В XXI веке среди актуальных проблем выделяют проблему загрязнения окружающей среды. Главным источником загрязнений считается несанкционированный сброс на рельеф и в водоемы сточных вод, которые не прошли очистку.
На этом фоне значение станций очистки и переработки стоков сложно переоценить. На них ложится основная нагрузка по утилизации отработанных отходов. Для эффективного осуществления процесса нужно выбрать метод очистки. За время формирования технологий учеными и представителями производственных предприятий было выработано несколько эффективных способов утилизации стоков.
Выбор эффективных методик
Загрязненную воду можно утилизировать механически, при помощи фильтров и решеток, с применением реагентов: химическим способом. Применяется также физико-химический способ, когда используются специальные вещества, способные разложить примеси. Популярен и биологический метод очистки с использованием микроорганизмов, которые, размножаясь, поглощают загрязненные жидкости.
Для каждого типа стоков подходит свой способ. К примеру, ливневую воду можно очищать механически, так как она обычно не загрязнена химикатами. Для промышленных сбросов механический способ не подойдет, так как степень загрязнения сточных вод обычно слишком высокая. В этом случае требуется подбор химических реагентов или установка аэротенков, в которых содержатся бактерии для утилизации загрязняющих атмосферу веществ.
В некоторых случаях необходимо комбинировать методики, так как применение какого-либо одного способа не может дать результатов.
1. Механический способ
Несмотря на кажущуюся простоту способа 1, для осуществления механической очистки требуются многоуровневые очистные системы, которые фильтруют крупные части мусора. Механический процесс основан на способности частиц, удельный вес которых больше воды, под действием сил гравитации оседать на дно отстойника.
К таким веществам можно отнести жиры, смолы, масла. Чтобы выловить крупные фракции, пользуются специальными приспособлениями: песколовками. Для удаления крупных частей мусора: тряпок, палок, листвы и других предметов используются решетки.
Важным элементом механических очистных сооружений являются фильтры. Эти детали производят из тканей, используют различные пористые материалы. Нередко применяют фильтры, представляющие собой барабаны или цилиндры, снабженные сетками.
Смыв предметов и веществ, которые удалось выловить по окончанию очистки, происходит в специальный бункер. Оттуда начинается дальнейшая утилизация крупных отходов.
2. Химический способ
Химическая технология под номером 2 предполагает использование реактивов, которые в результате химических реакций способны преобразовать вещества, содержащиеся в загрязненных средах, во взвеси. Эти соединения намного легче удалить, чем агрессивные вещества, которые находятся в примесях в изначальном состоянии.
В качестве реактивов обычно применяют озон, хлор, соду, известь, кислоты. Очищение стоков с применением химического способа предполагает проведение нейтрализации и окисления. В первом случае кислоты и щелочи можно смешивать в виде жидкостей, нейтрализовать газы раствором аммиака, фильтровать воду, содержащую кислоты.
Когда не получается утилизировать примеси отстаиванием, используют технологию окисления. Реагентами выступают озон, соединения, содержащие калий, хлор, пиролюзит и др. Озон — дорогостоящий реагент, обладает взрывоопасностью, поэтому его довольно редко применяют в системах очистки.
3. Биохимические технологии
Технология биохимической утилизации разделяется на два вида. В первом случае процессы могут происходить в условиях природных водоемов, которые обустроены для приема стоков. В водоемах очистка происходит под воздействием бактерий, которые растворяют примеси. Этот вид биохимичеких процессов относится к устаревшим, так как зависит от климатических условий, эффективность очистки в естественных природных условиях определяется как невысокая.
Второй вид подразумевает обустройство дополнительных очистных приспособлений. К ним относятся аэротенки, биофильтры и аэрофильтры. В аэротенках главным очистным веществом является ил, в процессе переработки примесей он впитывает загрязнения. Биофильтр представляет собой фильтрующее устройство, заполненное наполнителями. В качестве наполнителей могут выступать шлак, керамзит и гравийные смеси.
Аэрофильтр работает на основе постоянно подающегося воздуха, который выдувает частицы загрязнений.
Применение биологического способа создает проблему перенасыщения почв азотом, этот элемент нужно дополнительно удалять.
4. Биологический метод
Биологическая технология основана на удалении примесей при помощи биоценоза, который представляет собой скопление анаэробных и аэробных микроорганизмов. Основное различие в действии этих бактерий в наличии или отсутствии воздуха для инициирования их действия.
На настоящий момент применяются аэротенки с активным илом и метатенки с механизмом анаэробного брожения. После аэротенков и метатенков обычно устанавливаются вторичные отстойники с илососами. Эти отстойники предназначены для удаления лишнего ила, который остается после окончания очистных процессов.
Биологическая переработка базируется на свойствах активного ила осаждаться. Процесс происходит в два этапа: сначала ил контактирует с загрязненными водами, затем происходит отстаивание. Для ускорения реакций в последнее время начали применять специальные системы ультрафильтрационных мембран.
Биологический способ считается в некоторых случаях номером один среди существующих методик. Применение проверенных биологических компонентов считается безопасным, но экономическую эффективность нужно рассчитывать заранее. Эта технология требует постоянной подкачки воздуха, что экономически не всегда бывает целесообразно. Перед выбором биологического способа нужно провести оценку условий конкретной станции очистки.
5. Физико-химический метод
Метод основан на законах физики и процессах, на базе которых можно разрушать примеси, образующиеся в стоках. Перед проведением процессов можно точно рассчитать результат благодаря известным химическим и физическим формулам. В основном используют следующие физические процессы:
- коагуляция: технология основана на внесении в очистные установки солей аммония и железа. Под их воздействием загрязнения собираются в хлопья, которые в дальнейшем проще собрать, чтобы отправить на утилизацию. Коагуляция широко используется на промышленных очистных сооружениях
- флокуляция происходит под влиянием добавок. Обычно используются диоксид кремния и синтетический полиакриламид. Флокуляция может быть осуществлена под действием реагентов и температуры;
- адсорбция: технология, основанная на способности некоторых веществ поглощать вредные примеси. К таким веществам относят активированный уголь, торф, силикатные материалы. Адсорбция может быть регенеративная и деструктивная. В первом случае сначала из реагента удаляются примеси, а затем утилизируют их. При деструктивной адсорбции адсорбент и загрязнения уничтожаются одновременно.
- экстракционный метод предполагает применение экстракта: соединения двух компонентов, когда один в другом раствориться не может. Вещества, которые требуется удалить, концентрируются в экстракте, а потом удаляются вместе с ним;
- технология ионного обмена особенно эффективна при высоком содержании токсикантов в составе сточных примесей. Ионный обмен возможен между контактирующими фазами. В результате радиоактивные элементы: свинец, мышьяк, ртуть начинают активно выделяться. В дальнейшем ее можно удалить.
Физико-химический метод распространен при очистке ливневых, бытовых и промышленных стоков за счет разнообразия методик, которые он включает.
В процессе очищения примесей используют и метод флотации. Всплытие крупных фрагментов мусора достигается за счет подачи мощных потоков воздуха в очистительные установки.
Обеззараживание воды
В процессе очистки загрязненных стоков важно их обеззаразить, чтобы химические вещества не загрязнили чистые водоемы и окружающую атмосферу. Особо опасны стоки, поступающие с птицефабрик, заводов по выпуску химикатов, медицинских фабрик, больниц, а также всех объектов, где работают с опасными микроорганизмами. Если вовремя не провести обеззараживание, то может начаться эпидемия.
Лучшим способом обеззараживания воды является УФ-излучение. Это облучение с длиной волны 200-400 нм, бактерицидное воздействие этого типа позволяет уничтожить ДНК патогенного вещества. После такой обработки можно уверенно сбрасывать воду в подготовленный для этого искусственный или природный водоем, не опасаясь за загрязнение водной среды и воздуха.
Комбинированные методы
В составе стоков содержатся агрессивные компоненты, которые сложно удалить каким-то одним способом. Для сложных случаев используют несколько методик, комбинируя их.
Применяют гиперфильтрацию или обратный осмос. Суть метода в механическом разделении стоков на воду и раствор, далее воду можно сбрасывать, а раствор подлежит утилизации. Для гиперфильтрации применяются трубчатые фильтрующие аппараты.
Следующая технология: электрокоагуляция, которая позволяет воздействовать на примеси и растворять их при помощи электрического тока. При электрокоагуляции применяют растворимые и нерастворимые электроды. Этим способом удаляют сильно загрязненные агрессивными веществами стоки.
Технология электрохимической деструкции позволяет разложить сложные химические вещества на простые и безопасные элементы. При разложении образовываются ионы гипохлорида, которые уничтожают патогенные микроорганизмы. Электрохимическая деструкция используется для фильтрации жидкостей, поступающих из фармацевтических комбинатов и инфекционных больниц.
Очистка стоков в частных домах
На фоне развития дачных хозяйств и активного строительства загородных домов проблема очистных локальных сооружений становится актуальной. Для этих целей разработаны специальные устройства - септики. В основном они работают с опорой на биологические способы очистки.
Конструкция септика представляет собой несколько отсеков, в каждом из которых происходят процессы утилизации. На участках, где вода не может утилизироваться самотеком, применяются устройства, оснащенные насосами. В септик загружаются бактерии, которые под действием воздуха размножаются, далее чистая вода удаляется на поля аэрации или собирается для полива сада и огорода. Септики просты в монтаже, не занимают много места на участке, подходят практически для любых грунтов, в том числе для территорий, где близко к поверхности расположены грунтовые воды. Использование септиков позволяет осуществлять безотходную утилизацию без сбросов опасных веществ на дачные участки.
Септики становятся отличной альтернативой устаревшим выгребным ямам. Это экологически чистые, безопасные отстойники, которые не требуют частого обслуживания. Главным в их работе является сохранение окружающей природы.