Знезараження стічних вод: методи та їх особливості

Якогось єдиного універсального методу на даний момент не існує. Вибір відповідного способу знезараження стічних вод залежить від результатів попередніх лабораторних тестувань. Різні методи застосовуються в приватних, промислових і громадських стоках.

Необхідний ступінь очищення

У деяких випадках досить відфільтрувати воду до рівня технічної. Певні виробництва дозволяють спростити очисні механізми. Зазвичай це відбувається на фабриках, де рівень біологічного забруднення не має вирішального значення. Початкові фільтраційні процедури незалежно від об`єкта і підсумкового призначення води в цілому однотипні. Відмінності починаються лише у фінальній стадії, коли визначається необхідна ступінь очищення.

Наприклад, зовсім інші вимоги сьогодні пред`являються до знезараження стічних вод при перетворенні побутових стоків і рідини з природних джерел в чисту питну. Тут вже дотримується ряд обов`язкових санітарних правил і норм. В цілому процедура стає на порядок складніше і дорожче. З цієї причини у кожної міської або промислової очисної станції є власна лабораторія, фахівці в якій регулярно відстежують якість фільтрації води.

Актуальні методи

Метою даних процедур є зниження ризику виникнення масових інфекційних захворювань, а також усунення передумов негативного вплив на здоров`я людей. Всі методи знезараження стічних вод можна розділити на чотири великі групи.

1. Фізичне очищення. Включає вплив на воду електромагнітним випромінюванням або електрикою.
2. Хімічне очищення. Основна робота проводиться за рахунок впровадження різних елементів і з`єднань.
3. Фізико-хімічна очистка. Має на увазі застосування спільних методів фільтрації.
4. Біологічне очищення. Представлена методами природного і штучного біоценозу.

Як показує практика, найбільшу ефективність демонструє почергове застосування різних способів лушпиння. Якщо існує необхідність, то дезінфікується не тільки сама вода, але і предмети, які вступали з нею в безпосередній контакт, наприклад, хірургічне обладнання, матеріали і апарати в харчовій і біохімічній промисловості. Для технічних потреб допускається застосування більш жорстких методів очищення.

Фізична дезінфекція випромінюванням

Ця група варіантів вважається досить простий і недорогий в експлуатації. Найчастіше використовуються інфрачервоні і іонізуючі установки, а також випромінювачі УФ. Знезараження стічної води за допомогою останнього з перерахованих типів обладнання безпосередньо впливає на ДНК мікроорганізмів, що мешкають в рідині. Ультрафіолетове випромінювання невидиме людському оку, однак, спрямований вплив хвиль з довжиною близько 255 нм руйнує структуру всіх потенційно небезпечних бактерій і вірусів.

З плюсів такого методу можна відзначити відсутність негативних залишкових ефектів. Дешевизна обладнання призвела до того, що цей спосіб очищення став одним з найбільш затребуваних в індустрії. У деяких випадках УФ-знезараження стічної води комбінується з впливом прямими сонячними променями. Примусова аерація у водоймах під відкритим небом також допомагає зупинити розмноження мікроорганізмів і знищити їх.

Інфрачервоне випромінювання вважається непрямим методом, оскільки не має бактерицидного ефекту. Дезинфікування рідини відбувається завдяки нагріванню фізичних предметів і різних скупчень забруднень. Іонізуюче випромінювання використовується тільки в тих ситуаціях, коли інші варіанти не приносять бажаного результату. Метод дуже дорогий і складний в застосуванні.

Особливості знезараження стічної води ультрафіолетом

На прикладі даного способу можна розглянути основний пристрій установки і принцип використання. У будь-якому виконанні присутній головний блок-ультрафіолетова камера або камера знезараження. Усередині пристрою генеруються спектральні електромагнітні хвилі певної частоти. Матеріал камери представляє з себе нержавіючу сталь, яка придатна для використання в харчовій промисловості. Сам пускорегулюючі апарати розташовані в так званих шафах ЕПРА. Автоматизація забезпечується блоком системи контролю, а за безперебійну роботу відповідає блок хімічної промивки кварцових чохлів.

УФ-установка знезараження стічної води підходить практично у всіх випадках. Однак каламутна і сильно забруднена рідина може очищатися дещо гірше. Таку воду попередньо готують іншими методами для подальшої обробки ультрафіолетовим випромінюванням. Попереднє очищення рідини від різних механічних включень, забарвлених елементів, грибків і клітинних стінок дозволяє підвищити ефективності УФ-впливу. Екологічність і безпека даного способу обробки робить рідину безпечною для споживання людиною, оскільки хімічні та органолептичні характеристики залишаються незмінними.

Інші методи фізичного очищення

Наведені нижче варіанти нерідко поєднуються з ультрафіолетовим знезараженням стічних вод. Серед інших фізичних методів очищення виділяють тепловий вплив, електричні струми високої і надвисокої частоти, а також ультразвук. Останній, наприклад, за рахунок високої частоти коливань сигналу, що подається руйнує оболонки клітин вірусів і бактерій. Найбільш ефективно ультразвукові установки працюють в поєднанні з доданими в воду бактерицидними засобами.

Наступний метод знаком всім на побутовому рівні: тепловий вплив працює при простому кип`ятінні води в чайнику. Повна загибель всіх можливих мікроорганізмів настає лише після 30-40 хвилин їх знаходження в киплячій рідині. При цьому даний спосіб занадто витратний з фінансової точки зору. Для нагрівання великого об`єму води потрібно багато енергії. Віруси, бактерії і їх спори здатні протягом невеликого проміжку часу успішно виживати в умовах киплячої води.

Функціонування установок електричних струмів високої і надвисокої провідності багато в чому нагадує попередній метод. Тут точно також виявляється вплив на патогенні мікроорганізми за допомогою нагрівання рідини. Установка по знезараженню стічної води подібного типу працює як звичайна СВЧ-піч. Надвисокі частоти коливань електромагнітного поля негативно впливають на клітинну структуру бактерій і вірусів.

Хімічні методи дезінфекції

Існує велика кількість елементів, які б могли з високою ефективністю знищувати всю органіку, що мешкає в рідині. До таких відносять з`єднання брому і йоду, озон і перекис водню. Однак в першу чергу на думку спадає хімічне знезараження стічних вод хлором. Дана речовина застосовується набагато частіше за інших. У хід може піти газоподібний хлор, гіпохлорит кальцію або натрію, діоксид хлору, хлорид брому, ніртан, хлорамін або хлорне вапно. Основна проблема полягає в тому, що всі перераховані речовини завдають шкоди людському організму. З цієї причини потрібна додаткова дезінфекція води після застосування хлору.

Також допускається вибір щадить очищення. Найменш шкідливий для людини діоксид хлору справляється зі знищенням вірусів і бактерій дещо гірше, ніж аналоги. Якщо говорити про інші елементи і з`єднаннях для знезараження стічної питної води, то можна згадати хіба що про перманганат калію, перуксусной кислоті і подібних хімічних дезінфекторах. Однак дуже слабкі бактерицидні властивості не дозволяють їм конкурувати з хлором і його похідними. Часом застосовуються певні метали, наприклад, з`єднання міді і срібло. Вони здатні виділяти іони з бактерицидними властивостями. Ефективність знезараження металами досить низька, а тому спосіб використовується лише в якості додаткового.

Особливості застосування йоду і брому

Наведені бактерицидні агенти досить давно служать в різних медичних цілях. Проте той же йод погано поширюється в рідинах самостійно, через що доводиться використовувати при очищенні і знезараженні стічних вод органічні сполуки цього елемента. Після проведення процедур залишається досить специфічний запах. З цієї причини доцільно застосовувати йод тільки для технічної води, але не для питної. У великих промислових обсягах такі сполуки застосовувати непрактично через їх низьку поширюваності. Йод не має стійкості до сонячних променів і не вступає в реакцію з аміаком, як той же хлор.

Бром постає в більш вигідному світлі. Він не токсичний, позбавлений будь-якого характерного запаху і абсолютно нешкідливий для людей. При всіх його достоїнствах, бром вимагає застосування більш високих концентрацій на однаковий обсяг рідини в порівнянні з йодом. Високі бактерицидні показники досягаються завдяки окисленню речовини. Фахівці радять додавати бром або йод в тих місцях, де одна і та ж вода використовується по багато разів. Високі показники токсичності утворюються в ході роботи побічних продуктів все ж не дозволяють застосовувати ці недорогі елементи повсюдно.

Озонове знезараження

Метод активно використовується підприємствами в Європі та Північній Америці. Озонові сполуки без особливих зусиль справляються з широким спектром шкідливих вірусів, бактерій, грибків та інших патогенних мікроорганізмів. Якщо ж говорити про комплексних системах знезараження стічних вод, то даний метод можна назвати завершальним або фінішним. Під час озонування рідина вже ретельно відфільтрована і оброблена за допомогою інших фізичних і хімічних способів очищення. Серед негативних моментів застосування такого методу можна відзначити погану розчинність даної модифікації кисню у воді, ризик вибуху компонентів і підвищений рівень виділених токсинів. Побічні продукти, які з`являються в результаті проведення процедури очищення, здатні нашкодити людині і навколишній природі.

Схема пристрою складається відразу з шести основних блоків. Їх повний список наводиться нижче:

1. Озонові генератори. Розташовуються безпосередньо перед резервуаром первинної обробки. Постачають цим елементом інші блоки.
2. Відсіки первинного та вторинного озонування.
3. Блок для скупчень утворюється шламу.
4. Спеціальний піщаний фільтр. Зазвичай розташовується між відсіками первинного і вторинного озонування.
5. Блок ультрафіолетової обробки.
6. Сорбційний фільтр.

Фізико-хімічні методи дезінфекції

У загальному випадку можна сказати, що якісний рівень різних впливів на рідину нерідко піднімається за рахунок додавання будь-яких речовин і елементів, що володіють потрібними бактерицидними властивостями. Іноді також застосовується постійний електричний струм в спеціальній установці знезараження стічної води. Розряд прекрасно контактує з вірусами і бактеріями в рідині. Додавання певних хімічних елементів в воду, яка піддається постійному впливу електричного струму, здатне викликати у молекул реакцію дисоціації на іони. Експерти відносять такий метод очищення до фізико-хімічних.

Ефективне руйнування клітин патогенних мікроорганізмів досягається за рахунок участі в процесі дисоціації клітин самих вірусів і бактерій. Найчастіше також проводяться гідроліз і іонізація води. Спільну роботу фізичних і хімічних методів можна простежити і при нагріванні рідини. Для кращого рівня знезараження стічних вод високі температури поєднуються з додаванням певних інгредієнтів, наприклад, простого мила або лугу. У більш складних випадках в хід вже йдуть спеціальні дезінфікуючі склади, розроблені і протестовані в лабораторіях.

Застосування біоценозів для очищення

Відносно новий метод. Знезараження осаду стічних вод відбувається за рахунок анаеробних і аеробних бактерій, їжею для яких служать різні біологічні забруднення. Особливі ферменти дозволяють розщеплювати патогенні мікроорганізми на прості хімічні сполуки. Після цього бактерії поглинають всю знайдену органіку. Фахівці штучно розводять культури таких "чистильників", створюючи відповідні умови для їх існування і розмноження. Середовище проживання бактерій максимально наближена до природної. Зазвичай цей метод застосовується одним з останніх, коли вода вже досить оброблена за допомогою ультрафіолетового випромінювання, хлорування, озонування або ультразвуку.

Підібрати кращий спосіб очищення, який вважався б універсальним, просто неможливо. Здебільшого все залежить від конкретного призначення знезаражуваної води, а також результатів хімічного і бактеріологічного лабораторного аналізу. В основному вибирається два-три найбільш ефективних способу. Цікавий нюанс полягає ще і в тому, що бактерії і віруси з часом можуть адаптуватися і отримати імунітет до певних впливів. Саме тому фахівці регулярно беруть проби стічної води і перевіряють її на предмет достатнього рівня очищення від патогенних мікроорганізмів.