Очистка промышленных сточных вод: основные методы на предприятиях — механическая и химическая, а также норма для слива в канализацию на производственных объектах

Что это такое и как работают?

Очистные сооружения – это очень сложный комплекс всевозможного оборудования, который удаляет из сточных вод всевозможные загрязнители. Без такой обработки просто преступно сбрасывать жидкие отходы в водоемы. И не только с юридической точки зрения, но и с позиции элементарного сохранения природы и перспективы жизни человека.

Очистка жидких отходов возможна только в результате сложной многоступенчатой ​​работы. Фильтрат утилизируется чисто механически или перерабатывается.

Принцип работы любого очистного сооружения предполагает использование системы аэрации. Другое их название – воздуходувки. Такие устройства способствуют активному насыщению отходов воздухом. В результате там размножаются полезные бактерии. Под их воздействием вместо плавающей в воде биомассы появляется метан, а также углекислый газ, то есть нейтрализуются опасные вещества.

Профессиональное оборудование позволяет регулировать поток поступающего воздуха в зависимости от количества перерабатываемых отходов, ведь исключается как избыточная, так и недостаточная аэрация. Но у воздуходувок есть и другая важная функция, а именно удаление биогаза, образовавшегося на предыдущем этапе. Важность такой очистки обусловлена ​​тем, что метан и углекислый газ:

• ядовитый;
• легковоспламеняющийся;
• нарушить нормальную работу.

Следует отметить, что перекачка биогаза в отечественной практике еще мало внедрена. Но постепенно существующие установки модернизируются. Еще один важный момент – использование песколовки. В этих агрегатах осаждаются мелкие взвешенные частицы — не только песчинки, но и уголь, шлак и т.д.

Кроме того, применяются жироотделители, способные удалять гидрофобные включения, всплывающие на поверхность за счет флотации.

Собранный песок складируется на полигонах, но иногда его передают на дорожное строительство и ремонт дорог. Значительную роль в работе очистных сооружений играют первичные отстойники, куда поступает вода после улавливания песка. В них откладывается органическая взвесь. Отложенные отложения собираются в специальные ямы, а оттуда сгребаются в бункеры. По некоторым данным, альтернативой этому методу все чаще становится мембранная технология.

Кроме того, могут быть использованы:

• очистка в воздушных резервуарах;
• флотация;
• нейтрализация;
• сорбция;
• гиперфильтрация;
• обработка в центрифуге;
• выпаривание и другие методы.

Во всех значимых населенных пунктах давно имеются централизованные очистные сооружения. Их использование признано наиболее эффективным методом удаления токсичных веществ и снижения воздействия на окружающую среду.

Централизация сточных вод позволяет стабилизировать химический состав и сгладить суточные и календарные неравномерности по сравнению с системами, принимающими сточные воды от отдельных потребителей.

Кроме того, на крупных объектах могут применяться сложные мощные системы очистки, самые передовые методики. Единственный случай, когда применение локальных систем очистки оправдано, это внешние или иные объекты, подключение которых по техническим причинам к централизованным сетям затруднительно.

Принцип работы очистных сооружений

Очистка сточных вод происходит последовательно в несколько этапов, среди которых могут быть следующие:

• МеханическийНа этом этапе удаляется до 75% стоковых загрязнений – различных примесей, в том числе жира и предметов.
• БиологическийУстранение загрязняющих веществ с помощью микроорганизмов. Такие микроорганизмы перерабатывают загрязнения (органические вещества, азот, фосфор и др.) в более безопасные для окружающей среды загрязнители.
• Физико-химическийПрименяется для очистки от нерастворимых загрязнений (взвеси, тяжелые металлы, цианиды, фториды и т д.). Принцип очистки основан на использовании химических реагентов и законов физики (нерастворимые фрагменты укрупняются с помощью коагулянтов, крупные твердые фракции оседают на дне резервуаров и удаляются с помощью специальных механизмов).
• ХимическаяХимические соединения, растворенные в сточных водах, с помощью специальных реагентов переводятся в нерастворимые, после чего либо оседают на дно, либо образуют на поверхности жидкости пену, которая удаляется механическим способом.
• УЗИЭтот метод используется как один из способов обеззараживания сточных вод.
• УФ-обработкаЕще один способ обеззараживания сточных вод, наиболее распространенный из всех применяемых: поток воды пропускают через специальные установки с УФ-облучателями, излучение которых убивает большую часть патогенной флоры.
• Обратный осмосСамый эффективный и один из самых дорогих способов очистки сточных вод. Применяется для достижения степени очистки сточных вод, позволяющей повторно использовать сточные воды в производственном цикле (то есть создать замкнутый цикл водопотребления).
• Очистка ионообменных фильтров (при использовании ионообменных смол)Он используется для удаления из сточных вод ионов, которые невозможно удалить путем осаждения путем простой коагуляции или флокуляции, например, железа.

При проектировании и строительстве очистных сооружений используются все этапы очистки, образующие законченный комплекс, обеспечивающий выполнение требований установленных норм. Набор мишеней подбирается индивидуально для каждого объекта. Учитывается его тип, район расположения и задачи.

Классификация

Сточные воды – это вода, использованная или прошедшая через загрязненные поверхности. Они имеют чисто промышленное, хозяйственное или атмосферное происхождение и подразделяются на следующие виды:

• Промышленные сточные воды – это воды, используемые в технологических процессах.
• Бытовое загрязнение. Показаны из туалетов, прачечных, душевых, объектов общественного питания, которые обязательно имеются на предприятиях.
• Под атмосферным стоком понимаются потоки дождя, талого снега, стекающие по крышам цехов, складов, гаражей, умывальников и другим поверхностям.

Все три типа сточных вод встречаются на промышленных предприятиях. Например, в инжиниринговых компаниях вода используется для следующих целей:

• подготовка исходного материала;
• передача энергии в теплообменниках,
• изменения температуры сырьевой массы, продуктов, деталей оборудования;
• подготовка большого количества рабочих жидкостей;
• финансовые потребности компании.

Соотношение между объемами грязных потоков из разных источников определяется спецификацией предприятия, уровнем организации каждого вида работ.

Читайте также: Лицензия ТБО на создание полигона и вывоз бытовых отходов

Виды загрязнений предприятий промышленности

Важным свойством поступающих в воду примесей является растворимость:

• Некоторые из них образуют настоящие растворы, в которых размеры частиц посторонних веществ не превышают 1 нм.
• Другие образуют коллоидные системы с более крупными зернами. Их диаметр может достигать полумиллиона нанометров.
• Третьи вообще не растворяются в воде, образуя гетерогенные системы с примесями во взвешенном состоянии.

Состояние водотока имеет принципиальное значение при выборе правильных методов его очистки.

Интересный. Для стоков с большим количеством нерастворимых загрязняющих веществ решающим этапом является механическое разделение.

Состав примесей также принципиально отличается. Посторонние вещества имеют следующий характер:

• неорганические (минеральные компоненты);
• органические (углеродсодержащие соединения);
• биологические (микроорганизмы, вирусы, некоторые грибы).

На предприятиях по производству кожи, шерсти, витаминов и некоторых лекарственных препаратов в сточных водах преобладают биологические загрязнители; в горнодобывающих комплексах — минеральные компоненты.

Степень агрессивности сточных вод колеблется от сильной (концентрированные кислоты и основные вещества) до нулевой.

Методы очищения производственных стоков

Для доведения до приемлемого состояния производственные стоки воздействуют следующими методами:

• механический;
• физические и химические;
• действительно химический;
• биологический.

Вклад каждого из методов зависит от характера примесей и определяется для каждого отдельного предприятия.

Механические

Процесс механического отделения примесей проходит в несколько стадий. Он позволяет удалить из сточных вод до 95 % нерастворимых частиц, снизить концентрацию органических веществ на 25 %.

• Крупные примеси сначала отфильтровывают на решетках с разным размером ячеек, затем пропускают через сита, и собранная фракция депонируется вместе с твердыми отходами.
• На следующем этапе отработанная жидкость поступает в песколовки, где оседают оставшиеся в массе песчинки. Образовавшийся твердый остаток после измельчения используют для дорожного строительства.
• В некоторых ситуациях для отделения мелких частиц применяют фильтрацию и отстаивание (осаждение) в центрифугах.
• Сточные воды с пленкой на поверхности в зависимости от нормативов загрязнения поступают в жироуловители, маслоуловители или дегтеуловители. В них собираются органические компоненты, всплывающие наверх.
• Затем масса подается в отстойники. Для сбора твердого остатка на дне емкостей устанавливаются скребки, с помощью которых осадок направляется в специальные углубления. Установки флотационного типа собирают жидкую органику с поверхности.

Механическая стадия очистки сточных вод позволяет избавиться от преобладающего количества твердых примесей и нерастворимых органических жидкостей.

Химические

Химическими средствами являются методы, при осуществлении которых происходят химические превращения. Наиболее часто для очистки используют следующие реакции:

• нейтрализация:
• окисление и восстановление, в том числе электрохимические превращения.

Отдельную группу составляют химические превращения соединений с атомами тяжелых металлов.

Нейтрализация

В промышленности чаще всего образуются сточные воды с кислой средой. Для их нейтрализации используются следующие методы:

• смешивание с щелочной водой;
• добавить химикаты;
• проходит через щелочные фильтры;
• насыщение щелочных растворов кислыми газами.

В технологии участвовали:

1. реакторы с дозаторами;
2. миксеры; емкости для реагентов;
3. мысли для решения;
4. уплотнители осадка;
5. фильтры;
6. резервуары для хранения осадка.

Окислительная очистка проводится для очистки сточных вод от цианидов или других вредных компонентов, которые нецелесообразно улавливать другими способами. Такое загрязнение происходит в сточных водах следующих предприятий:

• объекты машиностроения с применением методов гальванического покрытия;
• горнорудные комплексы с цехами по обогащению свинцового и медного сырья;
• нефтеперерабатывающие заводы;
• целлюлозно-бумажные комбинаты.

Наиболее часто используемые окислители:

• газообразный хлор;
• хлораты и гипохлориты кальция и натрия;
• воздух;
• кислород технический;
• озон.

Оборудование для очистки от окисления обычно аналогично тому, которое используется для нейтрализации. Если окислитель представляет собой газообразное соединение, в реакторе имеется система подачи газа.

Обратите внимание на следующее! Метод очистки озоном особенно сложен и опасен в исполнении. Для этого в оборудовании есть специальный комплекс по производству озона (генератор озона). Работы по синтезу окислителя и его последующему использованию следует проводить с особой тщательностью и осторожностью.

Превращение солей тяжелых металлов

Для удаления загрязнений медью, ртутью, цинком, хромом, мышьяком и другими тяжелыми металлами сточные воды обрабатывают реагентами.

Чаще всего превращение проводят с гидроксидом или карбонатом кальция, некоторыми видами шлаков. Оборудование технологического процесса осуществляется в зависимости от состава стоков и используемых реагентов.

Физико-химический способ

Удаление загрязняющих веществ на основе физико-химических процессов применяется для очистки сточных вод как от растворенных, так и от нерастворенных частиц.

Методы включают в себя:

• коагуляция;
• флотация;
• абсорбция сорбентов;
• отрывок:
• ионный обмен:
• электродиализ;
• мембранное разделение потока.

На практике примеси обычно укрупняются за счет коагуляции под действием приложенных сил и разделения фракции ила на границе раздела компонентов, находящихся в разных агрегатных состояниях (флотация). При коагуляции частицы одинакового или разного состава могут слипаться.

Оба метода применяются при работе со сточными водами следующих производств:

• нефтехимическая;
• целлюлоза и бумага;
• нефтепереработка;
• свет;
• текстиль.

Для стимуляции прилипания примесей применяют реагенты, в первом случае это коагулянты, во втором — флокулянты.

В качестве коагулянтов используют:

• соли железа;
• соли магния;
• известковые концентраты;
• шламы некоторых промышленных предприятий.

Функции флокулянтов выполняют:

• катионные полимеры;
• анионы;
• макромолекулы с амфотической или неионогенной активностью.

Реагенты хранятся во влажном состоянии в баках до подачи, откуда поступают в реакторы.

Биологический способ

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов превращать загрязняющие вещества, используя их в качестве субстратов, в безвредные соединения. Некоторые микробы (анаэробы) могут функционировать только в бескислородном пространстве.

Такие процессы в основном используются для нейтрализации отложений. Другие микроорганизмы (аэробные) осуществляют превращение субстратов только в присутствии кислорода. Биохимические реакции этого типа широко используются для очистки сточных вод.

Интересный. Аэробную очистку можно проводить в естественных условиях на оросительных, фильтрационных полях или в специальных естественных прудах.

Во многих случаях превращения с участием аэробных микроорганизмов осуществляются в искусственных сооружениях:

• аэротенки;
• различные биофильтры.

В аэротенках, являющихся резервуарами, водная масса продувается воздухом.

Ил в активном расширенном состоянии участвует во взаимодействии. Аэротенки различаются по глубине, количеству коридоров, конструктивным особенностям.

При очистке биофильтрами отработанная масса пропускается через слой шлака, других подобных материалов, покрытых пленкой микроорганизмов.

Современные виды очищения

В последние годы традиционные подходы к очистке сточных вод были пересмотрены, улучшены за счет внедрения современного оборудования и обновлены новыми методами.

Важно! Мембранные технологии отличаются высокой эффективностью отделения примесей, где инновационные фильтрующие материалы подбираются с учетом специфического состава загрязненных водных масс.

Методы очистки внедряются в практику:

• плазма;
• электрокатализаторы;
• диализаторы.

Наилучший результат достигается при комплексном подходе, сочетающем традиционные и инновационные методы.

Доочистка сточных вод

После прохождения основных стадий очистки из сточных вод удаляется 90-95% всех загрязняющих веществ. Но оставшиеся загрязняющие вещества, а также оставшиеся микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности не позволяют этой воде попасть в естественные водоемы. В связи с этим были внедрены различные системы доочистки сточных вод на очистных сооружениях.

Биореакторы глубокой доочистки

В биореакторах окисляются следующие загрязняющие вещества:

• органические соединения, которые оказались «не по зубам» микроорганизмам,
• сами эти микроорганизмы
• аммонийный азот.

Происходит это за счет создания условий для развития автотрофных микроорганизмов, т.е превращения неорганических соединений в органические. Для этого используются специальные пластиковые загрузочные пластины с большой удельной поверхностью. Проще говоря, эти пластины имеют отверстие посередине. Интенсивная аэрация используется для ускорения процессов в биореакторе.

Фильтры доочистки сточных вод

Фильтрует чистую воду с песком. Песок постоянно обновляется автоматически. Фильтрацию проводят в нескольких установках, подавая в них воду снизу вверх. Чтобы не использовать насосы и не тратить электроэнергию впустую, эти фильтры устанавливаются на более низком уровне, чем другие системы. Промывка фильтра устроена таким образом, что не требует большого количества воды. Поэтому они не занимают такой большой площади.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Обеззараживание или обеззараживание воды – важная составляющая, обеспечивающая безопасность водоема, в который она должна быть сброшена.Обеззараживание, то есть уничтожение микроорганизмов, является последним этапом очистки сточных вод. Для дезинфекции могут применяться самые разнообразные методы: ультрафиолетовое облучение, переменный ток, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование.

УФО – очень эффективный метод, при котором уничтожается примерно 99% всех микроорганизмов, в том числе бактерии, вирусы, простейшие, яйца гельминтов. Он основан на способности разрушать бактериальную оболочку. Но этот метод не получил широкого распространения. Кроме того, эффективность зависит от мутности воды, содержания в ней взвешенных веществ. А лампы УВИ достаточно быстро покрываются налетом из минеральных и биологических веществ. Для предотвращения этого предусмотрены специальные излучатели ультразвуковых волн.

Наиболее используемый метод хлорирования после очистных сооружений. Хлорирование может быть различным: двойное, суперхлорирование, с преаммонизацией. Последнее необходимо для предотвращения появления неприятного запаха. Суперхлорирование предполагает воздействие очень больших доз хлора. Двойной эффект заключается в том, что хлорирование проводят в 2 стадии. Это более характерно для водоподготовки. Метод хлорирования воды из канализации очень эффективен, кроме того, хлор имеет последействие, которым не могут похвастаться другие способы очистки. После обеззараживания отходы сливаются в резервуар.

Очистка от фосфатов

Фосфаты – это соли фосфорных кислот. Они широко используются в синтетических моющих средствах (стиральный порошок, жидкость для мытья посуды и др.). Фосфаты, попадающие в водоемы, приводят к их эвтрофикации, т.е превращению в болото.

Очистку сточных вод от фосфатов осуществляют дозированным введением в воду специальных коагулянтов перед биологическими очистными сооружениями и перед песчаными фильтрами.

Вспомогательные помещения очистных сооружений

• Аэрация
• Утилизация избыточного активного ила
• Очистка воздуха
• Лаборатория
• Административно-хозяйственный комплекс
• Электрическая подстанция

Цех аэрации

Аэрация – это активный процесс насыщения воды воздухом, в данном случае за счет пропускания пузырьков воздуха через воду. Аэрация используется во многих процессах на очистных сооружениях. Воздух подается одним или несколькими вентиляторами с частотными преобразователями. Специальные кислородные датчики регулируют количество подаваемого воздуха, чтобы содержание воды было оптимальным.

Утилизация избыточного активного ила (микроорганизмов)

На биологической стадии очистки сточных вод образуется избыточный ил, так как в аэротенках активно размножаются микроорганизмы. Излишки ила обезвоживаются и выбрасываются.

Процесс обезвоживания проходит в несколько этапов:

1. В избыточный ил добавляются специальные реагенты, которые останавливают деятельность микроорганизмов и способствуют загущению
2. В сгустителе ила шлам прессуется и частично обезвоживается.
3. В центрифуге шлам отжимается и из него удаляется остаточная влага.
4. Проточные осушители полностью высушивают осадок, используя непрерывную циркуляцию горячего воздуха. Высушенный шлам имеет остаточную влажность 20-30%.
5. Затем шлам упаковывается в закрытые контейнеры и выбрасывается
6. Вода, удаленная из шлама, возвращается в начало цикла очистки.

Очистка воздуха

К сожалению, очистные сооружения пахнут не самым лучшим образом. Особенно вонючее место биологической очистки сточных вод. Поэтому, если очистные сооружения расположены вблизи населенных пунктов или объем сточных вод настолько велик, что появляется много зловонного воздуха, нужно подумать об очистке не только воды, но и воздуха.

Очистка воздуха обычно проходит в 2 этапа:

1. В первую очередь загрязненный воздух подается в биореакторы, где он контактирует со специализированной микрофлорой, приспособленной к утилизации органических веществ воздуха. Именно эти органические вещества и являются причиной неприятного запаха.
2. Воздух проходит стадию обеззараживания ультрафиолетом, чтобы предотвратить попадание этих микроорганизмов в атмосферу.

Лаборатория на очистных сооружениях

Вся вода, выходящая из очистных сооружений, должна систематически контролироваться в лаборатории. Лаборатория определяет наличие в воде вредных примесей и соответствие их концентрации установленным нормам. При превышении того или иного показателя работники очистных сооружений проводят тщательный осмотр соответствующей ступени очистки. И если проблема обнаружена, они ее устраняют.

Административно-бытовой комплекс

Персонал, обслуживающий очистные сооружения, может достигать нескольких десятков человек. Для их комфортной работы создается административно-бытовой комплекс, в него входят:

• Мастерские оборудования
• Лаборатория
• Комната управления
• Помещения для административно-управленческого персонала (бухгалтерия, кадровая служба, инженерно-технические и др.)
• Головной офис.

Электроподстанция

Блок питания ОС выполнен по первой категории надежности. Так как длительная остановка ОС из-за отсутствия электричества может привести к выходу ОС из строя.

Для предотвращения аварийных ситуаций питание ОУ осуществляется от нескольких независимых источников. В отделении подстанции предусмотрен ввод силового кабеля от городской электросети. Помимо ввода к автономному источнику электроэнергии, например, от дизель-генератора, в случае аварии в городской электросети.

Нормы для слива в канализацию

Стандарты предусматривают единые требования к воде, сбрасываемой в канализацию, независимо от характера деятельности. В нормативных документах оговорена возможность отклонения значения рН от нейтрального значения (7) на 1,5 единицы в обе стороны.

Кроме того, указываются следующие предельно допустимые показатели:

• концентрация нерастворенных веществ 500 мг/л;
• превышение потребления химического кислорода по отношению к биологическому в течение 5 сут в 2,5 раза;
• увеличение отношения ХПК/БПК в течение 20 дней в 1,5 раза.

Акции не должны содержать:

• легковоспламеняющийся;
• радиоактивные вещества;
• соединения, которые распадаются с образованием взрывоопасных газов.

Не допускается наличие в сточных водах веществ, способных разрушить канализацию.