- Ограниченность водных ресурсов
- Механическая технология
- Биотехнология
- Мембранная технология
- Очистка природных вод
Мы привыкли, что в кране всегда есть вода. Однако, если посмотреть с глобальной точки зрения, как бы из космоса обозревая нашу Землю, то становится понятным, что эта живительная влага - ресурс ограниченный. Для его сохранения придуманы различные технологии очистки сточных вод.
Ограниченность водных ресурсов
Большую часть планеты занимает соленый Мировой океан. Пресная влага на Земле присутствует в различных формах и источниках. Наибольшее ее количество содержится в ледниках и ледяных массивах, таких как айсберги, которые составляют около 69% запасов пресной воды на Земле. Кроме того, она существует в реках, ручьях, подземных водах, пресных озерах и в облаках. Однако, несмотря на кажущееся большое количество, ее доля в общем объеме на планете составляет всего 2,5-3%. Остальное - 97,54% принадлежит Мировому океану и щедро сдобрено солью. А население-то хочет пить, да и промышленность, потребляющая водный ресурс, тоже спешит в будущее семимильными шагами.
Уже давно задача получения искусственной пресной воды особенно актуальна в свете растущего загрязнения источников, роста населения, развития производства и освоения новых территорий. Это достигается различными методами:
- Применяются современные технологии очистки сточных вод;
- Опреснение морской воды;
- Конденсация водяных паров из воздуха;
- Другие.
В современном мире проблема очистки стоков является одной из наиболее актуальных и значимых для жизни населения и сохранения окружающей среды. В этом направлении есть разработки и удачная практика их применения. Стоки включают в себя собственно воду, твердые примеси, некоторое количество химических соединений и нефтепродукты. Основная цель очистных сооружений заключается в разделении этих компонентов и возвращении чистой воды обратно в природу. Для достижения этой цели используются различные методы.
Механическая технология
Механика лежит в начале любой технологии и процесса очистки промышленных, природных, бытовых и других сточных грязных вод. И является первым этапом комплексного очистного процесса. Она включает в себя удаление крупных частиц загрязнений из того, что течет из трубы. Для этого используются специальные сита и решетки, которые отфильтровывают твердые объекты.
Главная цель здесь состоит в удалении твердых частиц и крупных загрязнений путем физической фильтрации или осаждения. Для этого используются следующее оборудование:
- Скребковые решетки помогают удалить крупные твердые частицы, например, ветви, листья и пластмассовые предметы. Жидкость проходит через решетку, оставляя крупные загрязнения на ее поверхности, которые потом удаляются скребками.
- Решеточные фильтры задерживают более мелкие твердые частицы. Вода фильтруется через решетки с маленькими отверстиями, что позволяет уловить мелкие фракции.
- Песколовки служат для удаления песка и других тяжелых фракций, которые оседают на дне отстойника.
- Флотаторы используются для устранения легких загрязнителей, таких как жировые отходы и пена. Пузырьки воздуха добавляются в воду, образуя плавучие массы, которые поднимают загрязнения вверх.
- Гравитационные отстойники замедляют поток, что способствует отделению более крупных и тяжелых фракций. Жидкость попадает в большой резервуар, где они оседают на дно.
Механическая технология, как процесс и все оборудование для очистки грязных сточных и природных вод начинает процедуру обработки и обычно предшествует применению более сложных физических, химических и биологических методов.
Биотехнология
Процесс органической, а именно биологической, естественной очистки бытовых и прочих сточных грязных вод играет ключевую роль в обработке и основывается на использовании биологических процессов. В процессе участвуют микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, которые разлагают органические вещества и некоторые токсичные соединения. Создание благоприятных условий для жизни и размножения этих микроорганизмов приводит к эффективному разложению органических загрязнений.
Процесс очистки бытовых и других сточных загрязненных вод происходит в специальных бассейнах, где вода насыщается кислородом, создавая условия для размножения бактерий. Эти бактерии перерабатывают органические загрязнения в воду и углекислый газ. Анаэробный процесс происходит в бескислородной среде, в результате которого образуются газы (метан и водород) и осадок.
Существуют два основных типа биоочистки:
- Активный иловой процесс предполагает насыщение сточных вод кислородом (аэрацию) в специальных биореакторах, что стимулирует рост и активность бактерий.
- Пассивный иловый процесс включает пропускание стоков через отстойники, где бактерии обитают на дне и разлагают органику.
Используются специальные аэротанковые системы и ротационные биоконтакторы.
Аэротанковые системы создают искусственную среду, поддерживающую активность бактерий. Вода циркулирует внутри резервуаров, постоянно перемешиваясь и взаимодействуя с микроорганизмами.
В ротационных биоконтакторах специальные носители с закрепленными на их поверхности бактериями вращаются в воде.
Биоочистка предназначена для эффективного удаления органических загрязнителей. Ее применение в комбинации с механическими и химическими методами помогает достичь наилучших результатов.
Мембранная технология
Для более глубокой очистки могут использоваться мембраны. Они позволяют удалять из воды мельчайшие частицы загрязняющих веществ, включая вирусы и бактерии.
Разные методы основаны на применении полупроницаемых мембран, которые пропускают только определенные частицы или молекулы. Основные виды мембранных способов:
- Микрофильтрация (MF) и ультрафильтрация (UF) используют мембраны с крупными 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 с помощью мембран с очень мелкими порами.
- Нанофильтрация использует мембраны с порами среднего размера, которые допускают прохождение молекул воды, некоторых солей и органических соединений, но предотвращают проникновение крупных частиц и вредных веществ.
- Технология гидродинамических ионных обменных мембран (R) объединяет эффекты обратного осмоса и ионного обмена для удаления растворенных солей и тяжелых металлов.
Мембранная современная технология для очистки любых сточных грязных вод обеспечивает высокую эффективность в удалении загрязнителей и может использоваться совместно с другими способами для повторного использования воды или перед ее сбросом в природу.
Мембранные способы широко используются в промышленности. Кстати, технология качественной очистки бытовых городских канализационных сточных грязных вод для предприятий не подходит.
Городские сточные воды включают в себя и бытовые и промышленные стоки. При их очистке используются все вышеописанные методы, но с учетом специфических требований каждого вида стока.
Для очистки промышленных стоков требуются дополнительные стадии, такие как нейтрализация кислот и щелочей, дезодорация и удаление тяжелых металлов.
Очистка природных вод
Природные воды требуют особого подхода, поскольку содержат естественные примеси и организмы. Здесь важна не только физико-химическая обработка, но и биотехнологические методы, позволяющие сохранить природное равновесие экосистемы.
Для этого используются фильтрующие материалы, такие как песок, гравий и угольные блоки, а также аэрационные системы.
Очистка стоков представляет собой сложный многоэтапный процесс, который требует использования различных подходов и оборудования для достижения максимальной эффективности и безопасности.
