Сточными водами (стоками) называют воду загрязненную различными отходами. По происхождению различают бытовые (результат жизнедеятельности человека), промышленные (результат деятельности предприятий) и атмосферные стоки (талая и дождевая вода, вода от полива).

Основными источниками промышленных стоков являются предприятия лакокрасочной, легкой, химической, металлургической промышленности, полиграфические комбинаты, пищевые производства, автомойки и автозаправочные станции. Любое производство, сбрасывающее свои стоки в окружающую среду не должно превышать установленных нормативов воздействия (содержание загрязняющих веществ в стоках не должно превышать ПДК).

Очистка сточных вод – это комплекс мер по удалению или разрушению содержащихся в них загрязнений перед выпуском воды в водоем или сбросом на рельеф местности. Очистка сточных вод производится на очистных сооружениях. В процессе очистки образуется очищенная вода и твердые отходы, пригодные к захоронению или утилизации.

Применяют следующие методы очистки сточных вод:

• механический;

• биологический;

• физико-химический;

• химический;

• дезинфекция.

Обычно используют комбинации нескольких методов. Выбор методов очистки сточных вод определяется характером загрязнений очищаемой воды и требованиями к качеству очищенной воды.

Какие бы методы не применялись, их основная задача - позволить максимально использовать в технологических процессах очищенную сточную воду и минимизировать сброс стоков в окружающую среду. Тем более что, обычно, замкнутые системы имеют и экономическое преимущество.

Механическая очистка – первый этап очистки поступающих на очистные сооружения сточных вод. На этом этапе производят отстаивание, фильтрацию и флотацию стоков, в результате освобождая их от нерастворимых в воде примесей. В зависимости от размеров и характера частиц для этого используют решетки, сита, песколовки, жироловки, мембранные элементы, первичные отстойники.

Для задержания крупных частиц применяют решетки и, для более полного выделения грубодисперсных примесей, сита.

В песколовках происходит осаждение, под действием силы тяжести, мелких частиц (шлак, песок и т. п.).

Жироловки удаляют (флотацией) гидрофобные вещества с поверхности воды.

Мембранная технология применяется для более глубокой очистки стоков и возврата их в производственный цикл.

В первичных отстойниках из сточных вод выделяются взвешенные вещества. Значение показателя Биологическое Потребление Кислорода (БПК) снижается на 20-40%.

В общем, путем механической очистки, из сточных вод удается выделить от 60% (бытовые стоки) до 95% (промышленные стоки) нерастворимых примесей. Удаляется 60-70% минеральных загрязнений, а БПК5 снижается на 30%. Кроме того, механическая стадия очистки выравнивает (усредняет) движение сточных вод перед последующими этапами очистки.

В биологической очистке сточных вод используется способность микроорганизмов использовать органические вещества и соединения в качестве источника питания. Происходит окисление органической составляющей сточных вод бактериями и простейшими микроорганизмами (могут использоваться как аэробные, так и анаэробные).

На этапе биологической очистки происходит снижение БПК, минерализация сточных вод, удаление органического азота и фосфора.

В биологической очистке стоков используют следующие виды сооружений: отстойники, аэротенки, биофильтры, метанреакторы.

Первичные отстойники предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары, в которые подаются стоки, на дне собирается осадок, а более легкие, чем вода, загрязнения собираются сверху.

Аэротенки – большие железобетонные емкости, очистка сточных вод в которых происходит с помощью активного ила, состоящего из микроорганизмов и бактерий. В аэротенках для них создается благоприятная среда (избыток кислорода обеспечивается подачей воздуха) и развиваются они очень интенсивно, окисляя органические веществам (загрязнители).

Из аэротенков вода поступает во вторичные отстойники. Они предназначены для осаждения активного ила.

В биофильтрах очищаемую воду пропускают через покрытый тонкой бактериальной пленкой слой крупнозернистого материала. Частицы загрязнений остаются на фильтре и подвергаются интенсивному биологическому окислению.

Физико-химической очисткой из сточных вод удаляют мелкодисперсные, неорганические и органические растворенные вещества. С помощью физико-химических методов можно избавиться от содержащихся в воде токсичных и биологически неокисляемых загрязнений. Этими методами достигается глубокая степень очистки. Применение физико-химических методов очистки сточных вод расширяется в связи с расширением использования оборотных систем водоснабжения.

Применяют следующие физико-химические методы очистки стоков: окисление, сорбция, коагуляция, флокуляция, ионообменный метод, электролиз, экстракция, электрокоагуляция, флотация, центрифугирование, гиперфильтрация, нейтрализация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация.

Из этих методов особой популярностью (в металлургической и лакокрасочной промышленности) пользуется электролиз. С его помощью разрушаются содержащиеся в воде органические вещества, а из неорганических веществ извлекаются металлы и кислоты.

Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используется процесс коагуляции.

Коагуляция – это слипание частиц под действием на них различных химических и физических процессов и добавления специальных веществ-коагулянтов. В результате образуются выпадающие в осадок агрегаты. Применяется коагуляция для осаждения мелкодисперсных примесей или эмульгированных веществ.

Важный этап при очистке сточных вод - механическое обезвоживание осадка. Существует несколько технологий обезвоживания: камерными фильтр-прессами, ленточными прессами, центрифугами. Для увеличения эффективности обезвоживания обычно используют реагент (флокулянт). Широкое применение получило использование центрифуг, так как качество разделения жидкой и твердой фракций у этого метода самое высокое.

Химическая очистка позволяет выделить из сточных вод растворенные в них загрязняющие вещества. Вступая в реакцию с добавленными реагентами, эти вещества образуют нерастворимые в воде (выпадающие в осадок) соединения. Используют два основных метода химической очистки стоков: нейтрализация и окисление.

Нейтрализация представляет собой обработку стоков кислотами или щелочами, в результате чего достигается требуемая величина водородного показателя (рН). Этот способ используется на многих производствах, в том числе в: текстильной, химической, фармацевтической промышленности, машиностроении. В качестве нейтрализующих реагентов, добавляемых в стоки, используют растворы кислот и щелочей. Иногда стоки пропускают через загрузки нейтрализующего действия (магнезит, доломит, мел).

Окисление заключается в воздействии на сточные воды различного рода окислителями (сжиженный или газообразный хлор, диоксид хлора, хлорная известь, гипохлорат натрия или кальция, кислород и т.д.). В результате химических реакций токсичные вещества превращаются в безвредные. Этот метод используют в машиностроении, приборостроении, свинцово-цинковых производствах, горнодобывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.

При помощи химической очистки содержание нерастворимых примесей может снижаться на 95%, а растворимых – на 25%.

Перед сбросом биологически очищенных сточных вод в водоем или на рельеф местности необходимо применять обеззараживание.

На очистных сооружениях крупных городов для обеззараживания, как правило, используют ультрафиолетовое облучение. В таких установках вода обеззараживается, омывая кварцевые трубки, внутри которых расположены бактерицидные ультрафиолетовые лампы. Обеззараживающее действие установки основано на свойстве ультрафиолетового излучения в диапазоне 250-260 нм уничтожать бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.

Для обеззараживания сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, применяют также 30-ти минутную обработку хлором. Хлор давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента, но, поскольку он токсичен, многие очистные предприятия переходят на использование других реагентов (гипохлорит, дезавид) и технологий (озонирование) обеззараживания стоков.