Перечислите основные мероприятия по очистке сточных вод и схемы очистных сооружений.

Для предотвращения загрязнения водоемов сточными водами их необходимо очищать и обеззараживать перед выпуском в водоем.

Нерастворенные и частично коллоидные загрязнения могут быть выделены из сточных вод механическим путем, например, их отстаиванием. Способ очистки, основанный на механических средствах выделения загрязнений из сточных вод, называется механической очисткой. Механическая очистка применяется для очистки бытовых, производственных и дождевых сточных вод. 

Растворенные и многие коллоидные загрязнения не могут быть извлечены из сточных вод при их отстаивании, поэтому для очистки сточных вод от данных загрязнений применяют физико-химические способы очистки, основанные на сорбции, экстракции, электролизе и других процессах обработки сточных вод. Физико-химическая очистка применяется преимущественно для очистки производственных сточных вод.

Биологическую очистку, принцип которой заключается в окислении и минерализации коллоидных и растворенных органических веществ в результате процессов жизнедеятельности микроорганизмов, применяют для бытовых, некоторых видов производственных сточных вод, а в последнее время, используют также для очистки загрязненных атмосферных сточных вод с территорий городов. Результатом биологической очистки является снижение значения БПК сточных вод. Степень загрязнения сточных вод органическими веществами характеризуется показателем, который называется биохимической потребностью в кислороде (БПК).

На очистных сооружениях систем водоотведения поселений используют механический и биологический способы очистки сточных вод. В зависимости от размеров города, условий его водоснабжения, характеристик водоема, в который сбрасываются очищенные сточные воды, применяют различные схемы их очистки.

Принципиальные схемы очистки воды

Для обеспечения требуемого качества воды обычно применяют несколько способов ее очистки, а в некоторых случаях применяют несколько ступеней одного и того же способа очистки. Таким образом, в процессе очистки вода должна пройти ряд очистных сооружений, в которых осуществляются принятые способы очистки. Намечаемая совокупность способов очистки (или сооружений) составляет технологическую схему очистки воды.

Иногда требуемое качество воды может быть достигнуто при применении различных технологических схем очистки воды. В этих случаях схему выбирают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Рассмотрим наиболее распространенные технологические схемы очистки речной воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей.

На рис. 1 показана схема глубокого осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды путем коагулирования и последовательного осветления воды в отстойниках и на фильтрах. Природная вода насосами I подъема подается в смеситель, куда одновременно подаются химические соединения, называемые реагентами, приготовленные в реагентном цехе. После смешения с агентами вода поступаете камеру хлопьеобразования (камеру реакции), где происходит физико-химический процесс агломерации взвешенных и коллоидальных частиц в крупные хлопья. Затем вода поступает в отстойники, в которых движется с малой скоростью. При этом основная масса образовавшихся хлопьев отделяется от обрабатываемой воды и выпадает в осадок (на дно отстойников). Из отстойников воду подают на фильтры для глубокого осветления путем пропуска ее через толщу песчаной загрузки. В процессе очистки в толще фильтров накапливаются загрязнения. Для их удаления фильтры выключают из работы, промывают и затем вновь включают в работу. Осветленную воду собирают в резервуарах чистой воды. Поскольку воду предназначают для хозяйственно-питьевых целей, то перед подачей в резервуары чистой воды ее подвергают обеззараживанию. Обеззараживание завершается в резервуарах чистой воды, где обеспечивается необходимый контакт воды с дезинфекторами (хлором и др.). Потребителям воду подают насосами II подъема.

Рисунок 1. Схема осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды с применением отстойников и фильтров: 1 - насосы I подъема; 2 - реагентный цех; 3 - смеситель; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - отстойники; 6 - фильтры; 7 - резервуары чистой воды; 8 - насосы II подъема

На рис. 2 также показана схема глубокого осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды. Отличие ее от ранее описанной схемы состоит в том, что в ней отстойники заменены осветлителями, при применении которых отпадает необходимость в устройстве камеры хлопьеобразования, так как процесс коагуляции взвесей и осветления воды происходит во взвешенном слое осадка.

Рисунок 2. Схема осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды с применением осветлителей и фильтров: 1 - насосы I подъема; 2 - реагентный цех; 3 - смеситель; 4 - осветлитель со взвешенным осадком; 5 - резервуары чистой воды; 7 - насосы II подъема

Технологическая схема, представленная на рис. 3, имеет лишь одно сооружение для осветления воды - контактные осветлители (песчаные фильтры с движением воды снизу вверх). В них коагуляция взвесей и осветление воды происходит одновременно. Укрупнение частиц в хлопья происходит не в свободном объеме, а на поверхности зерен фильтрующего материала, под действием сил прилипания (контактная коагуляция). Общий объем очистных сооружений по этой схеме значительно меньше, чем по предыдущим. Эту схему можно применять при малом содержании в воде взвешенных веществ-до 150-200 мг/л.

Рисунок 3. Схема осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды с применением контактных осветлителей: 1 - насосы 1 подъема: 2 - реагентный цех; 3 - смеситель; 4 - контактный осветлитель; 5 - резервуар чистой воды; 6 - насосы II подъема

По рассмотренным технологическим схемам обесцвечивание воды происходит в результате сорбции коллоидных гумусовых веществ, обусловливающих цветность воды.

Видоизменения технологических схем в случае использования иных методов очистки воды будут рассмотрены при описании отдельных методов очистки воды и применяемых для этого сооружений.

Как правило, на очистных станциях применяют не менее двух сооружений каждого типа. Этим обеспечивают непрерывность работы очистных станций при авариях и отключениях отдельных сооружений определенного типа для эксплуатационных целей.

Взаимное высотное расположение сооружений предусматривают с таким расчетом, чтобы движение воды от сооружения к сооружению было самотечным (без дополнительной перекачки воды). Схемы, представленные на рис. 1 и 2, составлены с учетом этого требования.

Расчет отметок уровней воды в сооружениях начинают с резервуаров чистой воды. Их проектируют заглубленными в землю, принимая отметку уровня воды в них на 0,5 м выше отметки поверхности земли. Разность отметок уровней воды в двух расположенных рядом сооружениях должна быть равна потерям напора при движении воды между сооружениями по трубопроводам и лоткам, а также в самих сооружениях. В схемах с фильтрами (см. рис. 1 и 2) наибольший перепад наблюдается между уровнями воды в фильтре и в резервуаре чистой воды. Это объясняется значительными потерями напора при движении воды через песчаную загрузку фильтров. В схеме с контактным осветлителем (см. рис. 3) наибольший перепад наблюдается между уровнями воды в смесителе и в контактном осветлителе. Это объясняется тем, что именно при движении между этими уровнями вода преодолевает сопротивление загрузки контактного осветлителя.

Общие потери напора по технологической схеме обычно составляют 3,5-6 м, В связи с этим очистные станции целесообразно располагать на местности с такими же перепадами в отметках земли. Плоская местность для их размещения менее пригодна.