Kolika fázemi čištění prochází voda?

FAKT 1 KOMPLETNÍ TECHNOLOGICKÉ SCHÉMA ČIŠTĚNÍ DSW SE Skládá ze 4 HLAVNÍCH PROCESŮ

Plnohodnotné technologické schéma čištění odpadních vod by mělo zahrnovat 4 hlavní procesy: mechanické čištění, biologické čištění, dezinfekce vyčištěné vody a čištění kalů. V některých případech lze použít tzv. „odstřižená schémata“, ve kterých chybí nějaký proces – to je opodstatněné ve výjimečných podmínkách. Například technologie bez biologického čištění – s využitím fyzikálně-chemického čištění a filtračního čištění. Tento proces je nucen být využíván na některých vzdálených lokalitách s dočasným (sezónním) pobytem, kde nelze využít zařízení biologického čištění, protože vyžadují dlouhý náběh (růst biomasy během 2-3 měsíců).
Naopak, schéma může být složitější, pokud se čistírna používá k čištění významných objemů odpadních vod.

Rýže. 1 Purifikační stupně v plnohodnotném technologickém schématu GSV

FAKT 2 MECHANICKÁ ÚPRAVA VODY – POČÁTEČNÍ FÁZE ČIŠTĚNÍ FGP

Mechanické čištění vody je separace nerozpuštěných hrubých nečistot, které jsou minerální a organické, z odpadní vody. Mechanické čištění se v zásadě používá jako předstupeň biologického čištění nebo jako dočištění odpadních vod.
Pro mechanické čištění vody jsou typické následující procesy:

Napínání
usazování
Filtrace
Zvažte je podrobně.

FAKT 3 PRVNÍ STUPEŇ MECHANICKÉHO ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY – CEDENÍ

Přecezování je oddělování plovoucích hrubých nečistot a částečně suspendovaných látek na sítech a sítech pro zajištění správného provozu konstrukcí a zařízení. Tabulka 1 uvádí seznam nejběžnějších pasírovacích zařízení.

Šířka štěrbin je od 60–80 mm (při použití pro předběžné hrubé pnutí) do 5–6 mm.

Díky pevným štěrbinám dochází k jednorozměrné filtraci, při které mohou mřížkami procházet dlouhé úzké vměstky

Poskytuje velikost mezery až 3 mm. Efektivně pracuje s aluviální vrstvou odpadu a poskytuje efektivnější zadržování

Odpadní voda protéká sadou krátkých plastových sekcí (nebo úlomků sít), opatřených háky a vzájemně spojených kloubem do nekonečné stuhy

Perforovaná zařízení poskytují hluboké filtrování s dvourozměrným efektem (všechny inkluze, které jsou větší než velikost otvorů, jsou zachovány). Z hlediska účinnosti zaujímají regálová zařízení mezipolohu mezi síty a tyčovými síty

Nejúčinnější zařízení. Vyžaduje předběžné odstranění velkých inkluzí. Z hlediska výkonu jsou použitelné až do velkých OS včetně.

Účinnost použitého zařízení se posuzuje podle množství zadrženého odpadu. Podle současných norem* je přípustné neopatřit rošty v případě čerpání odpadních vod do čistírny při instalaci roštů s mezerou maximálně 16 mm nebo roštů drtiče před čerpadla, přičemž délka tlakového potrubí by neměla přesáhnout 500 ma na čerpacích stanicích je odvoz zadrženého odpadu zajištěn na odpadovém roštu.
Nedoporučuje se drtit odpad na vstupu do čistírny ČOV, protože to vede ke zvýšení uvolňování částic úlomků z upravované vody.

Rýže. 2 síta pro čištění odpadních vod

FAKT 4 VE FÁZI NASTAVENÍ JSOU SUSPENDOVANÉ LÁTKY ODSTRANĚNY Z ODPADNÍ VODY A SEDIMENTOVÁNY (VYČIŠTĚNY).

usazování – separace suspendovaných látek (dále jen SZ) z odpadních vod působením gravitace v lapačích písku, usazovacích nádržích, lapačích olejů, lapačích olejů a dehtů, dále v hydrocyklonech a odstředivkách – vlivem odstředivých sil.

lapače písku slouží k separaci nerozpuštěných minerálních nečistot a jsou poskytovány v úpravnách s kapacitou nad 100 m³/den. Počet lapačů písku nebo přihrádek musí být alespoň 2, všechny funkční. S objemem zachyceného sedimentu až 0,1 m³/den. Usazeniny je možné odebírat ručně, při větším objemu je vysypávání sedimentů mechanizováno.
Účinnost retence písku se posuzuje podle obsahu písku v sedimentu primárních usazovacích nádrží. Obsah písku, který nezpůsobuje potíže při provozu, není vyšší než 6 % sušiny kalu (ne více než 3 % při použití vysokorychlostních odstředivek pro odvodňování kalu).

Rýže. 3. Provzdušňovaný obdélníkový lapač písku

usazování v usazovacích nádržích je nejjednodušší, nejdostupnější a nejméně pracný způsob oddělování hrubě rozptýlených nečistot z čištěné odpadní vody, jejíž hustota se nerovná hustotě vody. Takové nečistoty se usazují na dně nebo plavou na hladinu. Sedimentační nádrže jsou klasifikovány podle charakteru jejich práce, technologické úlohy, směru proudění vody, způsobu zajištění flokulace nerozpuštěných látek a způsobu vypouštění sedimentu.

Tabulka 2. Klasifikace usazovacích nádrží

Primární usazovací nádrže (pro čištění odpadních vod)

Sekundární usazovací nádrže (pro usazovací vodu, která prošla biologickým čištěním)

Terciární usazovací nádrže (pro dočištění)

Kalové kompaktory a sedimentační kompaktory

Ve fázi mechanického čištění vody se používají primární usazovací nádrže vertikální, horizontální radiální a šikmé tenkovrstvé konstrukce. Primární usazovací nádrže jsou v technologickém schématu umístěny přímo za lapáky písku a jsou určeny k separaci nerozpuštěných látek od odpadních vod. Hlavní charakteristikou provozu primárních usazovacích nádrží je účinnost čiření (sedimentace). Čiřící efekt je ve většině případů 40-60 %, což vede i ke snížení hodnoty BSK v čiřené odpadní vodě o 20-40 %. U kompletní biologické čistírny by koncentrace výbušnin ve vodě po primárních usazovacích nádržích neměla překročit 150 mg/l, aby se zabránilo zvýšenému růstu aktivovaného kalu nebo biofilmu.
Použití usazovacích nádrží umožňuje snížit zatížení biologického stupně čištění, což následně snižuje objem vytvořeného sedimentu a snižuje energetické náklady na proces čištění jako celek až o 30-50%.
Primární čiření je základem technologie fyzikálního a chemického čištění, které se používá v případech, kdy biologické čištění není z objektivních důvodů použitelné. Použití koagulantů umožňuje dosáhnout hlubokého odstranění nerozpuštěných látek a čištění BSK80 až na XNUMX %.

Obrázek 4. Radiální usazovací nádrž s mechanismem můstkového škrabáku

Lapače oleje, lapače dehtu a oleje se používají k čištění průmyslových odpadních vod, které obsahují plovoucí hrubě rozptýlené nečistoty (olej, lehké pryskyřice, oleje) v koncentraci nad 100 mg/l.

Hydrocyklony a odstředivky využít principu sedimentace v oblasti odstředivých zrychlení, čímž lze výrazně snížit objem a zvýšit hydraulické zatížení oproti usazovacím konstrukcím.

FAKT 5 FILTROVÁNÍ JAKO MECHANICKÁ METODA SE POUŽÍVÁ PRO TERMINÁLNÍ ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY GSW PO STUPNĚ BIOLOGICKÉHO ČIŠTĚNÍ

Filtrace – zadržování velmi jemných suspenzí v suspenzi na síťových (bubnových) a granulovaných filtrech. Filtrační stanice terciárního čištění odpadních vod obvykle obsahuje přijímací nádrž, čerpací stanici pro zásobování vodou, filtrační jednotky, nádrž pro sběr prací vody, čerpací stanici pro její přečerpávání na začátek čistírny odpadních vod a další zařízení. Rýže. 5

Rýže. 5 Čistírna odpadních vod s filtrací

1-přijímací nádrž, 2,8,10- čerpací stanice, 3-bubnová síta, 4-filtrační struktury, 5-pinová chlorační nádrž, 6-vysokoprůtokový perlátor, 7-nádrž na sběr oplachové vody, 9-nádrž na oplach filtry

Regenerace zrnitých filtračních materiálů se provádí promýváním vodou a vzduchem, syntetické materiály se k regeneraci obvykle vytlačují. K mytí filtrů použijte vodu z vodovodu nebo vodu z bubnových sít a filtrů.

FAKT 6 JAKO NEZÁVISLÁ METODA SE MECHANICKÉ ČIŠTĚNÍ K ČIŠTĚNÍ DGP POUŽÍVÁ ZŘÍDKA

Tato možnost existuje, pokud pouze mechanické čištění za podmínek vypouštění do nádrže zajišťuje požadovanou kvalitu vody (u průmyslových odpadních vod – opakovaný návrat do technologického procesu).
Ve většině případů se mechanické čištění používá jako počáteční stupeň, před biologickým čištěním nebo jako dočištění odpadních vod.
Biologické léčbě FGP se budeme věnovat v dalších číslech zpravodaje.

Zkratky použité v článku:

GSW – komunální odpadní vody
OS – léčebná zařízení
SS – suspendované látky
BSK – biologická spotřeba kyslíku

* Soubor pravidel SP 32.133330-2012 „Skanalizace. Externí sítě a struktury.”

Při psaní článku byly použity materiály z příruček: „Mechanické čištění odpadních vod“, „Čištění odpadních vod pomocí centralizovaných odvodňovacích systémů sídel a městských částí“

Nižnij Novgorod
Kazan
Rostov-on-Don

Moskva
Krasnojarsk
Krasnodar

Petrohrad
Čeljabinsk
Omsk

Novosibirsk
nažka křídlatá

Jekatěrinburg
Ufa

А
Abakan
Анадырь
Arkhangelsk
Astrachaň

Б
Balashikha
Barnaul
Belgorod
Birobidzhan
Blagoveshchensk
Bryansk

В
Veliky Novgorod
Vladivostok
Vladikavkaz
Vladimir
Volzhsky
Vologda
Voroněž

Г
Горно-Алтайск
Impozantní

И
Ivanovo
Iževsk
Irkutsk

Й
Yoshkar-Ola

К
Kaliningrad
Kaluga
Kemerovo
Kirov
Kostroma
dvoukolák
Kursk
Kyzyl

Л
Lipetsk

М
Magadan
Magas
Magnitogorsk
Maikop
Makhachkala
Murmansk
Mytishchi

Н
Naberezhnye Chelny
Nalchik
Naryan-Mar
Nizhnevartovsk
Nižnij Tagil
Novokuzněck
Novorossiysk
Novosibirsk

О
Orel
Orenburg

П
Penza
trvalá
Petrozavodsk
Petropavlovsk-Kamchatsky
Podolsk
Pskov

Р
Ryazan

С
Salekhard
Saransk
Saratov
Smolensk
Sochi
Stavropol
Sterlitamak
Surgut
Syktyvkar

Т
Tambov
Tver
Togliatti
Tomsk
Tula
Tyumen

У
Улан-Удэ
Ulyanovsk

Х
Chabarovsk
Chanty-Mansijsk

Ч
Cheboksary
Cherepovets
Chita

Э
Elista

Ю
Južno-Sachalinsk

Я
Jaroslavl

Naprostá většina úpraven vody na světě používá stejné technologie. A důsledně se používají tyto metody čištění: koagulace (+ flokulace), sedimentace, filtrace a dezinfekce. Jedná se o nejběžnější schéma čištění špinavé vody a úpravy pitné vody, které se používá od počátku 20. století.

V tomto článku se budeme bavit především o úpravě vody. I když se tyto stejné metody používají také pro čištění odpadních vod.

Autoři: Rodion Magomedov, Alexey Kulakov
Doba čtení: 8 min.

Metoda čištění vody koagulací

Úkolem procesu úpravy vody je odstraňování různých mechanických nečistot, koloidních a suspendovaných látek z povrchových a podzemních vod. Ke zvýšení účinnosti úpravy vody napomáhá koagulační metoda čištění vody. Koagulace zajišťuje lepší vysrážení kontaminantů, čímž se urychluje další sedimentace a filtrace.

Co je to koagulace a flokulace?

Koagulace (Coagulatio – koagulace, zahušťování, zvětšování) zjednodušeně řečeno je spojování malých částic na větší. Koagulace vede ke spojení drobných suspendovaných nečistot a jejich vysrážení ve formě vločkovitého sedimentu.

Činidla používaná pro koagulaci se nazývají koagulanty. Pro koagulaci se běžně používají soli hliníku nebo železa, jako je síran hlinitý a síran nebo chlorid železitý.

Hlavním rysem koagulantů je, že jejich částice mají kladný náboj. Rozpuštěné a suspendované nečistoty jsou záporně nabité. V důsledku interakce koagulantu a suspenzí se tedy slepují a tvoří větší útvary.

Obrázek 1: Koagulace, flokulace a sedimentace

Někdy se za koagulant přidává také flokulant. Vločkovací činidlo je složka na bázi polymeru, která slepuje koagulované suspenze dohromady. Díky tomu se odstraněné nečistoty shromažďují ve velkých vločkách (vločkách), které se snadněji filtrují nebo shromažďují v sedimentu. Čím větší a těžší částice, tím rychleji se usadí nebo zadrží na filtračním materiálu.

Níže uvedená tabulka ukazuje, jak závisí doba usazování inkluzí na jejich velikosti.

Průměr částice	Příklady inkluzí	Doba usazení ve vrstvě vody o výšce 1 metr
10 mm	Štěrk	1 sec
1 mm	Песок	10 sec
0,1 mm	Jemný písek	2 minut
10 mikronů	Jednobuněčné mikroorganismy, mikroskopické řasy, jílové prvky	2 hodin
1 mikronů	Bakterie, mikroskopické řasy	8 dny
0,1 mikronů	Viry, rozptýlené částice	2 let
10 nm	Viry, koloidní minerály	20 let
1 nm	Viry, koloidní minerály	200 let

V procesu čištění metodou koagulace je důležitá také reakční doba a kvalita smíchání činidla s vodou. Koagulant se přidává do vody, kde se rychle promíchá a poté cirkuluje systémem. Po úpravě činidlem může být voda přímo dodávána do dalšího stupně technologie čištění, například:

Po úpravě činidlem může být voda přímo dodávána do dalšího stupně technologie čištění, například:

pro mechanické filtry s granulovaným zásypem (písek, štěrk);
do usazovací nádrže, kde se vlivem gravitace usazují na dně vločky;
k flotátoru(způsob čištění odpadních vod), kde jsou suspendované nečistoty odstraněny flotací pěny;
pro mikro nebo ultrafiltrační zařízení.

K urychlení procesu usazování a filtrace se tedy používají koagulanty a flokulanty.

Jaké nečistoty se odstraňují při čištění vody koagulační metodou?

Koagulační metoda účinně odstraňuje z vody:

Přírodní organické látky a organické sloučeniny, včetně rozpuštěných
Suspendované pevné látky, včetně anorganických látek (např. železo)

Vysoké hladiny organických sloučenin mohou způsobit nepříjemnou chuť nebo zápach nebo způsobit zhnědnutí vody. I když koagulace odstraňuje některé suspendované a některé rozpuštěné částice, viry a bakterie mohou ve vodě zůstat.

Mezinárodní studie zveřejněná v roce 1998 zjistila, že koagulace a sedimentace odstranily 27 až 84 procent virů a 32 až 87 procent bakterií. Ale obvykle jsou patogenní mikroorganismy odstraněny z vody pouze proto, že jsou odstraněny rozpuštěné částice, ke kterým jsou připojeny.

Na obrázku níže se do vody přidal koagulant a suspenze se začaly lepit a usazovat.

2: Laboratorní zkouška koagulantu na úpravně vody Obr

Přestože koagulace nemůže zadržet všechny nejmenší organismy a viry, je důležitým předběžným prvkem čištění, protože odstraňuje rozpuštěné organické nečistoty, které komplikují následnou dezinfekci. V tomto případě je po koagulaci potřeba menší množství látek obsahujících chlór k úplné dezinfekci vody.

To umožňuje městským čistírnám odpadních vod snížit náklady na proces, protože se používá méně složek obsahujících chlór. Zároveň bude vyšší kvalita vody, protože se sníží obsah trihalomethanů, které vznikají jako vedlejší produkt při reakci sloučenin obsahujících chlor s organickými nečistotami.

Chcete-li snížit množství škodlivých látek v čisté vodě, měli byste dodržovat bezpečnostní opatření a nepřekračovat dávkování dezinfekčních složek, protože během reakce se tvoří další nečistoty a vedlejší produkty. Jejich složení závisí na použitém činidle. Příklady koagulantů a výsledných sloučenin:

Koagulant	Tvořené prvky
Síran železnatý (např. FERIX-3)	Sulfáty, Fe
Chlorid železitý	Chloridy, Fe
síran hlinitý	Sulfáty, Al

Většina komunálních čistíren odpadních vod používá jako koagulant síran hlinitý. Obvykle se dávkování vypočítá tak, že se sedimentem odstraní všechny nečistoty.

Je však akceptováno, že čištěná voda, do které byly přidány koagulanty na bázi hliníku, může obsahovat určité množství hliníku.

Metoda čištění vody filtrací

Filtrace je mechanický způsob čištění, při kterém čištěná kapalina prochází vrstvou filtračního porézního materiálu, kde se zadržují částice určité velikosti. Lze jej použít pro hrubé i jemné čištění.

Metoda filtrace je rozšířená, jak ve velkých úpravnách vody, tak v nízkokapacitních filtrech pro domácnosti.

Co se děje s vodou během procesu filtrace?

V moderních čistírnách je obvykle po koagulaci voda přiváděna pod tlakem do filtrační jednotky, kde jsou nečistoty odstraněny nuceným průtokem přes zásypový materiál. Filtry mohou být v tomto případě sorpční (používají se granulované sorbenty) nebo mechanické (nečistoty se zachycují v mezerách mezi zrny minerálního zásypu). Mechanická filtrační zařízení mohou obsahovat zásyp různé velikosti zrna a v závislosti na tom zadržovat nečistoty různých velikostí.

Na obrázku níže je ukázka podomácku vyrobeného filtru s několika vrstvami zásypu, které zadržují různé částice. Například jemný písek má průměr 0.1 mm, takže touto vrstvou mohou projít pouze částice menší než 0.1 mm. Měli byste si však pamatovat, že takový systém sám o sobě neposkytuje dostatečnou kvalitu vody, protože mnoho škodlivých nečistot je menších než 0.1 mm (například viry mají velikost 0.000001 mm nebo méně).

Obr. 3: Domácí filtr

Existují dva hlavní typy pískové a štěrkové filtrace: pomalá a zrychlená

Pomalá písková filtrace

Pomalé pískové filtry (také nazývané anglicky filtry) využívají k čištění vody bakterie. V horní vrstvě písku se množí mikroorganismy a časem se zde vytvoří vrstva, která se nazývá „schumtzdecke“ (německy špinavá přikrývka) nebo biofilm.

Tato vrstva se musí čistit každé dva měsíce, když je příliš silná nebo když je její kapacita příliš snížena. Jakmile je biofilm odstraněn, trvá několik dní, než se bakterie znovu rozmnoží. Poté lze systém znovu používat.

Pomalé pískové filtry se používají již řadu let. První systémy začaly fungovat v 19. století v Londýně. Nevýhodou takových systémů je jejich velikost. Jinými slovy, je zapotřebí velká plocha pískové vrstvy, protože voda prosakuje pískem příliš pomalu – průměrná rychlost je 0.1-0.3 metru za hodinu.

Velikost a pravidelné zastávky na čištění vedly k tomu, že začátkem 20. století začala být úprava vody pomalou filtrací nahrazována zrychlenou filtrací.

Rychlé pískové filtry

Rychlé filtry používají k zadržování nečistot spíše fyzikální než biologické metody. Takové systémy se rozšířily díky své malé velikosti a vysokému výkonu. Podle návrhu jsou takové filtry buď tlakové nebo gravitační. Při tlakové filtraci prochází voda pískem rychlostí až 20 metrů za hodinu. Čištění se obvykle provádí dvakrát denně zpětným proplachem, po kterém se filtr vrátí do provozu.

Moderní technologie však umožňují zvýšit účinnost pomalých filtrů a zmenšit jejich velikost. Navíc existují příklady, kdy moderní metody čištění nedokázaly zajistit požadovanou kvalitu, ale ty „starobylejší“ to dokázaly. Dr. Hans Peterson (Kanada) například zjistil, že použití biologického procesu v kombinaci s rychlými filtry dokáže vyčistit vodu z kanadských jezer na požadovanou úroveň.

Možnosti moderních metod čištění, jako je sedimentace a písková filtrace, ukazuje níže uvedený diagram, kde jsou porovnány s membránovými systémy: reverzní osmóza, ultra a nanofiltrace. Membránové systémy lze také nazvat jemné filtry.

4: Možnosti technologií filtrace vody Obr

Minerální inkluze větší než 1 mm (grafit, písek) lze odstranit vysrážením. Nečistoty do velikosti 0.1 mm (jemnozrnný písek) jsou odstraněny pomocí pískových filtrů. Časem se ale póry ucpou a nečistoty se neodfiltrují. Proto se někdy používá kombinace materiálů, aby se zabránilo příliš časnému ucpání otvorů velkými částicemi.

Použitím jemnozrnnějších materiálů pro zásyp a přidáním koagulantu lze odstranit částice o velikosti od 1 do 100 mikronů.

Co se při filtraci odstraňuje?

Velikost odstraněných částic závisí na typu filtrační jednotky. Pomalé filtry odstraňují jednoduché jednobuněčné mikroorganismy a viry. Výsledkem je celkem čistá voda, i když ji doporučujeme preventivně dezinfikovat.

Rychlé filtry zachycují suspendované částice, na které se mohou bakterie uchytit, ale vyčištěná voda také obsahuje bakterie. a viry.

Přestože tedy čistírny zadržují velké množství škodlivých nečistot, po filtraci je k získání pitné vody nutná dezinfekce.

Přestože rychlé pískové filtry nedokážou odstranit bakterie a viry, mechanická filtrace je důležitým prvkem čistíren odpadních vod. Stejně jako koagulace, filtrace odstraňuje suspendované a rozpuštěné pevné látky. To také snižuje potřebu sloučenin chlóru potřebných pro dezinfekci.

Naše společnost vyrábí stanice na úpravu vody v blokově modulárním provedení pro zásobování obcí a průmyslových zařízení, které jsou vzdálené od centrálních vodovodních komunikací. V čistící technice používáme koagulační a filtrační metody v tlakovém režimu na mechanických a sorpčních filtrech, dále různé způsoby dezinfekce a dezinfekce.