Анализ процессов очистки городских сточных вод (часть 1): предыстория, классификация загрязняющих веществ и основные принципы очистки 

Городские сточные воды – неизбежный продукт урбанизации и индустриализации. В условиях быстрого социально-экономического развития их объём продолжает расти, а проблемы загрязнения становятся всё более серьёзными, что делает их ключевым фактором, сдерживающим устойчивое развитие городов. В настоящее время очистка городских сточных вод, являясь одним из ключевых вопросов в области охраны окружающей среды, привлекает широкое внимание во многих странах. Эффективность очистки напрямую связана с согласованностью улучшения состояния городских водных ресурсов и экономического развития и является важной мерой обеспечения экологической безопасности и благополучия людей.

С точки зрения очистки сточных вод загрязняющие вещества в сточных водах можно разделить на пять категорий: взвешенные вещества, органические загрязнители, токсичные вещества, загрязняющие организмы и загрязняющие биогенные вещества. Среди них большое количество органических веществ, сбрасываемых в водоёмы, поглощает растворённый кислород, что приводит к гипоксии воды и серьёзной угрозе для выживания водных организмов. Его концентрация обычно измеряется такими показателями, как биохимическое потребление кислорода (БПК5) и химическое потребление кислорода (ХПК). В то же время, биогенные вещества, такие как азот и фосфор, могут вызывать бурный рост водорослей и планктона, вызывая «цветение водорослей» и «красные приливы», нарушая экологический баланс водоёмов.

Методы очистки сточных вод можно классифицировать по типу качества воды и уровню очистки. В зависимости от типа качества воды их можно разделить на физическую очистку, биологическую очистку, химическую очистку и утилизацию шлама. Физическая очистка отделяет загрязняющие вещества с помощью экранирования, гравитационного разделения и т. д., а обычно используемое оборудование включает в себя сетки и песколовки. Биологическая очистка использует метаболическую активность микроорганизмов для разложения органических веществ; основные технологии включают процессы с использованием активного ила и процессы с использованием биопленки. Химическая очистка реже используется в городских сточных водах и в основном используется для очистки промышленных сточных вод. В зависимости от уровня очистки их можно разделить на первичную, вторичную и третичную очистку. Первичная очистка в основном удаляет взвешенные твердые частицы со степенью удаления БПК5 приблизительно 25%–30%. Вторичная очистка фокусируется на коллоидных и растворенных органических загрязнителях со степенью удаления БПК5 более 90%. Третичная очистка направлена на определенные загрязнители, например, на глубокую очистку путем химического удаления фосфора и адсорбции активированным углем.

Типичный процесс очистки городских сточных вод включает в себя основные этапы, такие как механическая очистка, биологическая очистка и обработка ила. Система вторичной очистки, состоящая из механической и биологической очистки, позволяет достичь уровня удаления БПК5 и взвешенных веществ 90–98%. Углубленные процессы очистки, занимающие промежуточное положение между первичной и вторичной очисткой, обеспечивают уровень удаления БПК5 45–75%. Усовершенствованные системы вторичной очистки включают в себя удаление фосфора и азота, а третичная очистка используется для специализированной очистки после вторичной очистки.

Продолжение следует...