От чего зависит эффективность очистки сточных вод

Эффективность очистки сточных вод зависит от:

• состава исходной воды
• характера загрязнений
• правильности подбора метода очистки

Воду мы получаем из открытых (реки и озера) или закрытых (подземные реки и артезианские скважины) источников. Ее стартовый состав (минерализация, жесткость и т.д.) будет в дальнейшем определять, какими способами наиболее эффективно очищать стоки от загрязнений хозяйственной деятельностью человека. Например, если вода обладает высокой степенью минерализации, т.е. в ней присутствуют соли в больших количествах, то необходимо будет предусмотреть обратноосмотические установки для эффективного удаления хлоридов и сульфатов.

Загрязняющие вещества, поступившие в сточные воды, обладают собственным и уникальным набором свойств, под которые необходимо подобрать наиболее подходящий способ нейтрализации. При высоких концентрациях взвешенных веществ, например, наиболее подходящим будет метод флотационной очистки, а для формальдегидов – электрохимическое окисление и последующая обработка реагентами для осаждения загрязнений. Кроме метода очистки, необходимо подобрать соответствующие дозировки реагентов – коагулянта и флокулянта, которые наиболее распространены в технологии очистки стоков.

Главным же фактором, влияющим на эффективность очистки стоков, как и в любом деле – это профессионализм инженеров–технологов, разрабатывающих технологию очищения сточных вод прежде всего по составу загрязнений и основываясь на точных математических расчетах. Грамотный технолог будет комбинировать методы очистки для достижения наилучшего результата. НПО «Агростройсервис» обладает такими важными кадровыми ресурсами – обратившись в нашу компанию, Вы получите высококвалифицированную консультацию и разработанную технологию для очистных сооружений.

Но давайте обо всём по порядку.

Сточные воды - что это?

Сточные воды – воды, образующиеся в процессе бытовой и хозяйственной деятельности человека, а также собранные атмосферные осадки с антропогенной территории.

По происхождению сточные воды принято делить на 3 типа:

• Поверхностные
• Хозяйственно-бытовые
• Промышленные

Поверхностные сточные воды образуются от атмосферных осадков, таяния  снега, дождей и собираются на созданных человеком объектах – дорогах, крышах, парках и т.д. Попутно эти воды собирают копоть, грунты, капли бензина, выхлопные газы и т.д.

Хозяйственно-бытовые сточные воды включают в себя загрязнения биогенного характера (экскременты, пищевые отходы) и сопутствующие бытовой деятельности (поверхностно-активные вещества).  Химический состав данных стоков – это набор белков, жиров, углеводов, макро-и микроэлементов и продуктов их распада.

Промышленные сточные воды многообразны по составу. Каждой отрасли промышленности присущи свои специфические загрязнители. Стоки могут содержать токсичные вещества (ртуть, фосфор, радиоактивные отходы), соли тяжелых металлов, химические элементы. Очевидно, что это наиболее опасный тип сточных вод, поскольку именно промышленные стоки наносят серьезный урон окружающей среде.

Более подробную информацию вы можете узнать, прочитав нашу статью.

Методы очистки сточных вод

Классификация методов очистки основана на ключевых способах удаления загрязняющих веществ. Применяют как отдельный метод, так и их совокупность. В данной статье рассмотрим укрупненное деление, детально про методы очистки можно прочитать в этой статье.

• Механическая очистка – набор методов, выделяющих крупные включения в стоке, не влияющих на химический состав и фазовые состояния воды. Применяют механические решетки, сетчатые фильтры, жиро- и песколовки, пленочные фильтры и т.д.
• Физическая очистка – набор технологий, придающих воде дополнительную энергию, за счет чего выделяются загрязнения и происходит смена химического состава воды. Примерами таких способов являются дистилляция, электрокоагуляция, центрифугирование и др.
• Химическая очистка протекает с добавлением реагентов, которые вызывают реакции, меняющие состав стока. Сопровождаются такие процессы выпадением осадка, выбросом газа.
• Биологическая очистка осуществляется благодаря жизнедеятельности микроорганизмов, разлагающих сложные органические загрязнения до простых соединений – воды, углекислого газа, метана, кислорода и азота. Данный метод наиболее распространен при очистке хозяйственно-бытового стока.

Определение эффективности очистки сточных вод

Эффективность очистки сточных вод оценивается путем определения:

• технической эффективности
• гигиенической эффективности

Техническая эффективность

Техническая эффективность – это снижение показателя после очистки, выраженное в процентах. Она может быть рассчитана по нескольким критериям, конкретным оборудованиям очистки или даже в целом стадии очистки (механическая, биологическая, обеззараживание).

Но логичнее высчитывать эффект от очистки по конкретным специфическим показателям для конкретного сооружения. Например, для механической очистки – это показатели окраски, плавающих примесей, растворенных взвешенных веществ, запахи, выпавший осадок.

Техническую эффективность (ТЭ) определяют следующей формулой:

ТЭ – техническая эффективность, %

Свх — сточные воды, входящие на очистку, мг/л

Свых — сточные воды, выходящие с очистки, мг/л

Если известны ПДК (предельно допустимые концентрации) загрязняющих веществ, то эффективность, с которой они должны быть очищены, определить не сложно. Для правильности расчета отбирается загрязняющий фактор, для которого необходима самая высокая степень очистки. Выбранный показатель становится лимитирующим ПДК загрязняющих веществ в стоках до сброса в канализацию.

Если стоки скидывают прямо в водоем, то ПДК загрязняющих веществ определяет санэпидстанция при согласовании с водоохраной и утверждением местного самоуправления. Иногда для каждого предприятия определяют свои нормы с учетом гидрологического и гидрохимического режима водоема.

Следом оценивают биологическую очистку стоков по ниже перечисленным показателям:

• БПК₅
• азот аммиака
• азот нитратов
• азот нитритов
• стабильность

Процесс окисления органических веществ занимает определенное время и состоит из двух ступеней – аммонификации и нитрификации. Это следует учесть при оценке эффективности биологической очистки. Рассмотрим подробнее эти ступени.

Аммонификация

Происходит окисление белка, жиров и углеродов (то есть органических) соединений до простейших продуктов распада: аммиака NH₃, углекислого газа CO₂, воды H₂O. Данный процесс происходит с выделением тепла (так называемый экзотермический процесс).

Итогом цепочки реакций в стоках происходит образование углекислого аммония (NH₄)2CO_3. Это и дало название процессу.

Химическая реакция выглядит так:

• NH₃ + H₂O → NH₄OH
• CO₂ + H₂O → H₂CO₃
• NH₄OH + H₂CO₃ → (NH₄)₂CO₃ + H₂O

Нитрификация

Здесь углекислый аммоний проходит две стадии.

При помощи кокковых бактерий из рода Nitrosomonas соли аммония превращаются в нитриты:

(NH₄) 2CO₃ + 3O₂ → 2HNO₂ + CO₂ + 3H₂O + 148 кал

Следом бактерии Nitrobakter окисляют их до нитратов:

2HNO₂ + 2O₂ → 2HNO₃ + 44 кал

Таким образом, конечным продуктом окисления является азотная кислота (в форме минеральных солей – нитратов). Благополучность и полнота процессов окисления определяется по числу роста нитратов.

Нитрификация также протекает с выделением тепла, что оказывает благотворное воздействие на использование очистных систем в зимний период.
Процесс нитрификации также сопровождается накоплением кислорода, его можно направить на биохимическое окисление органических веществ, когда свободный кислород уже истрачен.

Денитрификация – повторное применение кислорода, отщепившегося от нитратов и нитритов благодаря деятельности бактерий, для окисления органических веществ.

Ключевой целью биохимической очистки стоков служит как можно больше полное освобождение стоков от органики. Следует поддерживать высокий уровень относительной стабильности (стойкости) стоков, который характеризуется сильным снижением и полной утратой способности стоков к загниванию.

Относительная стабильность (S) определяется как отношение  кислорода в стоке (в виде раствора или связанном состоянии) к количеству, требующемуся для биохимического окисления (БПК_полн) всей органики, находящейся в этом стоке:

Выявлена следующая закономерность, отображенная в таблице ниже:

Вред от выпуска сточных вод в водоемы тем меньше, чем выше показатель стабильности.

При правильно организованном процессе биологической очистки стабильность повышается не менее чем на 99%. В зависимости от условий на местности – санитарных, климатических и гидрологических -  допускается сброс стоков с показателем стабильности 80%. Но при этом обязательно требуется обеззараживание.

Гигиеническая эффективность

Данный показатель определяется исходя из качества воды в водоеме, в который выпустили очищенные сточные воды. Чтобы определить этот параметр, отбирают воду в створе на 1 км вверх от близлежащей точки водопользования.

Действующим нормативным документом является Постановление №3 от 28.01.2021 г. Главного государственного санитарного врача РФ  «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий»

Соответствие качества воды  в водоеме принято считать достигнутым, если оно совпадает с  указанными в документе параметрами.

Существует исключение – если спуск сточных вод после очистки производится в черте жилой местности, то пробы снимаются перед их выпуском в водоем.

Параметры наблюдения за качеством воды

Рассмотрим некоторые показатели, которые анализируют и учитывают при определении качества воды.

• Цветность– показатель, который характеризует интенсивность окраски воды. Он обусловлен содержанием в воде окрашенных соединений. Данную характеристику определяют путем сравнения окраски взятой пробы с эталонной. Выражается в градусах по платиново-кобальтовой шкале.
• Прозрачность (светопропускание)– данный показатель обусловлен цветом и мутностью воды (наличием окрашенных и взвешенных веществ).  Категории воды – прозрачная, слабоопалесцирующая, опалесцирующая, слегка мутная, мутная и сильно мутная.
• Мутностьпоявляется из-за присутствия тонкодисперсных примесей, вызванных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами разной природы. Проводят описание – слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная либо сильная муть
• Запах– раздражение слизистой оболочки носа при вдыхании. Параметр измерения – интенсивность в баллах. Появление запаха обусловлено летучими пахнущими веществами, которые поступают в воду в ходе жизнедеятельности водных организмов, при разложении органики, стоками промышленного и сельхоз-назначения.
• Водородный показатель– величина pH оказывает влияние на развитие и жизнедеятельность растений, влияет на процессы превращения разных форм биогенных элементов, меняет токсичность загрязнений.
• БПК полное – показатель, характеризующий какое количество кислорода требуется для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Нормативным показателем БПК_полн для водоемов рыбохозяйственного назначения 1-ой и 2-ой категории считается не выше 3 мг О₂/л при температуре 20°С.

Также оцениваются хлориды, азот аммонийных солей, нитриты  и нитраты, алюминий, медь, никель, цинк.

Получить консультацию специалиста несложно - обращайтесь к нам по телефону 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40, воспользуйтесь кнопкой выше или пишите ваши вопросы на почту acs@acs-nnov.ru. Готовы предоставить актуальную информацию и разъяснения по вопросам очистки сточных вод. Ознакомиться с типорядом биологических очистных сооружений марки Биоток вы можете здесь.