Регенерационные методы обработки производственных сточных вод

  Сточные воды после очистной станции по проложенным  в земле трубопроводам подаются с помощью насосов к месту  их использования. Здесь происходит распределение их по трубопроводам, проложенным к участкам, которые  нуждаются в поливе, причем последний отрезок трубопровода на котором установлены дождевальные устройства, большей частью прокладывается над поверхностью земли.

  Для этой цели можно применять переносные оросительные трубы, соединяемые с  помощью быстроразъемных муфт, позволяющих быстро производить перемещение труб в пределах участка и таким путем поочередно обеспечивать полив больших площадей. Однако возможно также автоматическое перемещение труб с помощью катковых приспособлений. В этом случае нить трубопровод медленно передвигается вдоль прямоугольного участка, обеспечивая равномерный полив всей территории.

  В то время  как при применении полей орошения для очистки сточных вод на каждую единицу площади орошенного участка приходится сравнительно большое  количество сточных вод, для орошения больших площадей путем дождевания требуется лишь дополнительное количество влаги, составляющее от одной четверти до половины количества естественных атмосферных осадков. Так, количество воды, используемой для полива пахотных земель, обычно составляет 150 мм, а луговых - примерно 300 мм в год.

  При таком  незначительном количестве вносимой в  почву влаги устройство дренажа, как это делается на полях орошения, не требуется. Также совершенно необязательно, чтобы отводимая под полив  территория была разделена на спланированные по горизонтали и имеющие плавный уклон участки, окаймленные земляными валиками. Нет необходимости и в устройстве дренажных траншей для отвода излишков воды.

  Несмотря  на простоту устройства дождевальной установки по сравнению с полями орошения, все же на полив земель с ее помощью расходуются значительные средства, поскольку прокладка трубопроводов обходится довольно - дорого. Однако затраты на устройство земледельческих полей орошения окупаются за счет повышения урожайности выращиваемых на этих полях культур.

  Бесплатное  использование очищенных сточных  вод обеспечивает выгодное соотношение  между затратами на полив сельскохозяйственных земель и получаемым в результате полива эффектом. Дополнительным преимуществом  применения сточных вод для полива можно считать удобрение почвы содержащимися в них питательными для растений веществами. Это прежде всего азот, соли калия, фосфаты, а также остатки органических веществ.

  В прошедшей  биологическую очистку сточной  воде (из расчета на одного жителя в год) содержатся примерно следующие количества важных для роста растений питательных веществ: азота- 4 кг; фосфатов-1 кг; калия-2,5 кг; органических веществ-7 кг. Даже при некруглогодичном использовании сточных вод эти питательные вещества играют значительную роль для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, так что в данном случае можно с полным правом говорить о сточных водах как о "ценном удобрении".

  Разумеется, того количества питательных веществ, которое содержится в сточных водах, недостаточно для нормального роста растений и поэтому требуется дополнительное внесение в почву минеральных удобрений. Однако назначаемые в этом случае дозы могут быть значительно меньшими, чем для неорошаемых или орошаемых чистой водой земледельческих полей. Поскольку мы здесь заговорили об использовании сточных вод и содержащихся в них веществ для повышения плодородия почвы, следует упомянуть еще о том, что ингредиенты осадков сточных вод улучшают качественный состав почвы.

  Рисунок 2. 

  Подобно сточной воде, осадки также содержат основные питательные вещества, которые можно использовать в сельскохозяйственных целях. При этом следует предусматривать следующие количества этих веществ в расчете на одного жителя в год: азота-500 г; фосфатов-250 г; калия-75 г; органических веществ-7,5 кг.

  В пересчете  на искусственные удобрения стоимость  полезных удобрений, содержащихся в 1 м3 высушенного осадка сточных вод, составляет примерно 15 марок. Причем это только стоимость удобрительных веществ минерального происхождения без учета перегноя, образуемого органическими веществами. Поэтому вполне понятно, что сельское хозяйство заинтересовано также в использовании осадков сточных вод.

  Поскольку в разложившемся в септиках под  воздействием бактерий и высушенном на открытом воздухе иле содержатся болезнетворные бактерии, его перед  использованием выдерживают в течение  определенного времени в компостных кучах, где происходит перепревание. При этом можно смешивать его с городским мусором, который также является исходным веществом для приготовления компоста, особенно в тех случаях, когда в нем содержится большое количество подвергающихся обработке органических веществ.

  Мусор и  ил при совместном компостировании  могут даже успешно дополнять  друг друга благодаря наличию  в них питательных солей и  образующих перегной веществ, так что  компост, приготовленный таким образом, обладает лучшими качествами по сравнению  с компостом из каких-либо одних исходных материалов. Компост можно приготавливать таким же образом, каким его готовят в сельской местности, где он созревает в больших компостных кучах.

  Однако  приготовление компоста может быть значительно ускорено путем применения технических средств. Очень важным условием хорошего созревания является эпизодическое перемешивание содержимого кучи. Компостные кучи следует поэтому чаще перелопачивать, чтобы обеспечить повсеместно доступ кислорода воздуха к органическим веществам. Перемешивание содержимого компостных куч является довольно трудоемким процессом даже в случае применения механических средств.

  В специальных  камерах, в которых предусмотрено  механическое перемешивание содержимого  и равномерное его аэрирование, созревание компоста значительно ускоряется. Ускорить процесс созревания можно механическим путем с применением вращающихся барабанов, где происходит почти горизонтальное перемешивание содержимого, или же в специальных силосах, в которых перемешивание происходит вертикально сверху вниз. Несмотря на то что приготовляемый таким ускоренным методом компост уже готов к применению, считается целесообразным его последующее выдерживание в компостной куче, поскольку использование перезревшего компоста предпочтительнее для роста растений.

  При компостировании  следует следить за тем, чтобы  все содержимое компостной кучи под  воздействием биологических процессов  прогревалось до температуры 65-70 °С, так  как только в этом случае компост  можно без ограничений (с гигиенической  точки зрения) применять для удобрения садовых и сельскохозяйственных культур. На заготовительных станциях, оснащенных необходимым оборудованием, это требование полностью соблюдается благодаря регулярно осуществляемому контролю за технологией изготовления. Как мы видим, осадок сточных вод, смешанный с городским мусором, находит полезное применение в качестве компоста.

  Однако  описанный выше метод высушивания  осадка сточных вод на открытых иловых площадках с последующим компостированием не является единственным. Обезвоживание осадков возможно механическим путем. Для этой цели применяют центрифуги, вакуум-фильтры, напорные фильтры и другие устройства. Для последующей подсушки осадков имеются различные виды сушильных установок, с помощью которых снижается содержание влаги в осадках до такой степени, что они могут использоваться для компостирования. Лишь в том случае, когда не имеется возможности использования осадков для компостирования, их сжигают.

  Но даже полученная в результате сжигания зола, содержащая минеральные вещества, вместо складирования ее в отвалах может быть использована в сельскохозяйственных целях. Жидкий осадок можно также просто вывозить за пределы очистных сооружений и вносить в почву без предварительного обезвоживания и высушивания. В случае малых количеств жидкого осадка его можно транспортировать с помощью автомобиля-цистерны. Большие массы жидкого осадка перекачивают по трубопроводам к месту утилизации и там используют аналогично очищенным сточным водам для полива земель, поскольку содержащий воду осадок обладает такой же хорошей текучестью, как и осадок, полученный из септиков.

  Однако  при использовании жидкого осадка на сельскохозяйственных полях к  нему предъявляются определенные гигиенические  требования, которые могут быть выполнены  только путем обезвреживания при нагревании осадков до 70 °С (один из видов пастеризации). Очищенная сточная вода и обработанный осадок, являющиеся конечными продуктами обработки сточных вод в очистных сооружениях, как мы видим, могут полностью использоваться в различных целях. Возможность их наиболее целесообразного применения в сельском хозяйстве определяется путем экономических расчетов.

  Даже при  бесплатном использовании сточных  вод и их осадка, прошедших надлежащую обработку на очистной станции, затраты  на их транспортировку и на устройство сооружений для последующей утилизации снижают ожидаемый экономический эффект. Поэтому нельзя требовать "использовать любой ценой", но только "использовать там, где это экономически выгодно". Возможные технические решения относительно применения сточной воды и осадков всегда связаны, таким образом, с экономическими исследованиями, которые и определяют выбор того или иного пути.

  Стоит обратить внимание на еще один продукт, получающийся на очистной станции, - газ, выделяющийся в процессе сбраживания осадка. Этот газ в больших количествах образуется в закрытых метантенках в результате жизнедеятельности метановых бактерий. Газы брожения состоят на 2/3 из метана и на 1/3 из двуокиси углерода.

  Метан - ценный газ, обладающий высокой теплотой сгорания, более чем вдвое превышающей теплоту сгорания газа, вырабатываемого из угля. Благодаря этому ценному качеству получаемый на очистных станциях метан находит широкое применение.

  Например, тепло, выделяемое при сжигании его  в газовых печах, может использоваться для подогрева воды или пара в системах отопления зданий. Путем использования метана для подогрева метантенков на крупных очистных станциях обеспечивается необходимая для технологического процесса температура более 30 °С. Метан можно применять также в качестве топлива для двигателей.

  Для этой цели из метана предварительно удаляют  углекислый газ, а чистый метан используют в качестве горючего для поршневых  двигателей и газовых турбин. Применение работающих на дешевом топливе машин, которые приводят в действие насосы и воздушные компрессоры, а также генераторов, которые снабжают предприятие электроэнергией, дает большой экономический эффект. Этот эффект становится еще более значительным, когда тепло воды, предназначенной для охлаждения оборудования, а также отходящее тепло работающих машин используется для обогрева помещений.

  Итак, мы видим, что все конечные продукты обработки сточных вод могут  находить полезное применение. Не следует  обольщать себя мыслями о том, что сточные воды представляют собой  ценное сырье, использование которого связано с большими экономическими выгодами. Очистка сточных вод всегда связана с определенными финансовыми затратами, которые частично или полностью компенсируются за счет средств домовладельцев, сбрасывающих сточные воды в канализацию.

  Не следует  также полагать, что в результате сбыта очищенных сточных вод, их осадка или метана потребители  смогут получить большую экономическую  прибыль. Использование продуктов  обработки сточных вод должно рассматриваться только с позиций народнохозяйственной целесообразности, причем особые местные условия имеют решающее значение.  
 
 
 
 
 
 

  4.Регенерационные методы обработки производственных сточных вод 

  При водоочистке, водоподготовке и очистке промышленных сточных вод, в зависимости от состава их загрязнений, применяют те же методы, что и при очистке бытовых вод; кроме того, широко используются физико-химические и химические методы очистки воды.

   Механическая  очистка, как правило, является  предварительным реже—окончательным  этапом очистки промышленных сточных вод, водоочистке и водоподготовке. Физико-химические методы чаще всего применяются с целью извлечения из промышленных сточных вод, водоочистке и водоподготовке ценных продуктов, используемых в промышленности, или с целью обезвреживания токсических примесей, которые могут оказывать вредное влияние на работу сооружений последующей биохимической очистки. Биохимическая очистка применяется чаще всего как окончательный этап обработки при очистке промышленных сточных вод, водоочистке и водоподготовке.

   Механическая  очистка (процеживание, отстаивание,  осветление в гидроциклонах и  фильтрация) применяется для очистки  промышленных сточных вод, водоочистке  и водоподготовке нерастворенных  минеральных и органических примесей. Химическая очистка (коагулирование, нейтрализация и окисление) применяется в тех случаях, когда выделение загрязнений из сточных вод возможно только в результате химических реакций между этими загрязнениями и вводимыми в очищаемые воды реагентами. Очистка основана на использовании окислительно-восстановительных процессов, при которых происходит химическое окисление и восстановление веществ, загрязняющих сточные воды.