Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

В. Д. Венцель, В. С. Сердюк, С. В. Янчий
Основы промышленной экологии и природопользования

Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 136 с.

Предыдущая

Глава 3. Антропогенное воздействие на гидросферу

3.5. Сточные воды предприятий и населенных пунктов

Сточные воды – это воды с изменившимся химическим составом и химическими свойствами в результате их использования на бытовые или производственные нужды. Сточные воды бывают трех видов: бытовые, поверхностные и производственные.

Бытовые сточные воды образуются при эксплуатации душевых, бань, туалетов, прачечных, столовых и т.д.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой, талой и поливной водой примесей, скапливающихся на дорогах, территориях, крышах и стенах зданий.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических целях.

Все загрязнения, поступающие в сточные воды, условно делят на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые. По виду загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Средства защиты гидросферы. Классификация основных методов очистки сточных вод представлена на рис. 8 [4].

Выбор конкретного метода зависит от вида и концентрации загрязняющего вещества в стоке и от требуемой степени очистки. На практике при большом количестве загрязнителей сточных водах комбинируют различные виды очистки, добиваясь соответствующей чистоты воды. Рассмотрим наиболее распространенные методы очистки.

Механическая очистка. Механическую очистку применяют для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей.

Процеживание – первичная стадия очистки, предназначенная для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм и легких волокнистых загрязнений. Процеживание осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители.

Рис. 8. Методы очистки сточных вод

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений. Пример конструкции многослойного каркасно-насыпного фильтра приведен на рис. 9.

Отстаивание основано на свободном оседании примесей, если плотность их больше плотности воды, или всплывании, если плотность примесей меньше плотности воды. Этот метод используют для очистки сточных вод от твердых частиц размером менее 0,25 мм, а также нефтепродуктов.

Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях. При прямолинейном движении сточной воды, поступающей в песколовку через входной патрубок, твердые частицы скапливаются в шламосборнике на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выходной патрубок направляется для дальнейшей обработки.

Рис. 9. Схема каркасно-насыпного фильтра:
1 – поддерживающий слой гравия; 2 – перфорированное днище; 3 – коллектор подвода очищаемой воды; 4 – труба подачи сжатого воздуха; 5 – гравий; 6 – песок; 7 – труба подачи воды; 8 – отвод очищенной воды

Центробежное отделение. Отделение твердых примесей больших объемов сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах и центрифугах. Принцип их действия основан на том, что при закручивании потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам и стекают в шламосборник. Центрифуги применяют в химической, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. В практике очистки сточных вод машиностроительных предприятий их применяют редко.

Физико-химическая очистка. Физико-химические методы используют для очистки сточных вод в основном от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ.

Флотация – метод очистки сточных вод, заключающийся в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов, волокнистых материалов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц загрязняющего вещества и пузырьков тонкодисперсированного в воде воздуха.

В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ за счет поглощения вещества твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем сорбента (адсорбция). В качестве сорбентов используют практически любые мелкодисперсные вещества: золу, торф, опилки, шлаки, глину, активированный уголь.

Экстракция. Метод используется при относительно высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность, например, фенолов, жидких кислот.

Экстракция – процесс перераспределения примесей сточных вод в смеси двух взаимно не растворимых жидкостей, непосредственно в сточной воде и в экстрагенте. Так, например, для очистки сточных вод от анилина в качестве экстрагента используют бутилацетат и толуол. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после отделения экстрагируемого вещества вновь используется в технологическом процессе очистки.

Коагуляция. В процессе механической очистки из сточных вод удаляются частицы размером 10 мкм и более; мелкодисперсные (0,1–10 мкм) и коллоидные частицы (0,001–0,1 мкм) в результате механической очистки практически не удаляются, а сточные воды представляют собой агрегативно-устойчивую систему. Коагуляция – это списание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле.
В результате коагуляции образуются более крупные частицы, которые удаляются из сточных вод механическим способом. При коагуляции хлопья образуются сначала за счет части взвешенных частиц и коагулянта или только коагулянта. В качестве коагулянтов используют соли алюминия, железа, магния, известь.

Флокуляция является одним из видов коагуляция, при котором для интенсификации процессов коагуляции и осаждения образующихся хлопьев широко используется реагенты – высокомолекулярные вещества (флокулянты). В качестве флокулянтов используют крахмал, поливиниловый спирт, кремниевую кислоту, полиэтилежимин, полиакриламид, белки и др.

Химическая очистка. Ионный обмен. Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси, такие как соединения мышьяка, фосфор, хром, цинк, свинец, медь, ртуть, радиоактивные вещества. Для ионообменной очистки сточных вод используют иониты – синтетические ионообменные смолы, применяемые в виде гранул размером 0,2–2 мм. Иониты практически нерастворимы в воде и имеют подвижные ионы (катионы или анионы), которые вступают в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде, пропускаемой через фильтр с ионитом.

Нейтрализация. Метод используют для нейтрализации сточных вод, содержащих минеральные кислоты или щелочи перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах. Нейтрализацию проводят различными способами: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или аммиака кислыми водами. Выбор конкретного способа нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, от режима их поступления, наличия и стоимости реагентов.

Окисление применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси: цианиды, комплексные цианиды меди, кадмия, цинка, фториды, хром. Очистка сводится к превращению этих высокотоксичных соединений в малотоксичные продукты, в некоторых случаях – и к их полному удалению из воды. В практике обезвреживания в качестве окислителей используют хлор, гипохлорид кальция, гипохлорид натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.

Биологическая очистка. Биологическая очистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества.

Процесс реализуется в две стадии: адсорбция из сточных вод примесей микроорганизмами и разрушение адсорбированных веществ внутри клеток микроорганизмов.

Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях. В природных сооружениях очистку осуществляют на полях орошения и в биологических прудах. Суть биологической очистки на полях орошения состоит в том, что при фильтровании сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Биологические пруды применяют как для очистки, так и для доочистки стоков, прошедших биологическую очистку, причем последнее назначение их имеет преимущественное распространение.

В окислительных процессах существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению количества биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема. Максимальная эффективность прудов достигается в летнее время.

Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Искусственную аэрацию осуществляют с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды. Для лучшего прогрева воды, ее освещения и аэрации пруды с естественной аэрацией устраивают глубиной до одного метра, при наличии механических аэраторов глубину увеличивают до трех метров.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных сооружениях осуществляется в биологических фильтрах, аэротенках и окситенках.

На рис. 10 представлен биологический фильтр. Исходная сточная вода по трубопроводу 1 поступает в фильтр 2 и через водораспределительные устройства 3 равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В процессе фильтрования через загрузку 4, в качестве которой используют шлак, щебень, керамзит, пластмассу и т.п., на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубопровод 5 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра через трубопровод 7.

Рис. 10. Схема биологического фильтра:
1 – трубопровод; 2 – фильтр, 3 – водораспределительные устройства, 4 – загрузка;
5 – воздушный трубопровод, 6 – опорная решетка, 7 – выпускной трубопровод

Аэротенки по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил, микроорганизмы и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей. Окситенки – сооружения биологической очистки, аналогичные аэротенкам, в которых вместо воздуха используется технический кислород или в воздух, обогащенный кислородом, что существенно интенсифицирует процессы окисления.

 

Предыдущая