Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию установки и системы очистки сточных вод.
Источники образования, количество и состав хозяйственно-бытовых сточных вод
Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются в процессе жизнедеятельности человека. Это могут быть сточные воды бытового характера (то есть с содержанием фекальных масс, остатков пищи, моющих веществ, частиц грунта, бытового мусора и так далее), производственного (обусловлены загрязнением хозяйственно-бытовых сточных вод технологическими отходами, остатками сырья и так далее).
Состав бытовых сточных вод в большинстве населенных пунктах примерно одинаков. В результате изучения типов и количества сточных вод было выяснено, что на кухонные потребности (например, на приготовление еды и мытье посуды) приходится около 20-ти процентов сточных вод от одной семьи, душ и ванну – 25-ти процентов, туалетные смывы – 35-ти процентов, стирку белья – 20-ти процентов. Туалетные и кухонные стоки – источники 75-ти процентов загрязнения сточных вод бытового характера.
Загрязнения в сточной воде представляют собой взвеси, коллоиды и растворы. Стоит отметить, что 40 процентов загрязнений приходится на минеральные вещества. Речь идет о частицах грунта, пыли и минеральных солей (фосфатов, азота аммонийного, хлоридов, сульфатов и так далее).
Органические загрязнения весьма разнообразны и образуются в результате того, что в воду поступают отходы жизнедеятельности людей и животных, остатки пищевых продуктов и сырья. Органические загрязнения состоят из жиров, белков, углеводов, клетчатки, спиртов, органических кислот и некоторых других веществ.
Содержание загрязнений органического характера в воде отражают косвенные показатели. Речь идет о химической потребности в кислороде (то есть ХПК) и биологической потребности в кислороде (БПК). ХПК является величиной, показывающей количество кислорода, которое необходимо для полного химического окисления органических веществ, находящихся в сточной воде. БПК является выражением количества кислорода, необходимого для биологического окисления органических веществ в аэробных условиях.
Бактериальное загрязнение — особый вид загрязнения сточных вод бытового характера. В сточных водах содержится огромное количество бактерий (речь идет и о патогенных бактериях) и вирусов различного происхождения. Что касается патогенных бактерий, то они могут существовать в организме людей, животных, птиц. При попадании в сточные воды (или же в водоемы) некоторые бактерии погибают, вследствие отсутствия специфического субстрата или же неподходящей для их жизнедеятельности температуры. Однако некоторые бактерии сохраняют свою активность. В сточных водах может быть определенное количество туберкулезных бактерий, лептоспиров, бруцелл, бактерий туляремии, вибрионов холеры и так далее. Различные бактерии сохраняются в водах в течение различных периодов времени. Именно поэтому кишечная палочка является индикаторным показателем фекального загрязнения вод. Количество клеток бактерий этой кишечной палочки в водах определяет, насколько загрязнена вода бактериями, пригодна ли она для питья и можно ли использовать ее в культурно-бытовых целях.
Требования к эффективности очищения сточной воды основаны на общем состоянии окружающей среды и на качестве воды в водоеме.
Каждый водоем в своем естественном состоянии имеет в составе различные организмы. На интенсивность энергетического обмена этих организмов влияют климатические и биотические факторы. Сообщество организмов не может быть абсолютно стабильным на протяжении долгого времени. Организмы, которые отмирают, постепенно заменяются другими. Вследствие воздействий извне в биоценозе могут появиться другие виды, которые более приспособлены к новым условиям. Поскольку среда в значительной степени влияет на видовой состав ее обитателей, то в идентичных местах обитания существуют идентичные сообщества, а при изменении среды разные виды подменяют друг друга в определенной последовательности. Такая постепенная смена биоценозов на определенном участке среды именуется сукцессией.
В результате сукцессии количество воды в водоеме имеет тенденцию к сокращению. Данный процесс ускоряется по мере того, как уменьшается глубина водоема. Жизнедеятельность биоценоза приводит к наращиванию дна за счет откладывания остатков отмирающих организмов. При разложении органических остатков в воде повышается концентрация органических соединений, а также биогенных элементов (азот и фосфор). В результате этого увеличивается синтез новых органических веществ, и водоем начинает мелеть. Процесс сукцессии начинается в центре водоема, а его развитие приводит к образованию сперва болота, а затем и леса на его территории.
При естественных условиях процесс сукцессии происходит довольно медленно. При интенсивном антропогенном воздействии сукцессия водоемов осуществляется в течение нескольких десятков лет, вместо целых веков их эвтрофикации. Эвтрофикация – это явление, при котором повышается продуктивность водных экологических систем. Кроме того при этом процессе изменяется видовой состав гидробионтов.
Биоценоз обладает способностью усваивать и перерабатывать различные химические вещества, в том числе и сточные воды, привносимые в него, то есть самоочищаться. Самоочищение представляет собой физические, химические, биологические и другие процессы, которые приводят к тому, что качество воды восстанавливается до уровня, соответствующего тем водоемам, которые не подверглись загрязнению. Иными словами, самоочищение является частью общеприродного процесса изменения веществ и энергии. Данный процесс приводит к распаду загрязняющих веществ на соединения, участвующие в круговороте веществ. Если их концентрация снижается при простом разбавлении или переносе в другой район, то это не является самоочищением.
Что касается самоочищающей способности рек и озер, то она достаточно ограничена. Поэтому увеличение объема сточных вод сверх порогового значения будет приводить к быстрому накоплению загрязнений, что может привести водоем к полной потере возможности самоочищения.
Для того чтобы оценить самоочищающую способность водоемов при незначительном загрязнении легкоразлагаемыми органическими веществами при рассредоточенном выпуске сточных вод, достаточно изучить обычные санитарно-гигиенические показатели, определить разбавление сточных вод и изучить кислородный режим водоема. Учитывая современные масштабы загрязнения вод, плотность распределения источников загрязнения, увеличение числа загрязняющих веществ, можно сделать вывод, что проблема самоочищения вод существенно обострена.
Основной фактор естественного процесса изменения вещества в биосфере, а, значит, и процесса самоочищения – это живые организмы. Формирование биологически чистых вод, в которых не содержатся токсические и радиоактивные вещества, а также патогенные организмы и которые имеют все нужные соли и микроэлементы, происходит под влиянием гидробионтов.
Основная роль в самоочищении водоема отводится бактериям, имеющим огромное разнообразие метаболических форм и развивающихся при разнообразных условиях окружающей среды (температура, кислотно-щелочной баланс, концентрация кислорода и так далее). Благодаря широким метаболическим возможностям бактерий могут вовлекать в круговорот любые вещества естественного происхождения, а также вещества, синтезированные человеком.
В наши дни при круговороте веществ огромное значение отводится потреблению воды для питья и хозяйственных нужд, а также очистке сточных вод и сброс очищенных вод в водоемы. Еще пятьдесят лет назад перед тем, как осуществить сброс в водоемы, просто снижали концентрацию взвешенных веществ, а также обеззараживали сточные воды. Затем требования к сбросу сточных вод стали ужесточаться. Кроме того, предъявляются дополнительные требования касаемо удаления фосфора и азота.
Требования к отведению сточных вод в поверхностный водоем касаются существующих выпусков вод производственного и хозяйственно-бытового значения, а также поверхностного стока с населенных территорий и сточных вод, которые относятся к отдельно стоящим домам и производственным зданиям.
Если учесть, что практически все водоемы в России на данный момент отнесены к источникам вод рыбохозяйственного значения, то разрабатывая технологии и сооружения для очистки сточной воды, необходимо ориентироваться именно на те требования, которые предъявляются к данной категории водоемов.
Стоит отметить, что в России, в отличие от других стран, к качеству очищенной сточной воды предъявляются более высокие (в некоторых случаях и чрезмерно жесткие) требования.
При сбросах вод в черте населенных пунктов требования, касающиеся состава и свойств вод водоема, относятся и к сточной воде. Если в водоем поступает несколько веществ, которые имеют одинаковые лимитирующие показатели вредности, сумма отношения концентрации каждого веществ в водоеме к ПДК не должна быть больше 1:
где n – общее число загрязняющих веществ, C – концентрация компонента i в водоеме, ПДК – предельная допустимая концентрация для i компонента i.
Если сопоставить требования по удалению из сточной воды органических и химических загрязнений, можно выявить ингредиенты, которые нужно удалить в первую очередь. Удаление остальных загрязнений будет происходить в качестве сопутствующего эффекта.
Благодаря научно-техническим достижениям в настоящее время разрабатываются технологии очистки, которые позволяют получать высококачественную воду. Для этого применяются механические, физико-химические и биологические методы очистки.
Требования, касающиеся качества очищенной сточной воды, должны быть основаны на таких показателях как экологическая необходимость, экономическая целесообразность и технологические возможности.
Установки и системы очистки сточных вод
Дефицит природных ресурсов заставляет бережнее относиться к расходованию воды, поэтому задача очистки сточных вод, повторного использования воды и организации замкнутых циклов водоснабжения становится приоритетной в различных отраслях производства. Нефтехимия, металлургия, целлюлозно-бумажная и горнорудная промышленность являются наибольшими потребителями пресной воды и ее загрязнителями, поэтому они являются приоритетными при внедрении передовых технологий очистки воды.
Очищение сточной воды осуществляется с целью снижения концентрации загрязнений, сбрасываемых в водоемы. Что касается критериев очистки сточной воды, то на них в значительной степени влияет способность водоема, куда происходит сброс, к самоочищению. Биологическая очистка проводится с помощью биофильтров или аэротенков. Физико-химические методы предполагают использование коагуляции с помощью химических реагентов с последующим отстаиванием и фильтрованием. Качество бытовой сточной воды после физико-химических и биологических очисток не сильно отличается по показателям БПКполн и ХПК. Различие можно заметить по таким показателям, как аммонийный азот, фосфаты, ПАВ и взвешенные вещества.
Сегодня фильтровальное оборудование получило широкое применение в системах очистки бытовых и производственных стоков при очистке воды и водоподготовке в оборотной системе водоснабжения промышленных предприятий.
Во всех фильтровальных процессах принимают участие две основных группы:
- установки с неподвижной фильтрующей перегородкой;
- установки с зернистым, то есть несвязным фильтрующим слоем.
Фильтры первой группы служат своего рода уловителями каких-либо полезных элементов, содержащихся в сточных водах предприятия. Так же они могут использоваться для получения осадков небольшой влажности.
Установки второй группы — фильтры с зернистым, то есть несвязным фильтрующим слоем, применяются на производстве для очистки достаточно большого количества сточных вод. Кроме того, они нередко используются в системе водоснабжения промышленных предприятий.
В системах очистки стоков на предприятиях среди фильтрующего оборудования с неподвижной фильтрующей перегородкой используются:
В очистке сточных производственных вод на предприятии среди фильтров с зернистым (несвязным) фильтрующим слоем используются:
- фильтры напорные;
- безнапорные фильтры.
Стоки также разнородны, как и выпускаемая предприятиями продукция. Поэтому наряду с отстойниками на очистных сооружениях используются:
- Гидроциклоны – для очистки стоков химических производств;
- Скрубберы. выпарные и другие термические аппараты – для радиоактивных, содержащих сульфаты и некоторые другие вещества стоков;
- Гидравлические или механические смесители – для нейтрализации кислот;
- Адсорберы и десорберы – для связывания или выделения органических и летучих неорганических веществ, включая газы, и другие устройства.
Другими словами, выбор способа первичной очистки сточных вод происходит исходя из особенностей и вида производства.
Все установки на производстве используются, главным образом, для очистки стоков от твердых механических частиц, различных смол, масел и нефтепродуктов.
Чтобы свести загрязнения окружающей среды к минимуму, при проектировании очистных сооружений стремятся использовать получаемые в ходе очистки отходы в качестве сырья для получения ценных продуктов, а сточные воды очищаются для повторного использования.
Установки механической очистки сточных вод – это фильтры, решетки, отстойники, песколовки, флотаторы. Данные сооружения удаляют, как правило, только грубодисперсные примеси. К сооружениям биологической очистки относятся биологические фильтры и треды, аэротенки. В процессе доочистки используются такие процессы, как фильтрование, ионный обмен, флотация, обратный осмос и абсорбция. В процессе создания бессточных химических производств значение доочистки сильно возрастает.
Для выполнения биологической очистки используются сооружения, которые выполнены в виде одного компактного блока, включающие в себя несколько ярусов отстойников и секционированные аэротенки, которые рассчитаны на большой процент ила. Производительность такого сооружения составляет 100 тыс. м 3 в сутки. Данный блок выполняет полную очистку, в также тепловую обработку промышленных и бытовых сточных вод.
Биологическая очистка проходит в два этапа, между которыми проходит озонирование, а также включает в себя использование физико-химических методов доочистки сточных вод.
Сточные воды, которые загрязнены химически, должны проходить биологическую очистку, а после этого смешиваться с бытовыми и хозяйственными сточными водами и направляться на вторичную биологическую очистку. После этого проводится озонирование, хлорирования и обработка ингибитором. И только потом очищенная вода может направляться в систему оборотного водоснабжения.
Чтобы произвести очистку тонкодисперсных суспензий. может использоваться центробежный сепаратор, имеющий функцию выгрузки осадка на ходу. Данный сепаратор представляет собой барабан, оснащенный набором тарелок, вращающихся от электродвигателя через фрикционную центробежную муфту и винтовую зубчатую передачу.
В процессе очистки сточных вод на химических производствах имеет смысл применять гидроциклоны, позволяющие регулировать процессы осветления, классификации, сгущивания, а также повышать эффективность разделения суспензий и пульп.
Для того чтобы термически обезвредить сточные воды путем концентрирования и получения сухого остатка с последующим его сжиганием, используются выпарные аппараты, печи, распылительные сушилки, скрубберы (Вентури), аппараты с кипящим слоем материала и клисталлизаторы.
В том случае, если необходимо концентрирование сточных вод, используются выпарные одноярусные и многоярусные аппараты, которые могут иметь принудительную или естественную циркуляцию. С помощью таких аппаратов можно концентрировать радиоактивные сточные воды или сульфатные щелоки.
При обезвреживании сточных вод, содержащих свободные кислоты, применяется нейтрализация гашеной известью, содержащей 5-10% активной извести. Для того чтобы смешать сточные воды с известковым молоком, используются гидравлические смесители, а также смесители, оснащенные барботированием сжатым воздухом и механическими мешалками.
Адсорберы, имеющие подвижный и неподвижный слой адсорбента, применяются для удаления минеральный и органических соединений со сточных вод.
В случае, когда необходимо удалить из сточных вод растворенные органические жидкости, используются перегонные аппараты и ректификационные колонны.
Сточные воды большинства химических производств содержат летучие неорганические вещества, такие как аммиак, сероуглерод, сероводород и другие. Для выделения растворенных в сточных водах газов применяют десорберы, которые могут быть пенными, насадочными, барботажными или распылительными.
Аппараты воздушного охлаждения применяются в установках для охлаждения сточных вод.
Обезвоживание осадка сточных вод
Для обезвоживания осадка используются пассивные и активные технологии – фильтрование и центрифугирование соответственно. Фильтры обезвоживания могут быть поверхностными (сетчатые или тканевые) или донными из зернистых материалов (песок, гравий, щебень). Поверхностные фильтры не так стабильны, как донные, эффективность которых выше. Однако обезвоживание осадка донными фильтрами идет медленно, происходит быстрое заиливание фильтров, а сами фильтры требуют больших площадей.