Системы очистки сточных вод: решения для предприятий

Регулярная деятельность промышленных предприятий генерирует различные отходы и загрязнители, среди которых выделяются промышленные стоки. Они содержат компоненты, потенциально опасные для окружающей среды и здоровья людей. Для нейтрализации такого воздействия предприятия внедряют системы очистки, способные эффективно удалять загрязнители из воды.

Критерии очистки промышленных стоков

При сбросе стоков в общегородскую канализацию очистные установки должны гарантировать соответствие качества воды установленным стандартам. Необходимо соблюдение следующих параметров:

• Отсутствие в стоках абразивных элементов, которые могут нанести вред трубам.
• Исключение агрессивных химических веществ, таких как кислоты и щелочи.
• Недопустимость содержания радиоактивных и токсичных элементов.
• Температура сточных вод не должна превышать 40 °С.
• Уровень pH должен находиться в пределах от 6,5 до 8,5.

Также устанавливаются лимиты на максимальные концентрации различных веществ в стоках, которые направляются в водоемы, используемые для питьевых нужд:

• Взвешенные частицы — до 30 мг/л.
• Соединения хлора — до 350 мг/л.
• Железо — до 0,3 мг/л.
• Цинк — до 1 мг/л.
• Сульфаты — до 500 мг/л.
• Фенолы — до 0,1 мг/л.
• Аммоний — до 1,5 мг/л.

При выявлении превышения нормативов предприятия могут столкнуться с существенными штрафами. Для аграрных и металлургических производств, где часто превышаются показатели фенолов, масел, нефтепродуктов и металлов, требуется строительство специализированных очистных сооружений на территории предприятий.

Классификация промышленных загрязнений в сточных водах

В промышленных стоках встречается множество типов загрязнений, для устранения которых применяются разнообразные методы. Существует следующая классификация загрязнителей:

• Взвешенные загрязнения, такие как песок и камни.
• Эмульгированные соединения.
• Мелкодисперсные материалы.
• Металлы.
• Эмульсии.
• Органические вещества.
• Поверхностно-активные субстанции.

Большинство из этих загрязнителей принадлежат к четвертому и более высоким классам опасности, что делает необходимым тщательную обработку и нейтрализацию промышленных отходов перед их утилизацией.

Технологии очистки промышленных стоков

Использование комбинированных методов очистки позволяет эффективно устранять вредные и опасные загрязнения. Очистка стоков происходит на нескольких этапах.

Механическая очистка

На этом этапе из сточных вод удаляются твердые элементы, такие как растительные остатки, масла, нефтепродукты и жиры. Эффективно устраняются крупные частицы, например, камни и песок. После механической очистки вода считается технической и не пригодна для питья или пищевой обработки, но может использоваться на предприятии для технологических нужд. Механические методы очистки включают фильтрацию, отстаивание и процеживание.

Фильтрация

Этот метод позволяет устранить мелкие загрязнители из стоков, пропуская воду через пористую среду, которая задерживает твердые частицы. Применяются такие фильтрующие материалы, как щебень, гравий, песок, хлопок и полипропилен. Мембраны обратного осмоса обеспечивают высокую степень очистки.

Отстаивание

Этот метод позволяет разделить взвешенные элементы: более тяжелые оседают на дно, а легкие — всплывают на поверхность. Для очистки используется такое оборудование, как жироуловители, песколовки, гидроциклоны и центрифуги. Процесс основан на использовании центробежной силы или гравитации. Применение химических реагентов усиливает процесс отделения легких фракций, способствует объединению всплывающих частиц и формированию крупных агломератов для удобства механического сбора.

Процеживание

Процеживание — это базовый метод механической фильтрации загрязнений. Сточные воды пропускают через решетки или сетки, которые задерживают крупные твердые частицы. Процесс очистки выглядит следующим образом:

1. Стоки направляют на грубую решетку, через которую проходит вода, оставляя за собой крупные элементы.
2. Далее сточные воды проходят через более мелкую фильтрующую систему, которая также задерживает твердые частицы.
3. Очищенная вода собирается в резервуаре, в то время как с решеток и сит удаляются задержанные элементы для подготовки оборудования к новому циклу.

Фильтры могут быть различной мелкости, включая те, которые способны улавливать микроскопические частицы.

Химическая очистка

Этот метод применяется для удаления растворенных загрязнителей из сточных вод и включает в себя следующие основные процедуры:

• Нейтрализация: использование кислот и щелочей для достижения нужного уровня pH.
• Окисление: применение окислителей, таких как хлор, кислород, диоксид хлора и гипохлориды. Эффективно в случае присутствия таких веществ, как цинк или цианиды.
• Коагуляция: применение коагулянтов для вызывания осаждения загрязнителей.

Химические методы очистки обеспечивают высокую эффективность и позволяют добиваться соответствия санитарным стандартам по химическому составу.

Физико-химические методы

Для устранения загрязнений после механической очистки, где в воде все еще присутствуют вредные элементы, применяются физико-химические методы:

• Коагуляция и флокуляция: образование и отделение флоков.
• Флотация: использование газовых пузырьков для отделения частиц.
• Сорбция и экстракция: улавливание загрязнителей с помощью абсорбентов.
• Электрохимические методы: использование электричества для очистки.
• Озонирование и фотокаталитический метод: использование озона и света для разложения загрязнителей.
• Каталитическое мокрое окисление: применение катализаторов для разложения органических веществ.

Физико-химические методы обладают многими преимуществами, включая глубокую очистку, способность удалять неокисляемые элементы, малую потребность в больших очистных сооружениях, возможность полной автоматизации и рекуперации, а также высокую эффективность очистки для повторного использования воды.

Биологическая очистка

Биологические методы очистки промышленных стоков базируются на способности микроорганизмов трансформировать токсичные загрязнители в безвредные соединения, такие как вода, метан, азот и углекислый газ. Процессы проходят в специальных установках, известных как биореакторы. В рамках этих методов активно используются два типа бактерий: аэробные и анаэробные.

Использование аэробных бактерий

Для очистки с применением аэробных микроорганизмов необходим постоянный доступ к кислороду. Такие системы включают:

• Биофильтры.
• Биологические очистные пруды.
• Фильтрационные поля.
• Аэротенки. Аэробные бактерии, формирующие активный ил, расщепляют загрязнители, удаляя до 90 % вредных веществ. Очистка происходит в специальных контейнерах, где сточные воды обогащаются кислородом с помощью аэраторов для ускорения процесса.

Использование анаэробных бактерий

Анаэробные микроорганизмы функционируют без кислорода и расщепляют загрязнители через несколько этапов:

• Преобразование сложных органических соединений в мономеры.
• Распад веществ на короткоцепочечные кислоты благодаря ферментации.
• Формирование метана и углекислого газа, что ведет к образованию биогаза, используемого как топливо. Этот метод популярен в химической и пищевой промышленности благодаря его эффективности независимо от уровня загрязнений. В результате работы анаэробных бактерий остается осадок, который можно утилизировать или переработать в полезные материалы.

Традиционные и современные технологии биологической очистки эффективно удаляют опасные загрязнители из сточных вод, позволяя даже извлекать полезные компоненты и повторно использовать очищенную воду. Соблюдение санитарных норм важно не только для защиты окружающей среды, но и для избежания штрафов, что помогает организациям сокращать издержки и поддерживать экологически чистую деятельность.