Обеззараживание (дезинфекция) сточных вод

В сточных водах после биологической очистки еще в значительных количествах содержатся патогенные (болезнетворные) микроорганизмы. Поэтому перед сбросом в водоем сточные воды дезинфицируют.

СП: Обеззараживание рекомендуется производить ультрафиолетовым излучением; но допускается и обеззараживание хлором.

Ультрафиолетовое облучение

Основные достоинства метода:

- УФ облучение действует почти мгновенно, (Т контакта≈ 0);

- в отличие от хлора, оно не приводит к образованию токсичных химических соединений.

Поэтому УФ облучение сейчас активно внедряется на очистных станциях.

Ультрафиолет – это часть спектра электромагнитных волн. Выраженным бактерицидным действием обладают волны длиной от 200 до 300 нм (нанометров).

Источником ультрафиолетового облучения являются ртутные, ксеноновые или амальгамные (сплав ртути с другими металлами) лампы. Они размещаются в кварцевых чехлах для защиты от охлаждения водой. Разработаны установки напорного и самотечного (лоткового) типа.

В установках напорного типа несколько ламп (4-20 шт.) монтируются в одном общем корпусе из нержавеющей стали. Сточные воды попадают внутрь корпуса через входной патрубок. Они омывают поверхность ламп (точнее, чехлов); при этом происходит их обеззараживание. Затем сточные воды выводятся из корпуса установки через выходной патрубок. (Далее – рисунок 1).

пы

1 – лампы в чехлах; 2 – корпус; 3 – подающий и отводящий трубопроводы; 4 – электрические провода; 5 – насос; 6 – бак отработанных промывных вод; 7 – шкаф управления.

Если запроектирована установка напорного типа, то в схему должна быть включена насосная станция. Часто в таких схемах предусматриваются сооружения доочистки биологически очищенных сточных вод на напорных зернистых фильтрах. Сточные воды после биологической очистки собираются в приемном резервуаре насосной станции. Последующая обработка сточных вод, включая выпуск в водоем, осуществляется в напорном режиме. Под напором, создаваемым насосами, воды проходят последовательно фильтры, установку обеззараживания. Затем под остаточным напором они отводятся в водоем.

В процесс эксплуатации возможно заиливание чехлов; поэтому эффективность работы лам снижается. В некоторых конструкциях предусмотрена система промывки чехлов. Промывка осуществляется той же самой сточной водой, только подается она специальным насосом под большим напором.

Основной частью УФ-установки самотечного (лоткового) типа являются ламповые блоки-модули горизонтального или вертикального типа. Они устанавливаются в лотках (каналах), которые входят в заводской комплект. В одном лотке размещается определенное количество модулей. Лотки закрытые. Электрический блок установки (шкаф управления) размещается на перекрытии лотка. Очистка чехлов осуществляется в автоматическом режиме механическим способом (специальными щетками). Важно поддерживать постоянный уровень воды в лотке; поэтому для регулирования притока сточных вод в разные часы суток предусматриваются автоматические щитовые затворы. (Т.е., в разные часы работает разное количество модулей). (Далее – рисунок 2).

1 – канал; 2 – опоры; 3 – лампы в герметичных кварцевых чехлах; 4 – перекрытие; 5 – шкаф управления; 6 – электрические провода;

– направление течения сточных вод.

Основными характеристиками УФ ламп являются доза, интенсивность и продолжительность облучения.

Д=J*Т

В формуле:

Д – доза облучения, мДж/см² (мегаджоулей излучения на каждый см² поверхности лампы – площади соприкосновения лампы с водой); J – интенсивность облучения мВт/см² (мегаватт излучения на каждый см² поверхности лампы – площади соприкосновения лампы с водой); Т – продолжительность контакта сточных вод с лампами (продолжительность облучения), сек. СП: Доза УФ-облучения должна быть не менее 30 мДж/см².

Тип и количество рабочего оборудования необходимо принимать на основании рекомендаций производителя. И еще предусматривается 1 резервная установка. В большинстве промышленных установок обеспечивается доза облучения 40 мДж/см². Кроме этого, в паспорте указывается производительность установки по расходу обрабатываемых сточных вод – Q(м³/час), габаритные размеры, количество ламп в модуле и другие параметры.

Обеззараживаемые сточные воды должны быть достаточно прозрачными, т.к. взвесь препятствует проникновению лучей. Область применения УФ-установок ограничивается следующим составом сточных вод: содержание взвешенных веществ – не более 10 мг/л, БПК₅ – не более 10 мг/л, ХПК – не более 50 мг/л.

Установки УФ облучения обычно размещаются в зданиях.

УФ установки являются довольно сложным оборудованием; поэтому на аварийные случаи предусматриваются резервные сооружения для обеззараживания воды хлором.

Хлорирование

Хлорирование можно применять и в качестве основного метода обеззараживания.

Для хлорирования используют газообразный хлор С1₂ или гипохлорит натрия NaOCl. В принципе, выбор реагента не имеет значения, т.к. окисление бактерий происходит гипохлоритным ионом (OCl^-). Он образуется при смешении любого хлорсодержащего реагента с водой. Кроме (OCl^-) в растворе образуются соляная кислота НС1, свободный кислород О₂, свободный С1₂. Они тоже участвуют в окислении.

Доза активного хлора, необходимая для дезинфекции биологически очищенных сточных вод, составляет Д_С1≥ 3 г/м³. Необходимое время контакта сточных вод с хлором – Т≥ 30 мин. Остаточное содержание хлора в воде после обеззараживания должно составлять Д^ост_С1≥ 1, 5 г/м³.

В комплекс обеззараживания входят хлораторная, смеситель и контактные резервуары.

Обеззараживание газообразным хлором

На некоторых действующих станциях до сих пор сточные воды обеззараживают газообразным хлором. С1₂ доставляют на станции в баллонах или контейнерах, в сжиженном виде, под давлением до 3 мПа. Для дозирования хлора используются специальные аппараты – хлораторы. Для безопасности персонала установка работает под давлением ниже атмосферного, поэтому хлор-газ не может проникнуть в помещение. Основные элементы установки: фильтр для очистки газа от посторонних примесей, манометры высокого и низкого давления (р > р _атм), (р < р _атм), редукционный клапан для понижения давления газа, вентиль - дозатор хлора, ротаметр для измерения количества подаваемого газа, смеситель газообразного хлора с чистой водой, трубопровод подачи хлорной воды в поток очищаемых сточных вод. Оборудование располагается в отдельно стоящих зданиях.

Хлораторная, работающая на газообразном хлоре – помещение, опасное в пожарном и санитарном отношении. Поэтому в новые проекты обеззараживание газообразным хлором не закладывается.

Обеззараживание гипохлоритом натрия.

NaOCl для обеззараживания получают на промышленных предприятиях из раствора поваренной соли методом электролиза:

H₂O + NaCl → постоянный ток→ H₂↑ + Cl₂↑ + NaOH + NaOCl

На очистные станции NaOCl доставляют в цистернах, в виде 20%-ного водного раствора.

На станциях двадцатипроцентный раствор гипохлорита хранится в растворных баках. В расходных баках он разбавляется водопроводной водой до концентрации С =2, 5%. И затем этот реагент дозируется в сточные воды насосом-дозатором.

Все оборудование, которое соприкасается с рабочими растворами, выполняется из антикоррозионных материалов: растворные и расходные баки, трубопроводы – все выполнено из полиэтилена. Правила безопасности при работе с гипохлоритом мягче, чем с газообразным хлором, поскольку здесь отсутствуют взрывоопасные баллоны со сжиженным газом. Поэтому новый нормативный документ - СП допускает обеззараживание гипохлоритом натрия.

Рис.3 Технологическая схема установка для обработки бытовых сточных вод на насосной станции с применением гипохлорита натрия

1 - емкость хранения товарного гипохлорита натрия; 2 – расходная емкость раствора гипохлорита натрия; 3 - электромешалка; 4 - насос-дозатор. Условные обозначения трубопроводов: 1 – трубопровод подачи товарного гипохлорита в расходные емкости; 2 – трубопровод подачи раствора гипохлорита натрия в напорный канализационный коллектор (приемный резервуар КНС); 3 – трубопровод опорожнения расходных емкостей.

Смесители для смешения хлорной воды со сточными водами.

Для смешения хлорной воды со сточными водами могут применяться смесители любого типа. Получили распространение смесители типа «Лоток Паршаля». Конструкция сооружения обеспечивает сужение сечения потока при одновременно резком увеличении уклона дна в определенной части канала сточных вод. В результате образуется гидравлический прыжок (водяной бурун). За счет этого происходит интенсивное перемешивание хлорной воды со сточной.

(Лоток Паршаля состоит из горловины и раструбов: подводящего и отводящего. Боковые стенки горловины строго вертикальны. А дно ее имеет уклон в сторону движения воды. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок. При этом происходит интенсивное перемешивание хлорной воды со сточной).

Вместо смесителя может применяться насадка – диффузор. Он укрепляется на конце трубы, подающей хлорную воду в канал со сточными водами.

Контактные резервуары.

Контактные резервуары необходимы для обеспечения контакта сточных вод с хлором. Это сооружения типа «отстойник»: горизонтальный или вертикальный. Продолжительность контакта хлора с водой должна быть не менее 30 минут при максимальном притоке. При этом учитывается пребывание воды в каналах и трубах до выпуска.

Объем контактного резервуара W_kp определяется по формуле:

W_kp = q^max_час х 0, 5

где:

- q^max_час - максимальный приток сточных вод, м³/час;

- 0, 5 – минимальная допустимая продолжительность контакта хлора со сточными водами, час.

Количество резервуаров принимается не менее 2-х.

В процессе работы на дно резервуара неизбежно выпадает осадок. Его удаляют примерно один раз в неделю; система удаления – как в отстойниках.