Очистка поверхностных вод

Методами очистки поверхностного стока являются:

• механический;
• физико-химический;
• биологический.

Выбор метода или их сочетание зависит от территории водосбора, загрязняющих веществ и требований к степени очистки.

Механический метод

Среди механических методов для очистки поверхностного стока стоит выделить следующие:

• фильтрация;
• отстаивание;
• коалесцентная сепарация.

Поверхностные сточные воды несут с собой большое количество песка, крупных минеральных включений, крупногабаритный мусор, поэтому первым этапом фильтрации служат механические решетки, которые задерживают мусор размером более 5 мм.

Также к способам фильтрации относят сорбционные фильтры с загрузкой различными адсорбционными материалами, наиболее распространенными из которых являются:

• активированные угли;
• природные цеолиты;
• полимерные сорбенты.

Сорбционные фильтры задерживают остаточные взвешенные вещества, нефтепродукты, различные СПАВ, органику и проч. Как правило, такие фильтры используют как финишный этап очистки.

Фильтрация может осуществляться также через слой гранулированного гидроантрацита, плавающую загрузку или кварцевый песок, где отделяются взвешенные вещества.

Отстаивание при очистке поверхностных сточных вод производится в пескоуловителях, где седиментруются тяжелые фракции в виде песка, взвешенных веществ, почвы. При содержании в стоках нефтепродуктов в нефтеуловителях и коалесцентных фильтрах происходит всплытие эмульгированных нефтепродуктов и их отделение от сточной жидкости.

В отстойниках происходит пассивное осаждение тяжелых примесей и осветление сточных вод.

Коалесцентная сепарация способствует удалению плавающих нефтепродуктов из поверхностных сточных вод. Метод основан на разделении потока с помощью коалесцирующих наклонных пластин особого строения. При этом происходит интенсивная седиментация взвешенных веществ и всплытие нефтепродуктов, которые укрупняются благодаря строению пластин и удаляются из сепаратора.

При механической очистке из поверхностного стока удаляются примеси крупностью до 60 мкм.

Физико-химический метод

При физико-химическом методе используются химические реагенты и физические процессы, которые способствуют успешному удалению растворенных и коллоидных примесей из сточных вод.

Среди физико-химических методов, успешно применяемых при очистке поверхностного стока, можно выделить следующие:

• пенная сепарация;
• напорная флотация с предварительной флокуляцией и коагуляцией;
• электрохимические процессы (электрофлотация и электрокоагуляция);
• мембранные процессы.

Метод пенной сепарации заключается в захвате пузырьками воздуха загрязняющих примесей и подъеме их на поверхность с образованием слоя пены. В зависимости от способа образования пузырьков, пенная сепарация делится на несколько групп:

• импеллерная;
• барботажная;
• компрессионная.

При импеллерной сепарации пузырьки воздуха образуются за счет вращения импеллеров в толще сточной жидкости. Образующиеся пузырьки имеют высокую крупность. При очистке поверхностного стока импеллерная сепарация подходит для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Барботажная сепарация заключается в продувке сточных вод сжатым воздухом из пористых или перфорированных аэраторов.

Компрессионная сепарация (напорная флотация) осуществляется во флотационной установке и заключается в образовании пузырьков воздуха за счет разницы давлений. Перед флотацией сточные воды обрабатываются реагентами (коагулянтами и флокулянтами), которые укрупняют коллоидные примеси и мелкодисперсные частицы и способствуют образованию хлопьев. Во время флотации обработанные реагентами частицы активно захватываются пузырьками воздуха и процесс флотации идет более интенсивно. Эффективность очистки может составлять до 95%.

Кроме механического способа образования пузырьков существует процесс электрофлотации, при котором пузырьки образуются за счет электролиза воды в специальных электрофлотаторах. Особенностью электрофлотации является способность образовывать пузырьки наименьшей крупности (до нескольких мкм), что позволяет удалять из раствора сточных вод мелкодисперсные примеси, в том числе ионы тяжелых металлов.

Очистка поверхностного стока при помощи мембранных методов основана на прохождении потока загрязненных вод через полупроницаемую мембрану. Во время очистки сточные воды под давлением пропускаются через мембрану с различными размерами пор. От их размера зависит степень очистки стоков:

• микрофильтрация (размер пор 0,1-1,0 мкм), очистка от мелкодисперсных взвешенных частиц;
• ультрафильтрация (размер пор 0,02-0,1 мкм), очистка от механических взвесей и солей;
• нанофильтрация (размер пор 0,001-0,02 мкм), очистка от ионов тяжелых металлов и СПАВ;
• обратный осмос (размер пор до 0,001 мкм), очистка до воды питьевого назначения.

Мембранные методы из-за своей высокой энергозатратности применяются в редких случаях, лишь когда существуют высокие требования к очистке поверхностного стока.

Биологический метод

Биологические методы при очистке поверхностного стока применяются на животноводческих фермах, горнодобывающих предприятиях и прочих объектах, где требуется доочистка сточных вод. Суть биологической очистки заключается в использовании микроорганизмами, населяющими активный ил, загрязняющих веществ сточных вод для своей жизнедеятельности. С помощью биологических методов удаляются из сточных вод азотистые соединения, органика, тяжелые металлы, нефтепродукты и проч.

Для очистки поверхностного стока подходят следующие биологические способы очистки:

• аэротенки (при участии аэробных микроорганизмов);
• метантенки (с помощью анаэробных микроорганизмов);
• биоплато и биологические пруды (с помощью высших водных растений и естественных процессов).

В аэротенках производится аэрация сточной жидкости при постоянном перемешивании с активным илом. Активный ил находится во взвешенном состоянии в виде хлопьев либо образует пленку на специальной загрузке. Жизнедеятельность организмов активного ила способствует очистке сточных вод.

В метантенках очистка сточных вод производится без участия кислорода. Анаэробные организмы в результате брожения перерабатывают органику с выделением метана.

Поверхностные сточные воды после механической и физико-химической очистки подвергаются доочистке на биоплато - искусственно созданных экосистемах. Также биоплато может выступать как основной метод очистки для слабозагрязненного поверхностного стока.

Как правило, здесь роль очищающих элементов играют высшие растения, водоросли, бактерии, которые в процессе жизнедеятельности усваивают поступающие примеси. За счет естественных процессов происходит фильтрация, адсорбция и седиментация загрязнений.

Для очистки поверхностного стока животноводческих комплексов, птицеводческих ферм, рыбоводческих хозяйств и проч. организуют биологические пруды. Биологические пруды представляют собой искусственные водоемы глубиной не более 1 м, заселенные водными растениями и простейшими.

Биологические пруды подходят для удаления из стоков биогенных элементов, ПАВ, нефтепродуктов, тяжелых металлов, органики с помощью макро- и микрофлоры, энергетически малозатратны и являются эффективным способом доочистки стоков.

Таким образом, метод очистки подбирают исходя из требований и расчетов, где учитывают количество поступающих сточных вод, состав загрязнений и географическое положение водосборной территории.