Способы отчистки сточных вод 2

21.07.2025 | Категория: Учебные материалы

Способы отчистки сточных вод

Физико-химические методы очистки сточных вод. Процесс ук­рупнения мелких частиц (1... 100 мкм) с последующим удалением их под действием силы тяжести называется коагуляцией. Если удаляются частицы, удельный вес которых ниже удельного веса воды (эмульгированные частицы масел, жира и т.д.), то в этом случае процесс называется флокуляцией. По аналогии с отстойником и нефтеловушкой в коагуляторах и флокуляторах удаление происходит соответственно из нижней или верхней части аппарата. При коагуляции в воду добавляют коагулянты (соли алюминия, железа или их смеси), которые образуют хлопья гидроксидов металлов, осаждающие частицы под действием силы тяжести. В качестве флокулянтов используют крахмал, декстрин, эфир, диоксид кремния.

Флотация применяется для удаления частиц, которые плохо отстаиваются, и для растворенных веществ, в том числе поверхностно-активных, отходов нефтепереработки, производств искусственного волокна, в целлюлозно-бумажном производстве и т.д. Флотацию называют иногда пенным концентрированием. Размер частиц составляет 0,2... 1,5 мм. В качестве пенообразователей в воду добавляют сосновое масло, креозол, фенолы, способствующие прилипанию частиц к пузырькам пены, которая затем выводится из аппарата. Флотация имеет высокую степень очистки (95...98%), снижает концентрацию легкоокисляемых веществ, уменьшает количество бактерий и микроорганизмов. Недостатком флотации является применение экологически вредных веществ (например, фенолов).

Адсорбция используется для глубокой очистки сточных вод от фенолов, пестицидов, ароматических соединений, красителей и т.д. Адсорбция — это прилипание частиц, находящихся в очищаемой среде, к твердым веществам — сорбентам. В качестве сорбентов применяют активированные угли, синтетические сорбенты, некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки). Процесс происходит в адсорбционных установках при перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании ее через слой адсорбента или в кипящем слое. При этом размер частиц сорбента составляет 0,1 мм. Серьезной проблемой является последующая очистка (регенерация) сорбента. Преимуществами адсорбции являются высокая степень очистки (80...95%), возможность улавливания токсичных веществ при невысокой их концентрации, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, а также рекуперация (доиспользование) этих веществ.

Ионный обмен применяется для очистки сточных вод от металлов и соединений мышьяка, фосфора, цианидов и радиоактивных веществ. Он применяется также для обессоливания и подготовки воды для нужд энергетики. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей способностью обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. В качестве твердой фазы (ионитов) применяют алюмосиликаты, силикагели, гидроксиды алюминия, хрома и т.д. Преимуществами ионного обмена являются возможность извлекать ценные вещества из загрязнений, высокая степень очистки, удаление высокотоксичных веществ, в том числе суперэкотоксикантов. Это метод дорогой и требует четкой организации процесса, а также решения вопросов регенерации ионитов.

Экстракция используется при относительно высокой концентрации вредных веществ (фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов), которая должна составлять не менее 3 г/л. При меньшей концентрации экономически выгоднее применять адсорбцию. Процесс экстракции включает в себя три стадии: интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем), разделение чистой воды и загрязнений, регенерация загрязнений. Этот метод применяют в том случае, когда стоимость удаляемых веществ (например, ценных металлов) компенсирует затраты на проведение процесса.

Обратный осмос — это процесс фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны. Он происходит на молекулярном уровне и требует значительных затрат, но обеспечивает глубокую очистку от высокотоксичных вредных веществ.

Десорбция, дезодорация и дегазация представляют собой процессы очистки сточных вод от летучих примесей (сероводорода, аммиака, диоксида углерода). Эти процессы проводятся за счет продувки воды воздухом или инертным газом. Дезодорация очищает поду от меркаптанов, аминов, альдегидов; с помощью дегазации из воды удаляют вещества, способствующие коррозии.

Электрохимические методы очистки включают в себя анодное окисление, катодное восстановление, электрокоагуляцию, элект-рофлокуляцию и электродиализ.

Как видно из названий, эти процессы происходят при пропускании через сточную воду электрического тока. Общим недостатком методов является большой расход электроэнергии. Электрохимическими методами извлекаются цианиды, роданиды, амины, спирты, сульфиды, меркаптаны. Электродиализ применяется для опреснения соленых вод с использованием ионизированных веществ.

Биохимические методы очистки сточных вод. Эти методы основаны на способности некоторых микроорганизмов использовать вредные (чаще всего органические) вещества для своего питания в процессе жизнедеятельности. Контактируя с этими веществами, микробы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Микроорганизмы используются в виде активного ила или биопленки. Биохимическая очистка сточных вод может осуществляться в природных условиях (на полях орошения, в биологических прудах) или в искусственных сооружениях (аэротенках, биофильтрах).

Аэробные процессы очистки происходят с потреблением микробами кислорода, анаэробные — без потребления кислорода в метантенках, где происходит сбраживание с выделением спиртов, кислот, ацетона, углекислого газа, водорода и метана.

При использовании биохимических методов очистки сточных вод возникают проблемы сохранения активного ила (он не выдерживает низкой температуры), а также удаления и рационального использования продуктов процесса (в том числе взрывоопасных метана и водорода). Кроме того, появляется необходимость доочистки твердых осадков.

Термические методы очистки сточных вод. Если другие методы очистки малоэффективны, то производится выпаривание воды. При этом конденсат используется в производстве, а концентрированный раствор из отходов сжигается.

Сжигание концентрированных стоков производится, как правило, в печах с кипящим слоем или в циклонных печах. Разработаны циклонные печи для сжигания отходов полистирола. Извлечение полистирола из сточных вод — это чрезвычайно сложный и дорогой энерготехнологический процесс, а его закачка в скважины связана с загрязнением подземных вод, поэтому стоки сначала выпаривают, а затем сжигают отходы. Процесс необходимо вести при высокой температуре во избежание образования суперэкотоксикантов.

Общая оценка степени очистки сточных вод в зависимости от процесса следующая: гидромеханические методы — 50...70%, физико-химические — 90...95%, химические — 80...90%, биохимические — 85... 95%.

При выборе оптимального метода очистки сточных вод необходимо учитывать следующее:

санитарные и технические требования к качеству очищенных вод с учетом их дальнейшего использования;

количество сточных вод;

наличие у предприятия энергетических и материальных ресурсов и производственных площадей, необходимых для очистки воды;

эффективность процесса обезвреживания отходов производства.

Захоронение опасных жидких отходов

Существуют четыре способа захоронения жидких отходов:

• в глубоких колодцах,

• в поверхностных прудах,

• в могильниках,

• путем закачки в подземные горизонты.