Технологии водоподготовки. методы очистки питьевой воды

Обработка осадков

В процессе переработки хозбытовых стоков, в первичных отстойниках происходит выделение первичного осадка, после аэротенков, во вторичных отстойниках выделяется активный ил.

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации. Сложность задачи определяется их большим объемом и свойствами. Ка кправило, осадки – это труднофильтруемые суспензии органического происхождения. Объем их, в зависимости от состава и технологической схемы, составляет 0,5 – 10 % от расхода поступающего на очистные комплексы. Их влажность составляет 90 – 99 %, большая часть влаги находится в связанном состоянии. Содержащиеся в них бактерии и гельминты требуют проведения серьезного обеззараживания перед дальнейшим использованием.

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации.Основные задачи – сокращение влажности, стабилизация, обеззараживание.

Для перевода основной части органики в минеральную форму, используют метановое сбраживание и аэробную стабилизацию. Метановое сбраживание производится в метантенках, где под действием высокой температуры происходит минерализация осадка, при этом выделяется газ – метан, который также можно использовать на очистных сооружениях для собственных нужд. Сложность заключается в загрязненности газа примесями. При сбраживании, кроме минерализации, решается вопрос обеззараживание.

Аэробная стабилизация применяется для минерализации активного или. Процесс представляет собой активную аэрацию ила в сооружениях аналогичных аэротенкам. Следующим этапом переработки осадков является их обезвоживание. Для обезвоживания используют естественные методы (подсушивание на иловых площадках) и механические (на ленточных или камерных фильтр-прессах, центрифугах, вакуум-фильтрах). Перед обезвоживанием, для перевода влаги из связанной формы в свободную, обрабатывают реагентами или флокулянтами. Обезвоженный осадок влажностью 70 – 80 % (зависит от способа обезвоживания), подается на дальнейшую переработку – обеззараживание – в основном термическими методами.

После дезинфекции осадок пригоден к использованию в качестве ценного удобрения.

Способы очистки воды химическими методами

Нейтрализация

Этот метод очистки направлен на полную нейтрализацию всех патогенных микроорганизмов и других включений, а также на выведение уровня pH воды на нормативные показатели в пределах 6,5-8,5.

Процесс нейтрализации при очистке сточных вод может выполняться несколькими способами. Так, самые часто применимые — такие:

• Процесс смешивания между собой кислых и щелочных сред в виде жидкости;
• Добавление химических реагентов в стоки;
• Фильтрация сточных вод с кислотным содержимым при использовании нейтралиузющих реагентов;
• Нейтрализация любых газов в сточной воде при помощи щелочных реагентов;
• Добавление в стоки с кислотным содержимым аммиачного раствора. Здесь же для нейтрализации кислот в воде можно применять цемент; гидроксид кальция и доломит.

Окисление грязной воды

Метод окисления применяется для стоков в том случае, если при отстаивании и механической чистке воды примеси не удаляются. В качестве реагентов используются:

• Бихромат калия.
• Озон. Этот реагент хоть и является качественным и отлично очищает воду, все де используется крайне редко ввиду высокой стоимости процесса очистки. Но при этом стоит знать, что озонирование позволяет очистить воду от ПАВ, любых нефтепродуктов, от красителей и мышьяка, от канцерогенных включений и от фенолов с цианидами.

• Хлор в состоянии газа или в сжиженном состоянии (при этом вода впоследствии должна дополнительно дехлорироваться, поскольку доказано, что хлор вступает в реакцию с компонентами воды и образует таким образом вредную хлорволокнистую кислоту или соляную кислоту).
• Хлорат кальция или диоксид хлора.
• Кислород воздуха, пиролюзит и др.

После процесса окисления все микроорганизмы и патогенные бактерии полностью погибают под воздействием добавленных в стоки реагентов.

Процесс восстановления как метод очистки воды

Этот метод работает по принципу восстановления всех включений до своего первоначального физического состояния с целью последующего их удаления из воды с помощью одного их физико-химических методов:

• Флотации;
• Отстаивания;
• Фильтрования.

В основном такой метод применяется для очистки жидкости от частиц мышьяка, ртути и хрома. В качестве реагентов здесь применяют:

• Сульфат железа;
• Диоксид серы;
• Активированный уголь, водород и пр.

Фильтрация на предприятиях

Взаимосвязь между областью использования и требуемым типом системы водоподготовки отражена в таблице:

В целях экономии средств приведенные методы реализуются в комплексе с механическим фильтрованием.

Отдельные требования выдвигаются к системам переработки стоков предприятий химической или металлургической отрасли, отбираемый концентрат может быть ценным или нуждаться в обязательной утилизации.

Биопрепараты

Биопрепараты применяют для выполнения таких задач:

• Разложения органики: жиров, углеводов, белков;
• Стимуляции работы активного ила;
• Сокращения объема побочных продуктов в виде осадка;
• Ускорения процесса переработки;
• Снижения показателей биохимического потребления кислорода (БПК, ХПК);
• Наращивания и восстановления активного ила.

Производители выпускают препараты, где сконцентрировано определенное количество штаммов натуральных бактерий.

Каждый биопрепарат содержит разные штаммы микроорганизмов, которые подбираются в зависимости от состава сточных вод.

Внимание. Производитель в описании своей продукции указывает, с какими загрязнениями она справляется.. Популярные биопрепараты:

Популярные биопрепараты:

Анализ воды для ее очистки

Анализ воды необходим в первую очередь для того, чтобы понять во-первых, нужно ли ее очищать перед употреблением, и, во-вторых, если нужно, то от каких примесей и каким способом. Примеси, которые могут содержаться в используемой в бытовых нуждах воде могут быть как неорганического происхождения (ржавчина, песок, нитраты, соли металлов и т.д.), так и биологического (вирусы, бактерии, простейшие и т.д.).  И если первые из них можно выявить практически в любой химической лаборатории, то для обнаружения живых микроорганизмов необходим именно биологический анализ воды в специальной лаборатории, например здесь:  http://voda.kr-company.ru/analiz/biologicheskiy/

И лишь после проведения полного анализа воды можно переходить к подбору способа для ее очистки.

Это интересно

Практически любая система очистки воды в своем составе имеет один или несколько фильтров. Она может дополняться другими компонентами, позволяющими повысить эффективность рабочего процесса, но вот найти такой вариант, в котором фильтра нет вовсе, очень сложно. Благодаря этому в настоящее время многие системы очистки воды называют фильтрами – по основному объединяющему их признаку.

Обыватель, в повседневности постоянно применяющий фильтр, зачастую задумывается: может ли такая довольно простая по своему устройству система очистить жизненно необходимую жидкость, примеси в которой – до четырех миллионов соединений, вредных для человека? Точный ответ сформулировать не получится: многое зависит от примесей в конкретном случае, от использованной очистительной системы.

Современные методы очистки воды в домашних условиях предполагают применение таких устройств, которые хоть и эффективны, но не на ионном уровне. Следовательно, нельзя говорить о безупречно качественном результате. Практически не поможет этот метод очистки воды при залповом загрязнении

Производитель обращает внимание: необходимо регулярно менять рабочий элемент очистительной системы, но сложно предсказать, с какой частотой. Указанные изготовителем временные рамки условны, если постоянно фильтруется жидкость с многочисленными примесями, придется обновить «рабочую лошадку» раньше срока

Оборудование

Для каждого из трех методов используется отдельная оснастка.

Песколовки

Эти приборы используются в составе осветлителей для выделения битого стекла, шлаков, песка и др. Для эффективной работы необходимо создать оптимальные условия.

Основной показатель – скорость движения потока, которая должна быть в пределах 15-30 см/сек. Если ее снизить, будут отделяться слишком мелкие фракции, что может создать проблемы.

Любая песколовка состоит из двух частей:

1. рабочей;
2. осадочной.

Через первую течет жидкость, во второй собирается осадок, который периодически удаляется гидроэлеватором (при очень больших объемах) или насосом. Если песколовка качественная, удаляется до 75% минеральных примесей.

Песколовки классифицируются по направлению движения жидкости:

• вертикальные;
• горизонтальные (стоки движутся прямо или по кругу);
• аэрируемые.

Самые распространенные горизонтальные.

Отдельная группа – уловители грязи, в которых зона улавливания дополнена отстойником особой конструкции. Это небольшие приборы, которые размещаются под землей. Оснащаются:

1. решеткой, улавливающей грубые примеси;
2. тонкой сеткой;
3. механизмом для удаления осадков.

Справка! По принципу действия на песколовки похожи смолоуловители, нефтеловушки, сгустители.

Жироловки

Жироловки разделяются по месту размещения. Доступны модели:

• под мойки;
• для отдельных цехов (с расходом воды до 3-х м3/час);
• для предприятий (подземные и наземные при расходе воды от 3-х м3/час).

Жироловки монтируются отдельно от очистных сооружений (чаще всего как первый элемент) в:

1. квартирах;
2. кафе;
3. ресторанах;
4. на предприятиях, производящих консервы, продукты из мяса.

Предназначение этого оборудования – защитить очистное сооружение от масел и жиров.

Жироловка – это герметичная емкость из металла или пластика, оснащенная сепарационными пластинами. Жидкость поступает в камеру сепарации, в ней оседают твердые примеси и крупные фракции масел и жиров.

После перетекания в отстойный отсек жировые отложения откладываются на поверхности жидкости и перемещаются в распределительный карман. Вода перетекает в канализационный трубопровод.

Иловые площадки

Визуально это участок, окруженный валками из грунта. Этот способ применяется для удаления остатков влаги путем испарения и ухода в грунт.

Располагается после отстойника, позволяет снизить содержание воды на 25% и уменьшить объем отбросов в 3-8 раз. Сухие остатки удаляются, жидкость возвращается в очистное сооружение.

Отстойники

Отстойники – главные элементы системы. Это оборудование бывает:

• вертикальное, горизонтальное, радиальное;
• первичное или вторичное.

Внимание! Если очистка полностью механическая, вторичные отстойники не требуются (они монтируются после оборудования, предназначенного для биологической чистки).

Решетки

Решетки для процеживания бывают:

• неподвижные;
• подвижные;
• совмещенные с дробилкой или фракционатором;
• оснащенные микропроцеживателем.

Самые распространенные неподвижные, изготовленные из металлических прямоугольных или круглых стержней, размещенных друг от друга на расстоянии 5 – 25 мм.

При наличии дробилки расщепляются самые крупные примеси, для отделения мелких частиц на выходе монтируется микропроцеживатель.

К решеткам относятся волокноуловители, которые используются на текстильных и целлюлозно-бумажных предприятиях.

Грабли

Это оборудование чистит решетки и подает на подвижную ленту отходы. Размещается в пазухах, функционирует за счет шестеренчатого привода, оснащенного шарнирно-пластинчатой цепью.

Септики с почвенной доочисткой

Дешевым, простым и продвинутым аналогом бетонных колодцев являются пластиковые септики с почвенной доочисткой. Обычно они выглядят как бочкообразные резервуары с крышками. При выборе заводского септика следует учитывать количество резервуаров, объем и количество камер в них. Так, при расходе 1 куб.м воды в сутки достаточно однокамерной емкости, при расходе 5 куб.м в сутки – двухкамерной и при расходе выше 8 куб.м в сутки – трехкамерной. Чем больше отсеков – тем качественней очистка стоков.

Многокамерные установки обеспечивают очистку сточных вод для последующего их слива в канавы

Как это работает? В трехкамерной модели сточные воды вначале попадают в первую камеру, и тяжелые фракции опускаются на дно. Спустя некоторое время они превращаются в ил. Легкие частицы вместе с водой попадают во вторую камеру, где происходит их переработка бактериями. Очищенный состав перекачивается в третью камеру. Там его ждет фильтр и специальная сетка-антисептик с колониями бактерий.

Далее очищенная на 60-70% вода поступает на поле фильтрации, представляющее собой траншеи со щебнем, в которые уложены перфорированные трубы либо инфильтратор. Здесь происходит доочистка сточных вод аэробными бактериями, после чего жидкость сливается в дренажную канаву. Неотъемлемая часть такой очистной системы – вентиляционные трубы (они нужны для доступа воздуха и поддержания жизнедеятельности аэробных бактерий).

Так выглядит септик с почвенной доочисткой в виде многокамерной установки и фильтрационного поля с перфорированными трубами

Чем хороши такие септики? Тем, что полученную по окончании очистки воду можно сливать в дренажные канавы (но использовать для полива и питья ее нельзя!), для полноценной работы системы не нужны источники энергии, а очищать контейнер нужно не чаще, чем раз в 1-3 года.

Для семьи из 2-3 человек достаточно однокамерного септика с объемом выработки в несколько кубометров.

Недостатками септиков с почвенной доочисткой являются:

• невозможность использования очищенной воды для питья и полива;
• в радиусе 3 м от фильтрационного поля нельзя выращивать овощи и высаживать плодовые деревья и кустарники (для небольшого участка это может сыграть роковую роль).

Следует помнить и о том, что на участках с тяжелой почвой или высоким уровнем грунтовых вод такой септик «работать» не будет. Чтобы система функционировала, вам придется устанавливать дополнительную емкость с дренажным насосом и сооружать специальный купол для доочистки воды на поверхности почвы. Получится очень дорого и малоэффективно.

Таким образом, сточные воды по-прежнему остаются серьезной «головной болью» владельцев частных домов. Способов очистки, после которых переработанную воду можно пить, не так много, да и стоят они недешево. Проще все-таки утилизировать стоки небольшими дозами, используя современные экологически безопасные технологии.

Методы анализа вод

Остановимся немного подробнее на методах определения веществ, которые наиболее часто встречаются в воде.

Читайте еще: Можно ли пить: 7 способов проверить качество воды из крана, скважины, колодца

Углекислота

Углекислота содержащаяся в воде в избыточном количестве отрицательно воздействует не только на трубы из металла, но и бетон

Поэтому важно знать количество этого элемента в воде

Объем пробы для анализа должен быть не менее 1,5 литра. Сосуд наполняют так, чтобы под пробкой не осталось свободного пространства.  Пробы не подлежат консервации. Определить углекислоту надо в течение шести часов.Определение кислоты проводят методом титрования в присутствии реагента – фенолфталеина. Переход окраски водной среды в колбе свидетельствует о завершении анализа.

Железо

Железо встречается в воде в растворенном, коллоидном состоянии и в виде взвесей. Обычно норма этого компонента превышена. Избыток придает воде вяжущий вкус. С помощью колориметрических методов определяют разные формы железа: общее, в 2 или 3 валентных состояниях.

На основании результатов анализа можно подобрать подходящую схему очистки.

Жесткость

Отражает содержание катионов кальция и магния, и подразделяется на три вида:

• общая, включающая все соли, присутствующие в пробе;
• карбонатная, обусловленная присутствием в пробе карбонатов и гидрокарбонатов элементов кальция и магния;
• некарбонатная – в количественном выражении определяется как разница между общей и гидрокарбонатной жесткостью.

Жесткая вода одна из причин образования камней в почках, появления накипи на нагревательных элементах, снижения эффективности моющих средств.

Жесткость в воде определяют комплексонометрическим способом.

Остаточный хлор

Компонент, который накапливается в воде, после процесса хлорирования. Хлорируют воду перед подачей в сеть водопровода. Повышенное содержание остаточного хлора делает воду непригодной для питья не столько из-за специфического запаха, сколько из-за вреда для человеческого организма. Однако остаточный хлор способен достаточно быстро испаряться из воды, что позволяет без дополнительных затрат на очистку, избавиться от этого компонента.

Нефтепродукты

Анализ проводится в воде ливневой канализации, на предприятиях по переработке нефти, в стоках заправочных станций и салонов, которые оказывают услуги по мойке автомобилей.

Результаты анализа позволяют разрабатывать надежные методы очистки от нефтепродуктов, содержащих достаточно много тяжелых металлов и нерастворимых веществ.

Экспресс тест

Метод позволяет оценить качество воды в кратчайшие сроки. Востребован для исследований в полевых условиях. Часто пользуются при определении состава сточных вод. Подходит для определения состава воды в домашних условиях.

Бак анализ

Под этим сокращением понимают, что вода проанализирована на содержание гельминтов, кишечной палочки, бактерий, которые сигнализируют о наличии в воде фекалий. По результатам анализа выбирают способ обеззараживания воды.

Фосфаты

Фосфаты относятся к соединениям с низкой степенью токсичности. В небольших концентрациях компонент принимает участие в метаболизме. Избыток фосфатов подлежит удалению. Повышенное содержание компонента в воде сигнализирует об интенсивном разрастание водорослей.

Санитарный анализ

Пробу воды разбавляют, и делают высев на чашки Петри. Спустя расчетное время на поверхности питательных сред вырастают колонии микроорганизмов. По внешнему виду и с помощью микроскопа их относят к той или иной группе, определяют степень биологической опасности.

Радиологический анализ

Позволяет определить наличие радиоактивных компонентов: радона, следы распада других радиоактивных элементов.

Способы очистки воды в походных условиях

Существуют различные способы очистки воды в природных условиях.

Способ № 1. Чтобы профильтровать воду, необходимо взять любую ненужную емкость, к примеру, банку из-под консервов или пластиковую бутылку. На дне следует сделать несколько отверстий, а затем положить на него ткань. После в сосуд нужно засыпать песок (2/3 от всего объема). Фильтр готов.

Воду, которую вы хотите очистить, необходимо заливать в него сверху. Через отверстия в дне будет вытекать очищенная вода, ее нужно собрать и использовать для питья или приготовления пищи. При необходимости можно прогнать воду через песок несколько раз для более эффективной очистки. Песок нужно периодически менять.

Способ № 2. Если песок взять негде, то можно использовать для заполнения фильтра древесный уголь, образующийся при сгорании дров в костре. Нужно измельчить куски угля, сдуть золу и засыпать в подготовленную емкость. Стоит отметить, что если применять для очистки уголь, образующийся при сожжении хвойных пород, у воды могут появиться специфические привкус и запах. Поэтому рекомендуется использовать только уголь лиственных пород деревьев.

Способ № 3. В случае если нет никакого подходящего сосуда, для изготовления фильтра можно использовать шапку или кепку, рукав или же рубашку полностью. Если имеется кусок материи, сделайте из него фильтр, свернув кульком.

Тканевые фильтры тоже необходимо заполнять песком или углем. Предназначенную для очистки воду нужно лить в центральную их часть, сделав в фильтрующем материале углубление. Это позволит избежать просачивания жидкости через боковые поверхности. Чтобы было удобно собирать очищенную воду, можно подвесить фильтр на ветку или на треногу.

Способ № 4. Если вода загрязнена сильно, требуется ее многократная фильтрация. Кроме того, можно пропустить ее через несколько фильтров, расположенных один за другим. Как это сделать? Следует разместить один над другим несколько полотен материи, закрепив на чем-либо. На каждое из них нужно уложить фильтрующий материал, в качестве которого можно использовать песок, древесный уголь, траву.

В наполнителе верхнего фильтра делают углубление в центре и наливают в него воду небольшими порциями. Собирать очищенную жидкость следует на выходе ее из последнего фильтрующего элемента.

Способ № 5. Если под рукой не оказалось ни емкости, ни фильтрующего материала, для очистки воды можно использовать «земляной насос». Такой способ достаточно прост и эффективен. Необходим будет водоем, воду из которого вы хотите очистить и какой-либо инструмент для выкапывания ямы (нож, лопата, палка и т.д.).

Яма (глубиной примерно 50 см) должна находиться в 0,5-1 м от края озера (пруда, ручья, реки). После выкапывания вода начнет постепенно просачиваться и заполнять углубление. Когда оно заполнится полностью, воду нужно вычерпать и подождать, пока она наберется снова. Вычерпывать придется несколько раз, пока поступающая вода не станет прозрачной и использовать для своих нужд.

Способ № 6. Перегонка. Сущность этого метода заключается в следующем. Предназначенную для очистки воду нужно нагреть и довести до кипения – будет образовываться пар, который необходимо охлаждать. В результате он будет конденсироваться. Образующуюся при этом воду можно пить. Она получается очищенной как от растворенных в ней соединений, так и от механических примесей. Этот способ подходит как для водоочистки, так и для опреснения соленой воды.

Чтобы перегнать воду, потребуется соорудить несложное устройство из металлической трубы, согнутой под углом 90 ̊. Ее надо закрепить на негорючих опорах, например, холмиках из песка или земли. Концы этой трубы должны смотреть вверх. После следует заполнить ее водой и разжечь под трубой костер (под местом сгиба). Над открытыми концами трубы размещают металлические емкости, выложенные изнутри тканью. При кипении воды в трубе будет образовываться пар. Поднимаясь, он осядет в виде конденсата на поверхности емкостей и впитается в ткань. По мере ее пропитывания капли будут стекать вниз. Для их сбора нужно поставить внизу тару.

Можно использовать и более простой способ: заполнить водой емкость, поставить на огонь. Сверху она должна быть закрыта тканью. Когда жидкость закипит, пар начнет конденсироваться на ткани. Когда она впитает достаточно влаги, ее нужно снять с кастрюли чем-нибудь (чтобы не получить ожог) и отжать. Не следует наливать в емкость слишком много воды, поскольку в таком случае она может намочить материю.

Читайте материал по теме: Фильтрация воды для дома: развеиваем мифы

Современные проблемы нехватки питьевой воды. Основные источники загрязнения

С каждым годом проблема нехватки питьевой воды встает все острее. Уже сейчас порядка 1/6 части жителей Земли не имеют доступа к ней. Среди причин дефицита пресной воды:

• высокий расход, превышающий потребности;
• растущая численность населения;
• таяние ледников;
• загрязнением поверхностных вод бытовыми и промышленными отходами.

Основными источниками загрязнения являются коммунальные и промышленные стоки. Первые содержат в себе различные вредоносные бактерии, способные спровоцировать серьезные заболевания. Вторые – скопление всевозможных химических веществ: кислот и щелочей, тяжелых металлов, нефтепродуктов и т.д.

Какие методы применяют в квартирах и частных домах?

Приведенные методы фильтрации могут использоваться отдельно, но максимальный эффект достигается при их комбинировании. Конкретная схема подбирается исходя из результатов анализа состава воды, поставленных задач и объемов фильтрации.

В квартирах и домах, подключенных к централизованному водоснабжению, обязательно используются фильтры грубой механической чистки, устанавливаемые перед приборами учета как холодной, так и горячей воды.

При высокой жесткости водопроводной воды к ним добавляют умягчители и угольные сорбционные фильтры, нейтрализующие неприятные последствия обработки воды хлором.

При заборе воды из скважин перед подачей в частные дома схема усложняется и включает до 5 ступеней:

1. Грубую чистку с помощью сетчатых или дисковых фильтров (обязательная ступень вне зависимости от качества воды в скважине или колодце).
2. Удаление их воды железа, марганца и сероводорода с помощью аэрационных систем и реагентных фильтров (актуально при близком расположении септиков или промышленных стоков).
3. Умягчение воды. Лучше всего для этих целей подходят ионообменные фильтры, используемые в комплексе с угольными картриджными установками или без них.
4. Тонкую чистку воды с помощью обратноосмотических мембран (рекомендуемый для частных домов вариант) или многоступенчатых угольных фильтров.
5. Обеззараживание. В отличие от водопроводной воды заборы из скважин не проходят обработку хлором, при недостаточной эффективности фильтров тонкой чистки или с целью экономии их ресурсов в схему вводятся УФ-лампы или озонаторы.

Наличие фильтров грубой и тонкой очистки в любом случае обязательно, остальные устройства подбираются исходя из параметров воды в скважине. В отличие от реагетных систем очистки воды фильтрационная схема может использоваться для подготовки воды любого качества: от хозяйственной до питьевой.

Когда необходимо обеззараживать воду

К сожалению, качество питьевой воды неустанно ухудшается, а времена, когда делали откачку из колодца или скважины, не беспокоясь о качестве, давно закончились. Виной всему технологический прогресс, влекущий за собой стремительное загрязнение окружающей среды.

Очистка питьевой воды заключается в удалении из жидкости взвешенных частиц (солей, осадка, пыли, других примесей). Этого недостаточно, чтобы назвать ее питьевой – для этого показана дезинфекция.

Основная цель обеззараживания воды – уничтожить различных паразитов, находящихся в ней. Такой подход позволяет избежать массовых вспышек инфекционных болезней, предотвратить пандемию болезней, способных унести жизни миллионов.

Похожие записи:

Выбираем сварочный аппарат для дачи: недорогой, но производительный Баня с электрокаменкой: строительство, отзывы, особенности Кто построил московский кремль Коммунальные услуги: что входит в оплату жкх Недостатки (мифы и реальность) домов из мини бруса Что нужно знать о пожарных выездных плановых проверках