Устройство канализации при отсутствии централизованной системы представляет собой сложную инженерную задачу. Схема канализации обусловлена типом оборудования для туалета, общим объемом «серых» сточных вод из умывальников, ванн, стиральных машин, бассейнов. А также геологическими особенностями местности: глубиной залегания грунтовых вод, фильтрующими способностями грунтов, наличием в непосредственной близости от очистных сооружений водозаборов.
Сточные воды, поступающие в канализационную сеть, могут содержать отбросы минерального происхождения (песок, глину, частицы шлака, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи); гниющие органические вещества (животного и растительного происхождения); болезнетворные бактерии, вредные химические вещества. Методы очистки сточных вод, применяемые в локальных системах канализации, можно разделить на три основных типа: механический, химический и биологический.
Химический способ очистки сточных вод основан на применении различных реагентов, которые переводят растворенные примеси в труднорастворимое состояние. Далее происходит осаждение этих веществ. Этот метод, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод.
Механическая очистка заключается в удалении из сточной жидкости отбросов минерального происхождения, находящихся в ней в нерастворенном, а частично во взвешенном состоянии, а также и от посторонних предметов, плавающих в сточных водах. При использовании механического способа очистки происходит отстаивание и фильтрация сточных вод. Один из минусов этого метода заключается в том, что не происходит очистки воды от растворенных органических загрязнений. Поэтому сооружения механической очистки (отстойники, песколовки, решетки и сита) чаще всего являются предварительной ступенью перед биологической очисткой.
В биологической очистке сточных вод участвуют бактерии, которые в зависимости от их отношения к кислороду делятся на две группы: аэробы (использующие при своем дыхании растворенный в воде кислород) и анаэробы (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода).
Анаэробная (без доступа воздуха) очистка осуществляется в закрытых емкостях (метантенках, септиках, двухъярусных отстойниках), где идет сбраживание органических загрязнителей при помощи метанобразующих бактерий-анаэробов.
При аэробной (с подачей воздуха) очистке сточных вод применяют дренирующие поля, фильтрующие колодцы, биологические фильтры и аэротенки, в которых интенсивно, происходит процесс очистки. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, поступает из окружающего воздуха либо его нагнетают специальными компрессорами (воздуходувками). Большое количество органических веществ, содержащихся в сточных водах, служит благоприятной питательной средой для бактерий-аэробов, которые способны поглощать в процессе своей жизнедеятельности различные органические вещества. Во время биологической очистки создается активный ил. Канализационные стоки смешиваются с активным илом, значительно ускоряя и улучшая процессы окисления. В результате чего болезнетворные микробы поглощаются активным илом, погибают либо становятся его активными агентами или происходит их распад на безвредные. Благодаря этому вода теряет склонность к загниванию, становится прозрачной, снижается ее бактериальное загрязнение.
В современных очистных сооружениях с биологической очисткой используются оба типа бактерий: анаэробы и аэробы. Сначала канализационный сток попадает в емкость с анаэробами и окисляется там в течение 2–3 суток, затем он проходит процесс доочистки в емкостях с аэробами или в естественных условиях. Сточная жидкость при биологической очистке почти полностью освобождается от органических веществ и вредных бактерий.
Рис. 24. Биотуалет
Для летнего домика можно выбрать более дешевый вариант: устроить очистку для стока серой воды из раковин и душа и использовать биотуалет (рис. 24). Это промежуточный вариант для тех, кто не хочет устанавливать дорогостоящую канализацию и вместе с тем желает, чтобы «отхожее место» было удобнее «нужника» - люфт- или пудр-клозета.
Многие люди, пользуясь очищенной водой, даже не подозревают, какими методами это достигнуто. Тем не менее, сейчас существует ряд способов очистки, таких как: механический, биологический, биохимический. химический, физико-химический, которые, в свою очередь, подразделяются на виды. В ряде случаев эти методы применяются комплексно. Какой из них наиболее эффективен - об этом будет речь ниже.
Очищение воды от присутствующих в ней различного рода примесей, тяжелых металлов и их соединений — кропотливый технологический процесс. Сейчас есть множество методов получения чистой жидкости, различаются способы очистки сточных вод по степени загрязнения и концентрации примеси в воде.
Зачем чистить стоки?
Главной целью очищения является разрушение загрязнений различной природы и их удаление. Это сложный производственный процесс, готовая продукция которого представляет собой . Её параметры доведены до установленных нормативов. Причем требования, предъявляемые к воде для различных целей, существенно отличаются и неуклонно усиливаются.
Методы очистки
Выбор способа очистки зависит от типа загрязнений. Чаще всего максимальная фильтрация достигается комбинированием различных методов.
Из всего разнообразия существующих методов можно выделить основные виды:
- Механический — очистка сточных вод осуществляется от нерастворимых примесей.
- Химический. На этом этапе происходит обезвреживание кислот и щелочей.
- Биохимический. Вместе с химическими реагентами используются микроорганизмы, которые в качестве пищи употребляют загрязнения.
- Биологический. Водоочистка происходит без применения химикатов.
- Физико-химическая очистка сточных вод включает в себя несколько видов, каждый из которых будет рассмотрен ниже.
Механический
Используют для предварительного очищения стоков от нерастворимых загрязнений и применяют в комплексе с другими видами. Сама очистка осуществляется в несколько этапов.
Очищение
В процессе отстаивания частицы, с удельным весом большим, чем у воды, оседают на дно, а с меньшим — поднимаются на поверхность. К легким можно отнести масла, нефть, жиры, смолы. Подобные примеси присутствуют в производственных стоках. Впоследствии происходит их удаление из очистных сооружений и отправка на обработку.
Важно! Чтобы отделить природные твердые взвеси пользуются особым вариантом отстойников — песколовками, которые выполняются трубчатыми, статическими или динамическими.
Процеживание и фильтрация
Для отделения крупных загрязнений в виде бумаги, тряпок и пр. служат решетки. Для улавливания мелких частиц при очищения воды используют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры. С этой же целью применяют микропроцеживатели, состоящие из барабана, снабженного сеткой. Смыв отделенных веществ в бункер-уловитель происходит под воздействием воды, которая подается через форсунки.
Биохимический
Система очистки сточных вод, которая в процессе работы вместе с химикатами использует специальные микроорганизмы, бывает двух видов:
Первые осуществляют водоочистку в естественных условиях. Это могут быть водоемы, поля орошения где необходима доочистка почвы. Для них характерна низкая эффективность, большая зависимость от условий климата и необходимо наличие больших площадей.
Вторые функционируют в обстановке искусственной среды, где для микроорганизмов создаются благоприятные условия. Это заметно повышает качество очистки. Такие станции можно поделить на три вида: аэротенки, био- и аэрофильтры.
- Аэротенки. Продуктивная биомасса представляет собой активный ил. При помощи специальных механизмов он смешивается с доставленными стоками в единую массу.
- Биофильтр — это устройство, где предусмотрена фильтрующая засыпка. Для неё используют такие материалы, как шлак, керамзитовый гравий.
- Аэрофильтр сооружен по такому же принципу, но в фильтрующий слой принудительно подается воздух.
Биологический
Биологические методы очистки сточных вод применяют тогда, когда имеются загрязнения органической природы. Больший эффект наблюдается при использовании аэробных бактерий. Но для обеспечения их жизнедеятельности требуется кислород. Поэтому при работе в искусственных условиях необходима закачка воздуха, что приводит к увеличению затрат.
Применение анаэробных микроорганизмов снижает расходы, однако уступает по эффективности. Для увеличения качества фильтрации производят доочистку ранее переработанных стоков. Наиболее часто с этой целью используются контактные осветлители, представляющие собой многослойный фильтр. Реже — микрофильтры.
Очистка сточных вод этим методом избавляет их от токсичных примесей, но одновременно происходит насыщение фосфором, азотом. Сброс такой воды нарушит экологическую систему водоема. Удаление азота осуществляется другими способами.
Физико-химический
Такой метод очистки позволяет выделять из стоков мелкодисперсные и растворенные смеси неорганических соединений и разрушать трудноокисляемые органические вещества. Существует несколько видов такой очистки, выбор которого зависит от объема воды и количества содержащихся в ней примесей.
Коагуляция
Этот вид предполагает внесение химических реактивов: солей аммония, железа и т.п. Вредные примеси оседают в виде хлопьев, после чего их изъятие не представляет трудностей. При коагуляции мелкие частицы слипаются в крупные соединения, что значительно повышает эффективность процесса осаждения. Подобный метод очистки выделяет из стоков основную часть нежелательных включений. Он находит применение при возведении промышленных очистных систем.
Флокуляция
Для ускорения процесса, при котором происходит образование осадка, дополнительно применяют флокуляцию. Молекулярные соединения флокулянта при контакте с вредными примесями объединяются в одну систему, что позволяет снизить количество коагулянта. Хлопья, выпавшие в осадок, удаляются механическим способом.
Флокулянты бывают различного происхождения: природного (диоксид кремния) и синтетического (полиакриламид). На скорость процесса флокуляции оказывают влияние порядок добавки реактивов, температура и уровень загрязнения воды, с какой частотой и силой происходит смешивание. Время нахождения стоков в смесителе — 2 мин, а контактирование с реагентами — до одного часа. После чего осуществляют осветление воды в отстойниках. Сократить затраты коагулянтов и флокулянтов позволяет двойная обработка сточных вод, когда первоначальное отстаивание проводят без применения реагентов.
Адсорбция
Важно! Существует ряд веществ, которые способны поглощать вредные примеси. На этом основывается метод адсорбции. В качестве реагентов используют активированный уголь, монтмориллонит, торф, алюмосиликаты.
Очистка сточных вод этим способом дает высокую результативность, позволяет удалять различные виды загрязнений. Адсорбция бывает двух типов: регенеративная и деструктивная.
Первый вариант обусловлен удалением вредных примесей из реагента и лишь после этого происходит их утилизация. Во втором — они уничтожаются одновременно с адсорбентом.
Экстракционный
Вредные примеси помещают в смесь, состоящую из двух жидкостей, которые не растворяются одна в другой. Применяют тогда, когда необходимо удалить из стоков органические вещества.
Метод основан на добавлении определенного объема экстрагента. При этом вредные вещества оставляют воду и концентрируются в созданном слое. Когда их содержание достигает максимального значения, экстракт удаляется.
Метод ионного обмена
Благодаря обмену, происходящему между контактирующими фазами, можно выводить радиоактивные элементы: свинец, мышьяк, ртутные соединения и т.д. При высоком содержании токсичных веществ этот метод особенно эффективен.
Химический
Все химические методы очистки сточных вод основаны на добавлении реагентов, которые преобразуют растворенные вещества в состояние взвеси. После этого они удаляются без каких-либо трудностей.
В качестве реактивов применяют:
- окислители (озон, хлор);
- щелочи (сода, известь);
- кислоты.
Нейтрализация
Очистка сточных вод подобным способом нейтрализует патогенные бактерии, выводит уровень рН на требуемый норматив (6,5-8,5). Для этого применяют следующие методы:
- смешивают щелочи и кислоты в форме жидкостей;
- вводят химические реагенты;
- фильтруют стоки, содержащие кислоты;
- нейтрализуют газы с помощью щелочей и кислоты — раствором аммиака.
Окисление
Когда не удалось удалить примеси механическим способом и отстаиванием, используют окисление. Реагентами в этом случае выступают озон, бихромат калия, хлор, пиролюзит и др. Озон применяется редко из-за высокой стоимости процесса и при большой концентрации он взрывоопасен.
Процесс восстановления
Важно! Суть метода: восстанавливается физическое состояние всех вредных загрязнений, а затем удаляют их методом флотации, отстаиванием или фильтрацией.
Когда необходимо произвести очищение от мышьяка, ртути, хрома используют этот метод.
Флотация
Метод флотации — очистка под воздействием воздуха под высоким давлением
Это способ, при котором всплытие мусора на поверхность достигается добавлением в сточные воды вихревых потоков воздуха. Эффективность метода будет зависеть от гидрофобности частиц. Устойчивость воздушных пузырей к разрушению повышают добавкой реагентов.
Эффективность очистки сточных вод различными методами для наглядности можно представить в виде таблицы.
Переработанные осадки, которые являются результатом очистки бытовых сточных вод и некоторых промышленных отраслей могут быть использованы сельским хозяйством в качестве удобрений.
Alex , 20 мая 2017 .Задайте свой вопрос по статье
Канализация в любом частном доме это один из важнейших элементов, который может обеспечить достаточно комфортную жизнь. Если, еще недавно наши бабушки и дедушки, жившие в деревнях и селах, обходились обычной выгребной ямой, куда сливались все нечистоты, и которая распространяла далеко не самый приятный аромат по всей округе, то теперь люди стремятся установить полноценную систему очистки сточных вод. В настоящее время используют много различных систем, для очистки сточных вод, от обычных накопительных резервуаров, до сложных биотехнических комплексов глубокой очистки воды.
Варианты решения вопроса обустройства канализации в частном доме
Системы очистки сточных вод для частного дома, можно уверенно разделить на несколько основных групп:
- Накопительные емкости.
- Однокамерные септики.
- Многокамерные септики.
Накопительные емкости
Это герметичные резервуары, которые устанавливаются ниже уровня земли и оснащаются доступным выходом на поверхность для откачивания скапливаемых в них нечистотах. Для обустройства таких резервуаров используют довольно много вариантов, самый простой из которых это готовые емкости, из металлических цистерн или пластиковых еврокубов в защитной металлической сетке.
Установка накопительной емкости для канализации частного дома
Помимо этого резервуар для сбора сточных вод можно сделать из бетонных колец, установив их на бетонную подушку и герметизировать все стыки и технологические отверстия, или отлить бетонную емкость непосредственно в вырытом котловане. Несмотря на простоту конструкции, подобные резервуары не пользуются достаточной популярностью по причине необходимости постоянной откачки сточных вод с твердыми отходами.
Выполнить такую работу могут только ассенизаторские машины с мощными насосами и резервуарами для откачиваемой грязи. Такая услуга в некоторых регионах достаточно дорога, а учитывая, что обращаться к ней придется регулярно, использование канализации становится накладным. Еще одним существенным недостатком накопительных резервуаров для нечистот, является риск разрушения емкости и просачивания нечистот в почву, а затем и в грунтовые воды, которые могут использоваться для водозабора. Особенно это касается металлических емкостей, которые хоть и обрабатываются специальными защитными составами, внутри и снаружи, но все равно подвергаются коррозии из-за постоянного негативного воздействия окружающей среды и химических элементов, содержащихся в моющих средствах и попадающих в резервуар вместе со сточными водами. Проверять состояние и целостность закопанной под землю цистерны или металлического бака, практически невозможно, так как для этого ее необходимо извлекать из грунта.
Подобные сооружения из бетона, хоть и более устойчивы к коррозии, но все равно разрушаются от времени.
Исключения составляют пластиковые резервуары, которые не бояться коррозии. Если, во время монтажа были соблюдены все защитные меры предохраняющие резервуар от внешнего механического и физического воздействия накопительный бак из пластика может служить вечно. Проблема пластиковых накопителей в ограниченных размерах. Хотя современные технологии позволяют выплавлять достаточно объемные емкости из пластика по прочности практически не уступающие своим железным аналогам.
Однокамерные септики
Этот вид очистительных сооружений изготавливается двух типов. Наиболее дешевый вариант это дренажный колодец без дна. Для фильтрации сточных вод в такой колодец на дно засыпается песок и гравийная смесь. Объем такого септика ограничивается объемом резервуара, который используется в качестве дренажного колодца. Наиболее распространенным способом является строительство однокамерного септика из бетонных колец, которые монтируют друг над другом в специально вырытой яме. Для того чтобы загрязнения из сточных вод не уходили в верхние слои грунта, где располагается корневая система большинства растений, стыки между кольцами тщательно герметизируют. Такой вид септика рекомендовано устанавливать только на участках с максимально низким горизонтом грунтовых вод, в противном случае, частично отфильтрованные сточные воды и грязь могут просачиваться через небольшую толщу грунта и загрязнять подземные источники воды. Помимо бетонных колец для однокамерных септиков можно использовать металлические резервуары, в дне которых проделываются достаточно большие отверстия для отвода слива канализации.
установка канализационного септика для частного дома
Более приемлемый вариант однокамерного септика, который способен не только обеспечить достаточно качественную канализационную систему, но и не загрязнять окружающую среду, является герметичный резервуар с выходом на фильтрационные поля или инфильтратор. Септики такого плана продаются в готовом заводском варианте или изготавливаются самостоятельно. Конструкция очистительных сооружений с однокамерной системой достаточно проста, это и обуславливает возможность построить его самостоятельно. Герметичный резервуар, в который подключается канализация с дома можно сделать из любого подходящего материала. Зачастую это те же бетонные кольца, только установленные на бетонную подушку для исключения выхода сточных вод в грунт. Данный резервуар служит в качестве отстойника в котором происходит оседание твердых, нерастворимых частиц грязи на дно, а более легкие жировые и химические частицы наоборот всплывают на поверхность.
Частично отстоянная вода из средней прослойки через переливную трубу выводится на фильтрационные поля или инфильтратор, которых происходит окончательная очистка и слив в грунт. Инфильтратор, также как и фильтрационное поле, по сути, является тем же механическим природным фильтром из песчано-гравийной смеси. Для обеспечения лучшей фильтрации такая смесь засыпается на достаточно большой площади, а сточные воды распространяются по ней равномерно. Профессиональные заводские инфильтраторы могут оснащаться системой сбора сточных вод для слива их не в грунт, а в систему сточных канав, если такие имеются поблизости. Основным недостатком подобных септиков является необходимость периодического откачивания твердых отходов и активного ила из отстойника, а также замена песка и гравия по мере их забивания и заиливания. Еще один недостаток это достаточно жесткие условия допускающие монтаж канализации со сливом в почву.
Многокамерные септики
Устройства с несколькими соединяющимися резервуарами являются достаточно эффективными для очистки сточных вод в частном доме. Для создания септиков такого типа используют 2-3 герметичные емкости, изготовленные из металла, пластика или бетона соединенные переливными трубами. Нередко в таких трубах устанавливаются дополнительные механические фильтры и жироулавливатели, для улучшения процесса очистки.
установка многокамерного септика с системой тонкой очистки
В основном первые две камеры септиков служат для отстаивания воды, только в отличие от однокамерных септиков, отстаивание происходит более качественное. В одной из емкостей обустраивается так называемый биологический фильтр. Для этого в нее подсаживаются колония аэробных бактерий, которые активно участвуют в разложении органических остатков человеческой жизнедеятельности. В отличие от анаэробных бактерий, используемых в выгребных ямах и однокамерных септиках, аэробные бактерии не могут развиваться без постоянного притока кислорода. По этой причине обязательно обустройство вентиляционной системы. В зависимости от размеров резервуара и соответственно от объемов сточных вод, вентиляция может изготавливаться с естественным притоком или с системой принудительного нагнетания кислорода. Преимущество принудительной вентиляции в постоянном притоке воздуха для бактерий разлагающих органические остатки, но ее энергозависимость является и ее недостатком. В случаи отключения электричества приток кислорода прекращается, и бактерии могут погибнуть.
После прохождения нескольких камер отстаивания и обработки при помощи бактерии, сточные воды выводятся в инфильтратор или аэрационные поля, которые также закапываются в грунт. Устанавливая систему с аэрационными — фильтрационными полями, следует помнить о том, что над ними и в радиусе нескольких метров вокруг не рекомендуется посадка плодоносящих растений. В противном случае есть риск того, что растения через корни впитают частицы грязи и передадут их в качестве вредных веществ в плоды, которые человек может употребить в пищу. В инфильтраторе с пластиковым куполом такая проблема не возникает так как сброс очищенной воды происходит глубоко под землей. Единственным ограничением в данном случае становится высадка крупных деревьев с развитой корневой системой, которая способна повредить пластик.
Станции биоочистки канализации в частном доме , позволяют получить полностью очищенную воду, которую можно использовать повторно для бытовых нужд, например, для поливов. Это сложные устройства, напоминающие многокамерные септики по своей конструкции, но с гораздо более сложным устройством, обеспечивающим их эффективность и полностью автономный принцип работы.
установка станции биологической очистки
Помимо отстаивания воды и отделения жировых компонентов, которое происходит в первом резервуаре, сбрасываемая далее и частично очищенная вода насыщается большим объемом кислорода. Этот процесс называется аэрация жидкости. В результате осветленная вода попадает в камеру с активным биологическим илом, который насыщен аэробными бактериями, активно участвующие в разложении органики. Последним этапом в очистке является обработка воды химическими веществами, которые полностью убивают бактерии.
Учитывая, что переливы, насыщение кислородом и система принудительной вентиляции управляется в автоматическом режиме, станции очистки необходима постоянная подача электричества. Помимо этого станции такого типа являются одним из самых дорогих, хоть и эффективным методов очистки сточных вод. Это обуславливает их небольшую популярность среди рядовых потребителей. Нередко станции биологической очистки устанавливают на несколько домов расположенных поблизости.
Ограничений для установки подобных сооружений практически нет, так как глубокая очистка и полностью герметичные резервуары устройства исключают случайное загрязнение почвы и грунтовых вод.
Выбор канализационной системы
Подбор очистительных сооружений зависит от ряда определенных факторов, которые являются индивидуальными в каждом отдельно взятом случае:
- Финансовые возможности потребителя. Более современные септики, которые очищают воду до 85-95% стоят достаточно дорого и не всегда по карману рядовому потребителю.
- Объем септика, определяется минимальным ежедневным уровнем сточных вод, сливаемых в канализацию. Расчет необходимого объема обычно делают специалисты, учитывающие все индивидуальные особенности канализационной системы, но и самостоятельно можно провести этот расчет по простой формуле.
В среднем на одного человека в день приходится от 150 до 200 литров жидкости спущенной в канализацию. Эти цифры являются усредненными и включают не только непосредственный слив воды, но и использование стиральных, посудомоечных машин и другой бытовой техники. Минимальный объем септика должен покрыть не менее 3 суточного объема, то есть на одного постоянно проживающего человека использующего канализацию необходим объем септика в 600 литров. Для двух людей это будет 1200 литров для трех — 1800 литров и так далее.
- Тип почвы, глубина залегания грунтовых вод, расположения поблизости природного водоема и возможность слива в общие сточные канавы, в некоторых случаях определяет возможность установки того или иного типа септика.
- Доступность вызова ассенизаторской машины . Достаточно часто в отдаленных регионах отсутствует услуга вызова ассенизаторов или она оказывается слишком невыгодна в финансовом плане. В таком случаи стоит задуматься об обустройстве септика с возможностью прочищать отстойники, в которых скапливаются твердые отходы своими силами.
- Возможность постоянной подачи электричества. Особенно важно для септиков и станции биологической очистки, в которых используются аэробные бактерии, системы принудительной вентиляции и циркуляционные насосы.
установка септика в грунт
В целом, правила монтажа септика или другого типа очистительного сооружения исходят из целого ряда индивидуальных особенностей, но есть и общие рекомендации в этом вопросе.
Котлован, где устанавливается септик необходимо утеплить, для того, чтобы исключить риск промерзания жидкости в резервуарах зимой, когда температура опускается достаточно низко. В ряде регионов рекомендуют утеплять также и канализационные трубы выводящие стоки из дома в очистные сооружения. Учитывая, что канализация работает на основе самотека монтаж септика необходимо проводить так, чтобы канализационные трубы находились под углом не менее 2-3 градусов с наклоном от дома к септику.
При монтаже достаточно больших очистительных сооружений котлован для них копается не ближе чем в 3-5 метрах от капитальных построек. В противном случае есть риск просадки фундамента дома. Также достаточное удаление обеспечит отсутствие запаха в жилой зоне, даже если септик выйдет из строя и начнет неприятно пахнуть.
Ну и конечно следует следить за тем, чтобы сточные воды из дренажных колодцев или инфильтраторов не загрязняли окружающую среду. Для этого не рекомендуется устанавливать очистительные установки ближе чем в 30-50 метрах от скважин для забора питьевой воды.
Деятельность человека, как и любого другого живого существа, всенепременно сопровождается выделением немалого количества отходов жизнедеятельности. В современных условиях практически все из них уносятся вдаль водами канализационных рек. Наконец, нашу цивилизацию практически невозможно себе представить без огромного количества заводов и прочих предприятий, которые также во множестве продуцируют сточные воды.
О процессе обезвреживания стоков
Очистка сточных вод является процессом, после прохождения которого стоки пригодны для использования в технических целях или же возврата в окружающую среду без ущерба для последней. Словом, способ зависит от дальнейшего использования жидкости. К примеру, сточные воды от раковин - не то же самое, что содержимое сливных ям, куда спускается содержимое унитаза.
Почему это так важно?
В апреле 1993 года более 400 тысяч человек в Милуоки оказались на больничной койке в результате попадания в питьевую воду криптоспоридии. После этого случая, который получил мощный резонанс в ВОЗ, мировая общественность стала намного осторожнее относиться к той жидкости, которая течет из-под кранов под видом «питьевой воды». Это мнение только окрепло после обнародования некоторых случаев эпидемий в Индии, в результате которых сотни человек умерли. А ведь дело было в обычной кишечной палочке, попавшей в водопровод из плохо очищенных стоков! Так что очистка сточных вод - чрезвычайно важный процесс, который сохраняет жизнь и здоровье людей.
Любые загрязнители коренным образом меняют вкус, цвет и запах жидкости, не говоря уже о ее пригодности для использования в пищевых или технических целях. Наиболее опасными являются промышленные стоки, так как в них нередко содержатся такие концентрации тяжелых металлов и иных веществ, которые в десятки и сотни раз превышают самые «оптимистичные» ПДК. Конечно, в этом случае все зависит от конкретного производства, которое сбрасывает сточные воды. Канализация среднестатистического города по сравнению с ними может показаться «родником», так как в ней, по крайней мере, не бывает радиоактивных изотопов или огромного количества тяжелых металлов.
Классификация стоков
Опасные загрязнения, которые делают воду непригодной для питья и использования в бытовых целях, можно квалифицировать как физические, химические, биологические факторы. Особняком стоит выброс радиоактивных изотопов. Соответственно, классификация загрязнений будет идентична причинам, которые их вызывают:
- Механические факторы. Характеризуются резким увеличением мельчайшей механической взвеси в жидкости.
- Химические. В воде повышено содержание любых химических соединений. При этом не имеет значения, могут ли эти вещества оказывать негативное влияние на здоровье человеческого организма.
- Биологические и бактериологические (бытовые сточные воды). Очень опасный вид загрязнений, так как в этом случае в воде превышено содержание микроорганизмов. В самом начале статьи мы уже говорили, чем это чревато.
- Тепловые загрязнения. Так называется сброс в реки и другие водоемы воды из прудов-охладителей при ТЭЦ и АЭС. Не стоит относиться к этой разновидности легкомысленно, так как подобные явления приводят к массовой гибели эндемиков, приспособленных к низким температурам воды, которые характерны именно для нашей местности.
- Радиоактивные. В воде и донных осадках обнаруживаются радиоактивные изотопы. Такое бывает, когда неисправна система сточных вод на некоторых промышленных предприятиях или АЭС.
Характеристика основных разновидностей отходов
В наших условиях наиболее распространены стоки трех типов:
- Примеси неорганического происхождения, включая даже нетоксические соединения.
- Вещества органического происхождения.
- Смешанные стоки.
Очень опасны отходы металлургических производств, так как в них содержится огромное количество тяжелых металлов и прочих токсичных соединений. Они изменяют физические свойства воды. В тех водоемах, куда попадает эта отрава, погибает все живое, включая деревья и прочую растительность по берегам. Органику же сбрасывают нефтеперерабатывающие комплексы и подобные производства. В стоках есть не только сравнительно безопасная нефть, но и предельно ядовитые фенолы и подобные им вещества. Кроме того, не следует сбрасывать со счетов предприятия животноводческого типа.
Они выбрасывают гигантское количество органики. Последний вызывает резкое ухудшение органолептических свойств воды. В водоемах, куда попадают сточные воды предприятий, происходит резкое развитие микроскопических водорослей, цветение, в жидкости до минимума падает содержание кислорода. Рыбы и прочие гидробионты погибают. Производство электроники, в том числе травление печатных плат и выпуск радиотехнической продукции различных типов, дает стоки смешанного типа. В их составе имеются красители, тяжелые металлы, ацетон, фенолы и прочие соединения.
Опасность попадания в воду нефтепродуктов
В настоящее время ученые всего мира бьют тревогу, так как в Мировой океан попадает гигантское количество нефти. Она образует на поверхности воды тончайшую пленку, которую порой можно заметить только по радужным разводам. Это не только приводит к значительному ухудшению органолептических свойств жидкости, но и к резкому снижению поступления кислорода, который попадает в океан путем диффузии. Опять-таки страдают гидробионты, причем особенно бьет нехватка этого вещества по кораллам, численность которых в морях и океанах катастрофически падает с каждым годом. Всего лишь 10 мг нефти и нефтепродуктов делают воду абсолютно непригодной для питья и жизни живых существ.
Чрезвычайно опасны фенолы, о которых мы неоднократно упоминали выше. Они присутствуют в стоках практически всех промышленных предприятий. Особенно это относится к тем из них, которые занимаются производством кокса. В присутствии этих веществ происходит массовая гибель обитателей прудов, рек, морей и океанов, а сама вода приобретает крайне неприятный, гнилостный запах.
Какие в них имеются вещества?
На очистные сооружения сточных вод попадают стоки следующего состава:
- Белки - 28%.
- Углеводы - 17,5%.
- Жирные кислоты - 10%.
- Масла, жиры - 27%.
- Детергенты - 7%.
Как можно заметить, основная доля загрязняющих веществ - органика. В промышленных условиях обсуждать какой-то состав сточных вод бессмысленно, так как в каждом случае он свой. В частности в некоторых случаях прямо в реку (!) сбрасывается якобы очищенная «вода», которая по внешнему виду и составу напоминает использованное моторное масло.
Основные источники загрязнений
Как правило, в загрязнении среды виноваты промышленные и социальные объекты, а также животноводческие и птицеводческие фермы. Очень опасны твердые отходы, которые образуются при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также стоки, образующиеся в процессе деревопереработки. Водный и железнодорожный транспорт дают немало отходов биологического происхождения. При попадании в водные источники они вызывают их обсеменение кишечной палочкой или яйцами глистов. Особенно опасно, когда выше по течению реки стоит какое-то медицинское учреждение.
Общие сведения о процессе очистки
Обработка включает в себя следующие способы:
- Механические. Сюда относится фильтрация, которую используют все очистные сооружения сточных вод, а также отстаивание.
- Физические. Это электролиз, аэрация, обработка стоков ультрафиолетовым излучением.
- Химические методы. Применяются специальные составы для осаждения и обеззараживания веществ, которые могут содержаться в стоках.
- Биологическая очистка сточных вод. В этом случае используются растения, усваивающие органику, а также некоторые виды простейших, улиток и рыб.
Общая обработка
Перед началом обработки проводится подготовительная работа. Точнее, анализ сточных вод. Специалисты химических лабораторий определяют, какие именно загрязнители в них содержатся. Это помогает выбрать лучшую стратегию по их нейтрализации. Общая процедура очистки сточных вод включает отсеивание: твердых частиц, бактерий, морских водорослей, растений, неорганических примесей и органических веществ. Удаление твердых частиц - самый простой этап. Он включает в себя фильтрацию и осаждение путем отстаивания. Куда сложнее очистить сточные воды от тонких взвесей, которые обычными фильтрующими материалами не задерживаются.
Одним из наиболее простых и дешевых методов, который, тем не менее, обеспечивает высокую степень очистки, является использование активированного угля. Фильтры с этим материалом используются практически на всех предприятиях, руководство которых серьезно относится к защите окружающей среды.
Как работает активированный уголь?
Главным преимуществом угля является его высокая способность к абсорбции. Проще говоря, на поверхности частичек этого вещества имеется такое количество пор, что они могут задержать такое количество загрязняющих воду соединений, которое в несколько раз превышает объем самого угля. Именно процесс улавливания, связывания загрязняющих реагентов и называется абсорбцией. Следует отметить, что с целью очистки питьевой воды уголь использовался еще до нашей эры. Активное исследование и производство этого материала началось во время двух мировых войн. Факторами, влияющими на поглощение, являются размер частицы, площадь поверхности, структура связываемого вещества, кислотность среды (pH-фактор), температура, которую имеют сточные воды.
Какие именно вещества может связывать активированный уголь?
Древесный уголь поглощает много веществ, начиная от цветных металлов и заканчивая сложными органическими соединениями (к примеру, фенолами). Конечно, от радиоактивных соединений он не защитит, но основные виды неорганических и органических примесей с его помощью удалить можно.
Коагуляция загрязняющих веществ
В некоторых случаях для очистки могут быть использованы специальные жидкости, в состав которых входят частицы коллоидных веществ. Для чего они нужны? Все просто - микроскопические частицы, объединяясь с молекулами загрязняющих веществ, заставляют их выпадать в осадок. Явление известно как коагуляция. В некоторых очистных сооружениях используется также метод электролиза. Метод схож с предыдущим, так как ионы, образующиеся при этом процессе, также способствуют осаждению загрязняющих примесей.
Напротив, современные исследователи все чаще предлагают методы, при которых используются массивные молекулы, которые с большей эффективностью могут связывать и осаждать загрязнители. Такой процесс называют флокуляцией.
Используемые химические соединения
Подробнее о методе отстаивания
Как бы там ни было, но связанная органика выпадает в виде хлопьев или геля. Эти осадки сточных вод могут быть с легкостью отловлены при помощи простейшего механического фильтра. Данный метод работает лучше всего с относительно плотными частицами (например, илом и прочими тяжелыми органическими примесями), в то же время более легкие частицы (например, микроскопические морские водоросли) лучше удаляются при помощи отстаивания. Осадительный чан должен быть достаточно большим, дабы заполнение его шло как можно медленнее. Связано это с тем, что для нормального протекания процесса требуется не менее четырех часов. После того как органические и неорганические примеси осядут на дно, воду можно считать условно очищенной, годной для использования в технических целях. Этот метод чаще используется при предварительной обработке стоков.
Затем приходит черед аэрации. Вода поступает в гигантские чаны, куда попадает сжатый воздух под большим давлением, выводимый в жидкость посредством распылителей. Вы когда-нибудь видели, как работает компрессор в обычном аквариуме? В этом случае происходит практически то же самое. Аэрация позволяет насытить воду кислородом и вывести в осадок оставшиеся органические примеси. После такой обработки жидкость чаще всего подается в специальные пруды, засаженные высшей водной растительностью (биологическая очистка сточных вод). И только потом вода считается пригодной для использования в технических целях. Ею можно поливать посадки овощей и фруктов, а также сбрасывать в природные водоемы.
Химический способ очистки стоков, как правило, используется на промышленном производстве, где в результате деятельности вода загрязняется различными веществами. Для того, чтобы удалить из загрязненной воды многообразные примеси, в нее добавляют специальные реагенты, которые помогают образовывать труднорастворимые вещества, выпадающие в осадок. Химический способ очистки также предполагает обеззараживание уже очищенной воды при помощи хлорсодержащих реагентов, уничтожающих болезнетворные микроорганизмы.
Механическая очистка сточных вод
Механическая очистка сточных вод способствует удалению крупного мусора и частиц минерального происхождения, которые находятся в стоках в нерастворенном взвешенном состоянии. При механической очистке сточные воды проходят через песколовки, решетки и специальные фильтры, затем они отстаиваются в отстойнике, где частично фильтруются и осветляются. Данный способ применяется непосредственно перед биологической очисткой.
Биологическая очистка канализационных стоков
Биологическая очистка призвана освободить сточную воду от растворенных в ней органических соединений. В этом процессе принимают участие особые группы микроорганизмов: аэробы, которые развиваются только при наличии в сточной воде кислорода, и анаэробы, которым требуется дефицит кислорода. Соответственно, и очистка бывает аэробная и анаэробная. В современных очистных сооружениях применяется сочетание анаэробной и аэробной очистки, дающей замечательные результаты.
Аэробная очистка происходит в аэротенках, в септиках с биофильтром, на полях фильтрации и поглощения, в фильтрующих колодцах с естественным и принудительным поступлением воздуха. Принудительный приток воздуха создается в очистных установках при помощи компрессоров. Во всех остальных случаях кислород поступает из окружающего воздуха. Данный химический элемент является главным в процессе жизнедеятельности аэробных бактерий. При наличии кислорода аэробы начинают активно размножаться и питаться органическими загрязнениями, в результате чего происходит интенсивное очищение стоков. Параллельно наблюдается образование активного ила в очищаемой воде. Активный ил является очень полезной субстанцией, так как он смешивается с канализационными стоками и вызывает процессы окисления опасных органических соединений, превращая их в простые и безвредные составляющие. В итоге вода освобождается от бактериальных загрязнений, становится прозрачной, теряет неприятный запах канализационных стоков.
Преимуществом аэробной очистки является практически полное очищение сточных вод от органики. Анаэробная очистка происходит без доступа воздуха. Для этого изготавливаются специальные закрытые резервуары, где создается дефицит кислорода.
Такие условия являются благоприятными для анаэробных бактерий, которые участвуют в сбраживании и разложении органики на воду, метан, углекислоту и прочие простейшие соединения. Анаэробная очистка протекает в септиках, метатенках и специальных двухъярусных отстойниках.
- Обогрев труб греющим кабелем и другие способы утепления
