Химические методы очистки сточных вод. Основные методы очистки сточных вод
Способы очистки сточных вод от загрязнений
Вода необходима для жизнедеятельности человека. Однако она постоянно загрязняется промышленными отходами и продуктами жизнедеятельности человека. Грязь, жир, пыль и прочие составляющие делают воду непригодной для употребления в чистом виде. В природе очищение сточных вод в реках и озёрах происходит естественным путём, однако этот процесс очень медленный и требует времени. Человек, вмешивающийся в естественный ход истории и препятствующий естественному развитию природных процессов, должен нести собственную ответственность за вред, наносимый земле, на которой он живет и воздуху, которым сам же дышит.
Именно в последнее время человечество озаботилось разработкой решения такой проблемы, как разработка методов очистки сточных вод. Для разработки эффективных технологий использовались достижения и знания из различных областей наук, в результате получилось несколько вариантов решения проблемы.
На сегодняшний день существует несколько основных методов. Их применение зависит от степени загрязнения воды и наличия вредных примесей, а так же каждой конкретной ситуации, в которой они используются. Специалисты выделяют следующие методы очистки сточных вод:
Механический. Этот метод заключается в отстаивании и фильтрации воды. Для этой цели используются различные сита, решётки, септики, новозоуловители. Поверхностные загрязнения удаляются при помощи нефтеловушек и отстойников. Такой метод очистки сточных вод позволяет произвести очистку до 75%, но так как выделяются исключительно нерастворимые примеси, механический метод не очищает от органических соединений, растворённых в воде. Этот метод является одним из наиболее примитивных, поэтому усложняющиеся требования к чистоте вод потребовали дальнейшего развития технологий очистки.
Химический. Сущность химического метода очистки сточных вод состоит в применении различных химических реагентов, вступающих в химические реакции с загрязнителями и превращающих их в нерастворимые осадки. Благодаря химической очистке, количество нерастворимых примесей в воде уменьшается на 95%, однако растворимых – только на 25%. Существенным недостатком этого метода является высокая стоимость химических реагентов, что делает его малодоступным для отдельных лиц. Поэтому химический метод чаще всего используется предпринимателями, чей бизнес связан с производством или крупными заводами и организациями, несущими большой урон окружающей среде и потому берущими на себя ответственность за её сохранность. Такой метод чаще всего применяется в промышленности и производстве.
Физико-химический. Этот метод заключается в совокупном применении ультразвука и озона. Такой метод позволяет удалять из воды тонкодисперсные и растворённые неорганические примеси, разрушать плохо окисляемые и органические вещества. Наиболее распространённый вариант такого метода – электролиз. Задача электролиза состоит в разрушении органических веществ в сточных водах. Он же позволяет извлекать из воды и неорганические вещества - различные металлы, кислоты и т.д. Такой способ очистки наиболее эффективен на медных и свинцовых предприятиях, в лакокрасочной промышленности. Очистка с помощью электролиза осуществляется при помощи специальных приборов – электролизеров. Кроме того, существуют и другие физико-химические методы очистки сточных вод – коагуляция, окисление, экстракция, сорбция и т. д. Каждый конкретный метод требует тщательного изучения ситуации и определенного выбора в пользу максимально эффективного, но при этом наиболее безвредного способа очистки. Этот способ очистки особенно привлекателен тем, что обладает обеззараживающим свойством. Такие свойства объясняются конструктивными особенностями очистной системы, в которой применяется озон и ультразвук.
Биологический. Этот метод большинство специалистов называют самым эффективным способом очистки воды. Его особенность заключается в использовании особых бактерий, которые влияют на минерализацию загрязнений. Под воздействием этих бактерий все загрязнения распадаются на отдельные компоненты, которые совершенно безвредны для здоровья человека. Этот метод очистки сточных вод является надёжной защитой от загнивания воды, который в то же время и максимально безопасен в экологическом плане. Существует несколько разновидностей биологических устройств, созданных для очистки водоёмов. К ним относятся биофильтры, биологические пруды и аэротенки. Перед тем, как применять биологический метод, нередко рекомендуют применять механическую, а затем и химическую очистку для того, чтобы удалить болезнетворные микробы и бактерии. Часто в этих целях воду очищают жидким хлором или хлорной известью. Можно использовать и другие приемы для дезинфекции, например озонирование, ультразвук и т.д.
Биологический метод очистки сточных вод наиболее распространён при очистке коммунально-бытовых стоков. Кроме того, он нередко применяется для утилизации отходов предприятий нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, так как является наиболее эффективным в этой области и для этого рода загрязнений.
Комбинированный. Сущность комбинированного метода очистки сточных вод состоит в одновременном использовании двух или более методов очистки для достижения наилучшего результата. Выбор методов очистки и порядка из использования зависит от конкретных особенностей водоёма и степени загрязнения воды. Как правило, в первую очередь используется механическая очистка, удаляющая основную массу нерастворимых неорганических загрязнений. Вторым этапом становится биологическая очистка. В качестве последующей дезинфекции используются методы физико-химической очистки, такие как ультразвук, озонирование, электролиз.
biofile.ru
Химические методы очистки сточных вод
Сточные воды загрязнены компонентами разного происхождения, для удаления каждого из которых используются свои способы. Эффективность очистки во многом зависит именно от того, насколько правильно был определен тип загрязнения. Самый простой способ узнать содержание посторонних примесей – проведение бактериологического и химического анализа. Наиболее популярный метод очистки промышленных сточных вод — химическая очистка.
Методы и способы очистки воды: классификация
В стоках присутствует сразу несколько видов загрязнений, поэтому нужно проводить целый комплекс различных методик очистки. В состав комплексных систем входит несколько фильтров, которые монтируются последовательно.
Современные проблемы нехватки питьевой воды. Основные источники загрязнения
Вода – основа органического мира, без которой человек и другие живые существа не могли бы существовать. Она используется в бытовых нуждах, для полива и других целей, при этом 70% всей жидкости находится в виде ледников, что существенно усложняет ее использование. И все равно остаются громадные объемы жидкости – так в чем проблема? А в том, что они не пригодны для использования – аппетиты на пресную воду постоянно растут, и объемы ее загрязнений увеличиваются. Остановить рост и развитие населения нельзя, зато можно наладить систему предварительной подготовки и очистки воды.
Все загрязнители делятся на несколько категорий и бывают:
- физическими – плохо растворимые примеси вроде мусора, глины, песка;
- химическими – химические вещества, специфические для разных производств и промышленных отраслей, сельскохозяйственной отрасли.
Химические (реагентные) способы (методы) очистки воды
Химические способы очистки стоков основываются на применении химического взаимодействия между разными соединениями и элементами. Реагенты подбирают строго по результатам химического анализа воды. Данные вещества вступают в химические реакции с загрязнителями и разлагают их. После разложения загрязнители становятся безопасными для человека либо выпадают в виде осадка.
Если правильно подобрать реагенты, из воды будут удаляться только лишние примеси, а нужные никуда не денутся. То есть вода останется «живой». Химические методы очистки в комплексе с механической фильтрацией – основа автономного водоснабжения на производстве.
Физические способы (методы) очистки воды
Физические методы очистки стоков от загрязнений предполагают применение того или иного физического эффекта воздействия или на воду, или на загрязнение. Они позволяют убирать различные взвеси, растворенные газы, соли тяжелых металлов, умягчать воду, удалять хлор, микробиологические включения.
Ультрафиолет
УФ-излучение эффективно убивает все микроорганизмы, которые есть в воде. Суть физического воздействия состоит в том, что длина волны разрушает клетки болезнетворных микроорганизмов. УФ-излучатель – один из наиболее эффективных стерилизаторов на сегодняшний день.
Термическая очистка
Смысл данной методики заключается в переходе нагретой водной массы в паровую массу с последующей конденсацией пара в жидкость. Уровень концентрации солей в воде может изменяться. Самый простой способ термической очистки – кипячение. Убирает органику, микробиологические включения, умягчает.
Мембранный метод очистки воды
Под осмотическим давлением вода, содержащая загрязнения, проходит сквозь полимерную мембрану. Эта мембрана находится в фильтре обратного осмоса и пропускает только молекулы воды с кислородом, задерживая посторонние примеси, вирусы и бактерии.
Физико-химические способы (методы) очистки воды: физико-химическая обработка стоков
Физико-химическая очистка стоков основывается на эффекте флотации, она освобождает воду от коллоидных и мелкодисперсных частиц. Газ пропускается через жидкую массу стоков, и каждый его пузырек «слипается» с частичками загрязнителей. Пузырьки начинают скапливаться на поверхности в виде пены.
Другой популярный способ физико-химической очистки – электрохимический или коагуляция. Он основа на принципе оседания коллоидных частиц под воздействием постоянного тока. Самый популярный промышленный метод очистки стоков.
Биологические методы очистки стоков
Системы биоочистки работают с применением целой категории микроорганизмов, которые полностью либо частично поглощают различные виды загрязнений. Основные способы очистки – аэробный и анаэробный. Второй метод имеет более высокую эффективность, но получается дороже в применении. Разные типы бактерий перерабатывают загрязнения разных типов.
Что такое химическая очистка сточных вод?
К химическим способам очистки сточных вод относятся такие методики как нейтрализация, окисление, восстановление. Химическую очистку могут использовать как предварительную перед биологической или как метод доочистки. И химическая, и физико-химическая очистка используются только в промышленных условиях. Предварительно обязательно проводить механическую очистку.
Основные реагенты:
- марганец;
- озон;
- хлор;
- соляная, серная кислоты;
- гидроксид натрия;
- известь;
- другие.
Нейтрализация грязной воды
Нейтрализация – это особый способ обработки загрязненной воды, который позволяет восстанавливать нормальный уровень pH (6.5-8.5). Основные способы, применяемые для проведения нейтрализации:
- смешивание кислотных, щелочных жидкостей;
- введение реагентов;
- фильтрование кислотсодержащих стоков с применением нейтрализующих веществ;
- щелочное растворение газов;
- введение в кислые стоки аммиачного раствора.
Окисление грязной воды
После окисления патогенные микроорганизмы погибают. Данный способ применяет тогда, когда извлечение примесей механическими способами или путем отстаивания не дает нужных результатов. Активные препараты – озон, хлор, бихромат калия, пиролюзит, хлорат кальция, кислород, пр. Применение хлора предполагает последующее дехлорирование воды. Озонирование – методика передовая, но достаточно дорогая. Более того, в больших количествах озон является взрывоопасным веществом.
Восстановление грязной воды
Восстановление грязной воды позволяет очищать стоки от хрома, мышьяка и ртути. Примеси восстанавливаются до их первоначального вида и удаляются механическим путем. Активные компоненты – диоксид серы, уголь, бисульфат натрия, водород, сульфат железа.
global-aqua.ru
Основные методы очистки сточных вод и обработки осадков. Биологическая очистка
скачать Основные методы очистки сточных вод и обработки осадков. Биологическая очистка—широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов—водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).Эффективность процессов биологической очистки зависит от ряда факторов, одни из которых могут регулироваться в широких диапазонах, а другие, например состав сточных вод, поступающих в биологические окислители, практически не поддаются регулировке. Температура является одним из основных факторов, обеспечивающих эффективность и высокую производительность сооружений биологической очистки. Оптимальная температура для аэробных процессов, происходящих в биологических окислителях, считается 20—30°С, при этом биоценоз при прочих благоприятных условиях представлен разнообразными и хорошо развитыми микроорганизмами. Следует отметить, что для различных видов бактерий, оптимальные температурные режимы варьируют в пределах от 4 до 85 °С. На развитие микроорганизмов существенное влияние оказывает активная реакция среды. Значительная часть бактерий развивается лучше всего в нейтральной или слабощелочной среде. Оптимальной средой для биологической очистки считается среда с рН= =6,5—7,5. Отклонение рН за пределы 6 и 8,5 влечет за собой уменьшение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке.
Таким образом, нормальный ход процессов биологического окисления органических загрязнений сточных вод должен обеспечиваться целым рядом условий. Если эти условия не соблюдаются, необходимо их корректировать: изменять температурный режим за счет подогрева и охлаждения сточных вод; осуществлять нейтрализацию; при недостатке биогенных элементов в сточную воду следует добавлять их искусственно в виде суперфосфата, аммиачной воды, аммофоса и др.
В аэробных биологических сооружениях должна поддерживаться концентрация растворенного кислорода не менее 2 мг/л, в противном случае наблюдается снижение скоростей утилизации органических соединений. Требуемая концентрация кислорода в сооружениях поддерживается соответствующим расходом воздуха ил технического кислорода, подача которого обеспечивается различными конструкциями аэрационных систем и аэраторов.
При работе биологических очистных сооружений необходимо осуществлять постоянный контроль за концентрациями токсичных компонентов, которые не должны превышать ПДК. В процессе биологической очистки необходимо осуществлять подачу такого количества сточных вод, содержащих определенную концентрацию органических загрязнений, чтобы не превышать величину суточной нагрузки по этим загрязнениям в пересчете на 1 м3 очистного сооружения, на 1 г сухой биомассы или на 1 г беззольной части биомассы. Иначе говоря, следует соблюдать определенный уровень питания, выражаемый значениями нагрузки в общем виде по БПК, а в отдельных случаях по индивидуальным видам загрязнений. Практически все органические вещества могут быть окислены в аэробных условиях, хотя скорость процесса окисления варьируется в широком диапазоне.
Для биологической очистки сточных вод применяются естественные и искусственные методы очистки. Биологическую очистку называют полной, если БПК очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПК более 20 мг/л.
Естественные методы биологической очистки включают почвенные методы очистки и очистку сточных вод в биологических прудах.
Применение почвенных методов связано с рядом ограничений, обусловленных расходом и составом сточных вод, санитарно-гигиеническими требованиями и способами утилизации. При почвенной очистке учитываются тип грунта, рельеф местности, уровень залегания грунтовых вод, среднегодовое количество осадков, продолжительность вегетационного периода и др. Сооружения почвенной очистки применяются в основном для очистки бытовых сточных вод и по производительности делятся на малые, средние и крупные. Их пропускная способность колеблется от 1 м3 сточных вод. в сутки до 100 тыс. м3/сут. К малым сооружениям относятся фильтрующие колодцы, фильтрующие траншеи с естественным или искусственным слоем грунта, песчано-равийные фильтры. К средним — поля подземного орошения и подземной фильтрации. Самыми крупными сооружениями являются земледельческие поля орошения, коммунальные поля орошения и поля наземной фильтрации.
В практике применяется несколько видов систем орошения: сплошной залив, залив по бороздам и полосам, дождевание и подпочвенное орошение; причем последний способ наиболее удовлетворяет эпидемиологическим, санитарно-техническим, агроэкономическим, эстетическим и водохозяйственным требованиям. При применении очистных сооружений с полями орошения и круглогодичном приеме сточных вод с сезонным регулированием их подачи (рис.9), полив осуществляется только в вегетационный период, а в остальное время года сточные воды поступают в пруды-накопители вместимостью, равной 6-месячному расходу сточных вод. Необходимо отметить, что орошение биологически очищенными сточными водами не исключает полностью возможности загрязнения почвы и выращиваемых культур патогенными бактериями и яйцами гельминтов.
Биологические пруды применяются как для очистки, так и глубокой очистки бытовых и производственных сточных вод, прошедших биологическую очистку. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. В окислительных процессах существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема; наиболее эффективно окислительные процессы в прудах идут в летнее время. Пруды устраивают в несколько ступеней, общее время пребывания сточных вод в них составляет несколько суток. Следует указать и недостатки прудов: низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях и др.
Сооружения искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы:
активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, циркуляционные окислительные каналы, окситенки):
активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем.
Аэротенки—это сооружения, представляющие собой железобетонные резервуары, прямоугольные в плане, разделенные перегородками на отдельные коридоры. По структуре потока сточной жидкости аэротенки бывают двух типов: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители, отличающиеся системой подачи обрабатываемой сточной воды и циркуляционного активного ила (рис. 10). В общем виде схема работы аэротенка заключается в следующем. Сточная вода после сооружений механической очистки смешивается с циркулирующим активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает, во вторичный отстойник. Время нахождения в аэротенке обрабатываемой сточной воды в зависимости от ее состава составляет 6—12 ч. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается биоценозом активного ила. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, где активный ил оседает на дне отстойника, затем с помощью специальных устройств (илососов) отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Для создания оптимальных условий ее жизнедеятельности, избыток ила выводится из системы и направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк. Концентрация иловой массы в аэротенке (доза или по сухому веществу) составляет 2—5 г/л; расход воздуха 5—15 м3/м3 сточной воды; нагрузка по органическим загрязнениям 400—800 мг БПК на 1 г беззольного активного ила в- сутки. При этих условиях обеспечивается полная биологическая очистка.
При очистке трудноокисляемых и высококонцентрированных сточных вод расчетные параметры и технологические схемы работы аэротенков могут значительно отличаться от общей схемы. Схема очистки может осуществляться в две и три ступени, подача сточных вод может быть рассредоточена, продолжительность аэрации и расход воздуха увеличен. В аэрационные сооружения в целях интенсификации их работы можно подавать технический кислород; в этом случае повышается его производительность, но В сооружениях необходимо осуществить целый ряд конструктивных изменений. Такое сооружение называется окситенком.
В последние годы для очистки небольших количеств бытовых и производственных сточных вод (до 700 м3/сут) находят применение циркуляционные окислительные каналы, представляющие собой в плане замкнутые кольцевые каналы, в которых устанавливают аэраторы. Эти сооружения могут обеспечивать полную биологическую очистку, и их целесообразно применять в небольших поселках, в средней полосе и южных районах России.
Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность от нескольких десятков м3 сточных вод в сутки до 2—3 млн. м3/сут. Все крупнейшие очистные станции (объединение Курьяновских станций аэрации. Люберецкая, Люблинская станции аэрации и др.) в своем составе имеют аэротенки.
Биофильтры находят широкое применение при суточных расходах бытовых и производственных сточных вод до 20—30 тыс. м3/сут. Важнейшей составной частью биофильтров является загрузочный материал. По типу загрузочного материала их разделяют на две категории: с объемной и плоскостной загрузкой.
Объемный загрузочный материал состоит из гравия, керамзита, шлака с крупностью отдельных фракций 15— 80 мм, плоскостной материал—из пластмасс, асбестоцемента, керамики, металла, тканей. Биофильтр представляет собой резервуар, круглый или прямоугольный в плане, который заполняется загрузочным материалом. Объемная загрузка засыпается навалом после сортировки фракций слоем высотой 2—4 м. Плоскостной материал может иметь вид засыпных элементов (например, кольца Рашига, обрезки труб и др.) или выполняться в виде жестких или мягких (рулонных) блоков, которые монтируются в теле биофильтра. Высота слоя загрузки составляет 4—8 м. Сточная вода подается выше поверхности загрузочного материала, равномерно над ней распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичный активному илу в аэротенке. Загрузочный материал поддерживается, решетчатым днищем, сквозь отверстия которого обработанная сточная вода поступает на сплошное днище биофильтра и с помощью лотков из сооружения во вторичный отстойник (рис. -11).
Биофильтры с объемной загрузкой целесообразно применять для полной биологической очистки, при этом их производительность по снятым органическим загрязнениям (по БПК) в зависимости от конструктивных особенностей составляет 200—800 г БПК на 1 м3 объема загрузочного материала в сутки.
Биофильтры с плоскостной загрузкой могут также применяться для полной биологической очистки; в этом случае их производительность достигает 2 кг БПК/м3 в сутки за счет развитой поверхности загрузочного материала и благоприятных условий циркуляции воздуха в загрузочном материале. Но целесообразнее применять их в качестве первой ступени двухступенчатой биологической очистки высококонцентрированных производственных сточных вод при интенсификации работы комплексов очистных сооружений и их реконструкции. В этом случае эффект работы биофильтров с плоскостной загрузкой составляет 50—-70%, но их производительность может достигать 5—10 кг БПК/м3 в сут.
При эксплуатации сооружений биологической очистки необходимо соблюдать технологический регламент их работы, не допускать перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов, значительных отклонений от активной реакции среды, поскольку эти нарушения могут губительно сказаться на жизнедеятельно микроорганизмов и вывести биологические окислители из строя.
скачатьnenuda.ru