Электронная онлайн библиотека

 
 Экология и охрана окружающей природной среды

3.6.6. Способы очистки сточных вод


Предупреждение загрязнения водных объектов сточными водами может быть обеспечено организационными и техническими мерами.

Организационные меры сводятся к предупреждению сброса сточных вод в водоемы без их очистки. Технические меры предусматривают очистку сточных вод различными методами, повторное использование сточных вод для технических нужд и полива, создание обортних и замкнутых систем водопользования, совершенствование технологических процессов на предприятиях в направлении уменьшения поступления загрязнений в стоки, переход на безотходные технологии, змешення загрязнения нефтепродуктами территорий, которые с ливневыми стоками могут попадать в водоемов.

Очистка сточных вод на предприятиях может осуществляться по одной из следующих схем:

- очистка сточных вод на заводских очистных сооружениях;

- очистка сточных вод после их загрязнения на заводских, а затем на городских очистных сооружениях с последующим спуском в водоемы;

- непрерывное очистки промышленных вод и растворов на локальных очистных сооружениях в течение определенного времени, после чего они передаются на регенерацию, после регенерации возвращаются в оборот и лишь после выяснения невозможности регенерации усредняются и передаются на заводские очистные сооружения и утилизируются.

Способы очистки загрязненных промышленных вод можно объединить в следующие группы: механические, физические, физико-механические, химические, физико-химические, биологические, комплексные (рис. 3.6).

Механические способы очистки применяются для очистки стоков от твердых и масляных загрязнений. Механическая очистка осуществляется одним из следующих методов:

- измельчения крупных по размеру загрязнений в меньшие при помощи механических устройств;

331

Рис. 3.6. Классификация способов очистки сточных вод

- отстаивание загрязнений из стоков с помощью нафтовловлювачів, пескоуловителей и других отстойников;

- разделение воды и загрязнителей за помощью центрифуг и гидроциклонов;

- усреднения стоков чистой водой с целью снижения концентрации вредных веществ и примесей до уровня, при котором можно сбрасывать стоки в водоемы или в канализацию;

- удаление механических примесей с помощью элеваторов, решеток, скребков и других устройств;

- очистка стоков через сетки, сита, специальные фильтры, а чаще всего - путем пропускания их через песок;

- освещение воды путем пропускания его через песок или специальные устройства, наполненные композициями или минералами, способны поглощать взвешенные частицы.

Выбор схемы очистки воды от взвешенных частиц и нефтепродуктов зависит от вида и количества загрязнений, необходимой степени очистки.

Физико-механические способы очистки стоков и воды базируются на флотации, мембранных методах очистки, азотроп-ней відгонці.

Флотация - процесс молекулярного прилипание частиц загрязнений с поверхности раздела двух фаз (вода - воздух, вода - твердое вещество). Процесс очистки нефтепродуктов, СПАВ, волокнистых материалов флотацией заключается в создании системы "частицы загрязнений - пузырьки воздуха", что всплывает на поверхность и утилизируется. По принципу действия флотационные установки классифицируются следующим образом:

- флотация с механическим диспергированием воздуха;

- флотация с подачей воздуха через пористые материалы;

- электрофлотация;

- биологическая флотация.

Обратный осмос (гиперфильтрация) - процесс фильтрации сточных вод через полупроницаемые мембраны под давлением. При концентрации солей 2-5 г/л должен быть давление до 1 МПа, а при концентрации солей 10-30 г/л - около 10 МПа.

Ультрафильтрация - мембранный процесс распределения растворов, осмотическое давление которых малый. Применяется для очистки сточных вод от высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц и коллоидов.

Электродиализ - процесс сепарации ионов солей в мембранном аппарате, который осуществляется под действием постоянного электрического тока. Электродиализ применяется для де-минерализации сточных вод. Основным оборудованием является электро-диализаторы, состоящие из катіонітових и аніонітових мембран.

Химическая очистка используется как самостоятельный метод или как предыдущий перед физико-химическим и биологическим очисткой. Его используют для снижения коррозионной активности сточных вод, удаления с них тяжелых металлов, очистки стоков гальванических участков, для окисления сероводорода и органических веществ, для дезинфекции воды и ее обесцвечивание.

Нейтрализация применяется для очистки стоков гальванических и травильных и других производств, где применяются кислоты и щелочи. Нейтрализация осуществляется путем смешивания кислых сточных вод с лугами, добавлением к сточных вод реагентов (известь, карбонаты кальция и магния, аммиак и др.) или фильтрованием через нейтрализующие материалы (известь, доломит, магнезит, мел, известняк и др.).

Окисление применяется для обеззараживания сточных вод от токсичных примесей (медь, цинк, сероводород, сульфиды), а также от органических соединений. Окислителями есть хлор, озон, кислород, хлорная известь, гипохлорид кальция и др.

Рассмотрим физико-химические методы.

Коагуляция - процесс соединения мелких частиц загрязнителей в большие по помощью коагулянтов. Для положительно заряженных частиц коагулюючими ионами является анионы, а для отрицательно заряженных - катионы. Коагулянтами является известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, сульфат кальция, углекислого газа и др. Коагулирующий способность солей тривалентних металлов в десятки раз выше, чем двухвалентных и в тысячу раз больше, чем одновалентных.

Флокуляция - процесс агрегации частиц загрязнителей в воде за счет образования мостиков между ними и молекулами флокулянтов. Флокулянтами является активная кремниевая кислота, эфиры, крахмал, целлюлоза, синтетические органические полимеры (полиакриламид, полиоксиетилен, поліакрилати, поліетиленаміни и т.п.).

Для освещения воды одновременно используются коагулянты и флокулянты, например, сернокислый алюминий и полиакриламид ППА. Коагуляция и флокуляция осуществляются в специальных емкостях и камерах.

При очистке воды используется и электрокоагуляция - процесс укрупнения частиц загрязнителей под действием постоянного электрического тока.

Сорбция - процесс поглощения загрязнений твердыми и жидкими сорбентами (активированным углем, золой, мелким коксом, торфом, селікагелем, активной глиной и т.п.). Адсорбционные свойства сорбентов зависят от структуры пор, их величины, их распределения по размерам, природы образования. Активность сорбентов характеризуется количеством загрязнений, поглощаемых на единицу их объема или массы (кг/м3).

Устройства для извлечения из сточных вод или растворов по этим методом изготавливают в виде фильтров.

Различают три вида сорбционных процессов очистки стоков: абсорбция, адсорбция, хемосорбция.

При абсорбции поглощения загрязнений осуществляется всей массе (объему) абсорбированной вещества.

При адсорбции поглощения загрязнителей происходит только поверхностью адсорбента за счет молекулярных сил двух тел, взаимодействующих.

При хемосорбции поглощения загрязнителей сорбентом происходит с образованием на поверхности распределения нового компонента или фазы.

Выбор сорбента определяется характером и свойствами загрязнений. Процесс очистки стоков различными видами сорбентов осуществляется в специальных колоннах, заполненных сорбентами.

Экстракция - удаление из сточных вод ценных веществ с помощью экстрагентов, которые должны иметь следующие свойства: высокую екстрагуючу способность, селективность, малой растворимости в воде, иметь плотность, что отличается от плотности воды, небольшую удельную теплоту испарения, малую теплоемкость, быть взрывобезопасными и нетоксичными, иметь небольшую стоимость.

Экстрагирование веществ из сточных вод осуществляется одним из методов: перехреснопотоковим, ступінчастопротипотоковим, неперервнопротипотоковим.

Этот способ используется для извлечения из сточных вод фенола.

Ионный обмен базируется на изъятии из сточных вод ценных добавок хрома, цинка, меди, ЮАР за счет обмена ионами между примесями и ионитами (ионообменными смолами) на поверхности раздела фаз "раствор - смола". По знаку заряда иониты делятся на катиониты и аниониты, которые имеют в соответствии кислые и щелочные свойства. Иониты могут быть природными и синтетическими. Практически применяются природные иониты типа алюмосиликатов, гидроокислов и солей многовалентных металлов, иониты из угля и целлюлозы и различные синтетические ионообменные смолы.

Основным свойством ионитов является их поглотительная способность - обменная емкость (количество грамм-эквивалентов в сточной воде, что поглощается їм3 ионита до полного насыщения).

После механических, химических и физико-химических методов очистки в сточных водах могут находиться различные вирусы и бактерии (дизентерийные бактерии, холерный вибрион, возбудители брюшного тифа, вирус полиомиелита, вирус гепатита, цитпатогенний вирус, аденовирус, вирусы, вызывающие заболевания глаз). Поэтому с целью предотвращения заболеваний сточные воды перед повторным использованием для бытовых нужд подлежат биологической очистке.

Стерилизация воды осуществляется путем нагревания, хлорирование, озонирование, обработки ультрафиолетовыми лучами, біообробки, электролиза серебра, когда анодом есть серебряный электрод, а катодом - уголь. Ионы серебра оказывают бактерицидное действие. Для стерилизации 20 м3 нужно выделить из анода 1 г серебра.

Второй метод электролизной обработки воды заключается в добавлении к воде поваренной соли, которая при пропускании тока разлагается, выделяя свободный хлор.

Биологическая очистка осуществляется в биофильтрах, в перо тенках, в окислительных каналах, в біотенках, в аэротенках с заполнителями.

Биологическая очистка может осуществляться и в природных условиях на полях орошения, поля фильтрации, в биологических водоемах.

В зависимости от микроорганизмов, которые принимают участие в разрушении органических веществ, различают аэробная (окислительное) и анаэробное (восстановительная) биологическая очистка сточных вод.

В производственных условиях часто приходится использовать комплексные методы очистки, которые базируются на механических, химических, физико-химических, биологических способах и устройствах для удаления загрязнений.



Назад