Технология очистки сточных вод
Многоэтапная очистка сточных вод — оптимальный способ достичь минимизации содержания загрязняющих веществ до установленных нормативов.
1. Механическая стадия
Механическая стадия очистки предусматривает очистку воды на решетках и жироуловителях.
В зависимости от размеров посторонних частиц в сточной воде различают грубую и мелкую механическую очистку. Крупные примеси улавливаются на решетке: механической (ручной) или с автоматическим (механизированным) улавливанием. Она защищает насосы от поломки и устанавливается в каналах и приямках. Размер отверстий или прозоров улавливающей решетки — 20 мм, что достаточно для грубой механической очистки.
Для удаления более мелких примесей используется автоматическая барабанная решетка. Просвет такой решетки не превышает 1 мм, что позволяет задерживать мелкие твердые частицы, способные вывести из строя насосное оборудование, регулирующую арматуру и управляющую автоматику. Барабанная решетка отличается низким энергопотреблением и снабжена функцией автоматической промывки.
Жироуловитель двухступенчатого типа необходим для задержания и удаления из сточных вод капель жира и масла.
Жироуловитель устанавливается перед усреднителем. Обезжиренные сточные воды направляются на дальнейшие этапы очистки. Если жировые компоненты не будут удалены заранее, то может произойти забивка бытовой канализации, а эффективность удаления загрязнений на очистных сооружениях будет существенно ниже. Жировые загрязнения, попадающие на станции глубокой биологической очистки резко снижают их эффективность, препятствуя поступлению кислорода и питательных веществ к хлопьям активного ила.
Принцип действия жироуловителя основан на процессах осаждения и физико-механического разделения систем «вода-жир». Две ступени обезжиривания повышают общую эффективность отделения жиров. Очищенные сточные воды в самотечном режиме отводятся в канализацию.
Уловленный из стоков жир накапливается в специальном отделении и регулярно удаляется из жироуловителя.
2. Реагентная обработка
Усреднение — первая стадия химической очистки сточной воды.
Смеситель-усреднитель выравнивает сточные воды периодических производственных процессов по объемным расходам и концентрации загрязняющих веществ. Чтобы в емкости не происходили процессы спонтанного осаждения, в ней работает электрическая мешалка, либо пневматическое перемешивание. Безопасный уровень воды контролируется уровнемером, имеется защита от переливов. Для доведения pH сточной воды до нужных для очистки значений в усреднителе может одновременно осуществляться процесс нейтрализации.
Химические методы очистки сточной воды (в том числе реагентная обработка) весьма эффективны для удаления из сточных вод загрязняющих веществ биогенного происхождения и различного агрегатного состояния.
Загрязняющие вещества в стоках мясных цехов и мясокомбинатов могут быть в растворенной или в коллоидной форме (эмульсия, суспензия, гель). Добавление реагентов вызывает протекание химических реакций и переход загрязняющих веществ в другое дисперсное состояние, в котором их гораздо легче удалить из воды.
Процессы коагуляции сопровождаются хлопьеобразованием, в результате которого из сточных вод удаляются нерастворимые вещества и частично — растворенные коллоиды. Физико-химические процессы на поверхности хлопьев способствуют сорбции загрязнителей.
Технология очистки с использованием метода коагуляции идет в несколько стадий:
- Подготовка и дозирование реагента;
- Добавление реагента в очищаемую воду;
- Протекание процессов агломерации и образования хлопьев;
- Удаление осадка загрязняющих веществ способом отстаивания или флотации.
В качестве реагента используется сульфатожелезосодержащий коагулянт (СЖК) с химической формулой Fe₂(SO₄)₃. Широкое использование коагулянта СЖК обусловлено его рабочими свойствами в широком диапазоне температур и нетребовательностью к pH-среде. Сульфат железа снижает окисляемость в процессе очистки воды, удаляет запах и привкус сероводорода, хорошо окисляет органические соединения.
СЖК позволяет вести процессы коагуляции как в холодный, так и в теплый периоды года. Установлено, что 7,8 г сульфата железа обеспечивают оптимальную концентрацию, при которой связываемость коллоидных частиц и очистка от твердых частиц достигают максимальных показателей. Эффективность очистки методом коагуляции составляет 82%, что в большинстве случаев достаточно до снижения концентраций загрязняющих веществ до предельно-допустимых значений.
В последнее время гораздо чаще в качестве коагулянта используется полиоксихлорид алюминия Аква-Аурат, имеющий более высокую эффективность по сравнению с сульфатом железа.
Интенсификация реагентной обработки коагулянтами достигается при помощи другого вида реагентов - флокулянтов.
Цель флокуляции - сформировать более крупные хлопья (агрегаты) из тонко диспергированных веществ за счет адсорбции макромолекул флокулянта на поверхности сразу нескольких частиц загрязнений с образованием крупных хлопьев, которые в свою очередь легко удаляются при помощи отстаивания или флотации.
3. Флотационная обработка
На мясокомбинатах различных типов для очистки сточных вод отлично зарекомендовал себя флотатор Flotomax S, выполненный из коррозионностойкого стеклопластика с увеличенным сроком службы. В флотаторе Flotomax S применяется метод напорной флотации, эффективно работающий на натурных стоках мясокомбината. Химические реагенты коагулянтов и флокулянтов, применяемые при флотационных методах, позволяют интенсифицировать процесс очистки.
Подача растворов реагентов осуществляется через дозирующие станции, а для эффективного перемешивания реагентов со сточной водой используется трубчатый либо вертикальный флокулятор.
При совместном использовании коагулянтов и флокулянтов решаются рациональные задачи очистки сточной воды, минимизируются затраты на достижение заявленных показателей очистки.
Образование пузырьков воздуха сопровождается налипанием на них хлопьев загрязнений и подъемом их на поверхность воды. Для образования пузырьков применяется насос, где очищенная сточная вода смешивается со сжатым воздухом. Вода под высоким давлением интенсивно обогащается воздухом и полученная водо-воздушная смесь направляется во флотационную ёмкость.
Из-за резкого понижения атмосферного давления растворенный в воде воздух переходит в форму пузырьков. Подъем мелких пузырьков воздуха на поверхность сопровождается захватом нерастворимых частиц, жиров и других загрязнителей. Образующаяся пена называется флотошлам.
Осветленная после флотации вода идет вниз через тонкослойные пластины и через перелив попадает в резервуар очищенной воды.
Для очистки сточных вод мясного цеха перспективным является метод электрофлотации. Белки и жиры, которые составляют основные загрязнители сточных вод мясоперерабатывающих участков, способны адсорбироваться на положительном электроде (аноде). В данном случае анод изготавливается из железа или алюминия.
В процессе электрофлотации образуются хлопья, содержащие частицы загрязняющих веществ и пузырьки газов, выделяющихся при электролизе — кислорода и водорода. Для рабочего режима устанавливается плотность тока 10 мА/см². При анализе экономической эффективности установки выявлено, что метод электрофлотации дает лучшие результаты по сравнению с напорной флотацией при очистке небольших объемов сточной воды — до 10 м³/ч.
4. Биологическая очистка
Биологический метод позволяет очистить сточные воды от веществ органической природы в любом дисперсном состоянии (коллоидном, взвешенном или растворенном).
Микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности способны поглощать и перерабатывать до простейших соединений многие органические вещества — белки, углеводы, органические кислоты и спирты.
В процессе аэробных биохимических превращений вещества активно окисляются, минерализуются и выпадают в осадок. Очищенные биохимическим методом стоки представляют собой прозрачную воду, обогащенную кислородом, и могут сбрасываться в природные водоемы.
Жизнедеятельность аэробных микроорганизмов протекает на специально подготовленном субстрате — активном иле или биологической пленке. Очистка сточной воды при помощи активного ила осуществляется в аэротенках. Для развития активного ила необходимо соблюдать некоторые лимитирующие факторы:
- обеспечить оптимальный для микроорганизмов температурный режим;
- не превышать предельную концентрацию загрязняющих веществ;
- не допускать попадания веществ, токсичных для микроорганизмов;
- поддерживать нужный уровень pH-среды.
При поверхностной биологической очистке биопленка образуется на поверхности загрузочного материала. Вода очищается, обтекая поверхность биологических фильтров.
Биологическая очистка может быть реализована в естественных или искусственно созданных условиях на локальных очистных сооружениях типа Argel-BIO.
Если сточные воды мясного цеха не превышают 500 м³/сут, оптимально использовать капельные биофильтры или автоматические контактные биофильтры. Очищенную биофильтрами сточную воду можно вторично использовать для разбавления и усреднения неочищенных стоков.
Если расход сточной воды на мясокомбинате составлят 500-1000 м³/сут, можно подобрать биофильтры различной конструкции — аэрофильтры, капельные двухступенчатые или башенные.
Для первичного отстаивания сточной воды применяют осветлители-перегниватели с естественной или принудительной аэрацией.
5. Дезинфекция
Перед сбросом в природный водоем очищенные сточные воды подвергают обеззараживанию.
Чаще для этого используют хлорсодержащие соединения, которые улетучиваются по мере отвода стоков по каналу. Недостатка хлорной дезинфекции воды — токсичности остаточных соединений,— лишены методы озоновой и ультрафиолетовой дезинфекции.
