stringtranslate.com

Очистки сточных вод

Станция очистки сточных вод (разновидность очистных сооружений) в Куксхафене , Германия

Очистка сточных вод – это процесс, который удаляет и устраняет загрязняющие вещества из сточных вод и превращает их в сточные воды , которые можно вернуть в водный цикл . После возвращения в круговорот воды сточные воды оказывают приемлемое воздействие на окружающую среду или повторно используются для различных целей (так называемая рекультивация воды ). [1] Процесс очистки происходит на очистных сооружениях. Существует несколько видов сточных вод, которые очищаются на очистных сооружениях соответствующего типа. Для бытовых сточных вод (также называемых городскими сточными водами или сточными водами ) очистные сооружения называются очистными сооружениями . Очистка промышленных сточных вод осуществляется либо на отдельной очистке промышленных сточных вод , либо на очистных сооружениях (обычно после некоторой формы предварительной очистки). Другие типы станций очистки сточных вод включают станции очистки сельскохозяйственных сточных вод и очистные сооружения.

Процессы, обычно используемые при очистке сточных вод, включают разделение фаз (например, осаждение), биологические и химические процессы (например, окисление) или очистку. Основным побочным продуктом очистных сооружений является тип осадка, который обычно обрабатывается на том же или другом очистном сооружении. [2] : Гл.14  Биогаз может быть еще одним побочным продуктом при использовании процессов анаэробной очистки. Очищенные сточные воды могут быть повторно использованы в качестве оборотной воды . [3] Основная цель очистки сточных вод заключается в том, чтобы очищенные сточные воды можно было безопасно утилизировать или повторно использовать. Однако перед очисткой необходимо рассмотреть варианты утилизации или повторного использования, чтобы использовать правильный процесс очистки сточных вод. Бангладеш официально открыла крупнейшую станцию ​​очистки сточных вод (СТП) в Южной Азии, расположенную в районе Хилгаон города. Обладая способностью очищать пять миллионов сточных вод в день, STP знаменует собой значительный шаг на пути к решению проблем управления сточными водами в стране. [4]

Термин «очистка сточных вод» часто используется для обозначения « очистки сточных вод ». [5]

Виды очистных сооружений

Установки очистки сточных вод различаются по типу очищаемых сточных вод. Существует множество процессов, которые можно использовать для очистки сточных вод в зависимости от типа и степени загрязнения. Этапы очистки включают процессы физической, химической и биологической очистки. [ нужна цитата ]

К типам очистных сооружений относятся:

Очистные сооружения

Очистка сточных вод (или очистка бытовых сточных вод, очистка городских сточных вод) — это тип очистки сточных вод, целью которого является удаление загрязняющих веществ из сточных вод с получением сточных вод , пригодных для сброса в окружающую среду или для предполагаемого повторного использования, тем самым предотвращая загрязнение воды необработанными водами. сбросы сточных вод. [6] Сточные воды содержат сточные воды домашних хозяйств и предприятий, а также, возможно, предварительно очищенные промышленные сточные воды . Существует большое количество процессов очистки сточных вод на выбор. Они могут варьироваться от децентрализованных систем (включая системы очистки на месте) до крупных централизованных систем, включающих сеть труб и насосных станций (называемых канализационными ), которые доставляют сточные воды на очистные сооружения. В городах, где есть комбинированная канализация , канализационные стоки также будут отводить городские стоки (ливневые воды) на очистные сооружения. Очистка сточных вод часто включает в себя два основных этапа, называемых первичной и вторичной очисткой , в то время как расширенная очистка также включает этап третичной очистки с процессами очистки и удаления питательных веществ. Вторичная очистка может уменьшить количество органических веществ (измеряемых как биологическое потребление кислорода ) из сточных вод с помощью аэробных или анаэробных биологических процессов. Для удаления органических микрозагрязнителей, таких как фармацевтические препараты, также может быть добавлена ​​так называемая четвертичная стадия очистки (иногда называемая продвинутой очисткой). Это было реализовано в полном масштабе, например, в Швеции. [7]

Разработано большое количество технологий очистки сточных вод, в основном с использованием процессов биологической очистки. Инженеры-проектировщики и лица, принимающие решения, должны учитывать технические и экономические критерии каждой альтернативы при выборе подходящей технологии. [8] : 215  Часто основными критериями выбора являются: желаемое качество сточных вод, ожидаемые затраты на строительство и эксплуатацию, наличие земли, энергетические потребности и аспекты устойчивости . В развивающихся странах и в сельских районах с низкой плотностью населения сточные воды часто очищаются с помощью различных локальных канализационных систем, а не сбрасываются в канализацию. Эти системы включают в себя септики, подключенные к дренажным полям , локальные канализационные системы (OSS), системы вермифильтрации и многое другое. С другой стороны, современные и относительно дорогие очистные сооружения могут включать третичную очистку с дезинфекцией и, возможно, даже четвертую стадию очистки для удаления микрозагрязнителей. [7]

По оценкам, на глобальном уровне очищается около 52% сточных вод. [9] Однако уровень очистки сточных вод крайне неодинаков в разных странах мира. Например, в то время как страны с высоким уровнем дохода очищают примерно 74% своих сточных вод, развивающиеся страны очищают в среднем лишь 4,2%. [9]
Аэротенк процесса активного ила на очистных сооружениях в Дрездене-Кадице, Германия

Очистные сооружения промышленных сточных вод

Сточные воды промышленного процесса могут быть преобразованы на очистных сооружениях в твердые вещества и очищенную воду для повторного использования.

Очистка промышленных сточных вод описывает процессы, используемые для очистки сточных вод, которые производятся промышленностью как нежелательный побочный продукт. После очистки очищенные промышленные сточные воды (или сточные воды) могут быть повторно использованы или сброшены в канализацию или в поверхностные воды окружающей среды. Некоторые промышленные предприятия производят сточные воды, которые можно очистить на очистных сооружениях . Большинство промышленных процессов, таких как нефтеперерабатывающие заводы , химические и нефтехимические заводы, имеют собственные специализированные установки для очистки сточных вод, чтобы концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах соответствовали правилам сброса сточных вод в канализацию или в реки, озера или океаны . [10] : 1412  Это относится к отраслям, производящим сточные воды с высокой концентрацией органических веществ (например, масел и жиров), токсичных загрязнителей (например, тяжелых металлов, летучих органических соединений ) или питательных веществ, таких как аммиак . [11] : 180  Некоторые отрасли промышленности устанавливают системы предварительной очистки для удаления некоторых загрязняющих веществ (например, токсичных соединений), а затем сбрасывают частично очищенные сточные воды в муниципальную канализационную систему. [12] : 60 

Большинство отраслей промышленности производят некоторое количество сточных вод . Последние тенденции заключаются в том, чтобы свести к минимуму такое производство или переработать очищенные сточные воды в рамках производственного процесса. Некоторые отрасли промышленности добились успеха в перепроектировании своих производственных процессов с целью сокращения или устранения загрязняющих веществ. [13] Источники промышленных сточных вод включают производство аккумуляторов, химическое производство, электростанции, пищевую промышленность , металлургическую промышленность, металлообработку, шахты и карьеры, атомную промышленность, добычу нефти и газа , нефтепереработку и нефтехимию , фармацевтическое производство, целлюлозу . и бумажная промышленность , металлургические заводы, текстильные фабрики , промышленное загрязнение нефтью , очистка воды и консервация древесины . Процессы очистки включают обработку рассола, удаление твердых частиц (например, химическое осаждение, фильтрация), удаление масел и жиров, удаление биоразлагаемых органических веществ, удаление других органических веществ, удаление кислот и щелочей и удаление токсичных материалов.

Сельскохозяйственные очистные сооружения

Очистка сельскохозяйственных сточных вод — это программа управления фермами по контролю загрязнения в результате содержания животных в закрытых помещениях и поверхностных стоков , которые могут быть загрязнены химическими веществами в удобрениях , пестицидах , навозе животных , растительных остатках или поливной воде. Очистка сельскохозяйственных сточных вод необходима для непрерывных операций с животными в закрытых помещениях, таких как производство молока и яиц. Ее можно проводить на предприятиях с использованием установок механизированной очистки, аналогичных тем, которые применяются для промышленных сточных вод . Там, где имеется земля для прудов, отстойников и факультативных лагун, эксплуатационные затраты могут быть ниже в зависимости от условий сезонного использования, связанных с циклами размножения или сбора урожая. [14] : 6–8  Навозы животных обычно обрабатываются путем содержания в анаэробных отстойниках перед утилизацией путем распыления или капельного внесения на пастбища. Построенные водно-болотные угодья иногда используются для облегчения переработки отходов животноводства.

Загрязнение из неточечных источников включает стоки наносов, стоки питательных веществ и пестициды. Точечные источники загрязнения включают отходы животноводства, силосную жидкость, отходы доильных залов (молочного животноводства), отходы бойни, воду для мытья овощей и противопожарную воду. Многие фермы создают загрязнения из неточечных источников в виде поверхностных стоков , которые не контролируются очистными сооружениями.

Установки очистки фильтрата

Установки по очистке фильтрата используются для очистки фильтрата со свалок . Варианты лечения включают: биологическую очистку, механическую очистку посредством ультрафильтрации , обработку фильтрами с активированным углем , электрохимическую обработку, включая электрокоагуляцию с использованием различных запатентованных технологий и мембранную фильтрацию обратного осмоса с использованием технологии дисковых трубчатых модулей. [15]

Единичные процессы

Схема типового поверхностного аэрационного бассейна для очистки сточных вод

Единичные процессы очистки сточных вод включают физические процессы, такие как осаждение или флотация, и биологические процессы, такие как окисление или анаэробная очистка. Некоторые сточные воды требуют специальных методов очистки. На самом простом уровне очистка большинства сточных вод осуществляется путем отделения твердых веществ от жидкостей , обычно путем седиментации . Путем постепенного преобразования растворенного материала в твердые вещества, обычно биологические хлопья или биопленку , которые затем осаждаются или отделяются, получается поток сточных вод все большей чистоты. [2] [ нужна страница ] [16]

Разделение фаз

Осветлители широко используются для очистки сточных вод.

Фазовое разделение переводит примеси в неводную фазу . Разделение фаз может происходить на промежуточных этапах последовательности обработки для удаления твердых частиц, образующихся во время окисления или полировки. Жир и масло можно использовать для топлива или омыления . Твердые частицы часто требуют обезвоживания осадка на очистных сооружениях . Варианты утилизации сухих твердых веществ различаются в зависимости от типа и концентрации примесей, удаленных из воды. [17]

Первичный отстойник очистных сооружений в Дрездене-Кадице, Германия

Седиментация

Твердые вещества , такие как камни , гравий и песок, могут быть удалены из сточных вод под действием силы тяжести , когда разница в плотности достаточна для преодоления дисперсии за счет турбулентности . Обычно это достигается с помощью канала для песка, предназначенного для обеспечения оптимальной скорости потока, позволяющей оседать песку и переносить другие менее плотные твердые частицы на следующий этап обработки. Гравитационное разделение твердых частиц — это первичная очистка сточных вод , при которой единичный процесс называется «первичными отстойниками» или «первичными отстойниками». [18] Он также широко используется для очистки других типов сточных вод. Твердые вещества, которые плотнее воды, будут накапливаться на дне неподвижных отстойников . Более сложные осветлители также оснащены скиммерами для одновременного удаления плавающего жира, такого как мыльная пена, и твердых частиц, таких как перья, древесная щепа или презервативы . Контейнеры, такие как водомасляный сепаратор API, специально разработаны для разделения неполярных жидкостей. [19] : 111–138. 

Биологические и химические процессы

Окисление

Окисление снижает биохимическую потребность сточных вод в кислороде и может снизить токсичность некоторых примесей. Вторичная обработка превращает органические соединения в углекислый газ , воду и твердые биологические вещества посредством реакций окисления и восстановления. [20] Химическое окисление широко используется для дезинфекции. [21]

Биохимическое окисление (вторичная обработка)
Этот небольшой вторичный осветлитель на сельской очистной станции представляет собой типичный механизм разделения фаз для удаления биологических твердых частиц, образующихся в биореакторе с взвешенным ростом или в биореакторе с фиксированной пленкой.
Вторичная очистка (в основном биологическая очистка сточных вод) представляет собой удаление биоразлагаемых органических веществ (в растворе или суспензии) из сточных вод или аналогичных видов сточных вод . [22] : 11  Целью является достижение определенного уровня качества сточных вод на очистных сооружениях, подходящих для предполагаемого удаления или повторного использования. Стадия « первичной обработки » часто предшествует вторичной обработке, при которой физическое разделение фаз используется для удаления осаждающихся твердых частиц . Во время вторичной очистки используются биологические процессы для удаления растворенных и взвешенных органических веществ , измеряемых биохимической потребностью в кислороде (БПК). Эти процессы осуществляются микроорганизмами в управляемом аэробном или анаэробном процессе в зависимости от технологии очистки . Бактерии и простейшие потребляют биоразлагаемые растворимые органические загрязнители (например, сахара , жиры и органические короткоцепочечные углеродные молекулы из отходов жизнедеятельности человека, пищевых отходов , мыла и моющих средств) во время размножения с образованием клеток из биологических твердых веществ. Вторичная очистка широко используется при очистке сточных вод, а также применима ко многим сельскохозяйственным и промышленным сточным водам .
Химическое окисление

Усовершенствованные процессы окисления используются для удаления некоторых стойких органических загрязнителей и их концентраций, остающихся после биохимического окисления. [19] : 363–408  Дезинфекция путем химического окисления убивает бактерии и микробные патогены путем добавления в сточные воды гидроксильных радикалов , таких как озон , хлор или гипохлорит . [2] : 1220  Эти гидроксильные радикалы затем расщепляют сложные соединения органических загрязнителей на простые соединения, такие как вода, диоксид углерода и соли . [23]

Анаэробное лечение

Процессы анаэробной очистки сточных вод (например , UASB , EGSB ) также широко применяются при очистке промышленных сточных вод и биологического ила.

Полировка

Полировка относится к процедурам, выполняемым на последующих этапах лечения после вышеуказанных методов (также называемых лечением «четвертого этапа»). Эти методы очистки также могут использоваться независимо для некоторых промышленных сточных вод. Химическое восстановление или регулирование pH сводит к минимуму химическую реактивность сточных вод после химического окисления. [19] : 439  Угольная фильтрация удаляет оставшиеся загрязнения и примеси путем химической абсорбции активированным углем . [2] : 1138  Фильтрация через песчаные (карбонат кальция) или тканевые фильтры является наиболее распространенным методом очистки городских сточных вод.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Очистка сточных вод | Процесс, история, значение, системы и технологии» . Британская энциклопедия . 29 октября 2020 г. . Проверено 4 ноября 2020 г.
  2. ^ abcd Metcalf & Eddy Wastewater Engineering: очистка и повторное использование (4-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. 2003. ISBN 0-07-112250-8.
  3. ^ Такман, Мария; Сван, Ола; Пол, Кэтрин; Симбриц, Майкл; Бломквист, Стефан; Штрукманн Поульсен, Ян; Лунд Нильсен, Йеппе; Давидссон, Оса (15 октября 2023 г.). «Оценка потенциала мембранного биореактора и процесса гранулированного активированного угля для повторного использования сточных вод – полномасштабная очистная станция, работавшая в течение одного года в Скании, Швеция». Наука об общей окружающей среде . 895 : 165185. Бибкод : 2023ScTEn.895p5185T. doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.165185 . ISSN  0048-9697. PMID  37385512. S2CID  259296091.
  4. ^ «Премьер-министр откроет в четверг крупнейший в Южной Азии STP в Дакке» . www.dhakatribune.com . 12 июля 2023 г. Проверено 14 июля 2023 г.
  5. ^ Чобаноглус, Джордж; Бертон, Франклин Л.; Стенсель, Х. Дэвид (2003). Меткалф и Эдди в области очистки сточных вод: очистка и повторное использование (4-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-112250-4.
  6. ^ Хопкар, С.М. (2004). Мониторинг и контроль загрязнения окружающей среды. Нью-Дели: Нью Эйдж Интернэшнл. п. 299. ИСБН 978-81-224-1507-0.
  7. ^ аб Такман, Мария; Сван, Ола; Пол, Кэтрин; Симбриц, Майкл; Бломквист, Стефан; Штрукманн Поульсен, Ян; Лунд Нильсен, Йеппе; Давидссон, Оса (15 октября 2023 г.). «Оценка потенциала мембранного биореактора и процесса гранулированного активированного угля для повторного использования сточных вод – полномасштабная очистная станция, работавшая в течение одного года в Скании, Швеция». Наука об общей окружающей среде . 895 : 165185. Бибкод : 2023ScTEn.895p5185T. doi : 10.1016/j.scitotenv.2023.165185 . ISSN  0048-9697. PMID  37385512. S2CID  259296091.
  8. ^ Фон Сперлинг, М. (2007). «Характеристика, очистка и утилизация сточных вод». Водная разведка онлайн . 6 . дои : 10.2166/9781780402086 . ISSN  1476-1777. Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  9. ^ Аб Джонс, Эдвард Р.; ван Влит, Мишель Т.Х.; Кадир, Мансур; Биркенс, Марк Ф.П. (2021). «Оценки производства, сбора, очистки и повторного использования сточных вод на уровне страны и на основе координатной сетки». Данные науки о системе Земли . 13 (2): 237–254. Бибкод : 2021ESSD...13..237J. дои : 10.5194/essd-13-237-2021 . ISSN  1866-3508.
  10. ^ Чобаноглус Г., Бертон Флорида, Стенсел HD (2003). Metcalf & Eddy Wastewater Engineering: очистка и повторное использование (4-е изд.). Книжная компания МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-041878-0.
  11. ^ Джордж Чобаноглус; Франклин Л. Бертон; Х. Дэвид Стенсель (2003). «Глава 3: Анализ и выбор расходов сточных вод и составляющих нагрузок». Metcalf & Eddy Технология очистки сточных вод: очистка и повторное использование (4-е изд.). Бостон: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-041878-0. ОСЛК  48053912.
  12. ^ Фон Сперлинг, М. (2007). «Характеристика, очистка и утилизация сточных вод». Водная разведка онлайн . 6 . дои : 10.2166/9781780402086 . ISSN  1476-1777. Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  13. ^ «Примеры предотвращения загрязнения». Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 11 августа 2021 г.
  14. ^ Рид, Шервуд К. (1988). Природные системы управления и переработки отходов. Э. Джо Миддлбрукс, Рональд В. Крайтс. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-051521-2. ОСЛК  16087827.
  15. ^ «Правила по сбросу отходов со свалок» . Агентство по охране окружающей среды. 16 марта 2018 г.
  16. ^ Учебник для муниципальных систем очистки сточных вод (Отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 2004. EPA 832-R-04-001..
  17. ^ Аджай Кумар Мишра « Умные материалы для очистки сточных вод» , Wiley-Scrivener, 2016 ISBN 111904118X https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119041214 
  18. ^ Гупта, Ашок; Ян, Денис, ред. (01.01.2016), «Глава 16. Гравитационная сепарация», Проектирование и операции по переработке полезных ископаемых (второе издание) , Амстердам: Elsevier, стр. 563–628, номер документа : 10.1016/B978-0-444-63589-1.00016- 2, ISBN 978-0-444-63589-1, получено 30 ноября 2020 г.
  19. ^ abc Вебер, Уолтер Дж. (1972). Физико-химические процессы контроля качества воды. Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-92435-0. ОСЛК  389818.
  20. ^ БЕРГЕНДАЛЬ, ДЖОН. «Применение усовершенствованного окисления для очистки сточных вод» (PDF) . Кафедра гражданского и экологического строительства, WPI . Архивировано (PDF) из оригинала 29 августа 2017 г.
  21. ^ «Дезинфекция воды - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 2 марта 2023 г.
  22. ^ Сточные воды: очистка и повторное использование. Джордж Чобаноглус, Франклин Л. Бертон, Х. Дэвид Стенсел, Меткалф и Эдди (4-е изд.). Бостон: МакГроу-Хилл. 2003. ISBN 0-07-041878-0. ОСЛК  48053912.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  23. ^ Дэн, Ян; Чжао, Жэньцунь (01 сентября 2015 г.). «Усовершенствованные процессы окисления (АОП) при очистке сточных вод». Текущие отчеты о загрязнении . 1 (3): 167–176. Бибкод : 2015CPolR...1..167D. дои : 10.1007/s40726-015-0015-z . ISSN  2198-6592.

Внешние ссылки