Очистка поверхностных стоков. Зачем их чистить?

Что такое поверхностные стоки

Поверхностные стоки — это воды, которые стекают по поверхности земли после осадков или таяния снега и не впитываются в грунт. Они могут собираться в лужи, ручьи, реки и, в конечном итоге, достигать водоемов, таких как озера, водохранилища или моря. Летом образуются атмосферные осадки в виде дождей, гроз, весной тают обильные снега — так появляются поверхностные стоки. Дождевые и талые потоки, стекающие со зданий, твердых покрытий, дорог и газонов промышленных предприятий и населенных пунктов, также относятся к поверхностным стокам.

На первый взгляд может показаться, что эта вода чистая. Но это совсем не так, потому что при выпадении осадков на землю они получают масштабные загрязнения, особенно при попадании осадков на площадки промышленных, химических и других производств. При отводе стоков с автодорог получается сильное загрязнение вредными и ядовитыми веществами в населенных пунктах.

Поверхностные стоки могут содержать загрязнения, такие как масло, химикаты, мусор и другие вещества, попадающие в них с дорог, промышленных объектов, сельскохозяйственных угодий и жилых районов. Поэтому их сбор и очистка важны для защиты окружающей среды и водных ресурсов. Для снижения уровня загрязнений и защиты водоемов мы и строим очистные сооружения.

Типы поверхностных стоков 

Поверхностные стоки представляют собой сложную систему водных потоков, возникающих в результате различных природных и антропогенных процессов. Дождевые стоки формируются под действием атмосферных осадков и играют важную роль в переносе примесей с поверхности земли. Талые стоки, образующиеся в весенний период или в условиях потепления, содержат в себе не только воду, но и накопленные за зиму загрязнения — от солей, используемых для расчистки дорог, до органических отложений. Атмосферные стоки, такие как туман и роса, хотя и менее заметны, также участвуют в цикле переноса влаги и примесей.

Кроме того, стоки, образующиеся на промышленных, сельскохозяйственных и городских территориях, отличаются по составу и характеру загрязнений. Промышленные стоки могут содержать тяжелые металлы, химические вещества и нефтепродукты, сельскохозяйственные — пестициды, удобрения и органические отходы, а городские — бытовые загрязнители, твердые частицы и биологические примеси. Все эти виды стоков требуют тщательной очистки и обработки, чтобы минимизировать негативное воздействие на водные экосистемы и окружающую среду в целом.

Методы очистки поверхностных стоков

Как же происходит очищение ливневых стоков? Загрязненные поверхностные сточные воды поступают на очистные станции.
Кроме растворившихся загрязняющих веществ на очистные станции поступают крупные вещества, масла и другие вредные для окружающей среды соединения. Крупные загрязняющие вещества проходят последовательно через сетки, решетки, песколовки и нефтеловушки.

Далее стоки подают на этап физико-химической обработки путем смешения с реагентами. При взаимодействии с коагулянтами и флокулянтами взвешенные загрязнители оседают и удаляются. Затем частично очищенные стоки поступают на фильтры. В лаборатории проводят контроль очищенной жидкости. Сброс очищенной воды происходит в водоемы после достижения ею норм рыбохозяйственных значений.

Перекачка стоков происходит канализационно-насосными станциями, которые также  производит наша компания.

Выделяют несколько основных методов очистки. Рассмотрим их подробнее.

Механические методы очистки поверхностных сточных вод

Осаждение нефтепродуктов и взвешенных веществ – основа механической очистки. Загрязняющие вещества могут быть в твердом или растворенном состоянии. К оборудованию механической очистки относятся песколовки, нефтеловушки, отстойники, пруды-накопители, гидроциклоны и центрифуги. При механической очистке удаляются загрязнения крупностью более 60 мкм.

Физико-химические методы очистки поверхностных стоков

Существуют следующие разделительные процессы для очистки поверхностных сточных вод: 

• пенная сепарация (компрессионная, барботажная, импеллерная)
• сорбция
• коагулирование
• коалесцирующая сепарация
• электрокоагуляция и электрофлотация
• мембранные процессы

Рассмотрим их более подробно. 

Пенная сепарация

Пенная сепарация – избирательная адсорбция поверхностно-активных компонентов жидких систем на поверхности поднимающихся пузырьков воздуха. Пузырьки газа прикрепляются к частицам, снижая при этом их плотность до плотности меньшей, чем у воды.

Образование пузырьков возможно несколькими способами. В зависимости от этого выделяют механическую и пневматическую сепарацию, а также сепарацию за счет снижения давления.

Суть механической сепарации состоит в том, что образование пузырьков воздуха происходит при взаимодействии воздуха и воды при помощи импеллеров (специальных турбинок). Пузырьки получаются крупными, что снижает эффективность очистки.

Пневматическая пенная сепарация подразумевает образование пузырьков за счет диспергирования сжатого воздуха в пористых или перфорированных аэраторах.

Метод создания пузырьков воздуха при снижении давления считается наиболее эффективным. Иное название метода – напорная флотация. Суть заключается в том, что происходит растворение воздуха в жидкости при повышенном давлении и выделение пузырьков воздуха при снижении его до атмосферного.

Оборудование, необходимое для процесса пенной сепарации:

• нагнетательный насос
• устройство подачи воздуха
• флотационная камера
• выделительная камера

Сорбция

Данный метод основан на поглощении загрязняющих веществ из сточных вод твердым телом или жидкостью, при этом поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое вещество – сорбатом. Поглощение вещества всем объемом жидкого сорбента называется абсорбцией, поглощение вещества поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента называется адсорбцией. Сорбцию применяют самостоятельно или вкупе с другими методами. Применяют метод для очистки стоков от ароматических соединений, красителей, углеводородов, слабых электролитов. В роли сорбентов выступают природные и искусственные пористые вещества: зола, коксовые отходы, торф, силикагели, уголь и прочие.

Сорбция является обратимым процессом.

Коагулирование

Коагуляция – это процесс, изменяющий межмолекулярные связи в системе, способствующий укрупнению частиц примесей и отделению их от растворителя.

В стоках содержатся частицы разных размеров – коллоидные (менее 0,1 мкм), мелкодисперсные (до 10 мкм) и крупные (свыше 10 мкм).

Крупные частицы очень просто удалить механическим способом.

Процесс очистки невозможен без добавления легко ионизирующихся соединений, которые насильственно меняют заряд молекул – коагулянтов.

Усиление процесса происходит при перемешивании, тепловом воздействии или влиянии внешнего силового поля. Наименее затратным и эффективным вариантом слипания загрязняющих веществ является перемешивание.

Процесс протекает в свободном пространстве камер, которые предназначены для образования хлопьев, либо контактным способом в зернистой массе наполнителей, которым часто выступает песок.

Интенсивность объединения частиц зависит от их вида, строения, концентрации в воде, наличия других примесей, электролитов, значения рН сточной воды.

Коалесцирующая сепарация

Данный метод используют для очищения льяльных (загрязненных нефтепродуктами) вод после отстоя. Принцип действия базируется на укрупнении мелких частиц нефтепродуктов на поверхности материала, к которому они прилипают. Чем крупнее частицы, тем больше подъемная сила, отрыв и быстрое их всплытие. В качестве коалесцирующего материала выступают песок, поролон, полистирол и другие материалы.

Электрокоагуляция и электрофлотация

Электрокоагуляция – метод очистки сточных вод в электролизере с растворимыми электродами. Аппарат для данного процесса называется электрокоагулятор. Это корпус прямоугольной или цилиндрической формы с помещенной внутрь электродной системой. Вода, подверженная обработке, протекает между электродами, которые обычно располагают вертикально. На внешней стороне корпуса прикреплены две токоподводящие медные шины, соединяющиеся с электродами.

Данный метод применим для очистки сточных вод, содержащих эмульгированные частицы жиров, масел, нефтепродуктов, тяжелых металлов и т.д.

Электрофлотация – метод очистки сточных вод, при котором мелкие пузырьки водорода и кислорода, образованные при электролизе воды, агрегируют примеси вокруг себя и выталкивают их на поверхность воды. Таким способом удаляются ионы металлов, осадки гидроксида железа, никеля, хрома, нерастворимые фосфаты, ПАВы, суспензии и др.

Установка для электрофлотации – электрофлотатор – содержит в себе патрубки для подачи исходного водного раствора и отвода очищенной воды, патрубок для удаления пены. Вода попадает в приемную камеру, между ней и основным резервуаром расположена перегородка. Такие установки бывают однокамерные и многокамерные. Многокамерные состоят из успокоителя, электродной камеры, флотоотстойника.

Применение данного метода уменьшает концентрацию взвешенных веществ с 1000 до 10 мг/л, также понижается цветность воды. Достоинства метода – существенное сокращение времени отстаивания и отделения осадка. Недостатки – средняя производительность электрофлотаторов, заброс пузырьков воздуха, траты на приобретение и эксплуатацию электродов, высокое шламообразование.

Мембранные процессы

Принцип работы основан на применении полупроницаемых мембран, перегородок, которые отделяют очищаемый раствор от фильтрата. Глобальное отличие от иных способов фильтрования состоит в разделении потоков без осаждения загрязнений. Чтобы избежать задержки примесями основного потока воды, предусматривается тангенциальная схема движения: один поток воды проходит через фильтр и очищается, второй поток – смывает загрязнения.

Факторами, влияющими на производительность мембранного фильтра, являются:

• площадь рабочей поверхности
• давление
• температура входящего потока
• толщина мембраны
• степень загрязненности стоков

Главным элементом конструкции является синтетическая мембрана. Очищение воды происходит благодаря наличию отверстий – пор.

Основные достоинства данного метода – очистка воды без задержания загрязнений на фильтре и работа оборудования при температуре окружающей среды.

Недостатком является концентрация загрязнений в месте разделения, что со временем снижает проницаемость перегородки.

Существует несколько способов очищения стоков с помощью мембран:

• обратный осмос
• ультрафильтрация
• микрофильтрация
• диализ
• электродиализ

Мембраны разделяют на группы в зависимости от размера пор. Есть мембраны микрофильтрации (размер пор от 0,1 до 1,0 мкм), ультрафильтрации (0,02–0,1 мкм), нанофильтрации (0,001–0,02 мкм), обратноосмотические (до 0,001 мкм).

Типы загрязнений, которые удаляют разные виды мембран:

• Микрофильтрация – очищает воду от мути.
• Ультрафильтрация – от механических примесей с поддержанием солевого баланса.
• Нанофильтрация – удаляет ионы тяжелых металлов и хлоросодержащих веществ.
• Обратноосмотическая мембрана – очищает до практически чистой воды.

Мембраны могут быть: плоскими дисковыми, бесподложечными, армированными, подложечными, трубчатыми, рулонными, половолоконными.

В состав мембран плоского типа входит несколько слоев. Первый слой – полистирол с нанесенным полисульфоном, в качестве барьерного слоя наносят ароматический полиамид. Достоинством этих мембран является простота монтажа и легкость в эксплуатации.

Трубчатые фильтры – это трубка из пористого вещества.

Рулонные фильтры в своем составе имеют мембрану и две дренажные прокладки, накрученные на трубу. Преимущество такого фильтра – высокая производительность и крайне редкое засорение, а также низкая металлоемкость.

Половолоконные фильтры – это устройства с множеством трубочек, обеспечивающих большую рабочую площадь. Недостатком является частое засорение мембраны из-за невозможности контроля каждой отдельной трубки.

Рассмотренные выше способы наиболее эффективны для сточных вод, содержащих нефть. Они доводят качество очистки до требований, предъявляемых при сбросе в систему водостока или в водоприемник.

Биохимические методы очистки поверхностных вод

Биохимическая очистка следует за механической и физико-химической обработкой. Например, биосорбция – универсальный процесс удаления растворенных загрязнителей из стоков после их предварительной обработки. Самая простая и дешевая очистка в биологических прудах и биологических платах. Максимальная очистка достигается совокупностью нескольких методов очистки стоков, содержащих нефтепродукты.

Сбор и отведение поверхностного стока

Сбор и отведение поверхностного стока — это процессы, направленные на сбор воды, стекающей с поверхности земли (например, во время дождя или таяния снега), и её отведение в безопасное место, чтобы предотвратить затопление территорий и загрязнение водоёмов.

Как осуществляется сбор и отведение поверхностного стока:

1. Сбор воды:

• Воду собирают с помощью водосточных систем, крышевых желобов, ливневых решёток, водоприёмных колодцев и дренажных лотков
• На улицах и дорогах устанавливаются водоприёмные решётки, через которые стоки поступают в подземные ливневые сети.

2. Транспортировка воды:

• Собранный сток направляется по канализационным трубам или дренажным коллекторам.
• Системы могут быть открытого типа (канавы, лотки) или закрытого типа (подземные трубы).

3. Очистка воды:

• Перед сбросом в водоёмы или в систему водоотведения стоки могут проходить очистку на специальных станциях.
• Очистка может быть механической (удаление крупных загрязнений), биологической (переработка органики) и химической (нейтрализация токсичных веществ).

4. Отведение воды:

• Очищенная вода отводится в водоёмы (реки, озёра), каналы или водохранилища.
• В некоторых случаях стоки используются для орошения, подпитки водоёмов или возвращаются в систему водоснабжения после глубокой очистки.

Эти процессы помогают предотвратить затопление, загрязнение окружающей среды и повреждение инфраструктуры. Особенно важны они в городах, где плотность застройки и интенсивное движение увеличивают объём и уровень загрязнения сточных вод.

ЛОС поверхностного стока

Система сбора и очистки ливневых стоков называется ливневыми очистными сооружениями (ЛОС).  ЛОС включают в себя следующие составляющие: сбор сточных вод при помощи фильтров и каналов для очистки от крупных нерастворенных загрязнений, а также фильтры тонкой очистки от мелкодисперсных загрязнений. Емкости хранения также включены в состав ЛОС.

На сегодняшний день существует две схемы компоновки оборудования:

• Разделенная схема, так называемый мульти-модульный тип, при котором все этапы очистки размещаются в отдельных модулях. Между собой их соединяет трубопровод при участии технологических колодцев в начале и в конце. Такой способ размещения целесообразен при высоких объемах сточных вод, поступающих с больших площадей, при наличии серьезного загрязнения стоков и крупногабаритных очистных сооружений. Показательными являются очистные сооружения на автозаправочных станциях, аэропортах — последовательно размещенные крышки колодцев на протяжении 30-50 м. Это мощные модульные и дорогие системы.
• Однокорпусная схема, когда все три ступени очистки стоков находятся в одной емкости

Наша компания ООО НПО «Агростройсервис» изготовит для вас современные, модернизированные ливневые очистные сооружения ОКА-ЛС. Эти очистные станции включают в себя резервуар с отсеками пескоуловителя, нефтемаслоуловителя с тонкослойными модулями и секцию доочистки на сорбционных фильтрах.
Это компактные устройства, которые размещаются на минимальном количестве площади.

Цена ливневых очистных сооружений зависит от параметров системы: производительности, глубины подводящего коллектора, а также от концентрации веществ на входе:

Заказать очистное сооружение вы можете по бесплатному телефону 8-800-222-45-62. Звоните! Вы получите грамотную консультацию наших специалистов, ответы на свои вопросы и наши рекомендации.