Содержание статьи (кликни для быстрого перехода в нужный раздел):
Важность очистки стоков
У каждого города несколько каналов, по которым они загрязняют окружающую среду - бытовой и промышленный мусор, отходы производств, сточные воды. Для сохранения окружающей среды надо работать над экологической безопасностью городов, рационально организовывать мусоропереработку и утилизацию того, что переработать невозможно, а также непременно очищать стоки.
Если отсутствует система эффективной очистки от отходов сточных (в том числе промышленных ) вод городов, городских больших и малых поселений жидкие отходы непременно попадут в окружающую нас среду, после чего вернутся к нам с загрязненным воздухом, водой и с продуктами питания. Уже сейчас известно, что в организме каждого человека присутствуют микрочастицы пластика, попавшие в организм через воду. Некоторые ученые уверены, что этот пластик мать «по наследству» передает рожденному ей ребенку. Неочищенные городские стоки губят водоемы, флору и фауну.
Основные методы
Стоки состоят из собственно воды, твердых включений, некоторого количества химических веществ и маслопродуктов. Задача очистных сооружений - разделить эти фракции и направить чистую воду в окружающую среду. Для этого применяются разные подходы.
Механический метод
Основная, первостепенная задача всей механической эффективной очистки промышленных, городских и технических сточных сбрасываемых вод - удалении твердых частиц и других крупных загрязнений с помощью физической фильтрации или седиментации. Для этого применяют :
- Использование скребковых решеток для удаления крупных твердых частиц, таких как ветви, листья и пластиковые предметы. Жидкая фракция проходит через решетку, а крупные загрязнения остаются на ее поверхности, которые затем удаляются скребками.
- Решеточные фильтры используются для удаления более мелких твердых частиц. Остальное проходит через решетку с мелкими отверстиями, что позволяет задерживать мелкие фракции.
- Песколовки применяются для удаления песка и других тяжелых частиц, которые оседают на дне отстойника.
- Флотаторы нужны для удаления легких загрязнений, таких как жировые отходы и пены. Воздушные пузырьки подаются в воду, создавая плавучие массы, поднимающие загрязнения на поверхность.
- Гравитационные отстойники используются для отделения более крупных и тяжелых частиц. Остальное поступает в большой резервуар, где скорость потока замедляется, что позволяет частицам осесть на дно.
Механические методы очистки сточных вод являются основным шагом в процессе обработки сточных вод и обычно предшествуют использованию других более сложных физических, химических и биологических процессов.
Биологическая очистка городских сточных вод
Биоочистка служит важнейшим методом в этом вопросе и основана на использовании биологических процессов. В ее процессе используются микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, разлагающие органические фракциии некоторые токсичные вещества. Размножаясь в созданной для них комфортной среде, микроорганизмы эффективно разлагают органику. Используют активный и пассивный иловые процессы, сооружения глубокой биологической эффективной очистки всех городских, технических сточных и промышленных вод.
аэротанковые системы и ротационные биологические контакторы.
- В активном иловом процессе стоки подвергаются аэрации (насыщению кислородом), которая способствует росту и активности бактерий в специальных биореакторах. В пассивном иловом процесса стоки пропускаются через отстойники, где бактерии могут жить на дне и разлагать органические вещества.
- В аэротанковых системах создается искусственная среда, поддерживающая активность бактерий. Стоки циркулируют внутри резервуаров, постоянно смешиваясь и контактируя с микроорганизмами.
- В ротационных биоконтакторах специальные носители с закрепленными на их поверхности бактериями вращаются в воде.
Основная и важная задача всей биологической, как и всякой другой очистки технических, городских и промышленных сточных сбрасываемых вод - эффективно удалять органические загрязнения. Для достижения эффективного результата она может быть использована в сочетании с механическими и химическими методами.
Особенности биоочистки
Для эффективной биологической очистки стоков необходимо создать оптимальные условия для роста и активности бактерий:
- Важно обеспечить достаточное количество кислорода. Это делается аэрацией.
- Бактериям требуются питательные вещества, содержащие например, азот и фосфор. Подача этих веществ достигается посредством добавления специальных соединений или азотофиксацией.
- Большинство бактерий, используемых для этой цели нормально функционируют при температуре около 20-30 градусов. Поддержание стабильной температуры в системе - важное условие.
- Надо потратить достаточно времени, чтобы микроорганизмы полностью разложили органические вещества. Для этого стоки должны пробыть в системе какое то время.
- Оптимальный pH для большинства бактерий, используемых в процессе - около 6-9. Стабильнось рН достигается посредством добавления щелочи или кислоты.
- Необходимо предпринимать меры для уменьшения концентрации токсичных веществ.
Общий подход состоит в том, чтобы создать оптимальные условия для роста и активности бактерий, чтобы они могли хорошо разлагать органику.
Комплексная система
Все стоки должны проходить через несколько этапов очистки: механическую, биологическую, физико-химическую и дезинфекционную.
Механическая очистка начинается с процеживания воды через решётки, где задерживаются крупные отходы. Затем вода попадает в первичные отстойники, где происходит осаждение тяжёлых примесей. После этого она поступает в песколовки, где оседают мелкие минеральные частицы. На следующем этапе она проходит через жироуловители для удаления органических загрязнений.
Биоочистка проводится в аэротенках. Здесь воду смешивают с активным илом, который содержит микроорганизмы, способные разлагать органические вещества.
Физико-химическая очистка включает в себя флотацию, сорбцию и экстракцию. В процессе флотации пузырьки воздуха поднимаются вверх вместе с частицами загрязнений, образуя пену, которую затем удаляют. Сорбция заключается в поглощении загрязняющих веществ различными материалами (например, углём). Экстракция предполагает извлечение загрязняющих веществ из воды с помощью растворителей.
Дезинфекционное очищение для уничтожения патогенных микроорганизмов осуществляется с помощью хлора или УФ- излучения.
После всех этих этапов очищенная вода сбрасывается в водоёмы. Специфика городских стоков такова, что только комплексный подход дает эффективные результаты. На помощь стандартным подходам пришли и современные способы.
Мембранные технологии
Схема очистки городских сточных вод включает мембранные технологии для разделения жидкой фазы от всего ненужного. Они основаны на использовании полупроницаемых мембран, которые позволяют проходить только определенным частицам или молекулам.
Основные типы мембранных технологий, используемых при очистке сточных вод, включают:
- Микрофильтрация (MF) и ультрафильтрация (UF) используют мембраны с большими порами, которые позволяют проходить молекулам воды и некоторым микроорганизмам, но задерживают крупные частицы, бактерии и вирусы.
- Обратный осмос (RO) применяется для удаления растворенных солей, органических веществ и других загрязнений посредством мембран с мелкими порами.
- Нанофильтрация использует мембраны с порами размером между порами микрофильтрации и обратного осмоса. Она позволяет проходить молекулам воды, некоторым солям и органическим соединениям, но задерживает крупные частицы и вредные вещества.
- Технология гидродинамических ионных обменных мембран (R)комбинирует эффекты обратного осмоса и ионного обмена для удаления растворенных солей и тяжелых металлов.
Мембранные технологии обеспечивают эффективное удаление загрязнений и могут быть использованы в сочетании с другими методами перед повторным использованием воды или перед сбросом ее в окружающую среду.
Преимущества эффективного подхода
Эффективная очистка городских сточных вод имеет ряд экономических и экологических преимуществ. Ее методы позволяют снизить затраты на энергию, химические реагенты и обслуживание оборудования. Очищенные стоки могут быть использованы для ирригации, промышленного использования и повторного использования в бытовых целях.
Чистая вода способствует улучшению здоровья населения и повышению качества жизни.
Кроме того предотвращается загрязнение водоемов и почвы, снижение уровня парниковых газов и распространение инфекционных заболеваний.
Использование очищенных сточных вод вместо свежей воды помогает сохранить природные ресурсы и повышает экологическую безопасность. С ее помощью сохраняются бесценные биоресурсы планеты, все виды животных и уникальные природные ландшафты.
