Состояние экологии на сегодняшний день, к сожалению, оставляет желать лучшего. Это результат безалаберного использования природных ресурсов. Потребление человечеством воды постоянно растет, а запасы чистой воды в природе с каждым годом уменьшаются. Использование моющих средств и различной бытовой химии очень сильно загрязняет сточные воды современных городов, что существенно усложняет очистку стоков. Сточные воды содержат массу различных загрязняющих веществ, от механических компонентов до сложных химических соединений, поэтому очистка сточных вод — процесс сложный и многоуровневый.
Последним из методов обращения с бытовыми отходами является система распределения внутренней установки с разделением сточных вод серых, черных и желтых сточных вод. В этом растворе дополнительно очищенная серая сточная вода может быть повторно распространена и использована на ферме. Фекальный материал собирается в отдельном резервуаре. Моча идет в отдельный резервуар, где анаэробные условия хранятся в течение полугода. После этого времени его можно безопасно использовать для оплодотворения. 2. Поскольку удобрение, используемое в сельском хозяйстве, безопасно для санитарии.
Все методы очистки стоков можно условно разделить на деструктивные и рекуперационные. Результатом деструктивных методов очистки будет разложение сложных загрязняющих соединений на простые, они выведутся из воды в виде газов, либо выпадут в осадок, либо останутся растворенными в воде, но обезвреженными. Результатом рекуперационных методов очистки будет извлечение из сточных вод всех ценных веществ для дальнейшей переработки.
Такие сточные воды в основном включают пюре и химикаты, используемые для мытья посуды и мойки. В таблице 1 приведены характерные значения концентраций загрязняющих веществ в серой воде. Из характеристик серых сточных вод ясно, что, поскольку сырые сточные воды не являются обременительными и опасными для человека или окружающей среды, ранее обработанная суспензия, органическое вещество и соединения фосфора могут быть повторно использованы.
Надлежащее управление и лечение серой воды имеет много преимуществ. Одним из них является, например, рециркуляция воды в санитарной установке для снижения ее ежедневного износа. Польские правила включают только разделение канализационной системы на две отдельные установки, но не было сделано никаких требований к качеству и бактериологическим требованиям вторичных сточных вод. Эти стандарты также определяют принципы проектирования и установки установки, а также ее мониторинг, эксплуатацию и маркировку установок в зависимости от назначения конечного использования очищенной воды. 5.
Способы очистки сточных вод
- Механический
- Биологический
- Физико-химический
- Дезинфекция сточных вод
- Термическая утилизация
1. Механический метод самый простой. Механической очисткой из сточных вод удаляются нерастворимые компоненты загрязняющие воду, как твердые, так и поверхностные жировые загрязнения. Сточные воды сначала проходят через решетки, далее через сита и отстойники. Более мелкие компоненты осаждаются песколовками. Очистка сточных вод от нефтепродуктов осуществляется с помощью жироловок и бензомаслоуловителей. Усовершенствованный метод механической очистки — мембранный — используется вместе с традиционными методами и позволяет производить более тщательную очистку. Механическая очистка сточных вод является подготовкой к биологической очистке и позволяет удалять из бытовых стоков до 70% примесей, а из промышленных — до 95%.
В таблице 2 приведены рекомендуемые концентрации физических и химических загрязнителей для обработанной серой воды использовать. Рекомендуемые максимальные концентрации загрязняющих веществ в очищенной серой воде, повторно используемые в домашнем хозяйстве 5.
Конструкция системы рециркуляции серой воды основана на двух важных параметрах: количестве серой воды, которая может быть извлечена из здания, а также точном определении использования очищенной серой воды и ее физико-химическом и бактериологическом качестве. Среди дизайнерских методов выделяются две модели дизайна: упрощенный дизайн - серая вода, используемая для туалетов для туалетов в индивидуальных жилищах и детальный дизайн - серые сточные воды используются для промывки туалетов, мойки, мойки автомобилей и обслуживания зеленых зон.
2. Биологическая очистка сточных вод происходит благодаря жизнедеятельности микроорганизмов способных окислять органические вещества. Основой развития этого метода является естественная очистка рек и водоемов населяющей их микрофлорой. Таким образом, стоки освобождаются от органического азота и фосфора. Биологическая очистка бывает аэробная и анаэробная.
Детальный метод намного точнее. Он также учитывает количество жителей, но он был расширен, чтобы включать данные о серой воде и многие другие факторы, такие как распыление и использование раковины. Системы рециркуляции серой воды можно разделить на внутренние и внешние. Первый используется как в отдельных домах, так и в квартирах. Он опирается на инновационные решения, такие как интеграция контейнера для унитаза с умывальником или автоматической стиральной машиной. Также возможно использование специальных резервуаров, установленных в подводных шайбах, где серая вода предварительно очищается и фильтруется, а затем автоматически сливается в унитаз.
Сооружение для аэробной очистки сточных вод за счет жизнедеятельности бактерий
- Аэробная очистка сточных вод осуществляется при помощи аэробных бактерий, для жизнедеятельности которых нужен кислород. При такой очистке применяются биофильтры и аэротенки с активным илом. Аэротенки имеют высокую степень очистки и более эффективны, чем биофильтры для очистки сточных вод. В аэротенках производится аэрация воды и ее глубокая биологическая очистка. Кроме того, в результате получается активный ил, являющийся хорошим удобрением.
- Анаэробная очистка сточных вод осуществляется без доступа кислорода. При воздействии анаэробных бактерий происходит процесс брожения и преобразование органики в метан и углекислый газ. Для этого метода используются метатенки. Анаэробная очистка требует меньших расходов, чем аэробная, так как при этом не нужна аэрация.
3. Физико-химический метод включает в себя электролиз, коагуляцию и осаждение фосфора солями железа и алюминия.
4. Дезинфекция сточных вод происходит ультрафиолетовым облучением, обработкой хлором или озонированием. Применяется для обеззараживания перед сбросом в водные объекты.
Внешние системы более развиты и используются больше в односемейных домах или общественных зданиях. Эти решения сочетают использование серой воды и осадков. Они требуют внутренних установок для удаления сточных вод и дополнительных резервуаров, поэтому они дороже. Но использование такой системы приносит больше пользы, вода может использоваться как для бытового использования, так и для мойки террас, подъездных путей, стиральных машин и поливных садов. Наконец, очищенные сточные воды можно осушить, чтобы гидратировать и удобрять почву.
В этой системе серая сточная вода подвергается фильтрации и биологической обработке, поэтому ее можно повторно использовать в нестроящих цепях для воды. Природные методы обработки серой воды. Серые сточные воды, производимые в домашнем хозяйстве, могут быть очищены в естественных системах очистки и слиты с землей с использованием дренажной или поглощающей скважины.
- Дезинфекция ультрафиолетовым облучением — более эффективный и безопасный метод по сравнению с хлорированием, так как при этом не образуется вредных токсических веществ. Ультрафиолетовое излучение губительно действует на практически все микроорганизмы и эффективно уничтожает возбудителей холеры, дизентерии, тифа, вирусного гепатита, полиомиелита и других болезней.
- Хлорирование основано на способности активного хлора губительно воздействовать на микроорганизмы. Существенным недостатком данного метода является образование хлорсодержащих токсинов и канцерогенных веществ.
- Озонирование — обеззараживание стоков озоном. Озон — газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, сильный окислитель, убивающий бактерий. Это довольно дорогой метод дезинфекции, при котором происходит выделение вредных веществ: альдегидов и кетонов.
5. Термическая утилизация применяется для технологических сточных вод, когда другие методы неэффективны. Суть ее в том, что распыленные стоки обеззараживаются в факеле сжигаемого топлива.
Самый простой и экономически дешевый способ очистки сточных вод - дренирование дренажа, особенно для дома с небольшой площадью для инвестиций. В этом растворе сточные воды из здания сначала направляются в предварительный фильтр или в септик, а затем в дренажную канализацию под землей.
Другим способом разработки и очистки серых сточных вод являются гидрофильные очистители с подземными вертикальными или подземными горизонтальными сточными водами. В обоих растворах кровать представляет собой герметичный бассейн, заполненный фильтрующим материалом и заполненный водными растениями. Кровати различаются по типу и направлению потока сточных вод.
На современных очистных сооружениях сточные воды проходят поэтапную очистку, при этом последовательно применяются описанные выше методы.
Термическая утилизация сточных вод заключается в обеззараживании стоков в пламени сгорающего топлива
Обработанный серый сток на гидрофильном слое можно использовать для орошения сада или его можно направлять на поверхностные воды, такие как пруд. Очищенная серая сточная вода соответствует качеству купальной воды и поэтому может также использоваться снова для промывки туалетов 9.
Кроме того, очистка серых сточных вод, поступающих в почву, может способствовать улучшению естественного гидрологического цикла за счет подачи грунтовых вод. Это решение особенно полезно в сухих районах, где очищенная серая вода пополняет ресурсы подземных вод. Другим преимуществом является более быстрый рост растений, которые потребляют питательные вещества, содержащиеся в остатках пищи в серой воде и других компонентах, присутствующих в них.
Этапы очистки стоков на очистных сооружениях
- предварительная механическая очистка;
- биологическая очистка;
- доочистка;
- дезинфекция.
Оборудование для механической очистки
- решетки — стержни прямоугольной формы с прозорами до 16мм;
- песколовки (устанавливаются при очистке более 100м3 в сутки);
- усреднители (устанавливаются, если необходимо усреднение состава);
- отстойники (бывают горизонтальные, вертикальные, радиальные, двухъярусные);
- септики (применяют для очистки стоков, направляющихся в фильтрующие траншеи, колодцы и на поля подземной фильтрации);
- гидроциклоны (нужны для очистки стоков от взвешенных веществ);
- центрифуги (выделяют мелкодисперсные вещества, когда нельзя применять реагенты);
- флотационные установки (используются для выделения масел, жиров, нефтепродуктов);
- дегазаторы (удаляют растворенные в воде газы).
Рациональный подход к управлению сточными водами побуждает их рассматривать их как источник удобрений, а не просто как неприятность. Кроме того, очень важно экономить воду, которая становится все более дорогостоящей средой. Поэтому для улучшения качества жизни в сочетании с охраной окружающей среды предлагаются новые решения для содействия разделению сточных вод и рециркуляции серой воды. Эта статья может служить для распространения информации об альтернативных способах управления бытовыми отходами среди дизайнеров, инсталляторов и инвесторов.
Илосос — сооружение для очистки сточных вод активным илом
Сооружения для биологической очистки
- преаэраторы и биокоагуляторы (снижают концентрацию ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ);
- биологические фильтры;
- аэротенки, илососы, метатенки (сооружения для очистки аэробным и анаэробным способом);
- вторичные отстойники, илоотделители и поля фильтрации (предназначены для полной биологической очистки стоков);
- биологические пруды (предназначаются для глубокой очистки стоков содержащих много органических веществ).
При доочистке сточных вод применяется их нейтрализация и фильтрация. Дезинфекция или обеззараживание производится хлором (необходимо хлорное хозяйство) или электролизом (необходимо сооружение электролизных установок).
Агнешка Тушинская, Дорота Вох, факультет гражданской и экологической инженерии, Гданьский технологический университет. Бодик О. Риддерстольпе П.: Устойчивая санитария в Центральной и Восточной Европе - удовлетворение потребностей малых и средних населенных пунктов. Биопрепараты представляют собой препараты, основной компонент является микроорганизмом или фермент оказывает влияние на ускорении или помогать в процессе разложения органических соединений в сточных водах, сжижение твердых отходов, чтобы предотвратить образование отложений, отложений, так называемое образование.
Желающим подробно ознакомиться с устройством и принципом работы станции биологической очистки поможет просмотр видео.
Как видите, очистка сточных вод — процесс многоэтапный, требующий научного подхода и соблюдения всех правил и санитарных норм. Рассмотренные способы очистки сточных вод применяются в комплексе. Выбор метода зависит от характера стоков, их количества, вида, а также от концентрации загрязняющих веществ.
Борозда на поверхности сточных вод. Эти препараты также способствуют уменьшению разрушающего запаха, чаще всего вызванного образованием сероводорода. Процесс биологической очистки сточных вод заключается в распределении органических загрязнителей микроорганизмами, специально подобранными для этой цели.
Биопрепараты используются как на городских очистных сооружениях, так и в отдельных фермах, например, в сараях или на очистных сооружениях. Биопрепараты - муниципальные сточные воды. Муниципальные сточные воды являются наиболее распространенной смесью хозяйственных и промышленных сточных вод, осадков или плавильной воды. Органические составляющие сточных вод, главным образом, включают в себя белки, углеводы, жиры, масла, смолы, красители, фенолы, нефтепродукты, моющие средства, пестициды, лекарственные препараты и их метаболиты нравится.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Цель работы: изучить существующие методы очистки сточных вод.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Классификация сточных вод
Сточные воды промышленных, коммунальных, транспортных предприятий, поверхностные сточные воды перед поступлением в природные водоемы должны быть очищены. Сточные воды могут быть разделены на три вида:
Среди неорганических компонентов являются основой, неорганические кислоты, тяжелые металлы, мышьяк, хлор, сероводород, хлориды, нитраты, нитриты, фосфаты, карбонаты, а также ионы аммония. Кроме того, сточные воды могут быть источником многочисленных патогенных микроорганизмов - бактерий, вирусов, спор грибов, паразитических простейших, паразитических нематод яйца из фекалий человека и животных.
В очистных сооружениях, где используются биологические методы очистки, биопрепараты могут способствовать работе биологических слоев, активированного ила или ускорению, например, процессов ферментации. Очистка сточных вод с помощью активного ила осуществляется в аэрированных камерах, в которых имеются концентрации бактерий и простейших, Хлопчатая суспензия. Эти организмы окисляют и ускоряют разложение загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах. В свою очередь, на биологических отложениях микроорганизмы образуются на поверхности так называемого месторождения.
• технологические (или производственные) - использованные в технологическом процессе;
• хозяйственно-бытовые (или коммунальные) - из санитарных узлов производственных и непроизводственных помещений, душевых, образовавшиеся при уборке помещений, в столовых, ресторанах, жилых зданиях, предприятиях коммунального хозяйства и т.п.;
Биологическая мембрана. Медленно текущие сточные воды распределяются. Использование биопрепаратов на небольших очистных сооружениях значительно сокращает период запуска очистной установки, который обычно необходим для выбора, адаптации и умножения бактериальной биомассы, соответствующей типу сточных вод. В свою очередь, на рабочей и рабочей установке биологической очистки добавление подходящих биопрепаратов может повысить ее эффективность и предотвратить набухание активного ила.
Биопрепараты - Домашние хозяйства. В частности, используются биопрепараты в отдельных домашних хозяйствах. Для ускорения разложения бытовых стоков, для сжижения твердых веществ, содержащихся в отходящих потоках, что предотвращает засорение труб при прокачке содержимого септика, чтобы предотвратить образование отложений.
• поверхностные - дождевые (ливневые), образовавшиеся при таянии снега, и другие воды, прошедшие загрязненные территории.
В состав сточных вод входят следующие загрязняющие вещества: минеральные (растворы минеральных солей, щелочей, кислот, шлаки, песок, глина и т.д.); органические (загрязнения растительного, животного и химического происхождения); бактериальные (грибки, различные бактерии).
Следует подчеркнуть, что в случае обращения с бытовыми отходами на отдельных фермах нейтрализуются не все загрязняющие вещества, в том числе патогенные микроорганизмы. Поэтому важно помнить, что примеси после применения биопрепаратов всегда следует рассматривать как сточные воды после неполного биологического очищения. Сточные воды из выгребной ямы должны быть утилизированы в соответствии с правилами для этого типа жидких отходов. Поэтому их следует экспортировать на основе суспензионного подвижного состава.
Недопустимо распоряжаться ими в реках, озерах или выливать их на участки, канавы, пруды или использовать их для распыления и полива газонов. Биопрепараты получают в виде таблеток, порошка, гранул, эмульсий и жидкости. Наиболее распространенными являются выбранные штаммы сапрофитных бактерий, грибов и естественных ферментов. Кроме того, биопрепараты включают, среди прочего.
Экологически и экономически оптимальна на производстве только водооборотная система. Применение оборотного водоснабжения позволяет в десятки раз уменьшить потребление природной воды, но из-за неизбежных потерь в производственном цикле полностью замкнутых водооборотных систем на сегодняшний день не существует.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Механическая очистка сточных вод
В сточных водах содержатся взвешенные частицы нерастворимых и малорастворимых веществ. Твердые и жидкие взвешенные частицы образуют с водой три типа дисперсных систем:
• грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии - распределенная фаза - твердые частицы; эмульсии - распределенная фаза - жидкие частицы);
• коллоидные системы с частицами размерами от 1 нм до 0,1 мкм;
• истинные растворы с размерами частиц, соизмеримыми с размерами отдельных молекул и ионов.
Выбор типа оборудования для механической очистки сточных вод зависит от размера загрязняющих частиц, их физико-химических свойств, концентрации частиц, расхода сточных вод, требуемой степени очистки.
Первоначально происходит отделение наиболее крупных частей загрязнителя в процессе процеживания, для чего в начале очистных сооружений устанавливают специальные решетки и сита, которые способствуют выделению из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также более мелких загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования.
Песок улавливают при помощи песколовок. Песколовки выполняют в виде сборных железобетонных горизонтальных или вертикальных аппаратов, имеющих прямоугольное или круглое сечение. Глубина песколовок не превышает 0,25 − 1 м, скорость движения воды составляет около 0,3 м/с. Осадок из приямка удаляется гидроэлеватором.
Основным сооружением механической очистки сточных вод от оседающих или всплывающих грубодисперсных примесей является отстойник. В зависимости от направления движения потока воды различают горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники. Эффективность отстойников составляет 40 − 60%. Продолжительность отстаивания − 1 − 1,5 ч. Глубина отстойников 1,5 − 4 м, ширина 6 − 9 м. В горизонтальном отстойнике скребковый механизм сдвигает осадок к приямку. Из приямка осадок удаляется насосами, гидроэлеваторами, грейферами.
Сточные воды, содержащие примеси с плотностью меньшей плотности воды (всплывающие примеси) − нефть и нефтепродукты, смолы, масла, жиры
и др., − очищаются отстаиванием в нефтеловушках, жиро- и маслоуловителях. Их конструкции аналогичны конструкциям отстойников. Скребковый транспортер передвигает оседающий твердый осадок к приямку, а всплывающий нефтепродукт к щелевым поворотным вакуумированным трубам. Толщина слоя всплывшего нефтепродукта может достигать 0,1 м. Высота слоя воды в нефтеловушках составляет 1,2 − 2 м, скорость движения воды − 4 − 6 мм/с, продолжительность отстаивания - не менее 2 ч.
Для удаления из сточных вод нерастворимых, тонкодиспергированных, плохо поддающихся отстаиванию твердых или жидких примесей используют фильтрование. Процесс фильтрования проводят пропусканием жидкости через пористые перегородки, задерживающие диспергированные вещества. Процесс идет за счет разности давлений перед фильтрующим слоем и за ним. В качестве пористых перегородок применяют металлические листы и сетки, ткани, различные зернистые материалы − кварцевый песок, антрацит, щебень
и т.п. По окончании рабочего цикла промывку (регенерацию) перегородки проводят, как правило, очищенной водой, подавая ее в направлении, противоположном движению стоков в процессе очистки.
В результате механической очистки сточные воды должны быть очищены до состояния, когда их можно будет сбрасывать в грунт.
Химические методы очистки
Химические методы очистки сточных вод используют для удаления растворенных загрязняющих веществ. К химическим методам очистки стоков относятся нейтрализация, окисление и восстановление. Эти методы связаны с расходом различных реагентов и поэтому дороги.
Перед сбросом в природные водоемы сточные воды должны быть нейтрализованы. Химически нейтральными считаются воды, имеющие рН = 6,5 − 8,5. Нейтрализация сточной воды может быть проведена следующими способами: смешением кислых и щелочных стоков, образовавшихся на различных установках; добавлением реагентов; абсорбцией, кислых газов щелочными стоками или абсорбцией аммиака кислыми водами; фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы.
Основным оборудованием для проведения процесса нейтрализации является емкость (реактор), оснащенная перемешивающим устройством или барботером для подачи воздуха. В качестве реагентов для нейтрализации используют NaOH, КОН, NH4 OH, Са(ОН)2 - известковое молоко с 5 − 10%- ным содержанием активной извести. В качестве нейтрализующих материалов при фильтровании используют магнезит, доломит, известняк, твердые отходы (зола, шлак).
Окисление сточных вод проводят хлором, диоксидом хлора, перекисью водорода, кислородом воздуха, диоксидом марганца, перманганатом калия, озоном и др. Наиболее распространенным окислителем при очистке сточных вод является хлор. В установке для очистки воды хлорированием одновременно с химической очисткой хлор дезинфицирует сточную воду.
Для очистки сточной воды от нефтепродуктов, фенолов, поверхностноактивных веществ, ароматических углеводородов, цианидов и других веществ перспективным считается применение озона. Озонирование сточных вод позволяет одновременно устранить привкусы и запахи, обеззаразить и обесцветить воду. Чистый озон взрывоопасен и чрезвычайно токсичен, поэтому озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной смеси. Для очистки отходящих газов от остатков озона используют адсорбцию, катализ или термические методы деструкции.
Восстановление применяют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка, для чего в воду вводят сульфит железа, гидросульфит натрия, гидразин, сероводород или алюминиевую пудру.
Физико-химические методы очистки
Процесс укрупнения мелких частиц (1-100 мкм) с последующим удалением их под действием силы тяжести называют коагуляцией. Если же удельный вес этих частиц ниже удельного веса воды (эмульгированные частицы масел, жира и т.д.), то процесс называют флокуляцией. По аналогии с отстойником и нефтеловушкой в коагуляторах и флокуляторах удаление
примесей 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 сил тяжести. Флокулянтами служат крахмал, декстрин, эфир, диоксид кремния.
Флотацию применяют для удаления частиц, которые плохо отстаиваются, а также для удаления растворенных веществ, в том числе поверхностно-активных веществ, отходов нефтепереработки, производства искусственного волокна и целлюлозно-бумажного производства.
Достоинствами процесса флотации являются непрерывность процесса, небольшие затраты, простота аппаратурного оформления, селективность, высокая степень очистки (95− 98%), возможность рекуперации уловленных веществ. Недостатком флотации является применение в процессе вредных веществ (например, фенолов).
Сущность флотации заключается в следующем. Сточная вода насыщается газом, чаще всего воздухом. Поднимаясь вверх, пузырьки воздуха слипаются с диспергированными в воде твердыми частицами, и на поверхности воды возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде. Размер удаляемых частиц составляет 0,2− 1,5 мм. В качестве пенообразователей в воду добавляют сосновое масло, креозол, фенолы. Затем слой пены удаляется из аппарата, а сточная вода поступает на следующую стадию обработки.
Адсорбция используется для глубокой очистки сточных вод в системах замкнутого водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том числе и от биологически не разлагаемых.
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 адсорбента составляет 0,1 мм. Серьезной проблемой является последующая очистка (регенерация) сорбента. Этот метод имеет ряд преимуществ, в том числе, высокую степень очистки (80 – 95%), возможность улавливания токсичных веществ при невысокой их концентрации, очистки сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, а также их рекуперации (доиспользования).
Ионообменные методы очистки применяют для извлечения из сточных вод металлов (медь, никель, свинец и т.д.), соединений фосфора, мышьяка, цианистых соединений, радиоактивных веществ. Метод позволяет утилизировать ценные вещества. Ионный обмен широко применяют в процессах обессоливания и подготовки воды для нужд энергетики.
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, способной обменивать содержащиеся в ней ионы на ионы,
присутствующие в растворе. Твердые вещества, обменивающие ионы, называют ионитами. Иониты, поглощающие из растворов положительные ионы, называют катионитами, а отрицательные ионы - анионитами. Ионитами могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно. К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые материалы, полевые шпаты, слюды и т.п. Неорганические синтетические иониты - силикагели, гидроксиды алюминия, хрома, циркония. Органические природные иониты - это гуминовые кислоты почв, сульфоугли. Наибольшее практическое значение имеют органические искусственные иониты - ионообменные смолы, имеющие развитую поверхность. Регенерацию адсорбента и ионитов проводят химическими методами. Преимуществами процесса являются возможность рекуперировать ценные вещества из загрязнений, высокая степень очистки, удаление высокотоксичных веществ, в том числе суперэкотоксикантов. Это метод дорогой, он требует четкой организации процесса и решения проблемы регенерации ионитов.
Экстракцию применяют при относительно высокой концентрации вредных веществ (фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов); концентрация должна составлять не менее 3 −4 г/л. При меньшей концентрации экономически выгоднее применять адсорбцию. Процесс экстракции состоит из трех стадий: интенсивного смешивания сточный воды с экстрагентом (органическим растворителем), разделении чистой воды и загрязнений, регенерации загрязнений. Этот метод применяют тогда, когда стоимость удаляемых веществ (например, ценных металлов) компенсирует затраты на проведение процесса.
Десорбция, дезодорация и дегазация – это процессы очистки сточных вод от летучих примесей (сероводорода, аммиака, диоксида углерода), осуществляемые продувкой воды воздухом или инертным газом. Дезодорация очищает воду от меркаптанов, аминов, альдегидов; с помощью дегазации из воды удаляют вещества, вызывающие коррозию.
Обратный осмос − односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации, при этом мембраны пропускают молекулы растворителя и задерживают растворенные вещества. При обратном осмосе задерживаются частицы, размеры которых не превышают размеры молекул растворителя (0,0001 − 0,001 мкм), при ультрафильтрации размеры задерживаемых частиц равны 0,001 − 0,02 мкм. Необходимое давление для проведения процесса обратного осмоса составляет 6 − 10 МПа, процесса ультрафильтрации - 0,1 − 0,5 МПа. Так как данный метод проходит на молекулярном уровне, то требует значительных затрат, но обеспечивает глубокую очистку от высокотоксичных веществ.
Электрохимические методы включают в себя анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электрофлотации и электродиализ. Перечисленные процессы протекают на электродах при
пропускании через воду постоянного электрического тока. Электрохимическими методами проводят доочистку сточных вод, извлекают цианиды, роданиды, амины, спирты, сульфиды, меркаптаны, а также тяжелые металлы без использования химических реагентов. Недостатком метода является высокая энергоемкость.
Устройства, в которых проводят процессы электрохимического воздействия на водные растворы, называют электролизерами. В электролизере вода поступает в емкость с электродами, соединенными с источником тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы движутся к отрицательному электроду − катоду, а отрицательно заряженные ионы − к положительному - аноду. В прикатодном пространстве протекают процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.
При электролизе обрабатываемой воды на электродах выделяются газообразные продукты - водород и кислород. Благодаря пузырькам газов протекает процесс электрофлотации. Использование растворимых стальных или алюминиевых анодов (или предварительное добавление в сточную воду реагентов) позволяет проводить процесс электрокоагуляционной очистки.
Очистка сточных вод биологическим методом
Биохимические методы применяют для очистки сточных вод от растворенных органических и некоторых неорганических (аммиак, сероводород и др.) веществ. Метод очистки базируется на способности микроорганизмов использовать загрязняющие вещества для своего питания.
Для проведения процесса очистки сточных вод используют два типа микроорганизмов:
− аэробные, для поддержания жизнедеятельности которых необходим кислород и температура не ниже 6 °С (оптимальные температуры 2040°С);
− анаэробные, для жизнедеятельности которых доступ кислорода не нужен.
Анаэробные микроорганизмы используют для очистки сточных вод с высокой концентрацией загрязнителей (более 5 г/л) или обезвреживания осадков сточных вод.
Направляемые на биохимическую очистку сточные воды характеризуются величинами БПК и ХПК.
БПК − биологическая потребность в кислороде или количество кислорода, использованного в биохимических процессах окисления органи-
ческих веществ за определенный промежуток времени (2, 5, 8, 10, 20 суток) [мгО2 /дм3 ].
ХПК − химическая потребность в кислороде или количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя,
необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в стоках [мгО2 /дм3 ].
Примеры обозначения: БПК8 - биологическая потребность в кислороде за 8 суток; БПКпол - полная биологическая потребность в кислороде до начала процессов нитрификации. На биологическую очистку поступают сточные воды с соотношением БПКпол /ХПК не менее 0,5.
При аэробной очистке микроорганизмы находятся в активном иле или биопленке. Активный ил состоит из твердого неживого субстата и живых организмов - бактерий, плесневых грибов, дрожжей, личинок насекомых, водорослей и т.п. Биопленка образуется на твердой поверхности биофильтров и состоит из бактерий, грибов, дрожжей простейших, коловраток, червей. Она представляет собой слизистое обрастание толщиной более 1 мм. Количество микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле.
При анаэробных методах обезвреживания используют активный ил, содержащий анаэробные бактерии, вызывающие процессы сбраживания. Для очистки сточных вод применяют процесс метанового брожения.
Процессы биохимической очистки проводят в естественных условиях (полях фильтрации, биологических прудах) или искусственных сооружениях (аэротенках, биофильтрах).
Поля фильтрации - это земельные участки, искусственно разделенные на секции, по которым равномерно распределяется сточная вода, фильтрующаяся через поры грунта. Профильтрованная вода собирается в дренажных трубах и канавах и стекает в водоемы. На поверхности почвы образуется биологическая пленка из аэробных микроорганизмов, способных перерабатывать органические вещества. Кислород может проникать в грунт на глубину до 30 см; глубже разрушение органики осуществляется в результате жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов.
Биологические пруды - это специально созданные водоемы глубиной 1- 3 м, где протекают естественные биохимические процессы самоочищения воды в аэробных и анаэробных условиях. Пруды сооружаются как для первичной биологической очистки, так и для доочистки сточных вод после биофильтров и аэротенков. Насыщение воды кислородом происходит вследствие естественной атмосферной аэрации и фотосинтеза, но может применяться и искусственная аэрация.
Биофильтры - сооружения, в которых создаются условия для интенсификации естественных биохимических процессов разложения органических веществ. Это резервуары с фильтрующим материалом, дренажем и устройством для распределения воды. Сточная вода с помощью распределительных устройств периодически разливается по поверхности загрузки, профильтровывается и отводится во вторичный отстойник. На поверхности фильтра постепенно созревает биопленка из различных микроорганизмов, которые выполняют ту же функцию, что и на полях фильтрации, т.е. минерализуют органические вещества. Отмершая биопленка смывается водой и задерживается во вторичном отстойнике.
Аэротенки - это резервуары, в которые поступают сточная вода после механической очистки, активный ил и непрерывно подается воздух. Хлопья активного ила представляют собой биоценоз аэробных микроорганизмовминерализаторов (бактерий, простейших, червей и др.). Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходима постоянная аэрация воды. Из аэротенка сточная вода в смеси с активным илом поступает во вторичные отстойники, где ил осаждается. Основная масса его возвращается в аэротенк, а вода подается в контактные резервуары для хлорирования - обеззараживания.
Современные схемы биологической очистки включают первичные отстойники, где происходит предварительное отделение взвешенных веществ, собственно биологическую очистку с помощью микроорганизмов (аэротенки, биофильтры) и вторичные отстойники, в которых происходит отделение микроорганизмов (активного ила) от очищенной воды. Из вторичных отстойников очищенная вода направляется в природный водоем, избыточный ил, образовавшийся в аэротенке − на иловые площадки, а остальной ил возвращается в систему очистки.
Для выполнения анаэробной очистки осадка, образующего после осветления сточных вод, применяют специальный аппарат - метантэнк. Сбраживание ведут при температурах 30 − 55 °С. В процессе сбраживания сточной воды или осадка образуется биогаз, для сбора которого в верхней части аппарата устанавливаются газовые колпаки. Биогаз содержит 60 − 65% метана и 30 − 35% углекислого газа, это обусловливает его возможность использования в качестве топлива. Выгружаемый после сбраживания осадок является обезвреженным и биологически неразлагаемым.
Обеззараживание сточных вод, прошедших стадию биологической очистки, а также не прошедших таковую, проводят газообразным хлором, хлорной известью, а также гипохлоритом натрия. При этом способе (хлорировании) уничтожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы. В системах очистки сточных вод биологический метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы. Озонирование не оказывает влияния на качественный состав растворенных минеральных веществ, содержащихся в сточной воде. Число бактерий после озонирования уменьшается в среднем на 99,9%. Спорообразующие бактерии более устойчивы к озону, чем вегетативные. Эффект обеззараживания ультрафиолетовыми лучами основан на воздействии их на белковые коллоиды и ферменты протоплазм микробных клеток. Обрабатываемая ультрафиолетовым излучением вода должна иметь достаточную прозрачность, поскольку в загрязненных водах интенсивность проникновения ультрафиолетовых лучей затухает. Немаловажное значение при обработке воды бактерицидными лампами имеет сопротивляемость бактерий воздействию излучения.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Перечислите основные методы очистки сточных вод.
2. Распределите перечисленное очистное оборудование по соответствующим методам очистки:
Аэротенки, биологические пруды, биофильтры, жироловки, маслоловушки, нейтрализаторы, нефтеловушки, окислительные установки с использованием активного хлора, озона; отстойники, песколовки, поля фильтрации, решетки, сита, флотаторы.
Очистное оборудование, которое используется при
3. Укажите процессы, происходящие в соответствующих методах очистки: Биохимические процессы с участием микроорганизмов, восстановительный метод, коагуляция, нейтрализация, окислительный метод, отстаивание, процеживание, сорбция, фильтрование, флотация.
Процесс очистки, который используется при
После просмотра фильма ответьте на следующие вопросы:
4. В состав сточных вод входят:
1. ________________
2. ________________
3. ________________
4. ________________
5. ________________
5. Очистка сточных вод состоит из нескольких этапов (на примере г. Хабаровска):
1. _________________
2. _________________
3. _________________
6. Подпишите рисунок. В состав очистных сооружений входит:
1. Приемная камера
2. Решетки тонкой очистки
3. Аэрируемые песколовки
4. Водоизмерительный лоток «Вентури»
5. Первичные радиальные отстойники
6. Аэротенки - вытеснители
7. Вторичные радиальные отстойники
8. Выпускная камера
9. Радиальные илоуплотнители
10.Насосные станции сырого осадка, илоуплотнителей и насосновоздуходувная станция
11.Песковая площадка
12.Иловые площадки
13.Насосная станция иловых полей
14.Насосная станция хозяйственно – бытовых стоков
15.Хлораторная
16.Лоток «Паршаля» (смеситель)
17.Метантенки
7. Дополните:
После очистки сточных вод образуются отходы:
1. Крупные частицы задерживаются на решетках. После обеззараживания они ___________________________________________________________.
2. Тяжелые мелко-дисперсные нерастворимые в воде примеси улавливаются___________________________________________________.
3. Сырой осадок задерживается в ________________________________.
4. Осевший на дно илоуплотнителя избыточный активный ил собирается скребками и затем насосами перекачивается на _____________________.
Состав отчета
1. Цель работы
2. Выполненные задания №1-7.
Загрузка...