Обеззараживание сточных вод

Способы обеззараживания сточных вод

Сточные воды (стоки) несут в себе потенциальную опасность заражения патогенными микроорганизмами и химическими веществами, которые могут иметь как неорганическое, так и органическое происхождение. Поэтому обеззараживание стоков – это актуальная проблема для всех времен. Если не проводить эффективное очищение от болезнетворных бактерий и вредных веществ, это может вызвать развитие эпидемий – многие инфекционные заболевания с легкостью передаются через воду.

Все типы неочищенных сточных вод содержат возбудителей холеры, дизентерии, брюшного тифа, сальмонеллезы, вирусных гепатитов А и Е, полиомиелитов 1-3 типов, энтеровирусных и аденовирусных заболеваний, лямбиоза, лептоспироза, бруцеллеза, туберкулеза, гельминтозы и еще многих других заболеваний. Болезни, которые вызывают эти микроорганизмы, могут приводить к очень серьезным последствиям для людей. По данным ВОЗ еще в 70-ых годах 2/3 населения земного шара пострадали от загрязнений водоемов.

Обеззараживание (дезинфекцию) сточных вод проводят для уничтожения патогенных микроорганизмов, чтобы исключить опасность заражения водоемов при спуске в них уже очищенных сточных вод.

Какие бывают сточные воды?

Сточные воды делятся на две группы: стоки производственные и хозяйственно-бытового назначения.

• В бытовых сточных водах содержится огромное количество разнообразных микроорганизмов.
• В производственных стоках микробов обычно меньше, а вот количество веществ (органических и неорганических), которые пагубно действуют на окружающую среду – больше.

Современные методы дезинфекции делятся на:

• химические способы с использованием реагентов (хлор, йод и бром, озон, перманганат калия и пр.);
• физические способы (например, облучение ультрафиолетом).

Все эти методы можно применять, как в комплексе, так и по отдельности. Применение этих методов дезинфекции и очистки позволяет значительно снизить бактериальное загрязнение и повысить качественный уровень воды, которая сбрасывается в водоемы.

Дезинфекция сточных вод хлорированием

Это наиболее применяемый метод обеззараживания. Такая его популярность объясняется:

• хорошей эффективностью;
• доступностью;
• дешевизной.

Но у этого метода есть и ряд значительных недостатков:

• Малая активность хлора по отношению к вирусам. После того, как вода очищена методом хлорирования, она все равно опасна с точки зрения энтеровирусных заболеваний.
• Еще один аргумент против хлорирования – способность хлора (а это галоген) образовывать разнообразные хлорорганические соединения (четыреххлористый углерод, хлороформ, хлорфенол, бромдихлорметан и пр.). Если эти вещества попадают в естественный водоем, то это негативно воздействует на жизнь водных обитателей.
• Кроме того, хлорорганические соединения склонны накапливаться в водорослях, планктоне и в илистых отложениях. А, перейдя по пищевой цепочке, эти соединения попадают в организм человека и наносят вред здоровью.
• Существенный недостаток этого метода – довольно высокая токсичность самого реагента (хлора), что приводит к проблемам при его перевозке, затрудняет хранение на складах и требует строгого соблюдения техники безопасности при его использовании.

Особо опасны очистные сооружения в крупных городах, ведь в них вынужденно созданы огромные запасы хлора. Если в таком хранилище жидкого хлора случится авария, то возникнет серьезная угроза жизни населения.

Дезинфекция бромом и йодом

Соединения брома и йода, используемые в качестве дезинфицирующих веществ, имеют значительную окислительную активность. Этот метод не получил широкого распространения.

При контакте с водой образуются бромамины с высокой бактерицидностью и способностью уничтожать вирусы (в отличие от хлора). Бромамины используют для дезинфекции в бассейнах, а соединения йода – в закрытых системах жизнеобеспечения (например, на космической станции).

• Главное препятствие для широкого применения – высокая стоимость реагентов.
• В процессе может образоваться производное вещество, имеющее токсическое действие.

Дезинфекция сточных вод при помощи озона

Такой метод очистки стоков распространен в США, во Франции и еще некоторых странах Европы. Достоинства метода:

• Озон – газ с более выраженными бактерицидными качествами, чем хлор, так как он очищает воду от вирусов, спор и грибков.
• Этот способ наиболее эффективен, если его использовать на завершающей стадии очистки. До этого воды должны пройти через фильтр и физико-химическую очистку, которая обеспечит снижение количества взвеси в жидкости.

• Плохая растворимость озона в воде.
• Токсичность и взрывоопасность реагента (озона).
• В процессе возможно образование высокотоксичных побочных продуктов.

В этом материале приведен договор на прием сточных вод в систему канализации населенного пункта.
Как происходит переработка стоков, подробно описано здесь: /ochistka-vody/sv/pererabotka-stochnyh-vod.html.

Дезинфекция стоков с применением других реагентов

1. Иногда в качестве реагента применяют перманганат калия, в народе более известный как марганцовка, которая губительно влияет на микробы и вирусы, но при использовании соединяется с разными веществами, а это быстро снижает дезинфицирующие свойства.

2. Хорошими обеззараживающими качествами обладает пероксид водорода. Он совершенно не образует токсичных веществ, то есть экологически безопасен. Как видим, это существенно отличает этот реагент от всех предыдущих. К сожалению, эффективная очистка с использованием пероксида водорода возможна, только если он присутствует в высоких концентрациях. А это сильно повышает стоимость очистки стоков.

3. Еще один эффективный, но дорогой метод очистки – с использованием ионов серебра и меди. Эти реагенты обладают высоким бактерицидным действием.

Дезинфекция сточных вод с применением ультрафиолета

Все выше описанные методы обеззараживания базируются на химическом воздействии. А есть еще и физические способы очистки, а самый распространенный – воздействие ультрафиолетом. Метод имеет целый ряд преимуществ:

• Ультрафиолетовое излучение губительно воздействует на вирусы, бактерии и споры грибков.
• Ультрафиолет стимулирует прохождение фотохимических реакций в клетке микроорганизма, который в результате гибнет.
• При этом на качество воды не оказывается никакого воздействия.
• Если воздействовать на стоки ультрафиолетом, то в воде не образуется никаких токсичных соединений, которые могли бы навредить обитателям водоема.
• Чтобы очистить воду достаточно и краткосрочного воздействия ультрафиолетовых лучей, поэтому воздействие может быть осуществлено в проточном режиме.
• Этот метод экономически выгоден, он дешевле, чем озонирование или хлорирование.
• Установка для ультрафиолетового излучения компактна, то есть этот метод не требует обширных площадей.
• Не нужно строить склад для хранения реагентов, которые могут при неправильном хранении или халатности нанести вред здоровью людей.

Современные высокоэффективные установки могут создавать ультрафиолетовые излучения широкого спектра интенсивности. Чувствительные датчики автоматически меняют настройки установки в зависимости от того, какого качества сточные воды, поступающие на очистку.

Комбинированные методы очистки стоков

Можно сделать вывод, что физические методы обеззараживания экологически безопасны и экономически более выгодны, чем химические.

Но нужно учитывать тот факт, что со временем микроорганизмы могут вырабатывать устойчивость к разнообразным воздействиям. Ученые констатируют: за последние 20 лет бактерии и вирусы стали более устойчивы к хлору (в шесть раз) и к ультрафиолету (в четыре раза). Поэтому в самых современных установках по очистке комбинируют воздействие на обрабатываемую воду.

Например, сейчас производят установки, проводящие ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод, которое дополнено действием ультразвуковых волн. Такая установка для дезинфекции практически на 100% уничтожает всю патогенную микрофлору. Есть и установки, сконструированные так, что используют одновременно химические и физические методы воздействия.

Понравилась статья? Следите за обновлениями в ВКонтакте, Одноклассниках, Facebook, Twitter, Google+ или подпишись на рассылку!

Как выполняется обеззараживание сточных вод. Основные способы

Сточные воды являются средой, представляющей опасность для здоровья человека в силу своей зараженности болезнетворными микробами и различными вредными химическими веществами, которые имеют как неорганическое, так и органическое происхождение. В настоящее время применяются различные способы уничтожения этих веществ и микробов в стоках, такие как ультрафиолетовое – УФ обеззараживание сточных вод, хлорирование, озонирование и т.д. Вода представляет из себя не только источник жизни на Земле, но и серьезную опасность для людей, животных и растений при условии ее загрязненности, главным источником которой являются канализационные стоки предприятий и жилых зданий и строений.

Данные стоки можно разделить на два типа:

• Производственные сточные воды;
• Сточные воды, имеющие хозяйственно-бытовое происхождение.

Независимо от того, к какому из двух типов относятся стоки, содержание бактерий в них всегда очень высоко, причем это не только безопасные для здоровья микробы, но и болезнетворные.

При этом содержащееся в бытовых сточных водах количество болезнетворных бактерий, опасных для здоровья, может быть даже большим, чем в промышленных.

При этом промышленные стоки содержат в себе огромное количество как органических, так и неорганических веществ, оказывающих сильное негативное влияние на экологическое состояние окружающей среды.

Важная информация: возбудители многих инфекционных болезней обитают в воде, поэтому неочищенные сточные воды могут способствовать их распространению, приводя к развитию целых эпидемий.

На сегодняшний день для дезинфекции сточных вод наиболее широко применяются как в отдельности, так и в сочетании друг с другом такие методы, как хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Использование современных дезинфицирующих технологий в процессе очистки сточных вод существенно снижает бактериологическое загрязнение воды, поступающей в водоемы, значительно повышая ее качество.

Дезинфекция стоков при помощи хлорирования

Хлорирование сточных вод – метод обеззараживания, получивший наиболее широкое распространение, поскольку при своей доступности и довольно низкой стоимости он показывает довольно высокие результаты.

Данный метод также имеет ряд недостатков, к которым относится, например, низкая эффективность хлора с борьбе с вирусами: вода, содержащая энтеровирусные инфекции, после обеззараживания хлором продолжает оставаться опасной в плане распространения заболеваний, вызываемых данными вирусами.

Кроме того, существенным недостатком хлорирования является образование органических соединений хлора при обработке, таких как хлорфенол, четыреххлористый углерод, хлороформ и т.д.

Данные соединения после сброса в натуральные водоемы оказывают отрицательное влияние на обитающие там флору и фауну.

Данные соединения также скапливаются в водорослях, планктоне и отложениях ила, откуда, путем прохождения пищевой цепочки, могут проникнуть и в человеческий организм.

Наконец, не в пользу применения метода хлорирования говорит тот факт, что сам хлор в жидком состоянии является высокотоксичным веществом, требующим особых мер предосторожности при транспортировке и складировании.

Очистные сооружения сточных вод на территории крупных городов, в которых происходит хранение существенных запасов хлора, также признаются объектом повышенной опасности, подвергая риску здоровье и жизни населения в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Дезинфекция стоков с использованием брома и йода

Соединения йода и брома обладают довольно высокой способностью к окислению, поэтому также применяются при обеззараживании сточных вод, в результате чего происходит образование бромаминов имеющих хорошие бактерицидные свойства, позволяя, в отличие от хлористых соединений, уничтожать содержащуюся в стоках вирусную инфекцию.

Бромамины сегодня широко применяются для дезинфекции воды для бассейнов, а йодные соединения используются в системах закрытого типа, например, системах обеспечения жизнедеятельности на орбитальных станциях.

Впрочем, довольно высокая стоимость используемых реагентов и риск возникновения токсичных побочных продуктов дезинфекции не позволяют данному методу применяться повсеместно.

Дезинфекция стоков озонированием

Наиболее широкое распространение метод обеззараживания стоков и питьевой воды при помощи озона получил в США и ряде европейских стран.

Озон проявляет более ярко выраженные бактерицидные свойства, чем хлор, позволяя также производить очистку сточных вод от вирусов и грибковых спор.

Наибольшая эффективность данного метода достигается имеет при его применении в процессе последней стадии очистки стоков, после прохождения ими всей системы фильтрации и физико-химической очистки, после чего содержание взвешенных частиц в стоках становится минимально возможным.

Данный метод также обладает и рядом отрицательных характеристик, среди которых:

• Низкая растворяемость озона в воде;
• Повышенная токсичность и взрывоопасность озона;
• Высокий риск образования высокотоксичных побочных продуктов.

Дезинфекция стоков с использованием прочих веществ

Помимо вышеперечисленных, для биологической очистки сточных вод применяются также и другие химические вещества, такие как перманганат калия, более известный как обычная марганцовка, эффективно уничтожающий болезнетворные микробы и вирусы, но довольно быстро вступающий в реакцию со многими другими веществами, значительно снижая свое обеззараживающее действие.

Кроме того, при обеззараживании сточных вод довольно успешно применяется пероксид водорода, действие которого не сопровождается образованием токсичных соединений, что позволяет использовать его, не нанося вреда экологической обстановке.

Недостатком данного реагента является высокая стоимость обеззараживания, поскольку для эффективности очистки стоков концентрация пероксида водорода должна быть довольно высокой.

Ионы серебра и меди также обладают хорошими дезинфицирующими свойствами, очистка сточных вод с их применением является довольно эффективным, но и довольно дорогостоящим мероприятием.

Дезинфекция стоков с применение ультрафиолетового излучения

Помимо вышеперечисленных химических методов обеззараживания сточных вод довольно успешно применяется физический метод дезинфекции, основанный на воздействии лучами ультрафиолета.

К преимуществам применения ультрафиолета для обеззараживания воды можно отнести:

• Губительное воздействие на грибковые споры, болезнетворные бактерии и вирусы;
• Фотохимические реакции происходят непосредственно в клетках микроорганизмов, что позволяет избежать снижения качества обрабатываемой воды при обеззараживании;
• Под действием ультрафиолетового излучения не происходит образование токсических соединений, оказывающих отрицательное воздействие на флору и фауну водоемов;
• Успешная дезинфекция сточных вод происходит даже при небольшом периоде обработки ультрафиолетовыми лучами даже для проточной воды;
• Довольно низкая стоимость процедуры, обходящейся значительно дешевле дезинфекции с использованием озонирования или хлорирования;
• Небольшие размеры установки ультрафиолетового излучения, позволяющие использовать данный способ в условиях ограниченного пространства, а также отсутствии необходимости в организации хранения вредных и опасных веществ.

Современные установки УФ-излучения обеспечивают высокое качество дезинфекции сточных вод благодаря возможности регулировки интенсивности излучения.

Специальные датчики анализируют поступающую на обеззараживание воду и автоматически выполняют настройку установки на нужный режим работы.

Подводя итог всему сказанному, следует отметить, что химические методы обеззараживания сточных вод менее эффективны, чем физические, в плане воздействия на экологию и финансовых затрат, но необходимо также учитывать, что микроорганизмы со временем способны выработать иммунитет к воздействию различных методов дезинфекции.

Научные исследования показали, что в течение последних двадцати лет сопротивление вирусов и бактерий действию хлора выросло в шесть раз, а сопротивлению действия УФ-излучения – в четыре раза, в связи с чем рекомендуется использовать при обеззараживании сточных вод комбинации различных воздействий, например, совмещать ультрафиолетовое облучение с обработкой ультразвуковыми волнами, либо применять параллельно с физическими также и химические способы дезинфекции.

Охрана труда

Обеззараживание сточных вод можно производить различными способами: хлорированием, озонированием, ультразвуком, ультрафиолетовыми лучами.

Обеззараживание сточных вод до 1000 м3/сутки производится при помощи хлорной извести. Установка для приготовления и дозирования раствора состоит из одного или двух затворных баков, двух растворных, или рабочих баков и одного дозировочного бачка. Баки изготовляют из дерева или железобетона.

При приготовлении рабочего раствора известь в затворном баке непрерывно размешивают с водой до получения известкового молока с содержанием 10—15% активного хлора. Из затворного бака известковое молоко подается в растворные баки, в которых разбавлением водопроводной водой концентрация понижается до 2—3% по хлору. При приготовлении растворы следует тщательно перемешивать.

Работа рабочих баков попеременная. Хлорная вода из растворных баков поступает в дозировочный, а затем — в ерш-смеситель. Дозирование подачи хлорной воды в ерш-смеситель производится при помощи крана на отводной трубе из бачка.

Для предотвращения распространения хлора в помещении хлораторной все баки плотно закрывают крышками. Хлорная известь по ГОСТ 1692—58 содержит 32—30% активного хлора по весу. Для производительности 1 кг/ч хлорной извести применяются деревянные затворно-растворные баки, покрытые внутри цементным раствором, а для производительности до 2,5 кг/ч — железобетонные.

Часовой расход хлорной извести определяется по формуле

где Хи — максимальное количество хлорной извести, потребное в 1 ч, г/ч;

Р — содержание активного хлора в товарной хлорной извести, 25% с учетом снижения активности в период хранения ее до использования.

Рабочую емкость растворных баков Wр можно определить по формуле

где а — расчетная доза вводимого активного хлора, г/ж3;

Q — среднее количество сточных вод, подлежащих хлорированию, м3/сутки;

b — концентрация раствора хлорной извести, проц. (2—5%);

п — число затворений хлорной извести в сутки, принимаемое в зависимости от хлоропоглощаемости сточных вод от 2 до 5.

Полученные результаты рекомендуется увеличивать на 15% полезного объема для сбора выпадающего осадка. Кроме этого, прибавляется 10—15 см — запас по высоте борта. Объемы затворного бака обычно принимаются в размере 30% объема растворных баков. Размеры дозирующего бака принимаются из конструктивных соображений. Наибольший диаметр деревянных растворных баков 1,25 м. При получении больших объемов в расчете необходимо предусматривать большее число затворений или применять железобетонные баки.

На очистных сооружениях с расходом сточной жидкости более 1000 м3/сутки обеззараживание сточных вод хлорной известью технически сложно и экономически нецелесообразно. В этом случае обеззараживание производится жидким хлором.

Транспортируется хлор к местам его использования в жидком виде в баллонах, бочках, цистернах. Стандартный баллон Е-25 имеет емкость 25 л и вмещает 31 кг хлора. Рабочее давление 30 атм.

Технологический процесс хлорирования жидким хлором состоит из следующих операций: испарение жидкого хлора и регулирование давления, дозирование хлора и растворение его в воде, транспортирование хлорной воды к месту контакта со сточной жидкостью.

Наибольшее распространение получили вакуумные хлораторы систем ЛК-10, ЛК-11 и ЛОНИИ-100.

Техническая характеристика хлораторов приведена в табл. 76 и 77.

Таблица 76. Техническая характеристика хлораторов системы проф. Л. А. Кульского [2]

Таблица 77. Техническая характеристика хлоратора типа ЛОНИИ-100 [2]

Производительность хлоратора типа ЛОНИИ-100 может меняться в пределах 0,5—10,0 кг хлора в 1 ч в зависимости от типа примененного ротаметра (РС-3 или РС-5), диаметра эжектора (25 или 50 мм) и избыточного напора воды в водопроводе перед эжектором (не менее 3 атм).

Качественная оценка работы хлораторной производится по форме (табл. 78).

Таблица 78. Сводные данные лабораторно-производственного контроля работы хлораторной

Хлораторные, работающие на жидком хлоре, как правило, устраиваются в отдельно выделенных помещениях, которые должны иметь вытяжную вентиляцию. Из-за того, что удельный вес хлора превышает удельный вес воздуха и на уровне пола создает таким образом максимальную концентрацию хлора, вытяжной вентилятор необходимо устанавливать на уровне пола. В помещениях хлораторных, работающих на жидком хлоре, должен предусматриваться запасной выход непосредственно на улицу. Внутренняя температура должна поддерживаться не ниже +18°С, рекомендуемая температура +20—25°С.

Контролировать дозирование раствора хлорной воды следует систематически. Главным в контроле является определение остаточного активного хлора, т. е. разность между общим расходом хлора и количеством, прореагировавшим с органическими и бактериальными загрязнениями сточных вод.

Для удобства определения количества остаточного активного хлора рекомендуется табл. 79, в которой сведены показатели до 2,840 мг/л остаточного хлора в зависимости от расхода 0,01 раствора гипосульфита (Na2S203).

Для смешения хлорной воды со сточными водами после хлораторных устраиваются смесители. Наиболее распространена конструкция ершового смесителя.

Сужение сечения прохода сточных вод ершом-смесителем создает гидравлические потери, которые можно определить по формуле

где V — скорость движения воды в суженном сечении, рекомендуемая 0,8—1,0 м/сек;

g — ускорения силы тяжести (9,81 м/сек2);

s — коэффициент местного сопротивления: при перегородках, установленных по течению сточных вод, — 2,5, перпендикулярно — 3,0, против течения — 3,5.

Уклон участка лотка или канала I, в котором устанавливается ерш-смеситель, выполняется равным гидравлическому уклону и определяется по формуле

где В — ширина канала до перегородок, м;

0,75 — расстояние между перегородками в суженной части, м.

Обеззараживающее действие хлора на сточную воду проявляется через некоторый промежуток времени, в течение которого происходят химические реакции окисления микроорганизмов, органических загрязнений. Поэтому сточные воды после ерша-смесителя в смеси с хлорной водой направляются в контактный резервуар.

При обеззараживании сточных вод, очищенных на биофильтрах, контакт хлора происходит во вторичных отстойниках. Самостоятельные контактные резервуары предусматриваются после очистки сточных вод на сооружениях механической очистки, после аэротенков, высоконагружаемых биофильтров.

Контактные резервуары могут применяться в виде горизонтальных, вертикальных или радиальных отстойников. Расчетная емкость их принимается исходя из 30-минутного пребывания сточных вод при максимальном расчетном притоке. Действие хлора как коагулянта способствует выпадению осадка, количество которого принимается в зависимости от степени очистки сточных вод, вида используемого обеззараживающего реагента.

Таблица 79. Количество остаточного активного хлора по расходу

Объем осадка сточных вод при обеззараживании жидким хлором на 1 человека в сутки рекомендуется принимать в следующем объеме: после механической очистки 0,08 л, после полной очистки в аэротенках — 0,03 л и после биофильтров — 0,05 л. Если же в качестве обеззараживающего реагента принята хлорная известь, количество выпадающего осадка соответственно увеличивается вдвое. Влажность выпадающего осадка принимается 96%.

Снижение бактериальных загрязнений на различных сооружениях, проц.:

1. Решетки — До 10
2. Песколовки — 10-25
3. Первичные отстойники без преаэраторов — До 25
4. То же, с преаэраторами — До 30
5. То же, с биокоагуляцией — До 40
6. Осветлители-перегниватели с естественной аэрацией — До 40
7. Поля фильтрации — 97-99,99
8. Поля орошения — 97-99,99
9. Биологические пруды — 96-99,99
10. Биологические фильтры — 90-95
11. Аэротенки — 90-95
12. Сооружения дезинфекции — 99,00-99,99

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Из практики очистки сточных вод известно, что при первичном отстаивании количество бактерий группы кишечной палочки (БГКП) сокращается на 30-40%, а после вторичных отстойников на 90-95%. Следовательно, для полного освобождения сточных вод от патогенных бактерий и вирусов необходимо применение специальных методов обеззараживания.

Для дезинфекции сточных вод применяются хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение.

Хлорирование. Для обеззараживания сточной воды хлорированием используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии, находящиеся в сточной воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.

Несмотря на высокую эффективность в отношении патогенных бактерий, хлорирование при дозе остаточного хлора 1,5 мг/л не обеспечивает необходимой эпидемической безопасности в отношении вирусов. Другим негативным свойством хлорирования является образование хлорорга-нических соединений и хлораминов. Хлорорганические соединения обладают высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью, способны аккумулироваться в донных отложениях, тканях гидробионтов и в конечном счете попадать в организм человека.

Для канализационных очистных сооружений, расположенных в приморских населенных пунктах, могут быть рекомендованы электролизные установки для получения дезинфицирующих соединений из морской воды. Высокое бактерицидное действие активного хлора, получаемого электролизом воды Каспийского моря, является результатом наличия в морской воде значительного количества сульфат-ионов, вследствие чего, помимо гипохлорита натрия, образуются серосодержащие соединения, также обладающие бактерицидным действием. При электролизе этой воды оптимальной является температура 60-80°С. При получении гипохлорита натрия из морской воды, расход которой составляет 4 л на 1 м3 сточной воды, затрачивается до 3 кВт-ч электроэнергии.

Обработка сточной воды гипохлоритом натрия по стоимости практически равноценна обработке хлором и в 1,5-2 раза дешевле, чем обеззараживание хлорной известью.

Выбор метода обеззараживания сточной воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Количество активного хлора, вводимого на единицу объема сточной воды, называется дозой хлора и выражается в граммах (г/м3).

Для снижения Coli-форм на 99,9% требуются следующие дозы хлора, г/м3: – после механической очистки 10; – после химической очистки 3-10; – после полной и неполной биологической очистки З-5 – после фильтрования на песчаных фильтрах 2-5

Хлор, добавленный к сточной воде, должен быть тщательно перемешан с ней, а затем находиться в контакте со сточной водой не менее чем 30 мин, после чего количество остаточного хлора должно быть не менее 1,5 г/м3.

Установка для хлорирования газообразным хлором имеет хлора-торную, смеситель, контактные резервуары. После испарителя газообразный хлор проходит грязевик, фильтр и затем подводится через хлораторы ЛОНИИ-СТО (рис. 14.18) к эжекторам индивидуального изготовления, в которые насосами-повысителями подается водопроводная вода. После этого хлорная вода отводится из хлораторной потребителю. Для обеззараживания сточных вод хлорная вода подается в одну точку. Предусмотрен также вариант подачи потребителю газообразного хлора.

Рис. 14.18. Хлоратор ЛОНИИ – СТО:
1 – запорный вентиль; 2 – фильтр; 3 – мембранная камера; 4 и 7 – манометры;5 – редукционный клапан; б – тройник; 8 – регулирующий вентиль; 9 и 11 – соединительные трубки; 10 – ротаметр; 12 – смеситель хлоргаза с водой

В ОАО ЦНИИЭП инженерного оборудования разработан проект хлораторной для обеззараживания сточных вод производительностью 25 кг/ч товарного хлора. Установку для хлорирования сточной ВОДЫ хлорной известью применяют на небольших станциях при расходе сточных вод до 1000м3/сут.

ОАО НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды совместно с ПКБ АКХ разработаны электролизные установки для получения обеззараживающего хлорагента гипохлорита натрия на месте потребления из обычной технической соли (табл. 14.3), который основан на получении хлора и его взаимодействии со щелочью в одном и том же аппарате – электролизере.

Серийно выпускаются электролизные установки ЭН непроточные с графитовыми электродами пропускной способностью до 100 кг/сут по активному хлору (рис. 14.19).

Рис. 14.19. Схема электролизной установки непроточного типа:
1 – растворный бак для соли; 2 – электролизёр; 3 – бак-накопитель гипохлорита натрия; 4 – выпрямительная установка; 6 – распределительная решётка; 7 – поплавок; 8 – трубопровод для подачи рассола; ВГВ2 – вентили

Достаточная эффективность обеззараживания очищенной сточной воды гипохлоритом натрия наступает обычно при его концентрации 1,5-3,5 мг/л (в зависимости от хлоропоглощаемости); содержание избыточного хлора при этом составляет 0,3-0,5 мг/л. Эффективность обеззараживания сточной воды зависит от температуры лишь при введении малых доз гипохлорита натрия. Продукты электролиза в некоторой степени способствуют ускорению процессов коагулирования и осаждения взвешенных веществ. В настоящее время этот метод применяют для обработки небольших объемов сточных вод на станциях, удалённых от мест производства хлора.

При проектировании электролизной установки можно использовать проекты, разработанные Гипрокоммунводоканалом для очистных сооружений с расходом хлора 1 -200 кг/сут.

Контактные резервуары (рис. 14.20) предназначены для обеспечения расчетной продолжительности контакта очищенных сточных вод с хлором или гипохлоритом натрия, их следует проектировать как первичные отстойники без скребков; число резервуаров принимается не менее 2. Допускается барботаж воды сжатым воздухом при интенсивности 0,5 м /м ч.

При обеззараживании сточных вод после биологических прудов допускается выделять отсек для контакта сточных вод с хлором.

Рис. 14.20. Контактные резервуары шириной 6 м (две секции):
1 – распределительная камера; 2 – впускной лоток; 3 – струенаправляющий щит; 4 – приямок осадка; 5 – сборный лоток; 6 – трубопровод опорожнения; 7 – воздухопровод

Осадок удаляется периодически после слива отстоенной воды. Размеры типовых контактных резервуаров приведены в табл. 14.4.

Кроме соединений хлора, для очистки сточных вод могут быть использованы соединения брома и йода, например, хлорид брома. Взаимодействие хлорида брома в воде сходно с поведением хлора. Иод также не находит применения в процессах очистки сточной воды из-за высокой стоимости: при сравнении эффективности дезинфекции одинаковых сточных вод дезинфекция йодом стоит в 15-20 раз дороже, чем дезинфекция хлором.

Озонирование. Наиболее распространенным химическим методом обеззараживания воды с использованием соединений кислорода является озонирование (озон-аллотропная модификация кислорода). Озон обладает высокой бактерицидной активностью и обеспечивает надежное обеззараживания воды даже по отношению к спорообразующим бактериям. Благодаря сильной окислительной способности озон разрушает клеточные мембраны и стенки. Обработка сточных вод озоном на заключительном этапе позволяет получить более высокую степень очистки и обезвредить различные токсичные соединения.

Исследования по токсикологической оценке озонирования показали отсутствие негативного воздействия обеззараженной воды на организм теплокровных животных и человека.

Эффект озонофлотации позволяет отказаться от применения фильтров доочистки перед озонированием и снизить затраты на проведение процесса.

В настоящее время в отечественной практике применяются трубчатые озонаторы различной конструкции (озонаторы типа ОПТ изготовляются Курганским заводом химического машиностроения). Они работают при частоте тока 50 Гц. Озонаторы комплектуются необходимыми средствами управления и контроля, автоматическими блоками компремирования воздуха, осушителями воздуха, водоотделителями, автоматическими блоками с озоном или с его водными растворами, которые изготовлены из устойчивых противокоррозионных материалов – нержавеющей стали, алюминия или пластических масс.

Основные факторы, сдерживающие и затрудняющие широкое использование озона, обусловлены относительно высокой его себестоимостью, что определяется невысоким качеством озонаторных установок промышленного типа, пропускной способностью 10-50 кг/ч и малой степенью использования (50 – 70%) озона в существующих конструкциях смесителей с водой.

Ультрафиолетовое обеззараживание. Предлагаемый способ не требует введения в воду химических реагентов, не влияет на вкус и запах воды и действует не только на бактериальную флору, но и бактериальные споры. Бактерицидное облучение действует почти мгновенно и, следовательно, вода, прошедшая через установку, может сразу же поступать непосредственно в систему оборотного водоснабжения или в водоем. Из числа возможных альтернатив хлорирования в технологической схеме очистки сточных вод предпочтение можно отдать применению ультрафиолетовых лучей, так как дезинфекция с их помощью не оказывает токсического влияния на водные организмы и не приводит к образованию вредных для здоровья химических соединений.

Эффект обеззараживания основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200-300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Бактерицидный эффект зависит от прямого воздействия ультрафиолетовых лучей на каждую бактерию. Обработанная ультрафиолетовым излучением вода должна иметь достаточную прозрачность, поскольку в загрязненных водах интенсивность проникновения УФ-лучей быстро затухает, что ограничивает использование УФ установок для обеззараживание сточных вод. Обеззараживание воды происходит вследствие фотохимического воздействия на бактерии ультрафиолетовой бактерицидной энергией, излучаемой специальными лампами.

Установки УФ-обеззараживания комплектуются ртутными лампами двух типов: высокого и низкого давления. Достоинство аргон-ртутных ламп низкого давления состоит в том, что основное излучение их совпадает с энергией максимального бактерицидного действия. В ртутном разряде низкого давления (3-4 мм рт ст.) около 70% всей излучаемой мощности приходится на область ультрафиолетовых лучей.

Однако относительно небольшая потребляемая электрическая мощность (15-60 Вт) ограничивает их применение в установках небольшой производительности для обеззараживания воды (до 20-30 м3/ч).

Исследования показали, что для обеззараживания воды могут быть использованы аргон-ртутные лампы низкого давления (так называемые “бактерицидные”) и ртутно-кварцевые лампы высокого давления.

Лампы высокого давления (по сравнению с лампами низкого давления) обладают более высокой мощностью УФ-излучения, но и более низким энергетическим коэффициентом полезного использования излучения. Влияние УФ-установок на сточные воды зависит от типа ламп. Лампы с высокой энергией излучения и “размытым” спектром излучаемых волн наряду с бактерицидным эффектом обладают эффектом окислительного воздействия. Механизм такого воздействия заключается в образовании свободных радикалов и пероксида водорода при фотолизе. Распад пероксида водорода в сточной воде сопровождается образованием вторичных свободных радикалов, вовлечением кислорода и растворенных в воде ионов металлов в процессы окисления загрязняющих веществ. Негативным последствием “размытого” спектра является процесс интенсивного потемнения кварцевых чехлов под действием излучения, что снижает КПД и срок использования ламп.

Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (400-800 мм рт. ст.) имеют потребляемую мощность 1000-2500 Вт и излучают большое количество концентрированной бактерицидной энергии, поэтому они вполне применимы для обезвреживания больших масс воды, имеющей небольшое бактериальное загрязнением и хорошие санитарно-химические показатели. Максимально допустимый срок службы ламп установлен 4500-5000 часов фактической продолжительности горения.

На рис. 14.21 приведена установка ультрафиолетового обеззараживания. Конструкция установки, получившая название «Лит», разработана для обеззараживания воды совместным воздействием Уф-облучения и фо-толитического озона. Установка состоит из эжектора специальной конструкции, установленного на входе в блок обеззараживания, трубопроводов с запорной арматурой и пускорегулирующей аппаратуры.

Рис. 14.21. Установка ультрафиолетовой дезинфекции сточных вод

При расчете установок для обеззараживания воды интенсивность бактерицидного излучения необходимо определять на расстоянии 1 м от центра ламп. Расчетная величина бактерицидного потока ламп должна приниматься на 30% ниже номинала, так как именно на эту величину происходит ослабление потока в конце срока службы ламп. Надо учитывать коэффициент поглощения водой бактерицидного излучения а, который зависит от санитарно-химических показателей обрабатываемой воды. Наибольшее поглощение вызывает цветность воды, тогда как содержание в воде солей жесткости оказывает на поглощение малое влияние при обработке питьевой воды. То же можно отнести и к сточной воде, чем выше загрязненность по взвешенным веществам и БПК, тем меньше коэффици-ент поглощения, который следует в каждом конкретном случае определять экспериментально.

Например, для питьевой воды, отвечающей принятому ГОСТу, коэффициент поглощения облучаемой воды принимается для подземных глубоких вод – 0,1 см-1, для родниковой, грунтовой, инфильтрационной -0,15 см-4, для обработанной воды поверхностных источников – 0,3 см-1.

Немаловажное значение при обработке воды бактерицидными лампами является сопротивляемость бактерий воздействию излучения. Находящиеся В воде микроорганизмы обнаруживают различную сопротивляемость действию бактерицидных лучей. Критерием стойкости различных видов микроорганизмов может служить количество бактерицидной энергии, необходимой для заданной степени обеззараживания воды, выраженной отношением конечного количества бактерий Р к их начальному количеству Р° в единице объема воды. Это отношение называется степенью обеззараживание.

Коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий характеризует количество бактерицидной энергии и зависит от вида бактерий. Эффект обеззараживания воды определяется по количеству оставшихся в живых бактерий кишечной палочки, т.к. они имеют повышенную сопротивляемость воздействию бактерицидных лучей по сравнению с патогенными неспорообразующими бактериями. Коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий в мквт-с/см2 – принимается равным 2500.

Применение источников бактерицидного излучения для обеззараживания воды возможно как при размещении их в воздухе над свободной поверхностью облучаемой воды, так и при погружении в воду в кварцевых чехлах, защищающих лампы от влияния температуры воды.

Опыт эксплуатации УФ установок за рубежом показал, что самые значительные эксплуатационные затраты обусловливаются необходимостью замены ультрафиолетовых ламп и возможной их чистки в период работы.

Другие методы обеззараживания. Перманганат калия. Этот реагент взаимодействует с органическими и неорганическими веществами, что препятствует его дезинфицирующему действию, в результате оно оказывается намного ниже, чем у хлора и озона. Дезинфицирующее действие пи-роксида водорода также проявляется при высоких дозах.

Известь. Известкование применяется обычно в сочетании с удалением аммонийного азота из сточных вод отдувкой. Необходимый гигиенический эффект при обработке сточных вод достигается при использовании больших доз реагентов, что сопровождается образованием огромного количества осадка. Этот факт, так же как и высокая стоимость обеззараживания этим методом, существенно ограничивает применение известкования и делает его неприемлемым для использования на малых, средних и крупных станциях аэрации.

Феррит натрия. Твердая соль, содержащая железо в степени окисления (+6), служит одновременно окислителем и коагулянтом. Это один из самых эффективных неорганических дезинфектантов, однако его использование связано с проблемами синтезирования реагента и не вышло из стадии лабораторных испытаний. Мало распространенным реагентом является перуксусная кислота. Опытно-промышленные испытания в Англии показали ее эффективность.

Радиационное обеззараживание. Гамма-установки типа РХУНД работают по следующей схеме: сточная вода поступает в полость сетчатого цилиндра приемно-разделительного аппарата, где твердые включения (бинты, вата, бумага и т.п.) увлекаются вверх шнеком, отжимаются в диффузоре и направляются в бункер-сборник. Затем сточные воды разбавляются условно чистой водой до определенной концентрации и подаются в аппарат гамма-установки, в котором под действием гамма-излучения изотопа Со60 происходит процесс обеззараживания. Обработанная вода сбрасывается в канализационную систему городских сточных вод.

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Обеззараживание сточных вод

Методы обеззараживания сточных вод

Известно, что практически во всех типах сточных вод содержатся патогенные микроорганизмы – возбудители таких заболеваний как холера, дизентерия, брюшной тиф, паратиф А и В, сальмонеллезы, вирусные гепатиты А и Е, полиомиелиты 1-3 типов, энтеровирусные и аденовирусные заболевания, амебиоз, лямблиоз, лептоспироз, бруцеллез, туберкулез, туляремия, гельминтозы, кампилбактериозы.

Болезни, вызываемые этими микроорганизмами, различны и в неблагоприятных случаях могут приводить к серьезным последствиям для человека. По данным ВОЗ, уже в 70-х годах структура заболеваемости двух третей населения земного шара свидетельствовала о явном, преобладании инфекционных заболеваний, обусловленных загрязнением водоемов. Действительно, с точки зрения здоровья людей обеззараживание самая важная стадия обработки сточных вод.

Так, например, согласно немецким стандартам по степени опасности воды делятся на 5 классов:

1. в воде отсутствуют токсические вещества, вредные для здоровья и придающие воде привкусы и запахи;
2. вода имеет привкус, запах и окраску;
3. вода содержит небольшое количество вредных веществ;
4. вода содержит ядовитые или очень ядовитые, канцерогенные или радиоактивные вещества;
5. вода содержит возбудителей инфекционных заболеваний.

Современные станции водоочистки сточных вод в значительной мере освобождают воду не только от механических и химических загрязнений, но и от патогенной микрофлоры. Однако, даже самые высокоэффективные водоочистные сооружения не обеспечивают дезинфекции стоков без специальных устройств обеззараживания. Вместе с тем, в ряде случаев из-за отсутствия, малой мощности и неэффективной работы водоочистных сооружений происходит сброс в водные объекты неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод. Зачастую на водоочистных сооружениях системы обеззараживания отсутствуют вовсе.

В связи с высокой опасностью сточных вод, технологическая схема водоочистных сооружений обязанна включать обеззараживающую стадию.

Методы, применяемые для обеззараживания сточных вод (СВ) условно можно разделить на следующие группы:

• химические (применение различных соединений хлора, озона, перекиси водорода и др.) методы обеззараживания сточных вод;
• физические (термические, с использованием различных излучений, электрические, электромагнитные);
• физико-химические (флотация, коагуляция, электрофильтрование, сорбция);
• обеззараживание сточных вод в условиях искусственных и естественных биоценозов.

Среди химических методов обеззараживания наиболее распространенным в настоящее время является хлорирование.

Хлорирование – самый экономичный метод обеззараживания.

Наиболее распространенным химическим методом обеззараживания с использованием соединений кислорода является озонирование.

Однако, как показывают данные большинства исследователей для инактивации вирусов в сточной воде, требуются значительно более высокие дозы озона чем для тех же микроорганизмов в чистой воде. Обеззараживание сточных вод озоном целесообразно применять после ее очистки на фильтрах или после физико-химической очистки, обеспечивающей снижение содержания взвешенных веществ не менее чем, до 3 – 5мг/дм 3 и БПКполн до 10 мг/дм 3 .

Вторым по распространенности кислородсодержащим реагентом является перманганат калия.

Этот реагент взаимодействует с органическими и неорганическими веществами, что препятствует его дезинфицирующему действию, в результате оно оказывается намного ниже, чем у хлора и озона.

Пероксид водорода, как обеззараживающий агент.

В настоящее время возрос интерес и к пероксиду водорода, как обеззараживающему агенту, обеспечивающему осуществление экологически чистых процессов без образования токсичных продуктов как при обработке сточной воды, так и питьевой воды. Однако установлено, что Н₂O₂ оказывает инактивирующее действие на бактерии только в довольно высоких концентрациях. Такие дозы приводят как к высоким затратам на дезинфекцию, так и к сбросу сточных вод с повышенным содержанием пероксида водорода, для которого установлены жесткие предельно допустимые концентpации: 0,1 и 0,01 мг/дм 3 в водоемах культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения соответственно.

Из щелочных реагентов ограниченное применение для обеззараживания сточных вод нашла известь.

Известкование применяется обычно в сочетании с удалением аммонийного азота из сточных вод отдувкой. Необходимый гигиенический эффект при обработке сточных вод достигается при использовании больших доз реагентов, что сопровождается образованием огромного количества осадка. Этот факт, также как и сравнительно медленное действие на микрофлору, существенно ограничивает применение известкования и делает его неприемлемым для использования на средних и крупных станциях аэрации.

Из физических методов обеззараживания наибольшее применение нашел ультрафиолетовый (УФ) метод обработки.

Создание мощных источников излучения, новые конструктивные решения УФ – установок, снабженных чувствительными датчиками, позволяющими измерять и контролировать интенсивность излучения в обрабатываемой воде и обеспечивать автоматическое регулирование интенсивности в зависимости от качества обрабатываемой воды, сделали этот метод конкурентоспособным, сравнимым по стоимости с хлорированием. Действующие в России нормативы по дозе ультрафиолетового излучения в 16-20 мДж/см 2 для питьевой воды и 28-30 мДж/см 2 для хозяйственно – бытовых и промышленных стоков не обеспечивают достаточной инактивации патогенной микрофлоры.

Более того, необходимо учитывать повышение устойчивости микрофлоры к воздействию хлора, озона и ультрафиолета. Это естественный процесс эволюции. При использовании УФ-обеззараживания необходимо учитывать все факторы, влияющие на процесс дезинфекции. В настоящее время накоплен обширный материал по воздействию УФ-излучения на различные виды микроорганизмов, которые по устойчивости к ультрафиолету располагаются в ряд: вегетативные бактерии вирусы бактериальные споры цисты простейших. При этом установлено, что УФ-излучение действует на вирусы намного эффективнее, чем хлор. Эффект обеззараживания при УФ – дезинфекции основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200 – 300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, он обусловлен фотохимическим реакциями, в результате которых происходят необратимые повреждения ДНК и других структур клетки. Бактерицидный эффект зависит от прямого воздействия ультрафиолетовых лучей на каждую бактерию. Многочисленные исследования показали отсутствие вредных эффектов после облучения воды даже при дозах, намного превышающих практически необходимые.
Обеззараживаемая ультрафиолетом вода должна иметь достаточную прозрачность, поскольку в загрязненных водах интенсивность проникания УФ – лучей быстро затухает.

Такие физические методы обеззараживания сточных вод, как обработка воды ускоренными электрическими зарядами, электрическими разрядами малой мощности, переменным электрическим током, магнитная обработка, термообработка, обработка ультразвуком, микрофильтрование, радиационное обеззараживание используются достаточно редко из-за высокой энергоемкости или сложности аппаратуры.