Очистные сооружения: виды, принципы работы, применение

Очистные сооружения — это комплекс инженерных объектов и оборудования для удаления из сточных вод загрязняющих веществ (песок, жиры, органические вещества, соли тяжёлых металлов, бактерии, вирусы). В отличие от бытовых фильтров (очищают небольшой объём воды для питья), очистные сооружения обрабатывают большие потоки канализационных, промышленных и ливневых вод.

Виды по назначению

Бытовые (канализация жилых зон). Удаляют органические вещества, азот, фосфор, бактерии. Выходная вода может сбрасываться в водоём или использоваться для технических нужд (полив, мойка машин).

Промышленные. Зависят от типа производства. Для химических заводов — нейтрализация кислот и щелочей, удаление солей. Для пищевых предприятий — жироуловители, песколовки, биофильтры. Для металлургии — очистка от масел, взвешенных частиц, тяжёлых металлов.

Ливневые (дождевые). Удаляют песок, мусор, нефтепродукты с дорог и площадок. Вода не требует глубокой биологической очистки, только механической и грубой фильтрации.

Этапы очистки

Механическая очистка. Сточная вода проходит через решётки (задерживают крупный мусор — тряпки, ветки, пластик). Затем через песколовки (оседает песок, гравий). Далее отстаивается в первичных отстойниках (оседают взвешенные частицы, всплывают жиры и масла). Удаляется до 60 процентов загрязнений.

Биологическая очистка. Вода поступает в аэротенки — резервуары, куда подают кислород. Там живут микроорганизмы (активный ил), которые поедают органические вещества. На выходе из аэротенка смесь воды и ила поступает во вторичные отстойники, где ил оседает (часть возвращают обратно в аэротенк, излишки удаляют). Удаляется до 95 процентов органики.

Доочистка. Для удаления остаточного азота и фосфора (эвтрофикация водоёмов) используют биологические (микроорганизмы, поглощающие азот/фосфор) или химические методы (осаждение солями алюминия или железа). Для обеззараживания от бактерий и вирусов применяют ультрафиолетовое облучение (без химии) или хлорирование (требует дехлорирования перед сбросом).

Виды по масштабу

Индивидуальные (септики, станции биологической очистки для одного дома). Малый расход (0,5–2 кубометра в сутки). Просты в установке, не требуют обслуживающего персонала (кроме откачки ила раз в 1–2 года). Подходят для частных домов и дач.

Локальные (для коттеджных посёлков, малых населённых пунктов). Расход 10–200 кубометров в сутки. Требуют регулярного обслуживания и контроля персоналом.

Централизованные (городские очистные станции). Расход от 500 до миллиона кубометров в сутки. Полный цикл механической и биологической очистки с доочисткой и обеззараживанием. Эксплуатируются профессиональными службами.

Популярные технологии

Аэротенки с активным илом. Классическая технология, используется в 80 процентах очистных. Надёжна, стабильна, но требует больших площадей и постоянного расхода электроэнергии на аэрацию.

Биореакторы с мембранами. Тонкая мембрана задерживает даже бактерии, качество очистки выше. Занимает меньше места, но мембраны дороги и требуют замены.

Биопруды. Естественная очистка в неглубоких прудах с водными растениями. Дешево, но эффективно только в тёплое время года и требует больших площадей.

Фитоочистные системы. Искусственные болота с тростником, рогозом, ирисами. Корни растений выделяют кислород, стимулируя микроорганизмы. Экологично, дёшево, но малая производительность.

Примеры использования

В многоэтажных жилых кварталах без подключения к городской канализации устанавливают локальные станции (на 200–2000 жителей). В промышленных зонах каждое предприятие обязано иметь свои очистные (или сбрасывать в городские после предварительной очистки до допустимых концентраций). На загородных трассах ливневые очистные улавливают нефтепродукты и песок, не допуская загрязнения грунтовых вод.

Обслуживание и эксплуатация

Механические решётки очищают автоматически или вручную от мусора (ежедневно). Песколовки очищают от осевшего песка раз в 1–2 недели. Отстойники чистят от осадка раз в 1–3 месяца. Активный ил в аэротенках контролируют по содержанию кислорода и микробиологическому составу (ежедневно). Избыточный ил обезвоживают на центрифугах или фильтр-прессах и вывозят на полигоны или используют как удобрение (после проверки на безопасность).