус. Обеззараживание открытым источником ультрафиолетового излучения происходит в отдельной емкости или резервуаре. Возможен кассетный вариант этой установки с использованием большого количества ламп и корпуса из нержавеющей стали. Идти

УФ излучение

Этот физический метод заключается в обеззараживании воды при прохождении ею УФ-диапазона волнами ЭМ-излучения.

Поток ультрафиолетовых волн проникает внутрь клетки и оказывает разрушающее действие на нуклеиновые кислоты ДНК и РНК.

В результате они теряют способность к делению, а затем происходит инактивация — размножение становится невозможным.

Проникновение УФ-лучей сопровождается их поглощением как самой водой, так и растворенными или взвешенными веществами. В зависимости от степени мутности и цвета сточных вод, их дальнейшего назначения колеблются и дозы облучения.

Действие ультрафиолета как метода обеззараживания СВ превосходит другие методы:

• вреден для всех групп бактерий, вирусов, спор и грибков;
• не оказывает негативного влияния на качество воды, не способствует образованию токсичных соединений, опасных для обитателей водоемов;
• не изменяет химические свойства воды;
• эффективен при кратковременном воздействии, поэтому может применяться в проточных режимах;
• низкое энергопотребление;
• не требует использования реагентов.

Кроме того, УФ-установки имеют скромные габариты, просты в монтаже и легко автоматизируются, что позволяет регулировать интенсивность излучения под качество обрабатываемого УФ.

Для оптимального подбора оборудования коэффициент пропускания УФ-излучения определяется исходя из качественных показателей сточных вод.

Гипохлорит натрия и другие хлорсодержащие соединения

Хлорирование определенными дозами газообразного хлора, гипохлорита натрия и других соединений хлора считается наиболее экономичным методом обеззараживания сточных вод. Хлорид и гипохлорит кальция для обеззараживания сточных вод практически не применяют, так как такое обеззараживание сопровождается активным загрязнением сточных вод различными вредными веществами.

Хлорирование показывает хорошие результаты в отношении болезнетворных бактерий, в том числе вызывая прекращение их повторного развития. Недостаток метода заключается в недостаточной эффективности в отношении цист простейших, лямблий и вирусов.

Дозу активного хлора определяют с учетом хлоропоглощения сточных вод при обеспечении концентрации остаточного хлора в очищаемой воде после контакта не менее 1,5 мг/л. После биологической, физико-химической и глубокой очистки показатель составляет 3 мг/л.

После механической очистки допускается внесение активного хлора в дозе 10 мг/л, но только в случае его применения в качестве экстренной меры.

Системы хлора и электролиза проектируются в соответствии с СП 31.13330. В хлораторах хлор дозируется и смешивается путем смешивания с небольшим объемом воды для получения дезинфицирующего раствора.

Образовавшаяся хлорная смесь поступает в очищенные сточные воды. Продолжительность контакта хлора и ВВ в системе сброса (резервуары, каналы, каналы и трубопроводы) до их сброса в водоем составляет 30 минут.

Существует два типа хлорирующих агентов. Одни непрерывные, другие предназначены для измерения определенных порций газа. Некоторые установки способны автоматически изменять объем хлорсодержащего реагента при изменении параметров массы очищаемых сточных вод.

Основным недостатком хлорирования является необходимость обеспечения серьезного уровня безопасности и надежности хлорного хозяйства. Хлорсодержащие реагенты при несоблюдении техники безопасности представляют угрозу для здоровья персонала.

Кроме того, соединения хлора обладают высокой химической активностью, поэтому становятся активными катализаторами коррозионных процессов и, как следствие, неизбежного износа систем и оборудования. При окислении образуются и накапливаются хлорорганические соединения, вредные для флоры и фауны водоемов.

Озонирование

Химическая технология обеззараживания сточных вод основана на их насыщении озоном. Озон является аллотропной формой кислорода. Химическая формула O3. При нормальной температуре и давлении это газ голубого цвета с характерным запахом (по-гречески озон означает «вонючий»).

Озон обладает бактерицидным, вирулицидным и спорицидным действием. Обладает значительным окислительным потенциалом, вступает в реакцию с минералами и органическими веществами, разрушает клетки, приводит к инактивации микроорганизмов.

Использование озона на завершающем этапе очистки сточных вод позволяет получать эпидемически безопасную воду.

Газ распадается в воде за полчаса, образуя кислород, что свидетельствует о высоком уровне экологической безопасности, кроме того, озон не изменяет ионный состав сточных вод, что делает их пригодными для использования в обратном цикле.

Но быстрое затухание также является минусом метода. Уже через 20 минут после дезинфекции может произойти повторное заражение СВ.

Из-за почти мгновенного разложения озон производится непосредственно в ЛОС на больших и дорогих установках, требующих сложной установки и требующих для работы много электроэнергии.

У озона есть и другие недостатки:

• характеризуется способностью образовывать побочные токсичные соединения, а также собственной токсичностью;
• плохо растворим в воде;
• взрывоопасен;
• способствует повторному развитию микроорганизмов.

Кроме того, вода насыщается озоном, который вызывает коррозию труб, арматуры и сантехники.

Пероксид водорода

H2O2 обеспечивает обеззараживание сточных вод без образования побочных токсинов. Но это средство инактивирует патогенную флору только при высоких концентрациях. Большие дозы приводят не только к увеличению затрат на обеззараживание, но и к повышенному содержанию вещества в сточных водах, сбрасываемых в водоемы.

Известкование

Способ, основанный на использовании щелочного реагента — извести. Известкование часто используется в сочетании с отгонкой аммиачного азота.

Необходимый гигиенический эффект в отношении микрофлоры проявляется достаточно медленно и только в результате воздействия значительных доз реагента, что приводит к образованию большого количества осадка. Эти факторы существенно ограничивают использование извести для обеззараживания сточных вод.

Биологический метод

Технология основана на длительном нахождении сточных вод в искусственных водоемах для постепенного «естественного» обеззараживания. Суть метода заключается во вредоносном воздействии на вредоносные бактерии и микробы живых организмов из биоценоза водоема. Для климатических условий России этот метод мало применим.

Ультразвук

Вокруг микроорганизмов в водной среде под действием ультразвуковых колебаний образуется множество микроскопических пузырьков, изолирующих объекты.

Такая изоляция способствует возникновению высокого локального давления вокруг микрофлоры, что приводит к механической деструкции и гибели патогенных биоконтаминантов.

Метод позволяет инактивировать до 95% кишечной палочки всего за пару минут. Но метод используется редко. Причина в малой мощности генераторов ультразвуковых волн.

Другие способы

К менее распространенным реагентам относятся надуксусная кислота и некоторые металлы с олигодинамическим действием — медь и серебро, обладающие определенным бактерицидным действием.

Это свойство используется при обеззараживании небольших объемов сточных вод для предотвращения эффекта «цветения» воды и для борьбы с биологическим обрастанием в системах оборотного водоснабжения.

Проточные установки UVL-Aqua

Они представляют собой корпус из нержавеющей стали, в котором размещена бактерицидная УФ-лампа. Каждый блок оснащен смотровым окном с защитным стеклом, пропускающим только видимый световой спектр (безопасный для глаз) для контроля работы лампы