Способы очистки сточных вод

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

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

Очистка сточных вод на предприятиях может осуществляться по одной из таких 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 способов:

- Измельчение больших по размеру загрязнений в меньшие с помощью механических устройств;

Классификация способов очистки сточных вод

Рис. 3.6. Классификация способов очистки сточных вод

- Отстаивание загрязнений из стоков с помощью нефтеуловителей, песколовок и других отстойников;

- Разделение воды и загрязнителей с помощью центрифуг и гидроциклонов;

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

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

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

- Освещение воды путем пропускания ее через песок или специальные устройства, наполненные композициями или минералами, способными поглощать взвешенные частицы.

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

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

Флотация - процесс молекулярного прилипания частиц загрязнений к поверхности раздела двух фаз (вода - воздух, вода - твердое вещество). Процесс очистки СПАВ, нефтепродуктов, волокнистых материалов флотацией заключается в образовании 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-ЗО г / л - около 10 МПа.

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

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

Химическая очистка используется как самостоятельный метод или как предварительный перед физико-химическим и биологическим очищением. Его используют для снижения коррозионной активности сточных вод, удаление 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 травильных и других производств, где применяются кислоты и щелочи. Нейтрализация осуществляется путем смешивания кислых сточных вод со щелочами, добавлением к сточных вод реагентов (известь, карбонаты кальция и магния, аммиак и т.д.) или фильтрацией через нейтрализующие материалы (известь, доломит, магнезит, мел, известняк и т.д.). Количество реагента для нейтрализации сточных вод

где R - коэффициент запаса реагента;

В - количество активной составляющей в сточной воде;

V в - количество сточных вод;

M - расход реагента для нейтрализации активных веществ;

С к - концентрация кислоты и щелочи.

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

Рассмотрим физико-химические методы.

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

Флокуляция - процесс агрегации мелких 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, полиоксиэтилен, полиакрилаты, полиетиленамины т.д.).

Для осветления 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, селикагелем, активной глиной и т.д.). Адсорбционные свойства сорбентов зависят от структуры пор, их величины, 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 этому методу изготовляют в виде фильтров. Количество задерживаемых фильтром загрязнений

где Н - высота слоя сорбента;

b - эмпирическая константа;

F - площадь фильтра;

А д - динамическая активность сорбента.

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

При абсорбции поглощения загрязнений осуществляется всей массой (объемом) абсорбированного вещества.

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

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

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

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

Экстрагирования веществ из сточных вод осуществляется одним из способов: перехреснопотоковим, ступинчастопротипотоковим, неперервнопротипотоковим. Объем экстрагента, необходимого для экстракции

где m е-удельный расход экстрагента для одной экстракции;

n - число экстракций;

V в. - Количество сточных вод, подлежащих экстракции.

Этот способ используется для извлечения из сточных вод фенола.

Ионный обмен базируется на изъятии из сточных вод ценных примесей 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, имеющих соответственно кислые и щелочные свойства. Иониты могут быть природными и синтетическими. Практически применяются природные иониты типа алюмосиликатов, гидроокислов и солей многовалентных металлов, иониты с угля и целлюлозы и разнообразные синтетические ионообменные смолы.

Основным свойством ионитов является их поглощающая способность - обменная емкость (количество грамм-эквивалентов в сточной воде, поглощается им 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 в целях предупреждения заболеваний сточные воды перед повторным использованием для бытовых нужд подлежат биологической очистке.

Стерилизация воды осуществляется путем нагревания, хлорирование, озонирование, обработки ультрафиолетовыми лучами, биообробкы, электролиза серебра, когда анодом является серебряный электрод, а катодом - уголь. Ионы серебра обладают бактерицидным действием. Для стерилизации 20 м3 нужно выделить из анода 1 г серебра.

Другой 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 ЕК, в окислительных каналах, в биотенках, в аэротенках с заполнителем.

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

В зависимости от микроорганизмов, участвующих в разрушении органических веществ, различают аэробную (окислительное) и анаэробное (восстановительное) 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 извлечения загрязнений.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >