Виды очистки стоков и сточных вод: биологическая (микроорганизмами), механическая, химическая

В целом очистка сточных вод – это комплекс мероприятий на базе специального оборудования, искусственных и естественных сооружений, а также различных по своей природе технологических процессов, обеспечивающий состав и свойства сточных вод (в терминологии РФ N 416-ФЗ - совокупность показателей, характеризующих физические, химические, бактериологические и другие свойства сточных вод, в том числе концентрацию загрязняющих веществ, иных веществ и микроорганизмов в сточных водах), допустимые для сброса стоков в водоем, на рельеф, в почву без нанесения вреда окружающей среде.

Очистка стоков обеспечивается технически и технологически грамотно сформированной системой канализации (водохозяйственная система для приема, отведения и очистки сточных вод с последующим выпуском в водные объекты (или в грунт для естественной доочистки), и обработку осадков сточных вод), которая может быть:

• по балансовой принадлежности – муниципальной (городской, поселковой), производственной и частной, и включать дворовую, квартальную, уличную, районную, городскую канализационные сети;

Важно: Следует четко различать:

- частную систему канализации – по факту комплекс из автономный канализационной сети и автономных очистных сооружений (септик, аэротенк, биореактор, биофильтры и т.д.), после которых доочистка стоков происходит в почве (траншеях, колодцах, кассетах, фильтрующих и орошаемых полях) или водоеме в зависимости от разрешенного контролирующими органами типа сброса – в водоем, на рельеф, в почву;

- дворовую канализационную сеть с локальными очистными сооружениями, которая является частью муниципальной (или производственной) системы канализации (ЛОС в терминологии, формализованной Постановлением Правительства Российской Федерации от 12.02.99 N 167 «Об утверждении Правил пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации» - сооружения и устройства, предназначенные для очистки сточных вод абонента (субабонента) перед их сбросом (приемом) в систему коммунальной или дождевой канализации).

• по виду отводимых/очищаемых стоков – общесплавной (совместное отведение и очистка сточных вод всех видов, включая городские и поверхностные), полураздельной (из двух самостоятельных уличных сетей трубопроводов - для отведения городских сточных вод и для отведения дождевого, талого, поливо-моечного стока) и раздельной (из двух и более канализационных сетей - для отведения хозяйственно-бытовых и части допускаемых к сбросу в систему городской канализации производственных сточных вод, для не допускаемых к совместному отведению и очистке с бытовыми стоками загрязненных производственных сточных вод, для отведения с селитебных территорий и площадок предприятий дождевого, талого, поливо-моечного стока).

Механическая, химическая, биологическая очистка стоков, обеззараживание, дезинфекция и сопутствующие мероприятия.

По превалированию технологического процесса во время очистки стоков и вне зависимости от устройства, оборудования, сооружения очистка сточных вод условно подразделяется на механическую (физическую), химическую (как правило, физико-химическую), биологическую (более корректно – биохимическую и биогенную), а также очистку стоков обеззараживанием и дезинфекцией.

1. Механическая очистка сточных вод является начальным технологическим процессом во всем комплексе мероприятий по очистке стоков и осуществляется:

• в канализационных сетях муниципальной или производственной системы канализации сточных вод с помощью решеток, песколовок, жиро-, маслоуловителей, первичных отстойников. Справка: De facto механическая очистка сточных вод происходит во время всего процесса сбора, транспортировки и очистки стоков от искусственно-естественных физических процессов в накопительных/распределительных колодцах (с решетками и без) до естественных процессов на полях фильтрации/орошения и очистных прудах/водоемах, а решетки, первичные отстойники, в том числе в виде модулей септиков и эмшеров (двухярусных отстойников), усреднители и гидроциклоны, центрифуги и флотационные установки, преаэраторы и биокоагуляторы, вторичные отстойники, используемые для удаления крупных дисперсных частиц/взвесей и ила после сооружений биологической очистки стоков просто являются устройствами и сооружениями с приоритетом технологического процесса механической очистки сточных вод.
• в частных автономных системах канализации – в отстойниках септиков, аэротенков, биореакторов, а также в биофильтрах, траншеях, колодцах, кассетах, фильтрующих и орошаемых полях.

2. Химическая очистка сточных вод, а вернее – физико-химическая очистка стоков в основном используется в:

• промышленных системах канализации, если на объекте реализована полная система приема, отведения и очистки стоков с последующим выпуском в водные объекты (или в грунт для естественной доочистки), а также обработки осадков сточных вод;
• локальных очистных сооружениях промышленного объекта со стоками, не допускаемыми к совместному отведению и очистке с бытовыми сточными водами, перед сбросом стоков в общесплавную канализационную сеть муниципальной системы канализации сточных вод;
• в муниципальных системах канализации – полураздельных и раздельных, в которых отдельная канализационная сеть для сбора и транспортировки стоков, не допускаемых к совместному отведению и очистке с бытовыми сточными водами, выведена в сегмент очистных сооружений, предназначенных для химической очистки сточных вод

Химическая очистка сточных вод основана на введении в загрязненные химическими соединениями стоки специальных реагентов (коагулянтов и флокулянтов), способствующих выделению нерастворенных примесей, коллоидов и части растворенных соединений, а также реагентов, нейтрализующих опасных химические соединения и осветляющих стоки.

Преимущественно химическая очистка сточных вод (в зависимости от удаляемых химических загрязнений) осуществляется:

• нейтрализацией кислых и щелочных стоков (с рН меньше 6.5 и более 8.5) добавлением NaOH, КОН, Na2CO3, NH4OH, СаСO3, MgCO3, доломита (CaCO3•MgCO3), цемента, металлургических шлаков, активной извести, кислых газов СO2, SO2, NO2, N2O3;
• окислением стоков для вывода их состава токсичных и/или тяжелых металлов, соединений (цианидов, в том числе меди и цинка, свинца, соединений ртути, сероводорода, сульфидов и т.д.) сильными окислителями (газообразный/сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, пероксид водорода, кислород, озон, пиролюзит) пропусканием газа, введением жидких составов, а также электролизом (электрохимическое окисление) с использованием в качестве анода электролитически стабильных материалов (уголь, графит, магнетит, диоксиды свинца, магния и т.д.);
• коагуляцией твердых нерастворенных частиц глины, каолина, волокон, цементного камня, нефтепродуктов, смол и т.д. солями алюминия, железа, магния, известью и пр., а также флоктацией (биохимической, химической, электрофлоктацией).

3. Биологическая очистка сточных вод, а по факту – биохимическая и биогенная проводится в:

• искусственно созданных условиях активной жизнедеятельности анаэробных и аэробных бактерий (септики, метатенки, аэротенки, окситенки, биореакторы, биофильтры);

Справка: De facto биореакторы, в том числе раскручиваемые маркетинговыми инструментами SBR-реакторы – это компактные и усовершенствованные биофильтры, эмшеры, метатенки, септики – сооружения для биологической очистки стоков анаэробными бактериями, аэротенки, окситенки - биохимической очистки сточных вод аэробными бактериями. Причем все очистные сооружения биологической очистки (или установки биологической очистки сточных вод) в действительности многозадачные мульти процессные – в септиках наряду с прерогативой процесса сбраживания (разложение загрязняющих веществ анаэробными бактериями) происходят процессы биохимической очистки сточных вод аэробными бактериями, механическая очистка сточных вод осаждением взвешенных частиц. В сооружениях биологической очистки, ориентированных на преимущественную работу аэробных бактерий (аэротенки, окситенки, биофильтры) в той или иной степени осуществляется механическая очистка сточных вод и разложение загрязнений анаэробными бактериями. В отстойниках, предназначенных для выделения из стоков частиц и/или взвесей разной гидравлической крупности, происходят процессы биохимической очистки сточных вод с участием аэробных и анаэробных бактерий, в эмшерах – механическая и биологическая очистка стоков, причем сам активный ил выполняет роль сорбента и биокоагулянта, в преэраторах, биокоагулянтах – физико-механическое выделение частиц и/или взвесей разной гидравлической крупности происходит наряду с достаточно активной биохимической очисткой сточных вод аэробными и (отчасти) анаэробными бактериями. Аналогично работают искусственные и естественные очистные сооружения биологической очистки пруды-отстойники, фильтрующие/орошаемые поля, колодцы, траншеи, кассеты, водоемы, где в действительности задействованы все процессы, на которых построены биологические методы очистки сточных вод.

• естественных условиях разложения загрязняющих веществ, микроорганизмов, вредных/болезнетворных бактерий в прудах-отстойниках, полях орошения (подземного или наземного) и фильтрации, а также фильтрующих колодцах, траншеях, кассетах и т.д.

4. Обеззараживание и дезинфекция стоков осуществляется на очистных сооружениях муниципальных систем канализации:

• хлорсодержащими дезинфектантами - хлоридами (соли хлористоводородной (соляной) кислоты HCl (NaCl); газообразный хлор), гипохлоритами (соли хлорноватистой кислоты HClО - NaClО (гипохлорит натрия), Ca(ClO)2 (гипохлорит кальция)), хлоритами (соли хлористой кислоты HClO2), хлоратами (соли хлорноватой кислоты HClO3 - NaClO3 (хлорат натрия), KClO3), перхлоратами (соли хлорной кислоты HClО4 - NaClО4);
• дезинфектантами с активным кислородом – озоном, перекисью водорода (H2O2), надуксусной кислотой (СН3СОООН); перманганатом калия (KMnO4);
• ультрафиолетовым излучением (см. более детально об обеззараживании и дезинфекции при очистке стоков в этом материале)

В частных автономных системах канализации для обеззараживания и дезинфекции при очистке стоков используют хлорсодержащие составы в таблетках, редко – установки обеззараживания и дезинфекции ультрафиолетовым излучением.

Помимо механической, химической, биологической очистки стоков в различных устройствах и сооружениях, очистка сточных вод в системах канализации включает мероприятия, оборудование, устройства и сооружения, обеспечивающие:

• полную и комплексную обработку осадков, для чего загрязненные осадки направляются на сбраживание в эмшеры, метатенки, септики, аэробную стабилизацию в аэротенки, затем на обезвоживание на иловые площадки, в вакуум-фильтры, фильтрпрессы, центрифуги, термические сушки. После этого осадки сжигаются в печах или используются согласно ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений, ГОСТ Р 54535-2011 «Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при размещении и использовании на полигонах» и ГОСТ Р 54651-2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия»;
• насыщение очищенных сточных вод кислородом перед сбросом в естественные водоемы в водосливах-аэраторах, различных быстротоках, барботажных сооружениях;
• сбор, перекачку выделяемого при сбраживании газа с помощью газгольдеров (метатенки) или различных систем вентиляции (септики, аэротенки, эмшеры, биореакторы).

Нормативно-правовая база для проектирования очистки стоков и очистных сооружений.

Очистка сточных вод, мероприятия по очистке стоков и механические, физико-химические, биологические очистные сооружения по терминологии, нормам проектирования, эксплуатации формализованы Федеральным законом РФ N 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» от 07.12.2011, Федеральной целевой программой «Чистая вода» на 2011 – 2017, годы в отечественных стандартах, актуализированных версиях СНиП - СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения» (актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85), СП 80.13330.2012 «Гидротехнические сооружения» (актуализированная редакция СНиП 3.07.01-85), СТО 02494733 5.2. -01-2006. «Внутренний водопровод и канализация зданий», СП 73.13330.2012 «Внутренние санитарно-технические системы зданий» (актуализированная редакция СНиП 3.05.01-85), а также СанПиН 2.1.4.1074-01 (с изменениями на 28 июня 2010 года), СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод» (с изменениями, внесенными решением Верховного Суда РФ от 04.02.2011 N ГКПИ10-1751), ГН 2.1.5.689-98, ГН 2.1.5.690-98 с дополнениями и МДК 3-01.2001 «Методические рекомендации по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов», утвержденные приказом Госстроя России от 06.04.01 №75, где в перечне Приложения 3 формализованы 24, а в перечне Приложения 6 регламентированы 111 позиций загрязняющих веществ, которые должны/могут проверяться органами государственной санитарно-эпидемиологической службы при сбросе очищенных стоков в водоем, в почву или на рельеф.

Важно: МДК 3-01.2001 «Методические рекомендации по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов» являются рекомендательным нормативно-правовым документом, на базе которого и с учетом особенностей своих систем канализации, почв и водоемов власти муниципальных образований устанавливают действующие условия приема сточных вод в сети канализационных систем, нормы допустимых концентраций загрязняющих веществ в стоках, а также нормируют плату за сброс стоков в канализационную систему.

Так, сегодня в Ростовской области действуют:

• Постановление Правительства Ростовской области от 04.05.2012 № 348 «О Порядке взимания платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализаций муниципальных образований Ростовской области»,
• Постановление Главы администрации Ростовской области от 14.03.2003 г. № 495 «Условия приема загрязняющих веществ в сточных водах, отводимых абонентами в системы канализации г. Ростова-на-Дону», где Приложение №1 к «Условиям приёма загрязняющих веществ в сточных водах, отводимых абонентами в системы канализации г. Ростова-на-Дону» установлены перечень и нормативы допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах абонентов, отводимых в горканализацию.

Таблица. Перечень и нормативы допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах абонентов, отводимых в горканализацию (Приложение №1 к «Условиям приёма загрязняющих веществ в сточных водах, отводимых абонентами в системы канализации г. Ростова-на-Дону»).

Примечание: В показателе хром общий содержание хрома шестивалентного не должно превышать 0,01 мг/дм³.