Технологии очистки

Очистка хозяйственно – бытовых и общесплавных стоков

Технологические схемы канализационных очистных сооружений (КОС) включают следующие этапы:

• механическая очистка стоков
• биологическая очистка стоков
• химическая очистка стоков
• обеззараживание стоков
• обезвоживание осадка
• сжигание обезвоженного осадка

Находки в канализационной сети

Завод по сжиганию осадка на ССА

На очистных сооружениях

Панорама канализационных очистных сооружений

Юго-Западные очистные сооружения

Основные технологические этапы очистки сточных вод:

• механическая очистка – удаление из очищаемых стоков крупных загрязнений, минеральной взвеси с целью нормализации работы последующих стадий очистки.   Включает в себя решетки, песколовки, первичные отстойники. На решетках задерживаются крупные включения В песколовках происходит отделение крупных минеральных частиц (песка). Далее на стадии первичного отстаивания завершается процесс выделения механических и органических загрязнений
• биологическая очистка – основной процесс очистки сточных вод перед их сбросом в водный объект. В состав этого блока входят аэротенки и вторичные отстойники. Процесс биологической очистки происходит за счет жизнедеятельности биоценоза активного ила в присутствии кислорода. Активный ил – это биоценоз, населенный различными бактериями, простейшими и многоклеточными микроорганизмами, которые очищают сточные воды от загрязняющих веществ, оставшихся после механической очистки

На ЮЗОС, КОС г. Сестрорецк, части сооружений ССА внедрены современные схемы биологической очистки Кейптаунского Университета (UCT), на части ЦСА, КОС г. Петродворец, пос.

Репино, г. Пушкин, г. Кронштадт – Йоханнесбургского Университета (JHB). Данные технологические решения позволяют гибко управлять системой биологической очистки, регулируя объемы рециклов, подачу кислорода на аэрацию. В результате, при любых изменениях внешних факторов, влияющих на процесс очистки, таких как температура стоков, входные концентрации загрязнений, стало возможным подбирать оптимальные режимы для обеспечения требуемого качества очистки.

На КОС пос. Молодежное внедрена впервые в г. Санкт-Петербурге технология очистки сточных вод с применением мембранных биореакторов. Мембраны выполняют функции илоразделения и доочистки стока перед его обеззараживанием, что позволило при строительстве станции исключить этап вторичного отстаивания и уменьшить площадь очистных сооружений. Фильтрация через половолоконно-листовые мембраны с размером пор 0,2 мкм способствует достижению стабильного и высокого качества очистки сточных вод, соответствующего требованиям Российского законодательства.

• химическая очистка – химическое удаление фосфора фосфатов

Для повышения эффективности удаления фосфора и стабилизации показателей очистки на всех КОС внедрен метод химического осаждения фосфора. Принцип химической обработки стоков заключается в том, что при введении реагента происходит образование нерастворимого соединения с фосфатами, которое вместе с осадком выводится из системы. После внедрения данного метода в очищенных сточных водах достигается соответствие очистки по фосфору российским требованиям и международным рекомендациям ХЕЛКОМ.

• обеззараживание – уничтожение в очищенном стоке микроорганизмов и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания

Обеззараживание с применением ультафиолетового облучения (УФО) внедрено на КОС пос. Репино, г. Сестрорецк, г. Петродворец, ЮЗОС, КОС пос. Молодежный.

Для достижения показателей качества очистки сточных вод продолжается работа по модернизации очистных сооружений с учетом поэтапного перехода на установленную природоохранным законодательством систему технологического нормирования на основе НДТ.

Мониторинг качества очистки сточных вод

В соответствии с программами производственного экологического контроля на всех КОС проводится регулярный контроль состава сточных вод в следующих точках:

• в приемной камере (сточные воды, поступающие на очистку)
• в сборной камере перед выпуском очищенных сточных вод в водный объект.

Контроль качества сточных вод осуществляется по 21 физико-химическим, 10 микробиологическим и паразитологическим показателям.

Обработка и утилизация осадка

Осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, должны подвергаться обработке с целью обезвоживания, стабилизации, снижения запаха, обеззараживания, улучшения физико-механических свойств, обеспечивающих возможность их экологически безопасной утилизации или размещения (хранения или захоронения) в окружающей среде.   

На КОС ежесуточно образуется до 10-12 тыс.куб.м смеси осадков. При таких объёмах осадок должен проходить предварительную обработку для его последующей утилизации. В настоящее время на КОС эксплуатируются высокоскоростные горизонтальные центрифуги, в которых в поле центробежных сил происходит процесс разделения осадка на твердую и жидкую фракции. Обезвоженный осадок проходит термическую обработку на заводах сжигания. 

В Водоканале эксплуатируются три завода по сжиганию осадка (ЗСО) сточных вод, что позволило не только решить проблему утилизации осадка, но и внедрить технологии выработки вторичных энергетических ресурсов.

Основными преимуществами выбранной технологии утилизации осадка являются:

• уменьшение объемов образующихся отходов в 10 раз
• отсутствие необходимости отчуждения территорий города для размещения осадка
• отсутствие патогенной микрофлоры и неприятных запахов в золе

Очистка дымовых газов

На всех ЗСО внедрена трехступенчатая система очистки дымовых газов, которая занимает 80% площади каждого из заводов. Системы очистки дымовых газов на ЗСО полностью автоматизированы, реагенты дозируются по показаниям приборов для исключения превышения концентраций загрязняющих веществ.

Технология очистки дымовых газов на ЗСО относится к наилучшим доступным технологиям и соответствует Информационно-техническому справочнику по наилучшим доступным технологиям ИТС 9-2020 «Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами».

Надзорные органы регулярно контролируют эффективность газоочистки ЗСО. По данным мониторинга, за годы эксплуатации ЗСО полностью выполняются требования к выбросам загрязняющих веществ как Российского законодательства, так и Директивы ЕС, благодаря эффективности систем очистки дымовых газов.

Очистка поверхностного стока

Для очистки поверхностных сточных вод очистные сооружения разделяются на два типа в зависимости от принципа регулирования сточных вод, подаваемых на очистку:

• накопительные, с регулированием стока по объему
• проточные, с регулированием стока по расходу без усреднения состава.

Выбор типа очистных сооружений поверхностного стока (ОСПС) определяется их производительностью, необходимой степенью очистки по приоритетным показателям загрязнения и гидрогеологическими условиями.

Технологические схемы ОСПС в зависимости от производительности включают следующие этапы обработки стока:

• механическая очистки от крупных включений – предназначена для удаления крупного мусора с применением корзин перед поступлением стока на КНС и для удаления песка фракцией более 150 мкм перед аккумулированием
• аккумулирование стока – необходимо для приёма пиковых расходов поверхностного стока и равномерной подачи на линию доочистки
• осветление – обеспечивает осаждение загрязняющих веществ мелкой фракции физико-химическими методами
• доочистка – осуществляется на песчаных и сорбционных фильтрах для удаления оставшихся концентраций загрязняющих веществ
• обеззараживание – осуществляется на установках УФО.

Очистка поверхностного стока осуществляется на ОСПС г. Колпино, «Пулково-3», «Осиновая Роща», “Муринский квартал”, пос. Шушары. В 2020 году приняты в эксплуатацию ОСПС «Санкт-Петербург Арена» в 2021 году – ОСПС «Чистое небо», в 2022 году – ОСПС «Усть-Славянка». Производительность очистных сооружений – от 15 л/сек до 1000 л/сек.

Методы очистки сточных вод химической промышленности

Разнообразие методов обусловлено составом и концентрацией компонентов сточных вод. Методы, которые используются при очистке стоков предприятий химической промышленности:

• механическая очистка;
• флотация;
• физико-химическая очистка;
• мембранные методы;
• биологическая очистка.

Механическая очистка

Для удаления из сточных вод взвешенных веществ размерами 5 – 10 мкм, твердых или жидких тонкодисперсных и грубодисперсных частиц, образовавшихся во время коагуляции и флокуляции, применяют осветление воды. Добиться осветления возможно с помощью отстаивания, фильтрации, флотации, осаждения в центробежном поле. Степень осветления зависит от требований к качеству очищенной воды.

Метод осветления позволяет извлекать из раствора ценные примеси с последующим использованием их в производстве.

При малом расходе сточных вод и их равномерном поступлении используют отстойники периодического действия. При больших расходах стоков используют отстойники непрерывного действия, которые в свою очередь, бывают вертикальные, горизонтальные и радиальные. Для отстаивания в тонком слое жидкости применяют трубчатые и пластинчатые отстойники.

При высоких требованиях к качеству очищенной воды используют фильтрование как завершающий этап очистки. Фильтрование происходит на фильтрах с фильтровальной перегородкой или зернистой загрузкой.

Флотация

Для отделения жироподобных веществ и некоторых взвесей из сточных вод применяют метод флотации, который заключается в обработке стоков диспергированным воздухом и образованием флотопены. С помощью флотации можно извлекать из стоков ценные примеси.

Различают напорную, импеллерную флотацию и электрофлотацию. Выбор способа флотации зависит от вида и концентрации загрязнений, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Эффективность флотации повышают с помощью реагентов (флокулянтов и коагулянтов).

Физико-химические методы

К физико-химическим методам следует отнести реагентный метод очистки стоков, при котором происходит нейтрализация кислот и щелочей, перевод ионов в мало­растворимые соединения, очистка от ионов тяжелых металлов, соосаждение растворенных неорганических примесей. В некоторых случаях применяют гидролиз.

Метод нейтрализации используют в случаях образования кислых или щелочных сточных вод. Уравновесить рН возможно применением реагентов либо пропусканием через нейтрализующий фильтр, в состав которого входит известняк, доломит, магнезит.

Мембранные методы

Часто применяемыми мембранными методами при очистке стоков химической промышленности являются обратный осмос и ультрафильтрация. Это связано с образованием в производстве сточных вод с высоким содержанием растворенных солей и кислот.

Обратный осмос используется для отделения низкомолекулярных соединений, а ультрафильтрация – для высокомолекулярных, взвешенных частиц, коллоидов.

Преимуществом применения данных методов при очистке стоков химических производств следует считать:

• извлечение ценных примесей;
• одновременная очистка от неорганических, органических примесей и микроорганизмов;
• независимость от концентрации загрязнений в стоках.

Биологическая очистка

Биологическая очистка стоков используется на локальных установках как основная (фармацевтические предприятия) так и в качестве доочистки (на большинстве химических предприятий). Метод биологической очистки применяется для:

• обеззараживание сточных вод перед сбросом в водоемы;
• снижение скорости коррозии оборудования и трубопроводов;
• предотвращение солеобразования и покрытия микроорганизмами термических поверхностей при возвращении загрязненных вод в цикл оборотного водоснабжения.

Биологическая очистка производится в аэротенках и биофильтрах в случаях, когда концентрация загрязняющих веществ мала и загрязняющие компоненты не являются токсичными для аэробных организмов. Анаэробная очистка в метантенках и мембранных биореакторах осуществляется при высокой концентрации загрязнителей или наличии токсичных веществ.

Среди методов очистки сточных вод химических предприятий существуют менее распространенные, но необходимых в некоторых случаях методы:

• термический метод;
• метод принудительного закачивания в глубокие пласты горных пород.

При термическом методе сточные воды, которые содержат растворы минеральных солей и органические вещества, подвергают разным способам обработки. Солевые растворы концентрируют и выделяют соли в твердом виде. Органические вещества окисляют в присутствии катализатора или жидкофазным окислением. Также применяют огневое обезвреживание, так называемый «огневой» метод.

При выборе метода руководствуются экономической целесообразностью и экологической эффективностью.

Метод закачки в глубокие слои горных пород применяется, когда очистка сточных вод или выделение из них загрязняющих веществ является экономически невыгодной, так как затраты на очистку превышают затраты на производство конечного продукта. Как правило, это стоки, содержащие большое количество минеральных примесей. Они не поддаются биологической очистке, при применении химических методов образуют большое количество отходов, а при сбросе в водоемы требуют значительного разбавления.

Осадки, образовавшиеся в процессе очистки стоков, подвергаются обезвоживанию с последующим использованием или захоронением. Для обезвоживания осадков применяют фильтрование, отжим в центробежном поле или механическим способом на ленточных фильтр-прессах, на иловых площадках, шламохранилищах и шламонакопителях.

очистка сточных вод | Процесс, история, важность, системы и технологии

Cloaca Maxima

См. все материалы

Связанные темы:

отстойник капельный фильтр метод активного ила ил флок

Просмотреть весь соответствующий контент →

Самые популярные вопросы

Что такое сточные воды?

Сточные воды – это загрязненная форма воды, образующаяся в результате дождевых стоков и деятельности человека. Его еще называют канализацией. Обычно его классифицируют по способу образования, в частности, как бытовые сточные воды, промышленные сточные воды или ливневые сточные воды (ливневые воды).

Как образуются сточные воды?

• Бытовые сточные воды образуются в результате использования воды в жилых домах, на предприятиях и в ресторанах.
• Промышленные сточные воды образуются в результате сбросов обрабатывающей и химической промышленности.
• Дождевая вода в городских и сельскохозяйственных районах собирает мусор, песок, питательные вещества и различные химические вещества, тем самым загрязняя поверхностные стоки.

Подробнее ниже: Источники загрязнения воды

Какие загрязняющие вещества обычно присутствуют в сточных водах?

Сточные воды содержат широкий спектр загрязнителей. Количество и концентрация этих веществ зависят от их источника. Загрязнители обычно подразделяют на физические, химические и биологические. Обычные загрязнители включают сложные органические материалы, соединения, богатые азотом и фосфором, и патогенные организмы (бактерии, вирусы и простейшие). Синтетические органические химикаты, неорганические химикаты, микропластик, отложения, радиоактивные вещества, масло, тепло и многие другие загрязнители также могут присутствовать в сточных водах.

Подробнее читайте ниже: Характеристики сточных вод: Основные загрязнители

загрязнение

Узнайте больше о различных видах загрязнения.

Как обрабатываются сточные воды на очистных сооружениях?

Очистные сооружения используют физические, химические и биологические процессы для очистки воды. Процессы, используемые на этих объектах, также подразделяются на предварительные, первичные, вторичные и третичные. Предварительный и первичный этапы удаляют ветошь и взвешенные вещества. Вторичные процессы в основном удаляют взвешенные и растворенные органические вещества. Третичные методы обеспечивают удаление питательных веществ и дальнейшую очистку сточных вод. Дезинфекция, последний этап, уничтожает оставшиеся патогены. Осадок отходов, образующийся при очистке, отдельно стабилизируется, обезвоживается и отправляется на свалки или используется в наземных целях.

Подробнее читайте ниже: Очистка и удаление сточных вод

Почему восстановление ресурсов сточных вод важно?

Сточные воды представляют собой сложную смесь металлов, питательных веществ и специальных химических веществ. Восстановление этих ценных материалов может помочь компенсировать растущие потребности сообщества в природных ресурсах. Концепции восстановления ресурсов развиваются, и исследователи изучают и разрабатывают многочисленные технологии. Особое внимание уделяется рекультивации и повторному использованию очищенной воды для орошения, пополнения запасов грунтовых вод или в рекреационных целях.

Подробнее читайте ниже: Очистка и удаление сточных вод: повторное использование сточных вод

управление природными ресурсами

Узнайте больше о том, как сообщества обеспечивают доступ к природным ресурсам.

Узнайте, как сточные воды снова превращаются в питьевую путем прохождения различных процессов на очистных сооружениях

Просмотреть все видео к этой статье

очистка сточных вод , также называемая очистка сточных вод он достигает водоносных горизонтов или естественных водоемов, таких как реки, озера, устья рек и океаны. Поскольку чистая вода не встречается в природе (т. е. за пределами химических лабораторий), любое различие между чистой водой и загрязненной водой зависит от типа и концентрации примесей, обнаруженных в воде, а также от ее предполагаемого использования. В широком смысле вода считается загрязненной, если она содержит достаточно примесей, которые делают ее непригодной для определенного использования, например, для питья, плавания или рыбной ловли. Хотя на качество воды влияют природные условия, слово загрязнение обычно подразумевает деятельность человека как источника загрязнения. Таким образом, загрязнение воды в первую очередь вызвано сбросом загрязненных сточных вод в поверхностные или подземные воды, и очистка сточных вод является основным элементом борьбы с загрязнением воды.

Историческая справка

Прямой сброс сточных вод

Во многих древних городах были дренажные системы, но в основном они предназначались для отвода дождевой воды с крыш и тротуаров. Ярким примером является дренажная система Древнего Рима. Он включал в себя множество поверхностных водоводов, которые были соединены с большим сводчатым каналом, называемым Cloaca Maxima («Великая канализация»), по которому дренажные воды поступали в реку Тибр. Построенная из камня и в большом масштабе, Cloaca Maxima является одним из старейших существующих памятников римской инженерии.

В Средние века городские дренажные и канализационные системы были мало усовершенствованы. Использовались тайные подвалы и выгребные ямы, но большинство отходов просто сбрасывали в желоба, чтобы смыть их через канализацию наводнениями. Туалеты (уборные) устанавливали в домах еще в начале 19 века, но подключали их, как правило, к выгребным ямам, а не к канализации. В густонаселенных районах местные условия вскоре стали невыносимыми, поскольку выгребные ямы редко опорожнялись и часто переполнялись. Угроза общественному здоровью стала очевидной. В Англии в середине 19 в.Вспышки холеры были связаны непосредственно с колодезной водой, загрязненной человеческими отходами из подвалов и выгребных ям. Вскоре стало необходимо, чтобы все туалеты в крупных городах были подключены непосредственно к ливневой канализации. Это переносило сточные воды с земли возле домов в близлежащие водоемы. Таким образом, возникла новая проблема: загрязнение поверхностных вод.

Раньше говорили, что «решение проблемы загрязнения — разбавление». При сбросе небольшого количества сточных вод в проточный водоем происходит естественный процесс самоочищения ручья. Однако густонаселенные сообщества производят такое большое количество сточных вод, что одно только разбавление не может предотвратить загрязнение. Это делает необходимым обрабатывать или очищать сточные воды до некоторой степени перед удалением.

Строительство централизованных очистных сооружений началось в конце 19-начале 20 веков, в основном в Великобритании и США. Вместо того, чтобы сбрасывать сточные воды непосредственно в близлежащий водоем, они сначала подвергались сочетанию физических, биологических и химических процессов, которые удаляли часть или большую часть загрязняющих веществ. Также начиная с 1900-х годов были разработаны новые системы сбора сточных вод для отделения ливневых стоков от бытовых сточных вод, чтобы очистные сооружения не перегружались в периоды дождливой погоды.

После середины 20-го века растущая забота общества о качестве окружающей среды привела к более широкому и более строгому регулированию методов удаления сточных вод. Требовался более высокий уровень лечения. Например, предварительная очистка промышленных сточных вод с целью предотвращения воздействия токсичных химических веществ на биологические процессы, используемые на очистных сооружениях, часто становилась необходимостью. Фактически технология очистки сточных вод продвинулась до такой степени, что стало возможным удалять из сточных вод практически все загрязняющие вещества. Однако это было настолько дорого, что такие высокие уровни лечения обычно не оправдывались.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Станции очистки сточных вод превратились в большие сложные сооружения, для работы которых требовалось значительное количество энергии. После роста цен на нефть в 1970-х годах забота об экономии энергии стала более важным фактором при разработке новых систем контроля загрязнения. Следовательно, сбросу сточных вод в землю и подземному удалению сточных вод стало уделяться повышенное внимание там, где это возможно. Такие «низкотехнологичные» методы борьбы с загрязнением могут не только способствовать экономии энергии, но и способствовать повторному использованию питательных веществ и пополнению запасов подземных вод.

Что такое очистка сточных вод? | Water & Wastes Digest

Об авторе:

Кристина Тюзер — помощник редактора WWD. С Tuser можно связаться по адресу ctuser@sgcmail. com.

Очистка сточных вод — это процесс преобразования сточных вод в воду, которую можно сбрасывать обратно в окружающую среду.

По данным Агентства по охране окружающей среды США, одной из наиболее распространенных форм борьбы с загрязнением в США является очистка сточных вод. Целью очистки сточных вод является ускорение естественных процессов очистки воды.

Какова цель очистки сточных вод?

Если сточные воды не очищаются должным образом, это может негативно сказаться на окружающей среде и здоровье человека, сообщает Геологическая служба США (USGS). Среди воздействий – ущерб для популяций рыб и диких животных, истощение кислорода, закрытие пляжей и другие ограничения на использование воды в рекреационных целях.

По данным USGS, целью очистки сточных вод является удаление как можно большего количества взвешенных твердых частиц перед тем, как сточные воды будут сбрасываться обратно в окружающую среду.

Как образуются сточные воды?

Сточные воды образуются в результате ряда действий, таких как купание, стирка, использование туалета и сток дождевой воды. Сточные воды – это в основном использованная вода, подвергшаяся бытовому, промышленному и коммерческому использованию.

По данным Фонда безопасной питьевой воды, некоторые сточные воды труднее очистить, чем другие. Например, промышленные сточные воды трудно поддаются очистке из-за их высокой прочности. С другой стороны, бытовые сточные воды относительно легко очищаются.

Существует несколько способов, которыми сточные воды могут вызывать проблемы загрязнения, учитывая, что не все отходы попадают на очистные сооружения.

Во многих городах, особенно в более старых, имеются комбинированные канализационные системы (КС), которые собирают бытовые сточные воды в те же трубы, что и ливневые стоки. После обильных осадков уличные водостоки собирают больше воды, чем может удержать система, и смесь неочищенных сточных вод и ливневых вод выбрасывается непосредственно в окружающую среду, иначе называемая комбинированным переливом канализации (CSO).

Что представляет собой процесс очистки сточных вод?

Существует два основных уровня очистки сточных вод: первичная и вторичная очистка.

На первом этапе твердые частицы оседают и удаляются из сточных вод. На вторичном этапе используются биологические процессы для дальнейшей очистки сточных вод. Иногда эти этапы совмещают, а в некоторых случаях применяют дополнительную очистку, например доочистку и доочистку сточных вод.

Первичная обработка

Первичная обработка удаляет материал, который либо всплывает, либо легко оседает под действием силы тяжести. Эта обработка включает в себя физические процессы просеивания, измельчения — действия по измельчению материала до мельчайших частиц или фрагментов — удаления песка и осаждения.

Когда сточные воды поступают на очистные сооружения, они проходят через фильтр. Это удаляет крупные плавающие предметы, такие как тряпки и палки, которые забивают трубы или повреждают оборудование. После фильтрации сточные воды попадают в песколовку, где на дно оседают пепел, песок и мелкие камни.

Реклама

После завершения процесса просеивания и удаления песка сточные воды по-прежнему содержат органические и неорганические вещества, а также другие взвешенные вещества.

Эти твердые частицы можно удалить в отстойнике. Твердые биологические вещества обычно удаляются из резервуаров путем откачки.

По данным Агентства по охране окружающей среды, одна только первичная очистка все чаще не может обеспечить соблюдение стандартов качества воды во многих сообществах. В результате города и промышленные предприятия обычно применяют вторичную очистку, а в некоторых случаях используют усовершенствованную очистку для удаления питательных веществ и оставшихся загрязняющих веществ.

Вторичная обработка

Вторичная обработка удаляет растворимые органические вещества, которые ускользают от первичной обработки.
Вторичная очистка также удаляет больше взвешенных твердых частиц, обычно с помощью биологических процессов, в которых микробы потребляют органические примеси в качестве пищи, а затем превращают их в углекислый газ, воду и энергию.

Удаление растворимых органических веществ на очистных сооружениях помогает защитить баланс растворенного кислорода в принимающих ручьях, реках или озерах.

Вторичная стадия очистки удаляет около 85% органических веществ из сточных вод, используя содержащиеся в них бактерии, согласно EPA. Основными методами вторичной очистки, используемыми при вторичной очистке, являются капельный фильтр и процесс активного ила.

После того, как сточные воды покидают отстойник на первичной ступени, они поступают или перекачиваются на установку, использующую один из этих процессов. Люди склонны использовать процесс активного ила вместо капельных фильтров, поскольку процесс активного ила ускоряет работу бактерий.

Объявление

После выхода сточных вод из отстойника на первичной ступени они перекачиваются в аэротенк. За это время бактерии расщепляют органику на безвредные побочные продукты.

Ил теперь активируется дополнительными миллиардами бактерий и других крошечных организмов, и его можно снова использовать, вернув его в аэротенк для смешивания с воздухом и новыми сточными водами.

Из резервуара частично очищенные сточные воды перетекают в другой отстойник для удаления избыточных бактерий.