Основными загрязнениями, очистка от которых предусматривается на городских очистных сооружениях, являются взвешенные вещества, коллоидальные и растворенные органические примеси, содержание которых косвенно оценивается показателем БПКп0лн (биологическое потребление кислорода), микробиальные и паразитологические загрязнения.
Качество очищенных сточных вод нормируется с учетом утвержденных значений предельно допустимых сбросов конкретных видов загрязнений в данный створ водного объекта согласно [19].
Очистка включает предварительный и основной этапы. Последний этап предусматривает механическую и биологическую очистку с последующим обеззараживанием. В блок сооружений основной очистки включает первичные отстойники, биологические реакторы (аэротенки, биофильтры) и вторичные отстойники после них. Обводная линия позволяет отказаться от доочистки в те периоды, когда она не требуется.
Механическая очистка производится в первичных отстойниках различных конструкций: вертикальных, горизонтальных и радиальных. Отстойники должны обеспечить осветление воды, они задерживают до 50 % взвеси, в основном оседающей, большую часть плавающих примесей, песок с гидравлической крупностью менее 0,51,0 мм/с. Продолжительность пребывания воды в отстойниках около двух часов и за этот период происходит самокоагуляция наименее устойчивых органических коллоидов с осаждением ее продуктов. После механической очистки снижается БПК воды (на 20-30%).
Положительная роль первичных отстойников в технологической схеме состоит в защите сооружений биологической очистки от засорения выпадающими в осадок примесями и в уменьшении объемов образующегося в аэротенках избыточного активного ила высокой влажности. Кроме того, первичные отстойники выполняют функции буфера, позволяющего выравнивать концентрации загрязнений, неравномерно поступающих на очистное сооружение.
Требования к степени осветления воды в первичных отстойниках относительно мягкие, насколько это допустимо по условиям биологической очистки.
В настоящее время широко зарекомендовал себя метод биологической очистки с применением аэротенков, в которых аэрируют смесь сточной воды и активного ила (иловую смесь). После завершения аэрации иловая смесь из аэротенков поступает во вторичные отстойники, где разделяется на очищенную воду и активный ил. Часть активного ила, имеющего влажность более 99 %, возвращается в аэротенк и смешивается с поступающей на очистку водой, а избыточный активный ил выводится из системы и направляется на обработку.
В течение периода аэрации, продолжительность которого определяется расчетом и обычно составляет от 2,5 часов до 4-6 часов и более, осуществляется биологическая деструкция молекулярных и коллоидальных водных примесей и достигается требуемая степень очистки по БПК (до полной включительно). Механизм снижения БПК сточной воды в аэротенках заключается в биологической деструкции органических веществ в аэробных условиях и, отчасти, сорбцией органических молекул поверхностью хлопьев активного ила.
Технологические схемы механической и биологической очистки сточных вод и их доочистки не гарантируют полного удаления цист простейших и жизнеспособных яиц гельминтов. Обеззараживание хлорированием в режиме, рекомендуемом нормативами [19], не обеспечивает требуемого уровня инактивации возбудителей инфекционных заболеваний вирусной и паразитарной природы и способствует повторному загрязнению воды хлорорганическим соединениями. В настоящее время считается перспективным обеззараживание сточных вод УФ- облучением, но, тем не менее, основным методом обеззараживания очищенной воды является хлорирование, интенсификация которого достигается увеличением доз хлора и продолжительности контакта. [17, с.53]
Внедренный на очистных сооружениях канализации МУЛ города Хабаровска «Водоканал» метод УФ обеззараживания имеет следующие преимущества по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование):
• УФ-облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных заболеваний, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и т.п. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов;
• обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами;
• в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;
• в отличие от окислительных технологий, в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определение содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта;
• время обеззараживания при УФ-облучении составляет 1-10 сек. в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей;
• достижения последних лет в свето- и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ-комплексов. Современные УФ-лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускается серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс;
• для обеззараживания УФ-излучением характерны более низкие, чем при хлорировании, эксплуатационные расходы. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии и отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах (жидком хлоре, гипохлориде натрия или кальция), а также в отсутствии необходимости в реагентах для дехлорирования.
Обеззараживание сточных вод - важнейший этап в поддержании экологической безопасности окружающей среды, в том числе водных ресурсов. Наиболее эффективный, простой и безопасный способ очищения воды от патогенных микроорганизмов, бактерий и вирусов - обеззараживание ультрафиолетовым излучением.
УФ-установки для обработки сточных вод состоят из нескольких блоков, основным является бактерицидная камера, или камера обеззараживания.
Работа таких камер основана на генерации невидимой для человеческого глаза спектральной части электромагнитных волн в диапазоне от 10 до 400 нм, находящиеся на границе с видимым светом, который человеческий глаз способен улавливать. Ультрафиолетовый спектр пригодный для обеззараживания воды лежит в диапазоне 205-315 нм с пиком на волне 253,7 нм.
В отличие от химических способов обеззараживания сточных вод, УФ- облучение даже в случае превышения установленной дозы не меняет свойств воды. При этом эффект обеззараживания достигается практически мгновенно, без необходимости дополнительных мер. Через минуту после обработки, вода готова для сброса в окружающую среду или повторного (оборотного) использования.
Заключение
Применение энерго- и ресурсосберегающих технологий очистки воды и сточных вод является требованием современных технологических процессов производства различных продуктов, товаров и услуг, а также общества в целом. Основная цель сооружений, аппаратов, методов и технологий очистки воды - это обеспечение населения, производств и предприятий водой надлежащего качества, а также рациональное использование природных источников водоснабжения.
Правильный выбор технологии очистки вод базируется на понимании происходящих водоочистных процессов, анализа реагентной обработки воды и сточных вод, экологического состояния источников водоснабжения, знании особенностей работы, достоинств и недостатков различных технологических сооружений, предопределяющих возможность и эффективность их применения.
Библиографические ссылки на источники
1. Кульский, Л.А. Теоретические основы очистки воды. Классификация примесей воды и выбор методов ее очистки. / Л.А. Кульский. - Киев: Наукова думка, 1968. - 196 с.
2. Минц, Д.М. Теоретические основы очистки воды / Д.М. Минц. - М.: Стройиз- дат, 1964. - 112 с.
3. Гандурина, Л.В. Очистка поверхностных сточных вод органическими коагулянтами и флокулянтами / Л.В. Гандурина, Л.Н. Буцева, В.С. Штондина // Водоснабжение и санитарная техника. - 2003. - № 6. - С. 21-25.
4. Ксенофонтов Б.С. Совершенствование технологии очистки питьевой воды / Б.С. Ксенофонтов, А.С. Козодаев, Р.А. Таранов, А.А. Балина, М.С. Виноградов, Д.В. Сазонов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - № 3. - С. 52-56.
5. Орлов В.А. Гидравлические исследования и расчет самотечных трубопроводов из различных материалов // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. № 8. С. 45-50.
6. Водопроводная станция очистки поверхностных вод: учеб, пособие / Е.В. Сошников, Г.П. Чайковский. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2010. -128 с.: ил.
7. Аюкаев, Р.И. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды: справ, пособие / Р.И. Аюкаев, В.З. Мельцер. - Л.: Стройиздат ,1985. - 120 с.
8. Шевцов М.Н., Лернер А.Д. Рекомендации по применению гранодиоритового песка Корфовского каменного карьера в фильтровальных сооружениях для очистки воды - Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 2001. - 9 с.
9. Предложения по повышению эффективности очистки воды при подготовке водоочистной станции к выполнению требований СанПиН 2.4.559- 96.-М.:НИИКВОВД998.-36с.
10. Методические рекомендации по обеспечению выполнения санитарных правил и норм СанПиН 2.1.4.559-96. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» на водопроводных станциях очистки природных вод. /Согласовано с Департаментом Госкомсан- эпиднадзора Минздрава России от 21.03.2000г. № 24.Госстрой России, НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды,- М.: 2000.-92с.
11. ГОСТ Р51641-2000 Материалы фильтрующие зернистые. Общие технические условия. - М.: Госстандарт России, 2000. - 10 с.
12. Блувштейн М.М. Повышение эффективности работы очистных сооружений водопровода. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1977. - 176 с.
13. Очистка природной воды: Метод, указ. / Сост.: Б.М. Гохман, Л.Р. Ланге: Сиб- ГИУ. - Новокузнецк, 2005. - 48 с.
14. СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
15. Абрамов Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов, - 3-є изд., - М.: Строиздат, 1982.-440 с.
16. Воловник Г.И., Терехов Л.Д. Теоретические основы очистки воды: Монография в 2-х частях. 41. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. - 168 с.: ил.
17. Воловник Г.И. Технологические схемы очистки воды. Выбор и обоснование: учеб, пособие / Г.И. Воловник, Е.Л. Терехова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. - 79 с.
18. СанПиН 2.1.4.1074.-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - М.: Госкомсанэпидемнадзор России, 2001.
19. СНиП 2.04.03.-85*. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. - М.: Издание официальное, 1986. - С. 72.
20. СНиП 2.04.01.-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: ГУП ЦПМ, 2000. - 128 с.