Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Очистка городских сточных вод. Этап обеззараживания очищенной воды

Treatment of City Wastewater. Treated Water Decontamination Phase.

A. R. Paraniuk, Process Engineer at NPC PromVodOchistka

Keywords: waste waters, mechanical treatment, biological treatment, disinfection of water,sludge treatment

A comprehensive city wastewater treatment system must include four main stages: mechanical treatment, biological treatment, treated water decontamination and sludge treatment.Sometimes so called "scaled down" systems are used, which lack a certain process - this is justified in exceptional cases.

Описание:

Полноценная технологическая схема очистки городских сточных вод должна включать в себя четыре основных этапа: механическая очистка, биологическая очистка, обеззараживание очищенной воды и обработка осадка.В ряде случаев могут применяться так называемые «урезанные схемы», в которых отсутствует какой-то процесс – это оправданно в исключительных условиях.

Очистка городских сточных вод. Этап обеззараживания очищенной воды

Полноценная технологическая схема очистки городских сточных вод (ГСВ) должна включать в себя четыре основных этапа: механическая очистка, биологическая очистка, обеззараживание очищенной воды и обработка осадка. В ряде случаев могут применяться так называемые «урезанные схемы», в которых отсутствует какой-то процесс – это оправданно в исключительных условиях.

Очистка городских сточных вод

Факт 1. Целью обеззараживания является сокращение количества бактерий дополнительно на три-четыре десятичных порядка.

Под обеззараживанием (или дезинфекцией) сточных вод понимается не строгое медицинское «уничтожение или обезвреживание всех патогенных микроорганизмов», а «обработка сточных вод или осадка для снижения активности возбудителей заболеваний ниже заданного значения».

Обычная очистка стоков без дезинфекции сокращает количество бактерий группы кишечной палочки только на два десятичных порядка. Дополнительные три-четыре достигаются методом дезинфекции.

Человек обычно контактирует с живущими в сточных водах возбудителями заболеваний в водоемах для купания или при потреблении питьевой воды, на которую воздействовали сточные воды. А поскольку патогенные для человека бактерии попадают в водоемы преимущественно со стоками после очистных сооружений, дезинфекция сточных вод может внести вклад в уменьшение опасности инфекции. Дезинфекция сточных вод является тем более многообещающей, чем больше устраняется других негативных воздействий вследствие исключения точечных нагрузок от очистных сооружений. Преимуществом является как можно более близкий к природному водосборный бассейн с большой долей площади пойменных лесов в хорошем состоянии. Опыт показывает, что при соответствующих предельных условиях при помощи дезинфекции сточных вод в водоемах можно соблюдать значения Европейской директивы о водоемах для купания при сухой погоде.

Основные этапы очистки городских сточных вод

Рисунок 1.

Основные этапы очистки городских сточных вод

Методы дезинфекции сточных вод делятся на физические и химические.

Физические методы дезинфекции:

  • термическая обработка;
  • УФ-облучение;
  • мембранная фильтрация;

Химические методы дезинфекции:

  • озонирование;
  • окисление хлором и соединениями, выделяющими хлор, или диоксидом хлора либо применение надуксусной кислоты или перекиси водорода.

Из практического опыта (с полупромышленными сооружениями), а также из соображений экономичности и защиты окружающей среды в соответствии с табл. 1 рассматривается применение только некоторых методов для биологически очищенных сточных вод перед их спуском в водоемы.

Таблица 1
Распространенные методы дезинфекции сточных вод

Метод
Дезинфици-
рующее
действие
Опыт
применения
Экологическая
совместимость
УФ-облучение
+
++
+
Мембранная фильтрация
++
-
++
Озонирование
+
+
-
Хлорирование
++
++
-

Применение хлорирования вследствие образования хлорорганических веществ должно рассматриваться с точки зрения экологии водоемов как небезопасное, а, кроме того, предположительно менее экономически целесообразное, чем УФ-облучение.

Факт 2. Ультрафиолетовое облучение приводит к повреждению носителя наследственности микроорганизмов.

Особенно действенным методом обеззараживания воды является УФС-облучение (длина волны 100–280 нм). Основными определяющими величинами являются средняя доза УФ как произведение интенсивности облучения и средней продолжительности воздействия, а также УФС-проницаемость сточных вод, обычно задаваемая как пропускание УФ. Допущение средней интенсивности облучения и средней продолжительности является приближенным, так как фактически в облучаемой зоне течение и интенсивность облучения распространяются неравномерно. Для того чтобы все клетки по возможности получали УФ-облучение одинаково, следует обеспечить пробковое течение как можно ближе к идеальному и производить поперечное перемешивание.

Кроме того, значение имеет содержание твердых веществ в сточных водах. Для бактерий-индикаторов фекального загрязнения (кишечные палочки (E.coli), кишечные энтерококки), а также для колифагов достигаются показатели уничтожения от четырех до пяти десятичных порядков.

Установки УФ-облучения сегодня применяются преимущественно в конструкциях с открытыми каналами с безнапорным течением (рис. 2).

Схематическое изображение сооружения для УФ-облучения в открытом канале для дезинфекции сточных
вод

Рисунок 2.

Схематическое изображение сооружения для УФ-облучения в открытом канале для дезинфекции сточных вод

Для основ расчета параметров сток очистного сооружения характеризуется по колебаниям расходов на сооружения, обеспечиваемой степени очистки по взвешенным веществам и содержанию соответствующих микроорганизмов. Учитываются суточные и годичные колебания, а также погодные воздействия, в расчет принимается определяющий пиковый расход очищаемого стока. Сточные воды должны иметь минимально возможную концентрацию взвешенных веществ – менее 20 мг/л, в оптимальном случае не более 5 мг/л. При содержании более 10 мг/л необходимо предусмотреть дополнительное оборудование для доочистки сточных вод.

В каждом случае требуется индивидуальный подход для определения необходимости установки после биологической очистки перед обеззараживанием стоков на УФ-установке дополнительного сооружения по доочистке путем фильтрации. В частности, наличие взвешенных веществ в стоке после очистного сооружения является причиной недостаточно эффективного обеззараживания, так как взвешенные вещества создают преграду для бактерий от УФ-излучения.

Выбор применяемой системы УФ-облучения должен определяться при помощи расчетов экономической эффективности, в которых учитываются затраты на оборудование, потребляемую электроэнергию, продолжительность использования излучателей и стоимость излучателей. В табл. 2 сопоставлены характеристики и свойства имеющихся в продаже УФ-излучателей.

Таблица 2
Характеристики и свойства УФ-излучателей среднего и низкого давления
Характеристики
и свойства
Излучатели
низкого давления
Излучатели
среднего давления

Давление паров
ртути, бар

0,001 1-20

Температура
поверхности, °C

40-100 600-900

Излучение в
УФ-диапазоне

Монохроматиче-
ское
Широко-
полосное

Длина волны, нм

254 200-400

Входная мощность

10-500 1000-20000

Выход УФ-излучения в спектре С (200-280 нм):
- относительно электрической мощности, %

30-40 12-15

- относительно длины излучателя, Вт/см

0,2-0,7 4-15

Снижение мощности за время эксплуатации, %

30-40 25-40

Время эксплуатации, ч

8000-15000 3000-800

Требуемое УФ-облучение, или УФ-доза, которой необходимо облучать сточные воды, зависит от основных параметров сточных вод и требований к очищенному стоку. Для бытовых механико-биологически очищенных сточных вод с содержанием взвешенных веществ менее 10 мг/л обычно достаточно 400 Дж/м2 УФ-облучения для соблюдения требований Директивы ЕС по гигиеническим свойствам водоемов для купания. В зависимости от мощности и геометрического расположения УФ-излучателей, а также от пропускной способности УФ-установки сточных вод наблюдается различное распределение интенсивности УФ-излучателей по сечению русла.

Для проектирования и эксплуатации действуют следующие рекомендации:

  • разделение всего потока на несколько русел;
  • равномерное пробковое течение по всему сечению через соответствующую впускную конструкцию;
  • адаптация интенсивности облучения к текущим характеристикам потока;
  • контроль оборудования и документирование рабочих параметров;
  • регулярное удаление отложений с защитных трубок из кварцевого стекла (от 14 дней до 6 месяцев) автоматической системой очистки (механическая очистка).

Факт 3. Ультрафильтрация дает возможность задерживать бактерии и твердые вещества.

Благодаря адсорбционному связыванию вирусов твердыми веществами можно также достичь определенного снижения количества вирусов. По этой причине при подготовке питьевой воды для обеззараживания применяется ультрафильтрация.

При обработке сточных вод на промышленных сооружениях также иногда внедряется дополнительная ультрафильтрация, с помощью которой можно достичь некоторой степени дезинфекции. Ультрафильтрация обычно следует после биологической ступени очистки, и этот вариант мембранного метода не подходит для применения в качестве мембранно-биологической технологии. Применение ультрафильтрации экономически приемлемо только тогда, когда наряду с целевой установкой «дезинфекция сточных вод» на переднем плане находится такая задача, как подготовка технологической/охлаждающей воды или максимально эффективное удаление фосфора.

Установка ультрафильтрации

Рисунок 3.

Установка ультрафильтрации компании ООО «НПЦ ПромВодОчистка»

Годовые затраты на ультрафильтрацию как на дополнительную технологию в разы выше, чем затраты на УФ-облучение, а эффективность ее не так высока, поэтому ее применение рассматривается только при особых рамочных условиях и требованиях, которые выходят за пределы дезинфекции сточных вод.

Вывод

В статье рассмотрен третий этап очистки городских сточных вод – обеззараживание. На этом этапе, если дополнительно требуется глубокое удаление фосфора, целесообразна последующая установка сооружения для флокуляционной фильтрации.

Также стоит упомянуть об использовании установок озонирования. Озон в основном применяется не для дезинфекции, а для устранения органических примесей, дающих запах и привкус. В обработке сточных вод озон используется для окисления устойчивых примесей и для обесцвечивания; дезинфекция сточных вод практикуется в промышленном масштабе, а не в рамках озонирования как отдельная задача.

Это обусловлено только тем, что годовые затраты на обработку озоном в качестве отдельного дополнительного этапа в несколько раз выше, чем затраты на УФ-облучение.

При обработке озоном вследствие частичного окисления органических примесей возникают побочные продукты, четких знаний о воздействии которых на водные системы нет.

Для удаления этих побочных продуктов и для уничтожения остаточного озона необходимо внедрить далее по технологической линии установку для адсорбции активированным углем.

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №4'2018

PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте
KSB