Такое сокращение вызвано глобальным ростом промышленности и сельского хозяйства за последние 60 лет. Например, сельскохозяйственный комплекс является основным потребителем - 85% пресной воды. Кроме того, с приростом населения, строительства городов, мегаполисов и развитием промышленного сектора, за последнее столетие потребление пресной воды для бытовых и промышленных нужд выросло в несколько раз. С сокращением запасов водных ресурсов параллельно существует ещё одна немало важная проблема - использованную воду без предварительной очистки запрещено сбрасывать в водоёмы!
Действительно, мы повседневно используем воду в быту, в технологиях различных производств, но мало кто задумывается о том, что же происходит с ней после использования. Можно представить, что произойдёт с нашей планетой в ближайшие полвека, если грязные стоки напрямую будут попадать в водоёмы! А мы знаем, что чистая вода необходима всем живым организмам в той же степени, что и чистый воздух.
Чтобы не допустить экологической катастрофы, наряду с другими производителями очистных сооружений, мы обладаем достаточным потенциалом и техническими ресурсами для решения проблем по очистке загрязненных стоков. За 25 лет работы в данной области мы реализовали более 150 успешных проектов, что позволяет подходить к проблеме комплексно и решать её с положительным результатом.
Прежде чем вернуть использованную воду в водоёмы, её необходимо очистить. Для этого стоки по трубным коммуникациям направляются на очистные комплексы и, пройдя несколько этапов очистки и обеззараживания, вода возвращается в водоёмы.
Очистка стоков - это сложный процесс, при котором разрушаются и удаляются вредные вещества. Если рассматривать стоки как сырьё, а очищенную воду как готовый продукт, то очистку можно сравнить с производством.
Вода после очистки, как и любая готовая продукция, должна соответствовать определённым показателям и нормам, которые регламентируют степень пригодности для дальнейшего использования.
Для осуществления такого процесса, проектируются и строятся очистные сооружения - это сложный инженерно-технологический комплекс, обеспечивающий очистку загрязнённой воды до нормативного уровня с целью исключения вредоносного воздействия на экологию после спуска в водоёмы.
Существуют несколько методов очистки, выбор которых определяется составом и количеством стоков. Современные очистные сооружения отличаются технологическим оборудованием от тех, что были разработаны и построены 50 лет назад. Например, применение нашей компанией оборудования из устойчивых к коррозии полимерных материалов, увеличело сроки эксплуатации в три раза. А собственные разработки в области высокоэффективного технологического оборудования и их составляющих обеспечили компактность комплексов вцелом.
Более подробно о составе основного оборудования расскажем позже, так как, затрагивая эту тему, необходимо понимать, на какие виды разделяются стоки и какие очистные сооружения обеспечивают их очистку.
Виды сточных вод и очистных сооружений
Выделяют три типа стоков:
- Хозяйственно-бытовые - стоки, которые собираются из жилых, общественных и административных зданий. Несут в себе загрязнения, образованные в результате жизнедеятельности человека. К такому типу стоков относится всё, что отводится от раковин, ванн, стиральных и посудомоечных машин, а так же транспортируется ассенизационными машинами из сточных накопителей и выгребных ям частных домов. Опасность заключается в том, что органические загрязнения в них являются питательной средой для патогенных бактерий, которые вызывают серьёзные инфекции.
- Промышленные стоки - стоки от различных предприятий с содержанием множества примесей (кислоты, щёлочи, токсичные и механические загрязнения, нефтепродукты,...). Такой "коктейль" обычно затрудняет процесс очистки и для этого требуется более сложная технология - многоступенчатая очистка.
- Ливневые стоки (их ещё называют поверхностными) - стоки, образующиеся при выпадании атмосферных осадков. К ним относятся стоки, которые стекают с крыш зданий, дорог и площадей, попадают в ливневую канализацию и направляются на очистку. Стоки проходят многоступенчатую очистку от механических примесей, а также предусматривается сорбционная очистка.
По месту размещения очистные сооружения разделяют на:
- общегородские
- локальные
- септики
Общегородские обеспечивают прием городских сбросов, а также промышленных предприятий. Промышленные стоки предварительно очищаются в комплексах предприятий - так называемых локальных очистных сооружениях. Гидравлическая нагрузка на них может составлять от десятков до сотен тысяч кубометров в сутки, а занимаемая площадь инженерными сооружениями составляет несколько гектар. Учитывая объёмы переработки сточных вод, технологические ёмкости выполняются в виде железобетонных бассейнов.
Локальные очистные сооружения значительно меньше общегородских. Они осуществляют очистку сбросов предприятий и небольших поселков до норм сброса в общий городской коллектор, либо, если это возможно, до норм сброса в водоем. Любое предприятие, осуществляющее сброс стоков, обязано иметь такие очистные. Помимо того, что очищенная вода положительно влияет на экологию, снижая уровень загрязнения водоемов, повторное её использование в производстве обеспечивает экономичность производственного процесса.
Септики – это индивидуальные очистительные установки, которые обеспечивают переработку стоков в объеме до 5м3/сут, отводимых от частных домов. В таких установках применяется биологический метод очистки.
Методы очистки сточных вод
Существуют несколько методов, которые комплексно (комбинированные) или по отдельности назначаются для каждого вида стоков индивидуально.
Механическая очистка
Для удаления грубодисперсных и нерастворимых загрязнений механическим путем применяют первичные отстойники, фильтры, решетки, сита и песколовки. В случае присутствия в стоках нефтепродуктов, дополнительно применяются ловушки для извлечения поверхностных загрязнений. Как правило, механический способ применяют на начальной стадии. Он обеспечивает удаление из стоков до 60 – 70 % взвешенных веществ и снижение органических загрязнений (по показателю БПК) примерно на 1/3.
Химическая очистка
В случае необходимости применения различных реагентов, позволяет провести химическую реакцию с загрязнителями, в результате которой они оседают в виде нерастворимого осадка. Здесь достигается извлечение нерастворимых примесей до 95%, а растворимых до 25%. Её проводят на разных стадиях: предварительно перед биологической очисткой, или после нее - доочистка. Например, при локальной очистке производственных стоков химобработка в сочетании с другими методами является одним из самых эффективных способов. На стадии глубокой очистки обеспечивается дезинфекция и обесцвечивание (осветление) с извлечением различных компонентов.
Физико-химическая очистка
Такой метод применяется для удаления частиц с размерами менее 1 мм, а так же растворенных неорганических примесей и для отделения плохо окисляемых веществ. Чаще всего в физико-химическом способе используются: коагуляция, сорбция, флотация, центрифугирование, нейтрализация, ионообменная и электрохимическая очистка.
Наиболее распространенные из них, к примеру, для очистки хозяйственно-бытовых стоков, это:
- Коагуляция - образование хлопьевидных осадков при введении коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и т.д.), осадок затем легко удаляется.
- Сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнения. Метод сорбции применим для извлечения растворимых веществ, которые впоследствии утилизируют.
- Флотация - подъем загрязняющих веществ на поверхность. Обеспечивается за счет пропускания воздуха через загрязненные стоки, где поверхностно активные вещества - ПАВ (нефть, масла, другие загрязнения) прилипают к газовым пузырькам, а те, в свою очередь, поднимают загрязнители к поверхности. Вследствие чего на поверхности образуется пена из загрязнителей, которая легко удаляется.
Биологическая очистка воды
Обеспечивает извлечение растворенной части загрязнений сточных вод (органические загрязнения, биогенные вещества, азот и фосфор).
Основана на использовании принципов биохимического и физиологического процессов самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит использование активного ила – скопление микроорганизмов в колонии, которые в процессе своей жизнедеятельности разрушают органические загрязнения. Такое разрушение называют биохимическим окислением. Окисление органических веществ происходит избирательно: некоторые соединения разрушаются легко, другие – медленно, или совсем не окисляются.
Ниже приведена стандартная схема биологических очистных сооружений. 
Биологические очистные сооружения
Процесс биоочистки основан на способности микроорганизмов наращивать биомассу за счет питания растворенными органическими веществами, тем самым удаляя загрязнения.
Условно водоочистные сооружения подразделяют:
- с очисткой в естественных условиях или близких к ним
- с очисткой в искусственных условиях
К первым относятся поля фильтрации и орошения, где удаление загрязнений происходит за счет фильтрации через плодородный слой грунта. Также искусственно создаются биопруды. В них процесс очистки основан на способности водоемов к самоочищению.
Вторые представляют собой различные биофильтры, аэротенки (активный ил), метантенки (анаэробное брожение), где стоки проходят очистку за счет искусственно созданного биоценоза микроорганизмов. Это может быть активный ил во взвешенном состоянии, или же закрепленный на специальной загрузке.
На сегодняшний день, учитывая сложность состава загрязнений в стоках, нашими специалистами разработано несколько отличных вариантов очистных сооружений, в которых биологический метод в комплексе с механической и физико-химической очисткой позволяет добиться высокой степени удаления загрязнений. Качество после наших водоочистных станций оказывается гораздо чище водоемов, в которые их выпускают.
Оборудование и принцип работы очистных сооружений
Первым этапом является механическая очистка. Задача этапа - извлечение нерастворимых твердых примесей отстаиванием и фильтрацией.
Решетки задерживают наиболее крупные примеси из органики и минералов и могут быть:
- прямоугольными
- ступенчатыми
- шнековыми
- дробильными
Качество удаления примесей обеспечивается отверстиями (прозорами) в решетках. Максимальный прозор не может превышать 20 мм. Также используют барабанные сита, которые, вращаясь, задерживают примеси.
После решеток и сит очищаемая вода направляется в песколовки, в которых удаляются более мелкие неорганические загрязнения и примеси.
Пескоулавливающие устройства, по своей конструкции, разделяются на:
- горизонтальные
- вертикальные
- тангенциальные
- аэрируемые
В тангенциальных и аэрируемых песколовках дополнительно создается вращательное движение воды с частицами, за счет чего возникают центробежные силы, которые интенсифицируют процесс отделения песка, а другие загрязнители проходят на дальнейшую обработку. Отсеянный песок промывается и может применяться в качестве строительного материала.
Оставшиеся тяжелые примеси и взвешенные вещества извлекаются в отстойниках за счет действия силы тяжести и небольшой скорости потока. Для улучшения процесса применяют коагулянты и флокулянты, образующие фильтрующий слой. Существует три основных типа отстойников – вертикальные, горизонтальные и радиальные. Они отличаются конструкцией и направлением потока. К примеру, хорошо зарекомендовали себя вертикальные отстойники. Использование в них тонкослойных модулей позволяет очищаемой жидкости распределяться равномерно и без перемешивания.
После предварительного осветления сточные воды подаются на биологию, где из них удаляются растворенные органические и неорганические примеси. Процесс осуществляется сложным сообществом микроорганизмов в различных биореакторах: бактерий, простейших, ряда высших организмов. Питанием для бактерий являются загрязнения. Некоторым микроорганизмам для жизнедеятельности требуется приток кислорода воздуха – аэробные бактерии, другим же достаточно кислорода в органических соединениях – анаэробные, поглощая который, они разрушают структуру загрязнителей.
Биореакторы также подразделяются на анаэробные и аэробные. Количество и размеры рассчитываются при разработке технологии очистки исходя из качественных показателей (объема, вида и количества загрязнителей) и необходимой степени их очистки.
В зависимости от выполняемых функций, биологические реакторы различают:
- по способу подачи воздуха: аэробные, анаэробные, аэробно-анаэробные. Первичные отстойники также могут выполнять функцию анаэробного биореактора
- по иммобилизации активного ила: с прикрепленной микрофлорой на загрузке, со свободноплавающей микрофлорой в рабочем объеме и комбинированные
- по конструктивным признакам: по виду загрузки (плоская, объемная, и тд.)
- по форме реактора (конические, пирамидальные, тороидальные и т.д.)
Первичные отстойники, как правило, имеют большую глубину, вторичные - меньшую, но по конструктивным решениям они схожи между собой.
Для того чтобы после биологической очистки удалить остатки ила и взвешенные частицы, используют вторичные отстойники. Эффективность их работы определяет конечный результат.
Их расчет и проектирование ведут в соответствии с нормами и ТУ, рекомендующими различное время пребывания и скорости подъема жидкости в зависимости от осаждаемого осадка.
В случае наличия остаточного содержания органических и взвешенных загрязнителей, предусматривается доочистка.
Сооружения доочистки представляют собой:
- Фильтрующие колодцы. В них очистка осуществляется биопленкой из микроорганизмов, которые питаются органическими веществами, содержащимися в сточной воде
- Биологические пруды с естественной и искусственной аэрацией. Их применение затрудняется климатическими условиями и малыми площадями, отводимыми под очистные станции
- Фильтры с зернистой загрузкой. Различают два вида - с песчано-гравийной загрузкой и каркасно-засыпные фильтры. Для обеспечения стабильного качества доочистки необходимо предусматривать установки промывки фильтров доочистки
В результате обработки стоков происходит осаждение и отделение осадка в виде частиц активного ила, взвешенных нерастворимых веществ, песка и мелкого мусора. Для его утилизации необходимо отделить лишнюю влагу. Осадок уплотняется в илоуплотнителях, где дополнительно обрабатывается дегельминтизирующим раствором, а затем обезвоживается на ленточных фильтр-прессах, шнековых или дисковых обезвоживателях, вакуум-фильтрах и тд.
По завершению очистки проводят обеззараживание стоков. Это необходимо для исключения попадания в водоёмы оставшейся микрофлоры и патогенных микроорганизмов. Раньше на этой стадии применяли хлорирование, которое само по себе является загрязняющим фактором. В настоящее время мы применяем достаточно простое и эффективное решение - обеззараживание утьтрафиолетовым излучением.
Такой способ полностью исключает образование токсичных загрязнений и абсолютно безопасен. УФ-установки устанавливаются в закрытом кожухе, а при значительном объёме обеззараживаемой воды - в открытом канале.
После ультрафиолетового облучения очищенные стоки могут быть сброшены в водоём.
