Обеззараживание сточных вод и их дезинфекция

Обеззараживание и дезинфекция сточных вод — это важные этапы в процессе очистки, направленные на устранение болезнетворных микроорганизмов. Эти действия обеспечивают безопасность воды для окружающей среды и здоровья человека. В данной статье мы подробно расскажем о целях, методах и нормативах обеззараживания сточных вод, а также о том, как выбрать оптимальное решение для вашего объекта.

Обеззараживание – важный и, чаще всего, заключительный этап в процессе обработки сточных вод на очистных сооружениях. Согласно п. 9.2.11.1 СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения», хозяйственно-бытовые сточные воды и их смеси с производственными сточными водами, сбрасываемые в водные объекты либо используемые для технических целей, должны подвергаться обеззараживанию. Это направлено на поддержание экологической безопасности окружающей среды.

Для чего нужно обеззараживание сточных вод?

С точки зрения здоровья людей, обеззараживание — самая важная стадия обработки сточных вод. Согласно немецким стандартам, воды делятся на 5 классов по степени опасности:

1. Отсутствие в воде вредных токсических веществ, придающих воде привкусы и запахи.
2. Вода имеет окраску, запах и привкус.
3. Вода содержит небольшое количество вредных веществ.
4. Вода содержит ядовитые или очень ядовитые, канцерогенные или радиоактивные вещества.

Практически все сточные воды от предприятий и населенных пунктов содержат возбудителей опасных заболеваний: вирусы, бактерии, грибки, споры и т. п. В процессе очистки сточных вод удаляется до 90-95% различных бактерий, а оставшиеся микроорганизмы при попадании в водный объект потенциально способны оказать негативное влияние на здоровье человека, привести к таким заболеваниям, как дизентерия, сальмонеллёз, вирусные инфекции и многим другим.

СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», регламентирующий обеззараживание стоков, устанавливает следующее требование: «В целях охраны водных объектов от загрязнения не допускается сбрасывать в водные объекты сточные воды (производственные, хозяйственно-бытовые, поверхностно-ливневые и т.д.), которые содержат возбудителей инфекционных заболеваний бактериальной, вирусной и паразитарной природы. Сточные воды, опасные по эпидемиологическому критерию, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания до числа термотолерантных колиформных бактерий КОЕ/100 мл ≤ 100, числа общих колиформных бактерий КОЕ/100 мл ≤ 500 и числа колифагов БОЕ/100 мл ≤ 100».

Разумеется, для сохранения экологической и санитарной безопасности проводится обеззараживание очищенных сточных вод перед их выпуском в водный объект. Действительно, было бы очень неприятно осознавать, что в реку, в которой купаются люди, из которой производится забор воды для питьевых нужд, возможно, происходит сброс огромного количества патогенных микроорганизмов из-за отсутствия системы обеззараживания стоков. Поэтому наличие данного этапа обработки сточных вод обязательно к применению.

Необходимо осуществлять дезинфекцию сточных вод перед сбросом очищенной воды на грунт, в дренаж или в водоем, либо перед повторным использованием технической воды на производстве.

Методы обеззараживания хозяйственно-бытовых стоков

Следует отметить, что обеззараживание после предварительной очистки не требуется, как правило, перед выпуском в коллектор централизованной канализации, поскольку на общих очистных сооружениях всё равно будет проводиться такая обработка. Но иногда владелец сетей, принимающих сточные воды, может потребовать дополнительной процедуры дезинфицирования.

Обеззараживание воды можно осуществлять различными способами. Они сильно различаются по принципу действия, эффективности, надежности и степени опасности. На сегодняшний день широко используются различные физико-химические процессы: применение раствора гипохлорита натрия, ультрафиолетового излучения, мембранных технологий очистки, озонирование, обработку серебром и т.д.

Физические методы предполагают воздействие на стоки различных физических явлений. Наиболее широко распространено ультрафиолетовое обеззараживание. Иногда применяются термический, радиационный и другие методы. Преимуществом является отсутствие изменения состава воды, меньшая резистентность микроорганизмов, а недостатком – дороговизна установок, зачастую большое потребление энергии. В случае с радиационным обеззараживанием дополнительным недостатком является очень дорогостоящее обеспечение безопасности окружающих и множество формальных требований, хотя этот метод и наиболее эффективен.

Схема очистки сточных вод

Физико-химические технологии, такие как флотация, коагулирование и сорбция, предполагают введение реагентов, ускоряющих тот или иной физический процесс, непосредственно приводящий к обеззараживанию. Данные методы применяются в основном как вспомогательные при проведении предочистки, поскольку для достижения результатов, требуемых существующими нормативами, только их зачастую оказывается недостаточно.

Биологический метод является довольно экзотическим для России, поскольку подразумевает длительное нахождение воды в созданных прудах, где происходит постепенное «природное» обеззараживание воды за счёт воздействия живых организмов из биоценоза пруда на патогенные биозагрязнения. К сожалению, в наших климатических условиях данный способ не может быть применён повсеместно.

«Обеззараживание сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, рекомендуется производить ультрафиолетовым излучением. Допускается обеззараживание хлором или другими хлорсодержащими реагентами (хлорной известью, гипохлоритом натрия и др.) при обеспечении обязательного дехлорирования обеззараженных сточных вод перед сбросом в водный объект» - СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения»

Хлорирование

Это химический метод обеззараживания, заключающийся во введении в стоки определенного количества хлорсодержащих реагентов, таких как Cl, ClO₂, белильная известь, хлорноватистокислый натрий и кальций. Хлорирование — наиболее экономичный метод обеззараживания. Открытие данного метода обеззараживания воды без преувеличения можно назвать историческим событием, поскольку именно это изобретение в профилактической гигиене ХХ века позволило остановить распространение различных кишечных инфекций. Введение хлорсодержащих реагентов приводит к протеканию процессов окисления органических веществ и смертельно для микроорганизмов.

Хлорирование имеет большую популярность из-за простоты использования, невысокой цены применения и достаточно высокой результативности. Большинство болезнетворных микроорганизмов, приводящих к заболеваниям человека, не могут противостоять окислительному воздействию хлорсодержащих реагентов. Процесс осуществляется с помощью хлораторов, в которых осуществляется дозирование хлора и его смешивание с некоторым количеством воды. Получаемая «хлорная вода» поступает в обрабатываемую воду.

Существуют различные системы хлораторов: одни из них рассчитаны на непрерывную подачу определенных количеств газа в единицу времени (хлораторы непрерывного действия), другие — на отмеривание определенных порций газа (порционные). Существуют также хлораторы, автоматически меняющие количество подаваемого хлора при изменении расхода обрабатываемой воды.

Кроме того, различают хлораторы напорные и вакуумные. Недостатком напорных хлораторов является возможность утечки из них хлора. Ввиду ядовитости хлора его утечка представляет опасность для обслуживающего персонала. Эта опасность устранена в вакуумных хлораторах. В них газ находится под давлением ниже атмосферного, что исключает возможность его утечки в помещение. В силу этого вакуумные хлораторы рекомендуются для преимущественного использования в установках для обеззараживания воды.

Йод и бром

Для дезинфекции сточных вод, кроме хлора, применяются соединения йода и брома, которым также характерны свойства, обеспечивающие эффективное протекание процесса обеззараживания. Главным признаком является окислительная активность. Нужно отметить, что наиболее высокие окислительные свойства имеют всё же межгалоидные соединения. С точки зрения химического поведения в воде, хлорид брома проявляет себя во многом аналогично хлору. BrCl очень быстро реагирует с водой, результатом чего является гипобромовая кислота HBrO, которая взаимодействует с аммиаком, образуя при этом бромамины. Именно эти соединения существенно превосходят хлорамины в эффективности, поскольку противовирусная активность бромаминов значительно выше. В настоящее время препараты брома применяются для обеззараживания воды плавательных бассейнов.

Многим известно, что на космических станциях очень рационально используются любые ресурсы и применяются самые передовые технологии. Система жизнеобеспечения космонавта в пилотируемом космическом аппарате (СЖО в соответствии с ГОСТ 28040-89) включает в себя множество других систем, многие из которых напрямую связаны с качеством воды. Любопытно, что в замкнутых системах с целью обеззараживания используется йод как самостоятельное средство.

Конечно, использование брома и йода с целью дезинфекции является достаточно перспективным направлением. Однако ввиду высокой стоимости и возможности образования йод- и бромпроизводных, обладающих токсичным действием и отдаленными эффектами, широкого распространения этот метод не получил.

Озонирование

Это химический метод обеззараживания, состоящий в насыщении озоном сточных вод. Озон является сильнейшим окислителем и, так же как хлор, вызывает протекание процессов окисления, разрушает клеточные мембраны и стенки, окислительно-восстановительную систему бактерий и их протоплазму, приводя к инактивации микроорганизмов.

Озон в сточных водах смертелен практически для всех микроорганизмов. Он обладает повышенными бактерицидными свойствами и не вызывает образования запахов. В отличие от хлора, разлагается в воде примерно за 30 минут с образованием кислорода. Это означает, что озон обладает очень высокой степенью экологической безопасности, а также не ухудшает ионный состав сточных вод, позволяя их использовать в водооборотном цикле.

Быстрое разложение озона — одновременно это и недостаток этого способа обеззараживания, потому что уже через 15–25 мин. после очистки может произойти вторичное заражение. Вода, насыщенная озоном, является коррозионно-опасной. Это ведет к повышенному износу трубопроводов, арматуры, сантехники и т. д. Поскольку озон приближается к сильным отравляющим веществам (превосходит, например, синильную кислоту), на установках очистки сточных вод озонированием предусматривается стадия очистки отходящих газов от остатков озона.

В связи с быстрым распадом озон производится непосредственно на локальных очистных сооружениях. Установки по производству озона достаточно громоздки. Такие установки имеют высокую стоимость покупки и монтажа. Кроме того, они потребляют много электроэнергии. Озон имеет высокий класс опасности, обращение с ним требует аккуратности и соблюдения правил техники безопасности.

Ультразвук

Обеззараживающее действие ультразвука связано с тем, что вокруг микроорганизмов, пребывающих в воде, образуется множество очень и очень маленьких по размеру пузырьков, которые обеспечивают изоляцию объекта от окружающей среды. Такая обособленность способствует появлению вокруг бактерий высочайшего местного давления. Условия, созданные ультразвуком, провоцируют механическое разрушение и гибель микроорганизмов. Данный метод обеспечивает инактивацию до 95% бактерий группы кишечной палочки буквально за 2 минуты действия в тонком слое жидкости.

Однако данный метод не стал распространенным ввиду ограниченной мощности генераторов ультразвуковых колебаний.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Это физический метод дезинфекции сточных вод. Данный метод состоит в прохождении воды сквозь область электромагнитного излучения с длиной волны 200-315 нм (ультрафиолетовая область).

Суть данного метода заключается в способности излучаемого потока проникать внутрь клетки и воздействовать на нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, которые теряют способность делиться, происходит инактивация (теряется способность к размножению). Вода обеззараживается, проходя внутри установки вдоль кварцевого кожуха с работающей УФ-лампой. Для обеззараживания сточных вод необходима доза излучения не менее 30 мДж/см², а эпидемическая безопасность воды по паразитологическим показателям достигается при дозе не менее 65 мДж/см².

Конструктивно установка УФ-обеззараживания представляет собой камеру, в которой зафиксированы и выстроены на определенном расстоянии друг от друга ультрафиолетовые лампы. Защитный изоляционный кварцевый чехол препятствует загрязнению поверхности лампы. Для того чтобы не снижалась эффективность установки вследствие загрязнения наружной поверхности кварцевого кожуха, необходимо периодически выполнять промывку оборудования. Периодичность этой процедуры зависит от качества исходной воды.

Для промывки установки используют 0,5% раствор щавелевой  кислоты в воде, технический спирт или обычные моющие средства. Корпус, устройство перемешивания воды (если такое предусмотрено), кварцевый кожух моют отдельно, разобрав каждый элемент. Необходимо перед сборкой хорошо промыть детали водой. Контроль чистоты визуальный. Кварцевые кожухи промывают в резиновых перчатках, соблюдая осторожность, чтобы вода не попала внутрь кожуха.

Для контроля работы установки ультрафиолетовой дезинфекции предназначен автоматический шкаф управления.

УФ-обеззараживание обладает следующими преимуществами перед химическими способами:

• Воздействие УФ-излучения смертельно не только для бактерий, но и для вирусов, спор и грибков
• УФ-излучение резко ускоряет фотохимические процессы внутри микроорганизмов и приводит к их гибели
• Не влияет на качество очищаемой воды. При УФ-излучении не образуется никаких токсичных элементов. Оно безопасно для обитателей водоёмов
• Достаточно кратковременного нахождения потока сточных вод в зоне УФ-излучения для получения эффекта обеззараживания. В связи с этим, прохождение воды через установку осуществляется в проточном режиме
• Обеззараживание этим методом менее энергозатратно и поэтому более выгодно по сравнению с химическими методами
• Нет необходимости введения каких-либо реагентов
• УФ-излучение не меняет химический состав воды
• Установка имеет небольшие размеры, проста в монтаже и легко автоматизируется

Специалисты ООО «НПО «Агростройсервис», используя накопленный опыт, подберут для вас оптимальный и наиболее выгодный метод обеззараживания сточных вод на современных локальных очистных сооружениях.

Нормы и требования к обеззараживанию сточных вод

Обеззараживание сточных вод регулируется рядом нормативных документов, включая:

• СанПиН 2.1.5.980-00 — требования к качеству воды после обеззараживания
• СП 32.13330.2012 — нормы сброса сточных вод
• ГОСТ 2761-84 — требования к качеству воды после обработки
• ГОСТ Р 51592-2000 — требования к системам обеззараживания воды

Эти документы устанавливают допустимые уровни микроорганизмов, химических веществ и другие параметры. Также они регламентируют оборудование, методы контроля и условия эксплуатации.

Как выбрать метод обеззараживания

Выбор метода зависит от нескольких факторов:

• Тип и объем сточных вод
• Требования законодательства
• Бюджет проекта
• Условия эксплуатации
• Экологические и технические аспекты

Наиболее часто рекомендуется использовать ультрафиолетовое обеззараживание, особенно для хозяйственно-бытовых стоков. Для промышленных объектов может быть предпочтительным озонирование или хлорирование.

Рекомендации по выбору:

• Для небольших объемов и частного сектора — УФ-обеззараживание.
• Для промышленных объектов — озонирование или хлорирование.
• Если требуется дезинфекция воды для повторного использования — озонирование.
• Если важно минимизировать химические воздействия — УФ-обеззараживание.
• Если бюджет ограничен — хлорирование.

Как мы работаем? 

ООО «НПО «Агростройсервис» более 30 лет занимается проектированием и внедрением систем обеззараживания сточных вод. Мы подбираем оборудование и технологии, соответствующие вашим требованиям и нормативам.

Например:

• На предприятии по производству пищевых продуктов была внедрена система УФ-обеззараживания, что позволило снизить содержание патогенов до нормативных значений.
• Для частного сектора был выбран метод хлорирования, поскольку он экономичен и прост в эксплуатации.
• На животноводческой ферме была установлена система озонирования, которая обеспечивает высокую степень очистки воды для технических нужд.

Этапы работы:

1.  Анализ сточных вод и их состава
2. Определение требований к качеству воды
3. Подбор метода обеззараживания
4. Проектирование системы
5.  Установка и настройка оборудования
6.  Обучение персонала
7. Гарантия и техническая поддержка

Для получения более подробной консультации по методам обеззараживания сточных вод вы можете связаться с нами по номеру телефона +7 (831) 334-75-40, отправить запрос на наш электронный адрес acs@acs-nnov.ru или воспользоваться кнопкой ниже.