Способы очистки сточных вод для бытовых и производственных систем

Сегодня сантехническими приборами пользуются не только городские жители, центральный или автономный водопровод и канализация есть и в небольших населённых пунктах. В большинстве своём люди привыкли к необходимости устройства инженерных сооружений, и не всегда задумываются о сложности происходящих в них процессах. Рассмотрим, какие способы очистки сточных вод используются для того, чтобы не просто утилизировать нечистоты, но и поддержать экологию окружающей среды.

Как и для чего очищают сточные воды

Опыт современного индивидуального строительства, давно и уверенно вошедший в нашей стране в практику, показывает, что хоть устройство автономных систем водоотведения и увеличивает себестоимость домов, зато снижает затраты при их эксплуатации. К тому же, даже простейшая очистная установка, исправно работающая и не загрязняющая почву и воздух, создаёт для жизни семьи весьма комфортные условия.

• Система проста и понятна: внутренняя сеть трубопровода принимает бытовые стоки (на предприятиях стоки производственные) в точках расхода воды, и отводит их за пределы дома или здания. Там они попадают во внешнюю сеть и подаются на системные очистные сооружения, представляющие собой комплекс малых сооружений, обслуживающих дом, предприятие или целый населённый пункт.
• Установки предназначены для очистки отработанных вод от загрязнений, хотя цели при этом могут преследоваться разные. Бытовые стоки чаще всего подготавливаются к сбросу в почву или открытый водоём, на производстве очищенные воды могут снова возвращаться в технологический процесс.
• Основным критерием, по которому очистное сооружение относят к индивидуальным или промышленным, является их пропускная способность. Индивидуальная очистная установка не пропускает более 20 м3 сточных вод в сутки, такие системы предназначены для обслуживания отдельно стоящих домов или группы из нескольких зданий.

• Иногда вопрос удаления стоков решается путём вывоза их ассенизационным транспортом из выгребных ям. Его нередко применяют не только в частном секторе, но и на некоторых мелких предприятиях — хотя, наиболее распространена и эффективна сплавная система канализации.
• Смысл её работы заключается в том, что нечистоты, разбавленные большим объёмом воды, отводятся по системе труб к очистному сооружению. Трубопроводы и прочие элементы системы устраиваются так, чтобы благодаря уклонам стоки могли перемещаться самотёком.
• Да, устройство такой системы требует затрат, но удаление стоков от здания этим способом обходится в сотню раз дешевле, чем при вывозе канализационных отходов машинами. Просто, если рельеф местности не позволяет устроить самотечный трубопровод, проектируется канализационно-насосная станция (КНС).

Но это отдельная тема для разговора, здесь же мы кратко опишем способы очистки сточных вод.

В зависимости от особенностей той или иной технологии, способы они делятся на механические, химические и биологические. Для достижения наиболее качественной многоступенчатой очистки, эти способы могут комбинироваться.

Механическая очистка сточных вод

При этом способе используется способ природного очищения сточных вод, при котором из стоков может быть удалено до 75% нерастворяемых загрязнений в виде жиров, нефтепродуктов, песка и мелких минеральных примесей. В крупных системах всё, что может всплыть, задерживается решётками или ситами, извлекается и измельчается молотковыми дробилками. Затем получившийся шлам снова сбрасывают в поток воды, и вторично подвергают вместе с осевшим илом.

Минеральные примеси и песок — их больше всего в ливневых и дренажных стоках, могут задерживаться через пескоуловители. Существуют и другие устройства для осветления стоков и устранения нерастворимых веществ: жироуловители, нефтеловушки, флотаторы, отлично удаляющие из воды органику и взвешенные частицы.

Принцип работы анаэробных септиков и тенков для очистки сточных вод

Наиболее простыми установками механического типа являются септики (в промышленных станциях резервуары называют тенками), в которых удаление взвешенных частиц осуществляется с помощью отстаивания, а доочистка вод происходит благодаря фильтрующим свойствам почвы. Для отделения взвешенных частиц стоки сначала направляются в септик, на дно которого и оседают, а жидкая часть вод начинает бродить, выделяя болотные газы с характерным неприятным запахом.

Разложение провоцируют анаэробные бактерии, способные жить без доступа кислорода. Газ, выделяемый в результате их жизнедеятельности, называется метаном, поэтому и сооружения, работающие по такому принципу, нередко именуют метатенками. Сооружения подобного типа чаще всего используют в городских и производственных очистных сооружениях.

Учитывая, что взвешенные частицы осели на дно, а часть растворённой органики разложилась, на выходе из септика вода получается очищенной до 65%. Дальнейшая очистка происходит уже в грунте, куда осветлённая сточная вода подаётся небольшими порциями через фильтрующее сооружение: колодец с проницаемым дном, дренажную траншею, поле подземной фильтрации.

Примечание: Процесс почвенной очистки несколько замедляется в холодное время года, так как из-за низких температур и промерзания активность почвенных бактерий падает. Но летом всё проходит идеально.

Как устроен септик

Конструктив подобной очистной установки может быть разным, а размеры зависят от того, сколько людей будет пользоваться водой, или сколько домов подключены к системе. Если всего одна семья, устанавливать септики значительного объёма, и тем более выделять большой участок земли под фильтрационное поле, не имеет смысла — да и не выгодно.

• Объём септика должен быть рассчитан по нормам расхода воды на определённое количество проживающих. Для одной семьи обычно хватает септика объёмом 3-5 м3 (при расчёте объёма сточных вод, суточный расход воды умножают на 2,5). Меньше 3 м3 делать септик нецелесообразно, так как отстойник будет быстро переполняться, и нерастворимые фракции не смогут оседать.
• Большие объёмы сточных вод трудно очистить только механически, поэтому в систему очистки включают дополнительные элементы, о которых упоминалось выше. Жироуловитель, например, обязательно ставят на выходе канализации объектов общественного питания. При большом объёме стоков он может довольно быстро выйти из строя, поэтому и здесь важен расчёт, а так же периодическое техническое обслуживание.

Примечание: Жироуловитель устанавливают в любой системе большой производительности, в которой временной промежуток между входом стока и его выходом составляет не более 4-х секунд. За меньшее время жир попросту не успевает всплыть на поверхность.

• Такую систему очистки можно смело назвать комбинированной, ведь в ней есть и элементы механической очистки (к ним относят не только улавливающие установки, но и отстойники). Часть процесса является биологической, так как здесь активную деятельность ведут анаэробные бактерии.
• Септик может быть изготовлен в заводских условиях, либо построен в капитальном варианте из кирпича или бетона. При расходе воды менее 1 м3 в сутки, достаточно, если в системе будет одна камера (с запасом — те же пресловутые 3м3). Камера — это один отстойник, из которого осветлённые стоки направляются на почвенную фильтрацию (фильтрующий колодец камерой не считается).

• Если расчётный объём сточных вод превышает 1-2 м3, септик должен быть двухкамерным, и может состоять как из двух, соединённых между собой камер, так и из одной большой ёмкости, разделённой на отсеки перегородкой (по этому принципу часто делают заводские септики).
• Между камерами или секциями должны быть короткие трубопроводы или отверстия для перелива осветлённых стоков, причём выходное отверстие должно быть ниже входного, дабы содержимое септика не могло перемещаться в обратном направлении. Выходное отверстие размещают как можно дальше от входного, чтобы наиболее эффективно использовать проточную часть ёмкости.

При необходимости очистки большого объёма сточных вод — например, когда одна система должна обслуживать два дома — септик может быть устроен и в трёхкамерном варианте. Резервуар может иметь конфигурацию параллелепипеда, но лучшая форма для септика — цилиндр, с толщиной стенок не менее 25 см.

Химические способы очистки сточных вод

Если в бытовых системах чаще используются механический и биологический способ очистки, то в производственных весьма распространён способ физико-химический. Суть его заключается в том, что к сточным водам добавляются реагенты, соединяющие в хлопья взвешенные частицы, и способствующие их оседанию.

Система такой очистки имеет совсем другую структуру, и состоит из достаточно длинной цепочки сооружений:

1. ёмкости с реагентом;
2. первичного отстойника;
3. охладительной башни;
4. реактора, в котором происходит отделение взвешенных частиц;
5. регенарационной линии;
6. вторичного отстойника;
7. бункера для флокуляционных веществ.

Вся цепочка сооружений системы физико-химической очистки сточных вод показана ниже:

Самое главное в работе подобной системы — это соблюдение дозировок реактивов. Стоят они дорого, поэтому способ применяется только там, где очистить стоки механически не представляется возможным. Наиболее широкое распространение он приобрёл в сфере обогащения полезных ископаемых, и так же при очистке сточных вод, сильно загрязнённых щелочами или кислотами.

Методы подобной очистки вод иногда называют флотационными, так как для всплытия образующихся хлопьев используются технологии флотации воздушными пузырьками. При флотации пузырёк воздуха сближается с жидкой частицей, движущейся в том же направлении, прилипает к ней и поднимает на поверхность.

Образовываться пузырьки могут путём воздействия на воду электричества; вакуумирования воды, насыщенной воздухом; использованием турбин или форсунок, дробящих поток воздуха механически. К химическим способам очистки флотации относится только при условии добавления в стоки реагентов. Если обходится без них, флотация является всего лишь разновидностью механических способов.

Термические методы очистки сточных вод

В химической промышленности предприятия часто оснащают системами термического воздействия, эффективно очищающие сточные воды от солей и других минеральных веществ, с целью направления их на вторичное использование в оборотное водоснабжение. Отделение минеральных веществ от воды проходит две стадии: концентрирования веществ, и их выделения в сухом виде — либо захоронения концентрированного раствора.

Для концентрирования растворимых солей могут использоваться испарители, холодильные или вакуумные вымораживатели, термоокислители, кристаллогидратные установки периодического или непрерывного действия. Термический способ очистки активно применяется для опреснения солёных и минерализованных вод. Выбор метода зависит от конкретного состава, объёма вод и необходимой степени очистки.

Биологический способ очистки — заключение

Наиболее экологичным способом очистки сточных вод является биологический, так как в результате почти не остаётся твёрдого осадка, и уж точно нет никакого запаха, способного отравить существование даже во дворце. По этой причине всё больше владельцев домов воспринимают систему биологической очистки, как удобный и необходимый атрибут жизни в индивидуальном доме.

• Спрос на такие системы с каждым годом возрастает, так как уровень очистки стоков достигает 99%. Как и в случае с обычными септиками, разрушение органики здесь происходит за счёт бактерий — разница только в том, что там они анаэробные (живущие без воздуха), а здесь аэробные (им требуется подавать кислород).

• За счёт воздействия аэробных бактерий производится только доочистка стоков. Первичная же очистка тоже производится в септической камере — отстойнике, в котором по умолчанию живут анаэробные бактерии, благодаря которым взвешенные частицы начинают разлагаться. Когда стоки попадают в следующую камеру, там уже аэробные бактерии почти полностью уничтожают растворённые в воде взвеси, так как для них это прекрасная пища.
• Чтобы улучшить эффективность работы отстойника, на его внутренних поверхностях предусмотрены элементы для тонкослойного оседания взвеси — таким образом, она может выводиться наружу под гидростатическим давлением жидкостного столба. В результате всплывшие хлопья можно попросту удалить сетчатым черпаком.
• Блок биологической очистки представляет собой реактор, в котором за счёт внедрения биоактивного ила и подаваемого кислорода происходит минерализация органических веществ, впоследствии распадающихся под воздействием ферментов.
• В результате распада образуется азот, фосфор, сера и минеральные соли, которые являются прекрасным удобрением для растений. Соответственно, воду, очищенную биосептиком, вполне можно использовать для полива или сбрасывать в естественный водоём.

Избыточный активный ил, который со временем всё же может накапливаться, раз в пять лет (а то и через более долгий срок) просто откачивается ассенизаторной машиной.