МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД.

Застосовують два основних шляхи очищення стічних вод - розведення та очищення від забруднень. Розведення є паліативну, тобто тимчасову, міру, не забезпечує повного, корінного вирішення питання очищення стічних вод, яка не ліквідує впливу стічних вод, а лише послаблює його на локальній ділянці водойми.

Основні методи очищення стічних вод поділяють на механічні, фізико-хімічні, хімічні, біохімічні.

За своєю суттю ці методи можуть бути рекунераціон- ними і деструктивними. Перші передбачають вилучення з стічних вод всіх цінних речовин і подальшу їх переробку, а другі - руйнування забруднюючих речовин шляхом їх окислення або відновлення.

МЕХАНІЧНЕ ОЧИЩЕННЯ.

До складу очисних споруд входять апарати механічної очистки, які в залежності від необхідного рівня очищення доповнюються спорудами, де застосовуються інші методи ліквідації забруднень, а при більш високих вимогах до їх складу включаються апарати глибокого очищення. Перед скиданням у водойму очищені стічні води знезаражуються. Утворений на всіх стадіях очищення осад надходить на апарати з обробки осаду. Очищені стічні води можуть направлятися в оборотні системи водообеснеченія, на сільськогосподарські потреби чи скидатися у водойму. Оброблений осад може утилізуватися, знищуватися або складуватися.

Перед подачею стічних вод на механічну очистку їх можуть направляти в пристрої, які регулюють склад і витрата стічних вод. Це обумовлено тим, що склад стічних вод і їх обсяг (в результаті залпових викидів) істотно змінюються протягом доби. До таких пристроїв відносять усреднители, які або диференціюють потік стічних вод, або інтенсивно перемішують окремі їх потоки, забезпечуючи можливість рівномірної подачі стічних вод з усередненою концентрацією на очисні споруди.

Конструкція усереднювача є залізобетонний резервуар прямокутної форми з четирьмя- шістьма паралельно розташованими коридорами, в які надходить стічна вода. При усередненні за рахунок перемішування стічні води потрапляють в збірний діагональний лоток, розташований над резервуаром і обладнаний зубчастим водозливом для рівномірного розподілу води.

Методи механічного очищення вод достатні тільки при оборотному водопостачанні деяких виробництв. У більшості ж випадків механічна очистка передує біологічної та фізико-хімічної. Апарати механічної очистки зазвичай складають першу чергу будівництва станцій аерації. При цьому забруднені води освітлюються на 30-60%, що полегшує експлуатацію споруд для подальшого очищення.

Механічне очищення застосовується для виділення зі стічних вод нерозчинених мінеральних і органічних домішок. Тому для видалення зважених часток із стічних вод використовують гідромеханічні процеси проціджування і відстоювання, а також фільтрування. Вибір методу залежить від розміру часток домішок, фізико-хімічних властивостей і концентрації зважених часток, витрати стічних вод необхідного ступеня очищення. При механічному очищенні використовуються решітки, пісколовки, відстійники, преаератори, біокоагулятори, нефтеловушки, гідроциклони і різні фільтри.

Проціджування - первинна стадія обробки стічних вод, при якій з них витягають великі нерастворен- ні домішки і більш дрібні волокнисті фракції, що перешкоджають нормальній роботі очисного обладнання. Для цього стічні води пропускають через решітки (сита) і волокноуловітелі, які встановлюють перед відстійниками.

Грати встановлюються на всіх очисних станціях незалежно від системи подачі на них стічних вод. Вони бувають нерухомі, рухомі і суміщені з дробарками. Найбільш поширені нерухомі решітки, які виробляють з металевих стрижнів з зазором між ними 5-25 мм. При експлуатації решітки періодично або безперервно очищають. Перевага решіток-дробарок полягає в тому, що вони розміщуються безпосередньо в каналі колектора.

Для видалення більш дрібних суспензій і цінних продуктів застосовують сита двох типів - барабанні і дискові. Сито барабанного типу - це сітчастий барабан з отворами 0,5-1 мм.

Принцип дії волокноуловітелей, що застосовуються для затримування волокнистих речовин, заснований на проціджуванні стічних вод через конусоподібні диски з перфорацією або спеціальні фільтри.

Для поділу зважених часток на фракції використовують фракціонатора, основною частиною яких є вертикальна сітка, що розділяє ємність на дві частини. Діаметр отворів сітки становить 60-100 мкм. Стічна вода через сопло надходить всередину фракціонатора і розділяється на грубу і тонку фракції, причому 50-80% зважених часток залишаються в грубій фракції.

Відстоювання - видалення із стічних вод завислих речовин, які йод дією гравітаційних сил осідають на дно відстійника, а під впливом виштовхують сил спливають на його поверхню. Очищення стічних вод відстоюванням здійснюють у песколовках, відстійниках, освітлювачах і нефтеуловігелях.

Песколовки застосовують для виділення із стічних вод важких домішок (піску, окалини). Найбільш поширені горизонтальні і аеріруемие пісколовки, що дозволяють видалити зі стічних вод 70-80% піску. З метою підвищення ефективності відмивання піску бункери песколовок використовують в поєднанні з напірними гідроциклонами.

Песколовки, що застосовуються для виділення із стічних вод важких мінеральних домішок, встановлюють перед відстійниками, що спрощує експлуатацію останніх, а також споруд з обробки осаду. Тривалість перебування стічних вод в песколовке становить 0,5-2 хв. Песколовки, що представляють собою горизонтальні (прямокутні або круглі) ємності зі збірного або монолітного залізобетону, розраховуються так, щоб в них фільтрувалися тільки мінеральні домішки. Випав осад збирається в приямок і віддаляється в піскові бункери або на піскові майданчики. При надійному знезараженні зневоднений пісок можна використовувати для дорожніх робіт і виготовлення будівельних матеріалів.

Відстійники різних конструкцій застосовують для гравітаційного виділення з стічних вод нерастворяющуюся грубодисперсних забруднювачів з щільністю, що відрізняється від щільності води. У напрямку руху потоку води розрізняють відстійники вертикальні, діагональні, горизонтальні і радіальні. Порядку 40-60% маси забруднюючих речовин випадає в осад протягом 1,5 год відстоювання. Найчастіше саме на цю тривалість і розрахована ємність відстійників. Вертикальні відстійники діаметром 4,5-9 м і висотою отстойной частини 3 м застосовують на очисних станціях при витратах стічних вод до 10 тис. М 3 / сут., Горизонтальні відстійники - до 20 тис. М 3 / сут., Радіальні відстійники - вище 20 тис. м 3 / сут.

Тонкошарові відстійники використовують для очищення стічних вод від зважених речовин однорідного складу (в металургійному, нафтовому, вугільному та інших виробництвах).

В освітлювачах одночасно з відстоюванням відбувається фільтрація стічних вод через шар зважених часток.

В одному очисній споруді часто з відстійниками поєднують преаератор або біокоагулятори. Преаератори застосовують для глибокого освітлення стічних вод і для кращої підготовки їх до біологічної очистки.

Нефтеловушки виконують очистку стічних вод, що містять грубодіспергірованние нафтопродукти, жири, смоли, парафіни при концентрації понад 100 мг / л.

Спливла на поверхню нафту збирають і направляють на утилізацію.

На практиці більш широко застосовують горизонтальні багатосекційні нефтеловушки з числом секцій до 4 шт. Нефтеловушки, як і інші механічні уловлювачі, не затримують тонкоемульгірованние і розчинені нафтопродукти.

Фільтрування - видалення зваженого речовини зі стічної води шляхом пропускання її через шар пористого матеріалу або сітки з певним розміром отворів. За допомогою фільтрування очищають стічні води, що містять тонкодисперсні тверді домішки в невеликій концентрації.

Для очищення міських стічних вод використовуються сітчасті фільтри з бактерицидними лампами, що встановлюються перед фільтрами з зернистої завантаженням.

Центрифугування - процес, застосовуваний для виділення зі стічних вод грубодісіерсних домішок під впливом відцентрових сил. Апарати для центрифугування - гідроциклони - за своєю конструкцією бувають відкритими і напірними. У гидроциклонах забезпечується відділення піску і мінеральних часток діаметром 01-015 мм. Відкриті гідроциклони, по продуктивності істотно перевершують відстійники, використовують для виділення зі стічних вод осідають і спливаючих речовин.

Для підвищення продуктивності гідроциклони малого діаметра об'єднують в загальний агрегат, в якому вони працюють паралельно, тобто являють собою мультициклони.

Фізико-хімічні методи очищення. Ці методи застосовують як самостійно, так і в поєднанні з механічними і біологічними методами при видаленні тонкодисперсних зважених часток, розчинних газів, мінеральних та органічних речовин. До цих методів відносять коагуляцію, флокуляцію, флотацію, іонний обмін, адсорбцію, екстракцію, зворотний осмос, кристалізацію, дистиляцію, ректифікацію, дезорацію.

Коагуляція - процес укрупнення дисперсних частинок в результаті їх взаємодії з коагулянтами, які у воді утворюють пластівці гідроксидів металів. Приготовлені розчини коагулянтів подають дозувальним насосом в змішувач, в якому вони змішуються зі стічними водами. Після цього вода надходить в камери хлопьеобразо- вання, які можуть бути перегородчастими або вихровими. Пластівці вловлюють колоїдні і зважені частинки і агрегує їх, а потім швидко осідають на дно резервуара під дією сили тяжіння.

Час перебування води в перегородчастих камерах становить 20-30 хв, в вихрових - 6-10 хв. У міру утворення пластівців вода надходить на механічні очисні пристрої - відстійники, гідроциклони.

Коагуляція найбільш ефективна для видалення зі стічних вод емульгованих речовин і тонкодисперсних частинок розміром 1 - 100 мкм. Ефективність очищення може досягати 95%. Найбільше застосування в якості коагулянтів отримали сульфат алюмінію, гидроксохлоріда алюмінію і хлорид заліза.

Флокуляція - процес агрегації зважених часток при додаванні в стічну воду високомолекулярних сполук, які називаються флокулянтами.

Вельми перспективним методом очищення стічних вод гальванічних і травильних відділень від важких металів, ціанідів є електрокоагуляція - процес утворення нерозчинних гидроксилов в стічній воді при їх прокачування через електрокоагулятор. При цьому якщо в стічній воді містяться поверхнево-активні речовини, то здійснюють пенопогашеніе за допомогою пари. Осад з мулонакопичувача направляють на зневоднюється установку і ущільнювач, що входять в цей комплекс, в подальшому утилізують або направляють на поховання.

Флотація застосовується для очищення стічних вод, що містять поверхнево-активні речовини, нафта, нафтопродукти, масла, волокнисті частинки. Сам процес флотації полягає в освіту в товщі води газових бульбашок, прилипании частинок до поверхні розділу газової і рідкої фаз, Спливання цих комплексів на поверхню оброблюваної стічної рідини і видаленні утворився пінного шару.

Розрізняють такі методи флотаційного обробки стічних вод: перенасичення стічних вод повітрям, механічна і електрофлотація.

Флотацію за рахунок перенасичення стічних вод повітрям поділяють на вакуумну і напірну. При вакуумній флотації стічні води попередньо насичують повітрям при атмосферному тиску в аераційної камері, після чого направляють у флотационную камеру. Виділяються бульбашки повітря виносять забруднення на поверхню води. Процес флотації триває близько 20 хв.

Напорная флотация здійснюється в дві стадії: насичення стічних вод повітрям під надлишковим тиском і потім різке зниження тиску до атмосферного, що дозволяє обробляти стічні води з початковою концентрацією забруднень до 5 г / л при продуктивності від 5 до 2000 м 3 / год. У ряді випадків стічні води насичують киснем або озоном. Спливна маса безперервно віддаляється механізмом для збору піни в пеносборнік.

Суть методу електрофлотаціі полягає в тому, що в процесі електролізу води виділяються на електродах бульбашки газів (водню і кисню) стикаються з зваженими частинками, прилипають до них і флотіруют їх на поверхню рідини. Основну роль в процесі флотації частинок виконують бульбашки водню, що виділяються з поверхні катода. Ефективність процесу флотаційного очищення пов'язана з числом і розміром бульбашок. Оскільки розмір відриваються бульбашок залежить не тільки від крайового кута, але і від кривизни поверхні електродів, останні виготовляють у вигляді дротяної сітки. При цьому на розмір бульбашок впливає товщина дроту - з її збільшенням розміри бульбашок, як правило, зростають. Число бульбашок залежить від щільності струму і матеріалу електродів.

Адсорбцію застосовують для глибокого очищення стічних вод від розчинених органічних речовин після біохімічної очистки, а також в локальних установках, якщо ці речовини біологічно не розкладаються або є сильно токсичними. Адсорбційна очистка буває регенеративна і деструктивна. Ефективність адсорбційної очищення досягає 0,8-0,95. Як адсорбенти використовують активоване вугілля, синтетичні речовини, золу, шлаки.

Процес адсорбційної очищення стічних вод ведуть при інтенсивному перемішуванні адсорбенту з водою або фільтруванням води через шар адсорбенту.

Екстракція - спосіб поділу і вилучення з стічних вод компонентів суміші (фенолів, масел, жирних кислот і ін.) Доцільність застосування екстракції для очищення стічних вод визначається концентрацією органічних домішок в них. Екстракція вигідніше адсорбції при концентраціях домішок вище 3-4 г / л. Процес екстракції складається з трьох наступних стадій:

  • - інтенсивне змішування стічних вод з екстрагентом (органічним розчинником), в результаті чого утворюються дві рідкі фази: екстракт, який містить витягають речовина і екстрагент, і рафінат, який містить стічні води і екстрагент;
  • - поділ екстракту і рафината;
  • - регенерація екстрагента з екстракту і рафината.

Для екстракції з стічних вод фенолів використовують

ефіри, а нафтопродуктів - бензол. Ефективність екстракційних методів очищення стічних вод досягає 0,95.

Електрохімічні методи застосовують для очищення стічних вод від розчинних диспергованих домішок. До цих методів відносять процеси анодного окислення і катодного відновлення, електродіаліз. Процеси протікають на електродах при пропущенні через стічні води постійного електричного струму. В процесі електрохімічного окислення речовини (ціаніди, аміни, альдегіди), що знаходяться в стічних водах, повністю розкладаються, утворюючи С0 2 , аміак і воду або більш прості і нетоксичні речовини, які видаляють іншими методами. На практиці застосовують способи електрохімічного очищення стоків, що містять солі металів, кислот і лугів.

Для видалення солей з стічних вод широко використовують метод електродіаліз, який здійснюють в електролітичній ванні, розділеної на три відділення двома діафрагмами. У крайніх відділеннях розміщують електроди. Метод електродіаліз перспективний для очищення стічних вод не тільки від розчинених солей, але і від іонів важких металів та фтору.

Хімічні методи очищення. Знаходять застосування переважно для видалення розчинних речовин в замкнутих системах водопостачання або для додаткової очистки стічних вод до або після біологічної очистки. При хімічному очищенню стічних вод протікають реакції конденсації, окислення, нейтралізації, в результаті яких виходять нетоксичні або менш токсичні речовини, розчинні у воді сполуки перетворюються в нерозчинні і легко відокремлюються, кислі і лужні стоки - нейтралізуються. Хімічним очищенням видаляють зі стічних вод іони важких металів.

Основними методами хімічної очистки стічних вод є нейтралізація і окислення.

Нейтралізацію використовують для обробки стічних вод, що містять луги та кислоти. На практиці застосовують такі способи: взаємну нейтралізацію кислих і лужних стічних вод; нейтралізацію реагентами (розчини кислот, вапно, кальцинована сода, аміак та ін.); фільтрування через нейтралізуючі матеріали (вапно, вапняк, доломіт, магнезит, крейда тощо.).

Для очищення стічних вод окисленням застосовують газоподібний і скраплений хлор, діоксид хлору, хлорат кальцію, гіпохлорити кальцію і натрію, перманганат калію, кисень повітря, озон і ін. В процесі окислення токсичні забруднення, що містяться в стічних водах, стають менш токсичними і потім видаляються з води.

Для окислення ціанідів, сірководню, гидросульфида, метилмеркаптана використовують хлор і його сполуки. При цьому утворюється вільний активний хлор. Окислення ціанідів активним хлором до ціанатів відбувається в момент виділення атомарного кисню з окислювача. Утворилися ціанати легко гідролізуються до карбонатів.

Окислення киснем повітря найбільш часто застосовують для очищення води від двовалентного заліза шляхом аерування повітря через стічні води. Утворився гідроксид заліза відстоюють в контактному резервуарі, а потім фільтрують.

Озонування засноване на високій окисної здатності озону, який при нормальній температурі руйнує багато органічних компонентів стічних вод. Тривалість процесу очищення стічних вод значно скорочується при спільному використанні ультразвуку і озону або ультрафіолетового опромінення і озону.

Очищення стічних вод відновленням застосовують тоді, коли стічні води містять легко відновлювані речовини (сполуки ртуті, хрому, миш'яку).

Спосіб термічної очищення стічних вод полягає в окисленні забруднюючих речовин при високій температурі з одержанням нетоксичних продуктів згоряння і твердого залишку. Існує кілька варіантів застосування термічного способу, починаючи з повного знищення стоків або забрудненого мулу і до значного зменшення їх. При цьому використовується наступне обладнання: випарніапарати, розпилювальні сушарки, апарати для отримання твердого продукту та ін.

Одним з перспективних способів очистки стічних вод є іонний обмін, за допомогою якого можна отримувати від стічні води сполуки миш'яку і фосфору, ціанисті сполуки і радіоактивні речовини, солі важких металів - хрому, нікелю, цинку, свинцю, ртуті та ін. Очищення відбувається в апаратах періодичного і безперервного дії.

Широке поширення отримує очищення стічних вод методом зворотного осмосу (гіперфільтрація), при якому очищаються стоки безперервно фільтруються під тиском через напівпроникні мембрани різних видів, що затримують частково або повністю молекули або іони розчиненої речовини.

Використовується також метод очищення ультразвуковими коливаннями стічних вод, що містять феноли, поверхнево-активні речовини, ціаніди та інші важко окислюються речовини.

Біохімічні методи очищення. Ці методи використовують для очищення господарсько-побутових стічних вод від знаходяться в них розчинених органічних і деяких неорганічних (сірководню, аміаку, сульфідів, нітритів та ін.) Речовин. Сутність цього процесу полягає в тому, що для видалення забруднень використовують мікроорганізми, які харчуються перерахованими речовинами в процесі своєї життєдіяльності. Очищені біохімічним способом стічні води відповідають санітарно-гігієнічним вимогам і рибогосподарських нормативів. Біохімічне очищення є завершальною стадією очищення стічних вод хімічних і нафтопереробних підприємств.

Біохімічне очищення стічних вод може протікати в аеробних (біохімічне окислення) і анаеробних (біологічне розкладання) умовах. Очищення в анаеробних умовах відбувається під дією анаеробних мікроорганізмів, в результаті чого кількість органічних забруднювачів, що містяться в стічних водах, зменшується завдяки перетворенню їх в гази (метан, діоксид вуглецю) і розчинені солі, а біомаса анаеробних рослин збільшується. Процес розпаду органічних забруднювачів здійснюється в дві фази - спочатку органічна речовина перетворюється в органічні кислоти і спирти, згодом органічні кислоти і спирти - в метан і діоксид вуглецю. Цей метод використовують в основному для зброджування надлишкового активного мулу, що утворюється при аеробного очищення.

Очищення в аеробних умовах відбувається в присутності розчиненого у воді кисню, представляючи собою модифікацію протікає в природі природного процесу самоочищення водойм. Для біоочищення промислових стічних вод найбільш широко застосовують аеротанкі з використанням активного мулу. Активний мул в аеріруемой рідини значно прискорює процеси окислення і створює умови для адсорбції органічних речовин.

Руйнування органічних речовин до вуглекислого газу і інших нешкідливих продуктів окислення відбувається внаслідок біоценозу, тобто комплексу бактерій і найпростіших мікроорганізмів, що розвиваються в даному спорудженні. Споживання мікроорганізмами органічних складових в стічних водах відбувається в три етапи:

  • - Масопередача органічної речовини і кисню з рідини до поверхні клітини;
  • - дифузія речовини і кисню через напівпроникну мембрану клітини;
  • - метаболізм діффундіроваіних продуктів, що супроводжується приростом біомаси, виділенням енергії, діоксиду вуглецю та ін.

Біологічне очищення стічних вод може здійснюватися в природних або штучних умовах. У природних умовах використовують спеціально підготовлені поля зрошення і фільтрації або біологічні ставки.

Поля зрошення - спеціально підготовлені земельні ділянки, які використовуються одночасно для очищення стічних вод і агрокультурних цілей, тобто для вирощування зернових і силосних культур, трав, овочів, а також для посадки чагарників і дерев.

Біологічні ставки призначені для біологічного очищення і для доочищення стічних вод в комплексі з іншими очисними спорудами. Їх виконують у вигляді каскаду ставків, що складаються з 3-5 ступенів. Процес очищення стічних вод здійснюється але таку схему: бактерії використовують для окислення забруднень кисень, що виділяється водоростями в процесі фотосинтезу, а також кисень з повітря. Водорості в свою чергу споживають вуглекислий газ, фосфати і амонійний азот, що виділяється при біохімічному розкладанні органічних речовин. При цьому для нормальної роботи ставків необхідно дотримуватися оптимальні значення кислотності і температури стічних вод.

Глибоке очищення (доочищення) стічних вод застосовується для видалення містяться в біологічно очищених стічних водах частинок активного мулу, біоплівки, залишкових забруднень органічного походження, поверхнево речовин, біогенних елементів (азот і фосфор), бактеріальних забруднень. Такі забруднення шкідливо впливають на водойми, викликаючи їх евтрофікацію (збагачення біогенними елементами) і ускладнюючи повторне використання стічних вод в системах оборотного водопостачання. Глибоке очищення стічних вод передбачає зменшення концентрації зважених речовин в очищених стічних водах; зниження біохімічного споживання кисню, вмісту біогенних елементів; знезараження стічних вод; насичення очищених стічних вод киснем (аерація) при спуску їх у водойми рибогосподарського призначення.

Для глибокого очищення від зважених і розчинених речовин застосовують фільтри різних конструкцій з завантаженням з піску, гравійного щебеню, антрациту, пластмасових гранул. У разі біологічно окисляються забруднень застосовують біологічні ставки, щоб забезпечити зниження концентрації біохімічного споживання кисню в межах 3-5 мг / л. Біологічно неокісляющуюся забруднення можуть вилучатися з стічних вод за допомогою сорбційних та іонообмінних установок.

Знезараження (дезінфекція) очищених стічних вод проводиться для знищення містяться в них хвороботворних бактерій, вірусів і мікроорганізмів. Ефект знезараження повинен складати практично 100%. Тому після повного очищення в стічні води вводять сполуки хлору та інші сильні окислювачі (озон), що забезпечують захист водойм від попадання в них збудників захворювань.

Обробка стічних вод, що містять радіоактивні речовини, залежить від рівня їх радіоактивності і солесо- тримання. Стічні води з незначним солесодержа- ням обробляють іонообмінними і намивними фільтрами. При високому солевмісті застосовують методи електродіаліз, випарювання, зворотного осмосу, а залишкові забруднення знімають на іонообмінних установках. Всі стічні води з радіоактивністю вище допустимої зливають у спеціальні підземні резервуари або закачують в глибокі підземні безстічні басейни.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >