Очистка сточных вод, виды стадий. Механическая, биологическая, химическая
Сточные воды очищаются в очистных установках, полный цикл которых включает в себя три стадии очистки.
Рисунок. Станция очистки воды.
Стадия механической очистки
Стадия механической очистки предназначена для удаления около 20 — 30% твердых взвешенных я воде и плавающих на ее поверхности материалов. На ситовых решетках удерживаются крупные куски. В пескоулавливателях поддерживают такую скорость грязной воды, чтобы осел тяжелый крупнозернистый песок. Последующее уменьшение скорости заставляет выпасть хлопьевидные и взвешенные частицы на дно бассейна-отстойника в виде шлама.
Рисунок. Технология очистки сточных вод.
Скорость разделения жидкой и твердой фазы можно повысить с помощью центрифугирования в гидроциклонах, где твердая фаза отжимается наружу, а очищенная вода стекает в середине. Всплывающие жиры и масла удаляются флотационными улавливателями Процессы механического разделения могут быть усовершенствованы с помощью технических мероприятий и путем использования химических добавок. В флотационном бассейне твердые частицы при воздушной продувке выносятся наверх. Флотационные средства способствуют сцеплению пузырьков воздуха с поверхностью твердых частиц. Коллоиды удаляются при добавлении солей Fe3+.
Биологическая стадия очистки
Биологическая стадия очистки предназначена для максимально возможной переработки (минерализации) легко разлагаемой органической части сточных вод до получения конечных продуктов (H2O, СО2, NH4+, NO2-, NO3-, PO43-, SO42-).
К предварительно очищенной воде добавляется активный ил, органический детрит с бактериями и гетеротрофными ресничными инфузориями (Ciliaten), которые питаются бактериями и усиливают коагуляцию. В качестве биореакторов очистных установок используются аэротеики, в которых смесь сточных вод с активным илом постоянно перемешивается и аэрируется. Осадок флокул активного ила постоянно откачивается из промежуточных тенков. Капельные (перколяторные) биофильтры на 2 — 5 м высоты заполнены твердым коксом или лавовым шлаком, на поверхности которых бактерии образовывают биологические "луга", обживаемые пожирающими их ресничными инфузориями, личинками насекомых и червями. Подвод воздуха снизу через подовые решетки обеспечивает аэробные условия. Сточные воды равномерно подаются в насадку сверху из вращающегося оросителя.
Толстые наросты биологического покрова всплывают и удаляются в бассейн вторичной (тонкой) очистки; как и значительные количества шлама биофильтров, в котором содержится до 70% углерод а, ассимилированного живыми организмами из стоков. Часть осадочного шлама возвращается в первый аэротенк, а остаток перерабатывается в бродильных реакторах биогаза (септиктенках).
Здесь сапрофита превращают высокомолекулярные органические загрязнители в анаэробных условиях в H2S, СО2 и промежуточные продукты, такие как спирты или органические кислоты, которые, в свою очередь, разлагаются метановыми бактериями (конечные продукты: 70% метана СН4, 30% СO2 — в гнилостном биогазе, NH3 и H2S в тухлой воде).
Гнилостный биогаз можно сжигать. Остатки шлама сгущают, обезвоживают, сушат и сжигают либо, откладывают. Чтобы разрушить остаточную органику (снизить БКЭ5), после использования, как правило, двух стадийных очистных установок воду направляют в очистные пруды для окончательного осветления и очистки. Биологическая очистка продолжается и в прудах с осветленной сточной водой — гипертрофных мелких водоемах, в которых работает вся цепь питания — от фотосинтезирующих водорослей (подвод О2) до раков и рыбы (рыборазводные пруды водоочистных станций). Необходима высокая плотность консументов, чтобы избежать вторичного загрязнения воды (кислородного истощения) при разрушении отмерших водорослей. Проще всего загрязненные стоки можно переработать, подавая их на орошаемые поля, где почвенные организмы развивают колоссальную разрушительную деятельность, а культурные растения ассимилируют нитрат и фосфат.
На станциях растительной очистки воды с корневой фильтрацией очистные механизмы вокруг корневого пространства сточные воды протекают сквозь мелкие, поросшие макрофитами (камыш, тростник, осока) заливные бассейны.
Рисунок. Очистка сточных вод с их инфильтрацией в корневую систему растений.
Растения через воздухопроводящую ткань (аэренхиму) подводят кислород ко дну, поэтому аэренхимные и почвенные микроорганизмы в состоянии очистить слабозагрязненную воду стоков в аэробных условиях. В среде, далекой от корней растений, сравнимой со средой в септиктенках, протекает анаэробное разложение бактериями. Станции растительной водоочистки способны отфильтровать тяжелые металлы, подавить источники инфекции и благодаря сочетанию аэробных и анаэробных процессов разложения значительно снизить остаточное количество медленно разлагающихся углеводородов.
Химическая стадия водоочистки
Поскольку соединения фосфора и азота не в полной степени охвачены биологической очисткой, необходимо позаботиться об их удалении во избежание эвтрофикации вод.
РО43- при добавлении солей Fe3+ и Аl3+ коагулирует и удаляется в бассейнах коагуляции, подключаемых после биологической очистки. Ионы NH4+ окисляются в бассейнах нитрификации до нитрата. В бассейнах денитрификации гетеротрофные анаэробные бактерии восстанавливают ионы NO3- до атмосферного N2.
