В бытовых сточных водах и их смесях с производственными стоками, кроме других загрязнений, концентрируются большие объемы возбудителей инфекций.

Попадание необработанных стоков в водоемы опасно и может вызвать эпидемии, поэтому обеззараживание – необходимая мера, чтобы сохранить здоровье человека.

Предусмотрены определенная последовательность и различные технологии очистки стоков. Обеззараживание – заключительный этап очистки в процессе утилизации сточных вод.

Цели обеззараживания

К сточным водам (СВ) относятся:

  • дождевые;
  • талые;
  • поливомоечные;
  • дренажные;
  • инфильтрационные воды;
  • бытовые, принятые от абонентов в ЦСВ.

Классификация подробно рассмотрена в этой статье.

Фото 3

Часто в СВ обнаруживаются патогенные микроорганизмы – возбудители многих опасных заболеваний:

  • брюшного тифа;
  • холеры;
  • дизентерии;
  • полиомиелита;
  • сальмонеллеза;
  • вирусных гепатитов;
  • туберкулеза;
  • туляремии.

Современные и высокоэффективные очистные сооружения освобождают стоки как от механических и химических загрязнений, так и от патогенной микрофлоры. Но без обеззараживающей стадии на специальных установках не обойтись – слишком высока опасность СВ.

Главная задача обеззараживания СВ – обеспечение эпидемической безопасности при их отведении в водные объекты или на участки орошения, при использовании для технических нужд в промышленности.

Независимо от сценария дальнейшего применения очищенных до нормативных значений стоков, обеззараживание производится после первичной очистки любым оптимальным способом.

Методы

Чтобы получить безопасную воду, стоки подвергают обеззараживанию реагентными и нереагентными способами. СП 32.13330.2018 определяет приоритетной технологией обеззараживания СВ, отводимых в водоемы, УФ излучение.

Кроме того, допускаются следующие методы:

  1. Хлорирование с применением жидкого хлора, растворов гипохлорита натрия (продукта химических предприятий), сухих реагентов (хлорной извести) электролизом растворов солей или прямым электролизом, использование двуокиси (диоксида) хлора.
  2. Озонирование.
  3. Электрические и электромагнитные методы, основанные на воздействии различных излучений.
  4. Дезинфекция в условиях биоценозов – как искусственных, так и естественных.

В некоторых случаях целесообразно проводить комплексную дезинфекцию, комбинируя несколько методов.

Метод обеззараживания определяется с учетом мощности очистных сооружений, климата, условий хранения реагентов.

На эффективность, а также на уровень затрат при реализации каждого из методов, влияет исходное состояние СВ:

  • температура;
  • рН;
  • первоначальная концентрация органики, взвешенных веществ, патогенной микрофлоры.

Все технологии характеризуются различной интенсивностью воздействия на загрязненные микрофлорой СВ. Определенный уровень задает величина дозы излучения или реагентов.

УФ излучение

Фото 4Этот физический способ заключается в обеззараживании воды при прохождении сквозь УФ-область волнами ЭМ-излучения.

Поток ультрафиолетовых волн проникает в клетку и оказывает разрушительное воздействие на нуклеиновые кислоты ДНК и РНК.

В результате они утрачивают способность делиться, а затем происходит инактивация – размножение становится невозможным.

Минимальная доза – от 30 мДж/см2. Паразитологическая эпидбезопасность стоков достигается при дозе ультрафиолета от 65 мДж/см2.

Для достижения проектной эффективности УФ-оборудования СВ должны быть предварительно очищены.

Стоки перед обработкой должна быть прозрачными, т.к. в загрязненной среде интенсивность УФ-лучей быстро снижается.

Проникновение УФ-лучей сопровождается их поглощением как самой водой, так и растворенными или взвешенными веществами. В зависимости от степени мутности и цветности стоков, их дальнейшего назначения колеблются и дозы излучения.

Воздействие ультрафиолета как метод обеззараживания СВ превосходит другие способы:

  • пагубно для всех групп бактерий, вирусов, спор и грибков;
  • не оказывает отрицательного влияния на качество воды, не способствует образованию токсичных соединений, опасных для обитателей водоемов;
  • не трансформирует химические свойства воды;
  • эффективно при кратковременном воздействии, поэтому может применяться в проточных режимах;
  • низкая энергозатратность;
  • не требует использования реагентов.

Кроме того, УФ установки обладают скромными габаритами, просты в монтаже и легко автоматизируются, позволяя регулировать интенсивность излучения под качество обрабатываемых СВ.

Для оптимального подбора оборудования определяют коэффициент пропускания УФ-излучения, исходя из качественных показателей стоков.

Фото 5

Гипохлорит натрия и другие хлорсодержащие соединения

Хлорирование определенными дозами газообразного хлора, гипохлорита натрия и других соединений хлора считается самым экономичным методом обеззараживания СВ. Хлорная известь и гипохлорит кальция для дезинфекции стоков практически не используются, такое обеззараживание сопровождается активным загрязнением СВ различными опасными веществами.

Хлорирование показывает хорошие результаты против патогенных бактерий, в том числе вызывает прекращение их повторного развития. Недостаток метода заключается в недостаточной эффективности в отношении цист простейших, лямблий и вирусов.

Доза активного хлора определяется с учетом хлоропоглощаемости стоков при обеспечении концентрации остаточного хлора в обработанной воде после контакта не менее 1,5 мг/л. После биологической, физико-химической и глубокой очистки показатель равен 3 мг/л.

После механической очистки допускается доза активного хлора 10 мг/л, но только в случае использования в качестве аварийной меры.

Хлорное хозяйство и электролизные установки проектируются в соответствии с СП 31.13330. В хлораторах выполняется дозирование хлора и его соединение путем смешивания с малым объемом воды для получения обеззараживающего раствора.

Полученная хлорная смесь поступает в обрабатываемые СВ. Продолжительность контакта хлора и СВ в отводящей системе (резервуарах, лотках, каналах и трубопроводах) до выпуска в водоем составляет 30 мин.

Бывают хлораторы двух видов. Одни непрерывного действия, другие – рассчитанные на отмеривание определенных порций газа. Некоторые установки способны автоматически менять объем хлорсодержащего реагента при изменении параметров массы обрабатываемых СВ.

Большой недостаток хлорирования – необходимость обеспечения серьезного уровня безопасности и надежности хлорного хозяйства. Хлорсодержащие реагенты, в случае несоблюдения техники безопасности, несут угрозу для здоровья персонала.

Кроме того, у хлорных соединений высокая химическая активность, поэтому они становятся активными катализаторами коррозийных процессов и, как следствие, неизбежного износа систем и оборудования. При окислении возникают и накапливаются хлорорганические соединения, пагубные для флоры и фауны водоемов.

Фото 6

Озонирование

Химическая технология обеззараживания СВ основана на их насыщении озоном. Озон является аллотропной формой кислорода. Химическая формула – О3. В условиях нормальной температуры и давления это газ голубого цвета с характерным запахом (по-гречески озон – «пахнущий»).

Озон оказывает бактерицидное, вирулицидное и спороцидное действие. Обладает значительным окислительным потенциалом, вступает в реакцию с минеральными веществами и органикой, разрушает клетки, приводит к инактивации микроорганизмов.

Применение озона на завершающих этапах очистки стоков позволяет получить эпидемически безопасную воду.

Газ распадается в воде за полчаса, образуя кислород, что говорит о высоком уровне экологической безопасности, кроме того, озон не изменяет ионный состав СВ, делая их пригодными для использования в оборотном цикле.

Но быстрый распад – это и минус метода. Уже через 20 минут после дезинфекции может произойти повторное заражение СВ.

Из-за способности к почти моментальному разложению озон производится непосредственно на ЛОС, на громоздких и дорогих установках, которые нуждаются в сложном монтаже и требуют много электроэнергии при эксплуатации.

У озона есть и другие недостатки:

  • характеризуется способностью к образованию побочных токсичных соединений, а также собственной токсичностью;
  • плохо растворяется в воде;
  • отличается взрывоопасностью;
  • способствует повторному развитию микроорганизмов.

Кроме того, вода, насыщенная озоном, становится коррозионно опасной для труб, арматуры и сантехники.

Фото 7

Пероксид водорода

Н202 обеспечивает обеззараживание СВ без формирования побочных токсинов. Но этот агент инактивирует патогенную флору, только пребывая в высоких концентрациях. Большие дозы приводят не только к удорожанию дезинфекции, но и к повышенному содержанию вещества в отводимых в водоемы стоках.

Известкование

Способ, основанный на использовании щелочного реагента – извести. Известкование часто применяется в комбинации с отдувкой из СВ аммонийного азота.

Требуемый гигиенический эффект в отношении микрофлоры появляется довольно медленно и только в результате воздействия значительных доз реагента, что приводит к образованию больших объемов осадка. Эти факторы существенно ограничивают использование извести для обеззараживания стоков.

Биологический метод

Технология основана на продолжительном нахождении стоков в искусственных прудах для постепенного «природного» обеззараживания. Суть способа – губительное воздействие на вредоносные бактерии и микробы живых организмов из биоценоза водоема. Для климатических условий России этот способ не может быть широко распространен.

Ультразвук

Вокруг микроорганизмов водной среды под воздействием ультразвуковых колебаний образуется множество микроскопических пузырьков, которые изолируют объекты.

Такая обособленность содействует появлению вокруг микрофлоры высокого местного давления, в результате происходит механическое разрушение и гибель патогенных биозагрязнений.

Способ делает возможной инактивацию до 95% кишечной палочки всего за пару минут. Но метод используется нечасто. Причина заключается в невысокой мощности установок-генераторов ультразвуковых волн.

Другие способы

К малораспространенным реагентам относятся перуксусная кислота и некоторые металлы с олигодинамическим эффектом – медь и серебро, которые обладают определенной бактерицидностью.

Это свойство используется при дезинфекции небольших объемов стоков, чтобы предотвратить эффект «цветения» воды и для борьбы с биологическими обрастаниями в системах оборотного водоснабжения.

Обзор обеззараживателей

В этом обзоре – несколько примеров обеззараживателей с различным способом воздействия на микробную флору.

УФ установки

НПО ЭНТ–Технология УФ

Фото 8Предприятие «НПО ЭНТ–Технология УФ» выпускает УФ-установки корпусного типа для обеззараживания предварительно очищенных СВ.

Проектная производительность – от 0,5 м3/час до 1150 м3/час.

Необходимая доза ультрафиолета 30 мДж/см2 достигается выбором нужного количества и мощности УФ ламп (25–500 Вт) установок с учетом коэффициента пропускания воды.

Возможно изготовление установок под конкретного заказчика – можно изменить ориентацию патрубков, размеры фланцев, исполнение (вертикальное или горизонтальное), способ крепления, комплектацию.

Пульт управления идет в комплекте. Датчик контроля УФ, промывочное устройство устанавливаются по заказу.

Флотенк

УФ установка для очистки воды от компании «Флотенк» «FloTenk-UF» эффективна и экологически безопасна. По строительным особенностям схема установки может быть подземной или наземной. Подземная установка – классический вариант установки.

Его преимущество – легкая эксплуатация. Габариты колодца определяются индивидуально для каждого заглубления, вида ламп, способа подачи стоков.

Наземная установка в технологическом павильоне применяется в случае невозможности подземной установки (вечная мерзлота, скальная порода), а также при необходимости мобильного перемещения.

По технологическим признакам выделяется параллельная установка, которая применяется, когда требуется увеличение производительности системы. При этом методе поток воды разделяется на линии обработки колодцами, а затем подается на параллельно установленные УФ обеззараживатели.

В случае высокого уровня грунтовых вод целесообразны напорные УФ-установки. При благоприятных условиях, чтобы избежать значительного перепада труб в закрытых сухих УФ-системах и сэкономить на земляных работах и монтаже, используют погружные самотечные установки.

Принцип обеззараживания здесь основан на естественном движении СВ через центральный участок аппарата, в котором и происходит УФ-воздействие на вредоносную микрофлору. При этом обрабатываемая вода служит естественным охладителем для УФ-ламп.

Все УФ обеззараживатели комплектуются температурным датчиком во избежание излишнего перегрева ламп. Установки с сухими колодцами могут комплектоваться дренажными насосами, газоанализаторами, освещением и дополнительными колодцами для установки шкафов управления.

Хлораторы

Фото 9Компания «Экоконтроль С» – представитель ведущих производителей оборудования для обеззараживания воды.

Дозатор S10k – система дозирования для малых расходов хлора и других газов (углекислого газа, двуокиси серы, аммиака).

Производительность хлоратора при дозировании хлора — 0,02–10 кг/час. Газ подается безопасным способом, под вакуумом.

Предусмотрено как ручное, так и автоматическое управление.

Установка универсальна и может сочетаться с любым оборудованием благодаря гибкости монтажных конфигураций для баллонов, коллекторов и резервуаров.

Озонаторы

Установка озонирования воды УО-10 от ООО «МЭЛП» предназначена для генерации озона и его эжекторного смешения с водой. Устройство применяется в процессах обеззараживания и подготовки воды.

Основные технические характеристики:

  • габариты — 2080 х 980 х 700 мм;
  • производительность по озону – от 10 г/час;
  • максимальный расход воды – 12 м3/час;
  • непрерывный режим работы.

Аппарат состоит из озонаторного блока, размещенного в электромонтажном шкафу, и гидростанции, смонтированных на раме.

На панели управления озонаторного блока – переключатели, кнопки ручной регулировки производительности, светодиодные и жидкокристаллические индикаторы для отображения режимов работы.

Предусмотрена комплектация озонаторами разной производительности.

Видео по теме

В данном видео ролике описана работа еще одной установки для обеззараживания сточных вод ультрафиолетом ATG UV Evoqua:

Подводим итоги

При комбинации дезинфектантов их действие усиливается, а концентрация снижается, как и стоимость обеззараживания в целом. К примеру, чтобы добиться наиболее интенсивного действия хлора, его сочетают с ионами металлов.

В результате возникает синергетический эффект и, как следствие, уменьшение продолжительности очистки стоков в 5–10 раз. Комплексное использование пероксида водорода с ионами меди активизирует процесс обеззараживания, снижая при этом дозу реагентов.