13.2 Методи обеззаражування стічних вод

Обеззаражування (дезинфекцію) стічних вод виконують з метою знищення в них патогенних бактерій та запобігання, таким чином, водоймищ, куди вони скидаються, від зараження. Частково бактеріальні забруднення затримуються і в спорудах з очищення стічних вод, що спричинює необхідність періодичної дезинфекції цих споруд. Обеззаражуванню повинні підлягати стічні води після їх механічного або штучного біологічного очищення. Що стосується стічних вод, які очищуються на полях фільтрації, а також на біологічних ставках, то дезинфекції вони не підлягають. Обеззаражування стічних вод може виконуватись різними способами: хлоруванням, ультрафіолетовими променями, електролізом, озонуванням та ультразвуком. Найбільш розповсюдженим у нашій країні на теперішній час способом є хлорування водним розчином газоподібного хлору або хлорним вапном.

         Взаємодія хлору з водою описується реакцією

Cl₂ + H₂O ═ HCl + HOCl,

яка приводить до виділення соляної (НСl) та хлорноватистої (HOCl) кислот. Нестійка хлорноватиста кислота легко розпадається на соляну кислоту та атом кисню:

HOCl ═ HCl + О.

         Атомарний кисень окислює речовини, які входять у склад кліток (протоплазми) бактерій, крім того на них діє сам хлор. Це і приводить до загибелі бактерій.

         При використанні для дезинфекції хлорного вапна 2СаСl₂О процес протікає аналогічно описаному. Утворюється хлорноватиста кислота, хлористий кальцій СаСl₂ та вапно Са(ОН)₂. Кількість хлору, який необхідний для процесу обеззаражування, значно більше, ніж потреба в ньому для руйнування кліток бактерій, оскільки частина хлору, що вводиться у воду, йде на окислення органічних речовин та на реакції з мінеральними домішками, які вміщуються у стічних водах. Кількість хлору, що витрачається на ці процеси, характеризує хлоропоглинання стічної води. Кількість активного хлору, яка необхідна для обеззаражування 1 л або 1 м³ стічної води, яка виражена відповідно у мг/л або г/м³, називається дозою хлору. Прийнята доза хлору повинна забезпечувати після 30-хвилинного контакту з водою наявність у ній надлишкового хлору у кількості 0,5-1 мг/л. Згідно до норм дози хлору призначаються такими: після механічного очищення – 10 г/м³ відстояних стічних вод; після повного штучного біологічного очищення – 3 г/м³.

         Для неочищених стічних вод, як установлено практикою, доза хлору повинна бути значно вище – до 60 г/м³, і навіть при цьому хлорування не дає надійних результатів, оскільки крупні частинки завислих речовин перешкоджають дії хлору на бактерії, які знаходяться усередині цих частинок. Для більш швидкої і кращої дезинфекції необхідно ретельне змішування хлорного розчину із стічною водою і достатній час контакту для проходження реакцій. Тривалість контакту відповідно до нормативу належить приймати 30 хв. Хлор дуже отруйний, тому вміст хлору у повітрі приміщення хлораторної не повинен перевищувати 0,001 мг/л. Вміст його у кількості 0,1-0,2 мг/л призводить до отруєння, а у кількості 0,3 мг/л і більше – смертельний.

Обеззаражування стічних вод хлором та його похідними. Хлорування стічних вод рідким хлором виконують за допомогою хлоратора – приладу, який служить для приготування розчину та його дозування. Найбільш широке розповсюдження одержали вакуумні хлоратори ЛОНИИ-100 та ЛК-10 двох типів: з рідинним вимірювачем витрати хлору (дифманометром) та з газовим вимірювачем (ротаметром).

Вакуумні хлоратори відрізняються безпечністю їх застосування. Випускаються вони продуктивністю 0,5-3; 1-5; 2-10 кг/л, мають розміри 510350600 мм, масу 37,5 кг. Хлоратори мають запірний вентиль, фільтр, редукційний клапан, який знижує тиск до 20 кПа, манометри до і після редуктора, регулюючий вентиль, ротаметр скляний, циліндр-регулятор, бачок із шаровим краном та ежектор. Хлораторна, у якій установлюється вакуум-хлоратор, проектується у вигляді окремо стоячої будівлі. У ній передбачається дозаторна з балонами, бочками на терезах, грязевиками та хлораторами з ежекторами; є приміщення, у якому розміщуються вентилятори та калорифери.

У дозаторній розташовані робочий та резервний хлоратори з ежекторами. У бочці (або балоні), розташованій на терезах, відбувається випаровування рідинного хлору, поповнення якого шляхом переливу із балонів виконується відсмоктуванням хлор-газу ежектором. Хлор-газ проходить грязевик, поступає у хлоратор, де відбувається дозування газоподібного хлору та змішування його з водою, звідти хлорна вода спрямовується для змішування із стичними водами. Застосовуються також хлоратори М. С. Оганезова продуктивністю до 10 кг хлору за одну годину із витратою води у 1,5-2 раза більшою, ніж у хлораторів ЛОНИИ-100; хлоратори Л. А. Кульського ЛК-10м, ЛК-10с, ЛК-10б, ЛК-11 продуктивністю відповідно, кг/год.: 0,04-0,8; 0,5-5; 2-2,5; 0,5-5 із витратою води 5 м³/год., крім ЛК-10б, у якого витрата 30 м³/год.; хлоратор ДХ-1 Діпрокомунводоканалу продуктивністю до 50 кг/год.

         Споруди для хлорування складаються із хлораторної, змішувача та контактного басейну. У хлораторній розташовуються: витратний склад хлору, приміщення хлораторів (приготування та дозування розчину хлору). Для приготування та дозування розчину хлорного вапна частіше за все використовують пристрій, який складається із затворного, двох розчинних та дозуючого баків. У затворному баці із хлорного вапна та водопровідної води готують концентрований розчин, який вміщує 10-15% активного хлору. Цей розчин пропускають через розчинні баки, де його розбавляють водою, та одержують 2-3-процентний розчин, який вводять у воду, що обробляється. Дозу розчину хлору регулюють спеціальним краном. Потім розчин хлору поступає у змішувач, де змішується із стічною водою і разом з нею поступає у контактний резервуар. Для змішування частіше за все застосовують лоткові змішувачі. Час протікання стічних вод від змішувача до контактного резервуару і від нього до випуску у водоймище – 30 хвилин.

Обеззаражування стічних вод озонуванням, ультрафіолетовими променями, електролізом. Обеззаражування стічних вод можливо методом озонування. Озон енергійно взаємодіє з мінеральними та органічними речовинами. Після озонування кількість бактерій зменшується на 99,8%. Недолік цього методу – відносна складність обладнання та висока вартість обеззаражування. Для обеззаражування очищених стічних вод застосовують опромінювання ультрафіолетовими променями. Але цей метод ефективний тільки при наявності завислих речовин у воді до 2 мг/л. Із інших методів дезинфекції води представляє інтерес електроімпульсний, який не потребує застосування реагентів і відносно простий у конструктивному оформленні. Гарні результати досягнуті при використанні ультразвукових коливань для обеззаражування стічних вод.

         З технологічної точки зору найбільш простим, дешевим та надійним методом дезинфекції стічних вод є хлорування рідинним хлором або їх електроліз з одержанням гіпохлориту натрію. Санітарна оцінка вказаних методів однакова, але перевагу треба віддавати електролітичному методу, який може виконуватись без добавлення хлороутримуючих речовин або з добавленням морської води чи повареної солі. При цьому методі виключаться перевезення реагенту, відпадає потреба у поверненні тари, улаштуванні сховищ, прийнятті заходів з запобігання витоку токсичного хлор-газу і т. п. Як показали економічні розрахунки, у переважній більшості випадків застосування електролізів для дезинфекції стічних вод вигідніше за хлорування.