Выход из Cloaca Maxima в реку Тибр, Рим, Италия.

В средние века в городской канализации и дренаже не было прогресса. Использовались тайные хранилища и выгребные ямы, но большинство отходов просто сбрасывались в сточные канавы, чтобы их смыло через канализацию во время наводнения. Туалеты (унитазы) были установлены в домах в начале 19 века, но они обычно были связаны с выгребными ямами, а не с канализацией. 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 XIX века вспышки холеры были связаны непосредственно с источниками колодезной воды, загрязненной человеческими отходами из тайных хранилищ и выгребных ям. Вскоре возникла необходимость в том, чтобы все туалеты в крупных городах были подключены непосредственно к ливневой канализации. В результате сточные воды с земли возле домов переместились в близлежащие водоемы. Таким образом, возникла новая проблема: загрязнение поверхностных вод.

Раньше говорили, что «решение проблемы загрязнения – разбавление.«Когда небольшое количество сточных вод сбрасывается в проточный водоем, происходит естественный процесс самоочищения потока. Однако в густонаселенных общинах образуются такие большие объемы сточных вод, что одно лишь их разбавление не предотвращает загрязнения. Это требует определенной обработки или очистки сточных вод перед их утилизацией.

Строительство централизованных очистных сооружений началось в конце 19-го и начале 20-го веков, в основном в Великобритании и США.Вместо того, чтобы сбрасывать сточные воды непосредственно в ближайший водоем, их сначала пропускали через комбинацию физических, биологических и химических процессов, которые удалили некоторые или большинство загрязнителей. Также, начиная с 1900-х годов, были разработаны новые системы сбора сточных вод для отделения ливневых вод от бытовых сточных вод, чтобы очистные сооружения не перегружались в периоды влажной погоды.

После середины 20 века растущая озабоченность общества качеством окружающей среды привела к более широкому и более строгому регулированию практики удаления сточных вод.Требовались более высокие уровни лечения. Например, предварительная очистка промышленных сточных вод с целью предотвращения воздействия токсичных химикатов на биологические процессы, используемые на очистных сооружениях, часто становилась необходимостью. Фактически, технология очистки сточных вод продвинулась до такой степени, что стало возможным удалять практически все загрязнители из сточных вод. Однако это было настолько дорого, что такие высокие уровни лечения обычно не были оправданы.

Станции очистки сточных вод стали большими сложными объектами, для работы которых требовалось значительное количество энергии.После роста цен на нефть в 1970-х годах забота об энергосбережении стала более важным фактором при разработке новых систем контроля загрязнения. Следовательно, землеотвод и подземный сброс сточных вод стали получать повышенное внимание там, где это возможно. Такие «низкотехнологичные» методы борьбы с загрязнением могут не только способствовать экономии энергии, но также могут служить для повторного использования питательных веществ и пополнения запасов грунтовых вод.

Механическое обезвоживание | SSWM – Найдите инструменты для устойчивой санитарии и управления водными ресурсами!

Информационный бюллетень Корпус блока

Ленточный фильтр-пресс

Современные ленточные прессы основаны на сочетании химического кондиционирования, гравитационного дренажа и механического давления в системе непрерывной подачи для обезвоживания осадка. Ил сжимается между натянутыми змеевидными ремнями и серией роликов с уменьшающимся диаметром (для увеличения давления), чтобы удалить влагу и создать обезвоженный осадок (JOHNSONSCREENS 2011).

Камерный фильтр-пресс

Камерные фильтр-прессы используют фильтры для отделения жидкости (фильтрата) от осадка и сбора твердых частиц (фильтровальной корки) в камерах.Несколько таких камер для сбора твердых частиц расположены в пакете пластин. Ткань фильтра поддерживается пластинами пакета пластин. Шлам (возможно, смешанный с коагулянтом) перекачивается в камеры и против фильтрующего материала. Подвижная пластина (хвостовая пластина) зажимает пакет фильтровальных пластин. Фильтрат проходит через фильтровальную ткань и выходит через отверстия для фильтрата на фильтровальной пластине. Фильтровальный пирог собирается на поверхности фильтрующего материала внутри камер, пока камера не будет заполнена. При необходимости торт можно промыть или высушить. Доступны ручные, полуавтоматические и автоматические камерные фильтр-прессы.

Centrifuge

На основе EPA (2000)

Центрифуги работают как блоки непрерывной подачи, которые удаляют твердые частицы с помощью спирального конвейера и выгружают жидкость через водослив. Чаша имеет коническую форму, которая помогает поднимать твердые частицы из жидкости, позволяя им высохнуть на наклонной поверхности перед выпуском.На рисунке показана типичная центрифужная система сгущения и обезвоживания.

8 этапов и этапов процесса очистки сточных вод

Восемь этапов процесса очистки сточных вод

Первый этап – сортировка стержнями

Удаление крупных предметов из притока для предотвращения повреждения насосов, клапанов и другого оборудования предприятия.
Процесс очистки и регенерации воды из сточных вод (любой воды, которая использовалась в домах, например, смыва туалетов, мытья посуды или купания, а также некоторой воды из промышленного использования и ливневой канализации) начинается с ожидания, что после того, как она будет обработанный, он будет достаточно чистым, чтобы снова войти в окружающую среду.

Качество воды определяется Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Законом о чистой воде, а очистные сооружения работают в соответствии с указанными разрешениями Национальной системы ликвидации выбросов загрязнителей (NPDES).Согласно EPA, Закон о чистой воде (CWA) устанавливает базовую структуру для регулирования сбросов загрязняющих веществ в воды Соединенных Штатов и регулирования стандартов качества для поверхностных вод. Согласно CWA, EPA устанавливает стандарты сточных вод для промышленности. EPA также разработало национальные рекомендации по критериям качества воды для загрязнителей в поверхностных водах. Национальная система устранения выбросов загрязняющих веществ (NPDES) Агентства по охране окружающей среды США разрешает осуществлять контроль за сбросами.

В качестве примера ожидаемых стандартов, биохимическая потребность в кислороде (БПК) среднего стока сточных вод составляет 200 мг / л, а сток после очистки ожидается> 30 мг / л.Крайне важно, чтобы очистные сооружения соответствовали этим ожиданиям, иначе возникнет жесткое наказание за риск.

Физический процесс очистки сточных вод начинается с отсеивания крупных предметов, которые попали в канализационную систему и, если их не удалить, могут повредить насосы и затруднить поток воды. Барная сетка обычно используется для удаления крупных предметов из притока и, в конечном итоге, вывоза на свалку.

Соответствующие технические документы

Качество воды и правило чистой воды
Как выбрать карманный pH-метр для приложений

Выбор продуктов

Ручной доплеровский расходомер
Ультразвуковой доплеровский расходомер

Второй этап – скрининг

Удаление песка путем пропускания потока через камеру для песка.
Мелкую крошку, попавшую во входящий поток, необходимо удалить, чтобы предотвратить повреждение насосов и оборудования ниже по потоку (или воздействие на поток воды). Этот песок слишком мал, чтобы его можно было отсеять, поэтому его необходимо удалить из камеры для песка. Есть несколько типов песчаных камер (горизонтальные, аэрируемые или вихревые), которые контролируют поток воды, позволяя более тяжелым песчинкам падать на дно камеры; вода и органический материал продолжают поступать на следующую стадию процесса. Песок физически удаляется со дна камеры и выбрасывается.

Третий этап – первичный осветлитель

Первоначальное отделение твердых органических веществ от сточных вод.
Твердые вещества, известные как органические вещества / ил, опускаются на дно резервуара и перекачиваются в варочный котел или зону обработки ила, сушатся и вывозятся. Правильная скорость оседания – ключевой показатель того, насколько хорошо работает осветлитель. Регулировка скорости потока в осветлителе может помочь оператору отрегулировать скорость оседания и эффективность.

После удаления песка входящий поток попадает в большие первичные осветлители, которые отделяют от 25% до 50% твердых частиц во входящем потоке.Эти большие осветлители (75 футов в диаметре, 7½ дюймов по краям и 10½ футов в центре, например) позволяют тяжелым твердым частицам опускаться на дно, а потоку очистителя течь. Эффективность первичного осветления зависит от соответствующего расхода воды. Если поток воды слишком быстрый, твердые частицы не успевают опуститься на дно, что отрицательно сказывается на качестве воды ниже по течению. Если поток воды слишком медленный, это влияет на процесс вверх по потоку.

Твердые частицы, которые падают на дно осветлителя, известны как шлам, и их регулярно откачивают, чтобы гарантировать, что они не повлияют на процесс разделения.После удаления воды осадок выбрасывается и обычно используется в качестве удобрения.

Четвертый этап – аэрация

Воздух закачивается в аэротенк / резервуар для стимулирования превращения Nh4 в NO3 и обеспечения кислородом бактерий, чтобы они могли продолжать размножаться и расти.
После преобразования в NO3 бактерии удаляют молекулы кислорода из молекул нитратов, и азот (N) выделяется как N2 ↑ (газообразный азот).

В основе процесса очистки сточных вод лежит поощрение и ускорение естественного процесса бактерий, разрушающих органические вещества.Это начинается в аэротенке. Основная функция аэрационного бака – закачивать кислород в бак, чтобы стимулировать разложение любого органического материала (и рост бактерий), а также обеспечивать достаточно времени для разрушения органического материала. Аэрация может быть достигнута путем закачки и удаления воздуха в резервуар или путем агрессивного перемешивания, которое добавляет воздух в воду. Этот процесс обеспечивает наилучшие условия для роста бактерий. Уровень газообразного кислорода [O2] ниже 2 частей на миллион убивает бактерии, снижая эффективность растений.Мониторинг растворенного кислорода на этой стадии установки имеет решающее значение. Измерения аммиака и нитратов обычно используются для определения того, насколько эффективно бактерии превращают Nh4 в N2 ↑.

Ключевым параметром для измерения при очистке сточных вод является биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК является суррогатным показателем количества присутствующего органического материала и используется для определения эффективности разложения органических материалов. Существует ряд других тестов, используемых для обеспечения оптимального разложения органических материалов (и снижения БПК), таких как измерение pH, температуры, растворенного кислорода (DO), общего количества взвешенных твердых веществ (TSS), гидравлического времени удерживания (скорости потока), времени удерживания твердых частиц. (количество времени, в течение которого бактерии находятся в камере аэрации) и взвешенных твердых частиц смешанного раствора.Постоянный и точный мониторинг имеет решающее значение для обеспечения окончательного требуемого БПК сточных вод.

Пятая ступень – вторичный осветлитель

Очищенные сточные воды перекачиваются во вторичный осветлитель, чтобы позволить оставшимся органическим осадкам осесть из потока очищенной воды.
Когда входящий поток выходит из процесса аэрации, он течет во вторичный осветлитель, где, как и в первичном осветлителе, любые очень мелкие твердые частицы (или мелкие частицы) опускаются на дно резервуара. Эти мелкие твердые частицы называются активным илом и состоят в основном из активных бактерий.Часть этого активного ила возвращается в аэротенк для увеличения концентрации бактерий, помощи в размножении и ускорения разрушения органического материала. Лишнее отбрасывается.

Вода, которая течет из вторичного осветлителя, содержит значительно меньше органических веществ и должна приближаться к ожидаемым характеристикам сточных вод.

Этап шестой – хлорирование (дезинфекция)

Хлор добавляется для уничтожения любых оставшихся бактерий в контактной камере.
Учитывая повышенную концентрацию бактерий как часть стадии аэрации, необходимо проверить выходящие сточные воды на наличие или отсутствие бактерий и дезинфицировать воду. Это гарантирует, что в окружающую среду не попадут бактерии, концентрация которых выше указанной. Хлорирование – самый распространенный и недорогой вид дезинфекции, но все большую популярность приобретают также дезинфекция озоном и ультрафиолетом. Если используется хлор, важно проверить уровни свободного хлора, чтобы убедиться, что они являются приемлемыми уровнями, прежде чем попадать в окружающую среду.

Этап седьмой – Анализ и тестирование воды

Проверка надлежащего уровня pH, аммиака, нитратов, фосфатов, растворенного кислорода и остаточного хлора в соответствии с разрешением NPDES имеет решающее значение для производительности предприятия.
Несмотря на то, что на протяжении всего процесса очистки сточных вод проводятся непрерывные испытания для обеспечения оптимального потока воды, очистки и аэрации, окончательные испытания проводятся для того, чтобы убедиться, что сточные воды, покидающие завод, соответствуют требованиям разрешений.Заводы, которые не соответствуют разрешенным уровням сброса, подлежат штрафу и возможному тюремному заключению ответственного оператора.

Этап восьмой – Удаление сточных вод

После выполнения всех требований разрешений чистая вода снова попадает в окружающую среду.
Несмотря на то, что на протяжении всего процесса очистки сточных вод проводятся непрерывные испытания для обеспечения оптимального потока воды, очистки и аэрации, окончательные испытания проводятся для того, чтобы убедиться, что сточные воды, покидающие завод, соответствуют требованиям разрешений.Заводы, которые не соответствуют разрешенным уровням сброса, подлежат штрафу и возможному тюремному заключению ответственного оператора.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

1. Физические методы очистки сточных вод

1.1. Просеивание

Скрининг – это первый шаг в любой системе очистки сточных вод. Этот процесс по существу включает удаление крупных не поддающихся биологическому разложению и плавающих твердых частиц, которые часто попадают в очистные сооружения, таких как тряпка, бумага, пластмассы, жестяные банки, контейнеры и древесина. Эффективное удаление этих компонентов защитит расположенные ниже по потоку установки и оборудование от любых возможных повреждений и засоров труб.

Фильтр сточных вод обычно подразделяется на грубый или тонкий.

1.2. Песколовка

– это отстойник, расположенный в передней части очистных сооружений для удаления песка, яичной скорлупы, кофейной гущи и других не гниющих материалов, которые могут забивать каналы или вызывать абразивный износ насосов и других устройств.

1.3. Удаление жира и жира

На некоторых более крупных предприятиях жир и жир удаляются путем пропускания сточных вод через небольшой резервуар, где скиммеры собирают жир, плавающий на поверхности. Воздуходувки в основании резервуара также могут использоваться для восстановления жира в виде пены. Однако многие предприятия используют первичные осветлители с механическими скиммерами для удаления жира и жира.

1,4. Флотация

Процесс флотации также широко используется на заводах по очистке промышленных сточных вод, где он удаляет из сточных вод жиры, масла, жиры и взвешенные твердые частицы.Эти устройства называются устройствами флотации растворенным воздухом (DAF). В частности, установки флотации растворенного воздуха используются для удаления нефти из сточных вод нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических заводов, заводов по переработке природного газа и аналогичных промышленных объектов.

1,5. Уравнительный бассейн

Выравнивание потока – это не процесс очистки, а метод, повышающий эффективность вторичных и дополнительных процессов очистки сточных вод.Выравнивание потока выравнивает рабочие параметры, такие как расход, уровни загрязняющих веществ и температуру, в течение определенного периода времени (обычно 24 часа), сводя к минимуму влияние этих параметров ниже по потоку.

1,6. Отстойник осветлителя сточных вод

играет важную роль после или до процессов биологической очистки для удаления более тяжелых твердых частиц ила путем осаждения и отделения от жидкой фазы. Когда его используют перед биологической очисткой, основным преимуществом является то, что он может способствовать значительному снижению уровня БПК и, таким образом, уменьшению загрузки корма в пруд аэрации.Эти типы первичных отстойников были разработаны для работы с более высокой скоростью загрузки, а также с более коротким временем удержания воды.

2. Методы химической очистки сточных вод

2.1. Нейтрализация

Цель нейтрализации – отрегулировать значение pH в соответствии с требованиями различных технологических установок в системе очистки сточных вод.

Нейтрализация может использоваться для обработки кислых сточных вод, содержащих металлы, при этом способ включает повышение pH кислотных сточных вод путем добавления щелочного реагента с образованием осадка и его сбор. Таким образом, pH поступающего раствора доводится до оптимального диапазона для осаждения металлов в виде гидроксидов.

Этот этап проводится перед основным этапом очистки сточных вод, то есть осветлением (= декантацией), для выполнения общих задач очистки сточных вод.

2.2. Флокулянты и коагулянты

Химикаты для флокуляции и коагуляции используются в процессах очистки сточных вод для удаления твердых частиц, осветления воды, умягчения извести, сгущения ила и обезвоживания твердых частиц.

Коагулянты нейтрализуют отрицательный электрический заряд на частицах, который дестабилизирует силы, разделяющие коллоиды. Коагулянты для очистки воды состоят из положительно заряженных молекул, которые при добавлении в воду и смешивании обеспечивают нейтрализацию заряда. Неорганические коагулянты, органические коагулянты или их комбинация обычно используются для обработки воды с целью удаления взвешенных твердых частиц.

Флокулянты собирают дестабилизированные частицы вместе и заставляют их агломерировать и выпадать из раствора.Примеры флокулянтов ChemTreat включают полимеры с низкой, средней и высокой молекулярной массой.

2.3. Окисление

Окисление снижает биохимическую потребность сточных вод в кислороде и может снизить токсичность некоторых примесей. Вторичная обработка превращает некоторые примеси в диоксид углерода, воду и твердые биологические вещества. Химическое окисление широко используется для дезинфекции.

2.4. Ионный обмен

Когда вода слишком жесткая, ее трудно очистить, и часто остается серый осадок.(Вот почему одежда, выстиранная в жесткой воде, часто сохраняет тусклый оттенок.) Для смягчения воды можно использовать процесс ионного обмена, аналогичный процессу обратного осмоса. Кальций и магний – обычные ионы, которые приводят к жесткости воды. Для смягчения воды вводятся положительно заряженные ионы натрия в виде растворенной соли хлорида натрия или рассола. Твердые ионы кальция и магния меняются местами с ионами натрия, а свободные ионы натрия просто выделяются в воду. Однако после умягчения большого количества воды умягчающий раствор может наполниться избыточными ионами кальция и магния, что потребует повторной зарядки раствора ионами натрия.

2,5. Озонирование

Озон (O3) применяется для дезинфекции питьевой воды, для удаления сточных вод с очистных сооружений в процессе, называемом озонированием (или озонированием), а также для разложения органических и неорганических загрязнителей в сточных водах.

2.6. Дезинфекция

Целью дезинфекции при очистке сточных вод является существенное уменьшение количества микроорганизмов в воде, которые будут сбрасываться обратно в окружающую среду для последующего использования для питья, купания, орошения и т. Д.Эффективность дезинфекции зависит от качества обрабатываемой воды (например, мутность, pH и т. Д.), Типа используемой дезинфекции, дозировки дезинфицирующего средства (концентрация и время) и других переменных окружающей среды.

17.3B: Сточные воды и очистка сточных вод

Сточные воды обрабатываются в 3 фазы: первичная (удаление твердых частиц), вторичная (бактериальное разложение) и третичная (дополнительная фильтрация).

Задачи обучения

• Перечислить этапы очистки сточных вод / сточных вод

Ключевые моменты

• Первичная очистка – это первый этап очистки сточных вод: сточные воды помещаются в сборный резервуар, твердые частицы оседают на дно, где они собираются, а более легкие вещества, такие как жиры и масла, соскребаются сверху.
• Вторичная очистка – это процесс разложения отходов аэробными бактериями, включенными в систему очистки сточных вод.
• Третичная очистка предназначена для фильтрации питательных веществ и частиц отходов, которые могут нанести ущерб чувствительным экосистемам; сточные воды проходят через дополнительные фильтрующие лагуны или резервуары для удаления лишних питательных веществ.

Ключевые термины

• Сточные воды : сточные воды, которые были частично очищены и сбрасываются в естественный водоем; поток любых жидких отходов.
• зоопланктон : Мелкие простейшие, ракообразные (например, криль), а также яйца и личинки более крупных животных.
• аэробный : Живет или встречается только в присутствии кислорода.

Сточные воды образуются от жилых и промышленных предприятий. Сюда входят бытовые сточные воды из туалетов, ванн, душевых, кухонь, раковин и т. Д., Которые сбрасываются через канализацию. Во многих регионах к сточным водам также относятся жидкие отходы промышленности и торговли.Разделение и слив бытовых отходов на «серую воду» и «черную воду» становится все более распространенным явлением в развитых странах. Серая вода – это вода, полученная в результате домашней деятельности, такой как стирка, мытье посуды и купание, и ее легче использовать повторно. Черная вода поступает из туалетов и содержит отходы жизнедеятельности человека.

Очистка сточных вод осуществляется в три этапа: первичная, вторичная и третичная.

Первичное лечение

При первичной очистке сточные воды хранятся в резервуаре, где твердые частицы (ил) могут оседать на дно, а нефть и более легкие вещества могут подниматься наверх. Затем эти слои удаляются, а оставшаяся жидкость может быть отправлена ​​на вторичную обработку. Осадок сточных вод обрабатывается в отдельном процессе, называемом сбраживанием осадка.

Вторичное лечение

Вторичная обработка удаляет растворенные и взвешенные биологические вещества, часто с использованием микроорганизмов в контролируемой среде.В большинстве систем вторичной очистки используются аэробные бактерии, которые потребляют органические компоненты сточных вод (сахар, жир и т. Д.). В некоторых системах используются фиксированные пленочные системы, в которых бактерии растут на фильтрах, а вода проходит через них. В системах взвешенного роста используется «активный» ил, в котором разлагающиеся бактерии смешиваются непосредственно со сточными водами. Поскольку кислород имеет решающее значение для роста бактерий, сточные воды часто смешиваются с воздухом для облегчения разложения.

Третичное лечение

Третичная очистка (иногда называемая «очисткой сточных вод») используется для дополнительной очистки воды, когда она сбрасывается в уязвимую экосистему.Для дальнейшей дезинфекции сточных вод помимо первичной и вторичной очистки можно использовать несколько методов. Песочная фильтрация, когда вода проходит через песочный фильтр, может использоваться для удаления твердых частиц. Сточные воды могут по-прежнему содержать высокие уровни питательных веществ, таких как азот и фосфор. Они могут нарушить баланс питательных веществ в водных экосистемах и вызвать цветение водорослей и чрезмерный рост сорняков. Фосфор можно удалить биологическим путем в процессе, называемом усиленным биологическим удалением фосфора. В этом процессе определенные бактерии, называемые полифосфатами, накапливают организмы, которые накапливают фосфаты в своих тканях.Когда биомасса, накопленная в этих бактериях, отделяется от очищенной воды, эти твердые биологические вещества имеют высокую ценность в качестве удобрения. Азот также можно удалить с помощью нитрифицирующих бактерий. Лагуна – еще один метод удаления питательных веществ и отходов из сточных вод. Вода хранится в лагуне, и местные растения, бактерии, водоросли и небольшой зоопланктон фильтруют питательные вещества и мелкие частицы из воды.

Сбраживание осадка

Осадок сточных вод, соскребаемый со дна отстойника во время первичной очистки, обрабатывается отдельно от сточных вод.Отстой можно утилизировать несколькими способами. Во-первых, его можно переварить с помощью бактерий; Бактериальное пищеварение может иногда производить биогаз из метана, который можно использовать для выработки электроэнергии. Ил также можно сжигать или конденсировать, нагревать для его дезинфекции и повторно использовать в качестве удобрения.

Процесс водоочистки | Canon City, CO

Ежедневное потребление воды

В типичный жаркий летний день клиенты водоснабжения Каньон-Сити используют достаточно очищенной питьевой воды, чтобы покрыть 31 футбольное поле на глубине одного фута в воде! Зимой посещаемость снижается до 9 футбольных полей в день.Однако, прежде чем попасть в краны жителей Каньон-Сити, городская вода проходит обширный процесс очистки.

О предприятии

Водоочистное сооружение Каньон-Сити – это обычное водоочистное сооружение, которое отводит воду из реки Арканзас для производства питьевой (питьевой) воды, что соответствует требованиям Агентства по охране окружающей среды ( EPA ) или превышает их. Закон о воде и стандарты первичной питьевой воды Департамента здравоохранения и окружающей среды штата Колорадо.

Станция очистки воды расположена на склоне холма к западу от Каньон-Сити. Водный завод способен производить до 22 миллионов галлонов чистой питьевой воды каждый день. В среднем зимой производится всего около 3 миллионов галлонов в день; однако в жаркие летние месяцы, когда существует повышенный спрос на воду для орошения газонов, может превышать 10 миллионов галлонов в день.

Программируемые логические контроллеры

Устройства, известные как программируемые логические контроллеры (ПЛК , ), которые объединены в сеть вместе с другими ПЛК , управляют водоочистной станцией и процессами очистки.ПЛК отслеживают более 1500 сигналов или точек данных, чтобы обеспечить оптимальную обработку. Компьютерные сигналы и данные собираются системой диспетчерского сбора и сбора данных ( SCADA ) и предоставляют оператору информацию о смене, когда какой-либо элемент требует вмешательства оператора.

Отвод реки Арканзас

Река Арканзас обеспечивает исключительно питьевую воду в Каньон-Сити. Река Арканзас начинается с таяния снега недалеко от Лидвилля, штат Колорадо, у континентального водораздела. Он течет на юг и юго-восток через Каньон-Сити к водохранилищу Пуэбло. Из резервуара он затем течет в нижнюю часть долины Арканзаса и в конечном итоге покидает штат к востоку от Холли, штат Колорадо. Вода, взятая непосредственно из реки, небезопасна для питья из-за наличия бактерий и паразитов. Вероятно, человек заболел бы от употребления в пищу патогенных бактерий и паразитов, таких как Cryptosporidium и Giardia. Очищаемая вода выкачивается из реки и направляется под землю в наш отстойник сырой воды.

Пруд-отстойник с сырой водой

Пруд-отстойник с сырой водой удерживает воду, забираемую из реки для нескольких целей. Основная цель пруда-отстойника сырой воды – позволить большей части песка и мусора естественным образом осесть из воды, прежде чем она будет перекачана на водоочистную станцию. Во-вторых, пруд обеспечивает некоторую пропускную способность в случае, если вода в реке мутная или если в результате аварии на шоссе 50 США загрязняющие вещества попадут в реку Арканзас. Насосная станция на реке может быть остановлена, и станция может использовать воду из прудов для снабжения, пока речная вода не станет более чистой или безопасной для использования снова.Кроме того, если что-то случится с подземным трубопроводом от насосной станции на реке до пруда, воду в пруду можно обработать до тех пор, пока проблема не будет устранена. Вторая насосная станция подает воду к головному сооружению водоочистной станции. Резервная насосная станция, которая снабжает водой из гидравлической канавы, может использоваться в случае, если насосная станция на реке не работает из-за проблем, будь то электрические или механические. Однако эта вода перекачивается непосредственно в головное сооружение водоочистной станции, минуя отстойный пруд, что теряет возможность осаждения тяжелого песка, песка и мусора.

Предварительное осаждение

Здание предварительного осаждения – это место, где действительно начинается процесс обработки. Неочищенная вода из отстойника поднимается на высоту 240 футов к водоочистной станции. Неочищенная вода поступает в головные части водоочистной станции, где первый из 5 основных процессов водоподготовки начинает обработку, чтобы сделать воду безопасной для питья. Пять основных единичных процессов включают химическую коагуляцию, флокуляцию, осаждение, фильтрацию и дезинфекцию (описанные ниже).Химические вещества добавляются в воду, когда она поступает в различные процессы очистки.

Шаг 1 Химическая коагуляция

Первым добавленным химическим веществом является диоксид хлора, который является окислителем, используемым для разрушения естественных органических веществ, таких как гниющие листья и другие растительные материалы. В качестве первичного коагулянта используется химический коагулянт, известный как сульфат алюминия. Полимер, длинная цепочка синтетических органических соединений, также добавляется в воду в качестве коагулянта, помогающего укрепить связывающие цепи первичного коагулянта.Коагулянты добавляются в установке быстрого смешивания; это устройство, которое создает турбулентную энергию перемешивания, чтобы помочь полностью диспергировать химические коагулянты в сырой воде и начать процесс коагуляции. Коагулянты, которые заставляют очень мелкие частицы слипаться в более крупные частицы, которые затем могут быть удалены позже в процессе обработки путем осаждения, снятия сливок, дренажа или фильтрации.

Этап 2 Флокуляция

Скоагулированная вода затем поступает в следующий основной процесс – процесс флокуляции.Флокуляция – это медленный процесс перемешивания, в результате которого маленькие коагулированные частицы образуют хлопья. Процесс флокуляции способствует контакту между частицами хлопьев и твердыми частицами (осадком) в воде. Как правило, эти контакты или столкновения между частицами возникают в результате осторожного перемешивания, создаваемого механическими или гидравлическими средствами перемешивания. Есть два набора резервуаров для флокуляции, которые содержат механические лопасти для перемешивания, через которые проходит вода, чтобы аккуратно перемешивать скоагулированную воду. Образовавшийся флок создает поверхность, на которой частицы в воде адсорбируются (прилипают) к поверхности хлопьев, таким образом образуя более крупные осаждающиеся частицы, которые легко удаляются путем осаждения и фильтрации.

Этап 3 Седиментация

Затем флокулированная вода поступает в следующий основной процесс – процесс седиментации. Целью процесса седиментации является удаление взвешенных твердых частиц (частиц), которые более плотны (тяжелее), чем вода, и уменьшения нагрузки твердых частиц на фильтры. Осаждение достигается за счет уменьшения скорости обрабатываемой воды ниже точки, в которой она может транспортировать осаждаемый взвешенный материал, что позволяет гравитационным силам удалять частицы, удерживаемые во взвешенном состоянии.Когда вода в отстойниках почти неподвижна, осаждаемые твердые частицы будут двигаться к дну бассейна. Этот процесс седиментации удаляет почти девяносто процентов твердых частиц из воды. Более чистая вода на поверхности собирается в желобах, которые направляют воду в фильтрующую галерею, чтобы удалить оставшиеся десять процентов твердых частиц.

Шаг 4 Дезинфекция

Отстоявшаяся вода затем течет из здания предварительного осаждения в установку фильтрации. Перед прибытием на фильтровальную установку хлор добавляется в воду в точке предварительного хлорирования, чтобы начать процесс дезинфекции.Процесс дезинфекции предназначен для уничтожения или инактивации большинства микроорганизмов в воде, включая практически все патогенные организмы, будь то бактерии, вирусы или кишечные паразиты. Патогенные организмы – это микроскопические насекомые , в воде, которые могут вызывать заболевания, передаваемые через воду, такие как гастроэнтерит, брюшной тиф, дизентерия, холера и лямблиоз.

Шаг 5 Фильтрация

Хлорированная отстоянная вода затем поступает в установку фильтрации и на фильтры для последнего из основных технологических процессов, используемых для очистки питьевой воды.Фильтрация – это процесс пропускания воды через материал, такой как слой угля, песка или другого гранулированного вещества, для удаления твердых примесей, которые не были удалены в процессе осаждения. В водоочистной установке используются быстродействующие мультимедийные гравитационные фильтры. Фильтры состоят из верхнего слоя антрацита, среднего слоя фильтрующего песка, а затем нижнего слоя гранатового песка и системы нижнего дренажа, в которой собирается фильтрованная вода. Вода поступает поверх фильтрующего материала и проходит через фильтрующие слои под действием силы тяжести.Различные материалы работают как гигантский фильтр и улавливают оставшиеся частицы. Когда фильтры начинают заполняться частицами, операторы очищают их с помощью процедуры, называемой обратной промывкой . Питьевая вода проходит через фильтры, высвобождая захваченные твердые частицы, которые собираются в дренажных желобах. Вода для обратной промывки направляется в пруд-отстойник для обратной промывки, а после процесса отстаивания вода для обратной промывки возвращается в пруд-отстойник для сырой воды для повторного использования.

Хлор и фторид

Вода, которая собирается со дна фильтров, считается питьевой. Перед тем, как вода выйдет из прозрачных колодцев под станцией очистки воды, хлор добавляется второй раз для последующей дезинфекции. Дополнительный хлор гарантирует, что вода останется безопасной для питья даже на самых дальних участках системы распределения. В нашу питьевую воду на заводе, помимо хлора, добавляют фтор. Когда фторированная вода выпивается в годы развития зубов, фтор укрепляет зубы и предотвращает разрушение зубов.Служба общественного здравоохранения США определила оптимальную концентрацию фторида в воде США в диапазоне от 0,7 до 1,2 частей на миллион. Растворенные фторидсодержащие минералы измеряются круглый год в воде реки Арканзас. Природное содержание фторидов в речной воде составляет в среднем 0,4 части на миллион. На водоочистных сооружениях достаточно фтора, чтобы поднять этот уровень до 0,9 частей на миллион. Уровень фторида измеряется ежедневно на водоочистной станции и ежемесячно на водопроводном кране, чтобы убедиться, что он соответствует концентрации, рекомендованной Службой общественного здравоохранения США ( USPHS ).

Технологическая лаборатория

На водоочистной станции есть технологическая лаборатория, обеспечивающая оптимизацию процессов очистки и безопасность питьевой воды. Вода ежедневно проверяется операторами водопроводных станций по многочисленным параметрам, а также осуществляется непрерывный мониторинг с помощью технологических приборов. Некоторые из контролируемых и проверяемых параметров качества воды – это хлор, мутность, щелочность, жесткость, растворенный кислород, проводимость и pH. Значения параметров очищенной воды меняются в зависимости от времени года.Текущие значения можно узнать, связавшись с водоочистной станцией.

Коагуляция сточных вод

Коагуляция – это процесс химической обработки воды, используемый для удаления твердых частиц из воды путем управления электростатическими зарядами частиц, взвешенных в воде. Этот процесс вводит в воду небольшие, сильно заряженные молекулы, чтобы дестабилизировать заряды частиц, коллоидов или маслянистых материалов в суспензии. Выбор правильного коагулянта для системы повысит общую производительность системы и, в частности, повысит эффективность удаления твердых частиц за счет повышения производительности фильтров и осветлителей.

Существует множество применений для очистки сточных вод, которые требуют реакций коагуляции, таких как удаление коллоидных твердых частиц из воды, деэмульгирование масляных эмульсий («разрушение эмульсии») и уменьшение клейкости краски. Существует также множество типов коагулянтов, предназначенных для удовлетворения конкретных потребностей процесса лечения. Как правило, в процессе химической очистки воды коагуляция предшествует флокуляции.

Частицы воды несут на своей поверхности электростатический заряд.Общие примеры включают глину, кремнезем, железо, краски и даже масло. Эти маленькие взвешенные частицы стабилизируются в суспензии и их трудно удалить механическими методами.

Суспензия твердых веществ в воде обычно содержит частицы различных размеров. Лабораторный анализ «гранулометрического состава» поможет определить размер частиц, а также относительное количество каждой частицы размера в суспензии.

Частицы размером более 100 мкм обычно считаются «осаждаемыми твердыми частицами» и легко выпадают из суспензии. Частицы размером 10–100 мкм обычно считаются «мутными» и часто устраняются в системе очистки сточных вод с помощью коагуляции. Частицы размером менее 10 мкм являются «коллоидными частицами», которые почти всегда обрабатываются коагуляцией, поскольку удаление мелких частиц с использованием только механической обработки воды, такой как фильтрация, довольно дорого.

Коллоидные частицы далее подразделяются на гидрофобные и гидрофильные коллоиды. Их соответствующий «ненавистный к воде» или «водолюбивый» характер важен при очистке сточных вод. Гидрофобные коллоиды не вступают в химическую реакцию с коагулянтом, тогда как гидрофильные коллоиды могут химически реагировать с коагулянтом, используемым в процессе обработки. В результате гидрофильные коллоиды, такие как красители, требуют большего количества коагулянта, чем гидрофобные коллоиды.

Электростатические заряды частиц в воде работают со знакомым утверждением о магнетизме: «Подобное отталкивает подобное, а противоположности притягиваются». Термины, используемые для описания зарядов, – «катионный», который относится к положительному заряду, и «анионный», который относится к отрицательному заряду. Из-за химического состава воды большинство частиц несут отрицательный заряд.

В дополнение к положительному или отрицательному характеру заряда, сила этого электростатического заряда называется «дзета-потенциалом». Сила заряда очень важна при очистке сточных вод, потому что более сильные заряды создают более стабильную суспензию частиц в воде. Дзета-потенциал измеряется по шкале от -61 до +61, где дальше от 0 находится более сильный отрицательный или положительный заряд с более стабильной суспензией в воде. Вблизи 0 частицы будут легко выпадать из суспензии, в то время как их возрастание намного выше ± 10 потребует коагуляции.

В контексте большинства процессов химической очистки воды коагуляция должна происходить до флокуляции. При коагуляции дестабилизированные частицы начинают сталкиваться и образовывать небольшие массы, часто называемые «булавочными хлопьями» или «микрочастицами», поскольку они едва заметны невооруженным глазом при размере около 50 мкм. Флокуляция – это процесс слипания частиц вместе с образованием более крупных агломератов. Этот процесс вводит большую молекулу с электростатически заряженными связывающими участками, чтобы привлечь противоположно заряженные частицы или микрофлоки. Сама реакция флокуляции хорошо видна, так как образовавшиеся хлопья легко отделяются от воды.

Обратите внимание, что термины «коагуляция» и «флокуляция» часто используются как синонимы, но на самом деле это разные функции.

Коагулянты для очистки сточных вод

Есть много коагулянтов, доступных для очистки сточных вод, для глубокой проверки. Ниже приводится введение в коагулянты, представляющие множество различных составов и плотностей заряда.

Коагулянты на основе металлов составляют самую большую группу доступных продуктов. Продукты могут содержать только соль металла (например, сульфат алюминия или хлорид железа), или продукты могут быть полимеризованными солями металлов (например, хлорид алюминия или хлоргидрат алюминия).

Синтетические коагулянты могут нести очень высокие плотности заряда на относительно больших молекулах (таких как полиамин или полиДАДМАХ). В зависимости от состава некоторые синтетические производные могут вести себя как флокулянт.

Биополимерные коагулянты получены из природных источников.Ряд продуктов для очистки воды Dober получают из растительных источников (таких как лигнин, дубильные вещества и крахмалы). Есть также полисахариды и другие природные биополимеры, полученные от животных, грибов и микробов (для получения хитозана, пектина, каррагинана, подорожника и других).

Для этих источников и рецептур коагулянтов существует множество гибридов. Комбинируя два или более коагулянта, можно получить еще больше возможностей. Dober Water Treatment специализируется на использовании лучших характеристик коагулянтов для создания гибридов, оптимизирующих различные процессы очистки сточных вод.

Можно испытать на стенде, как коагулянт будет работать в процессе очистки сточных вод. Баночное тестирование – важный инструмент для сравнения продуктов, оптимизации производительности, оценки затрат на обработку и планирования операций.

Независимо от того, какой химический состав коагулянта интегрирован в систему очистки сточных вод, реакции коагуляции требуют соответствующего перемешивания. Типичные варианты выполнения смешивания – это встроенный статический смеситель или резервуар для коагуляции с механическим смесителем.Выбор оборудования будет зависеть от общей конструкции и работы системы, но цель остается той же. Молекулы коагулянта должны взаимодействовать и сталкиваться с частицами в суспензии, чтобы разрушить коллоидную систему.

Исторически сложилось так, что коагуляция только солями металлов (квасцы, хлорид железа и т.