Основные методы очистки сточных вод

Основные методы очистки сточных вод

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т. д. Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.

Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физикохимические, биологические.

В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%, а органических веществ до 20%.

В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.

Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.

Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.

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, 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).

Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологическими методами.

Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности, содержащих щелочи и кислоты. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.

11 февраля 2009 3 марта 2012

Основные методы очистки сточных вод от органических веществ

Очистка сточных вод — обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения — сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод — вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений. Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные. В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде, но уже в обезвреженном виде. Регенеративные методы — это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах. Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси. Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения — нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Читать  Термические методы очистки сточных вод

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно — к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном — процессы окисления. Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы: Осветление – удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества. Коагуляция – обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Окисление – обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.

Обесцвечивание – удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание – обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

1.Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.

2.Озонирование. При применении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона.

3.Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.

3.Водные ресурсы. Загрязнение поверхностных вод: источники, экологические последствия, пути решения проблемы.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах. Основные загрязнители поверхностных вод:

Читать  Расчет дренажной системы

нефть и нефтепродукты;сточные воды;ионы тяжелых металлов;кислотные дожди;радиоактивные загрязнения;тепловые загрязнения;механические загрязнения;бактериальные и биологические загрязнения.

Главными источниками неблагоприятного влияния на поверхностные водоемы, их загрязнения являются сточные воды — жидкие отходы бытовой и производственной деяельности человека. Сточной называется вода, которая образовалась после использования питьевой воды человеком для удовлетворения тех или иных нужд в быту или на производстве. При этом в воду попали дополнительные примеси (загрязнения), которые изменили и ухудшили ее состав. В зависимости от происхождения сточные воды делят на:

1) хозяйственно-бытовые, или хозяйственно-фекальные, образующиеся в результате хозяйственно-бытовой деятельности людей преимущественно в жилых и общественных зданиях;

2) промышленные, образующиеся на промышленных предприятиях, в результате технологических производственных процессов);загрязнение поверхностный водный источник

3) ливневые (атмосферные), образующиеся вследствие формирования поверхностного стока с асфальтовых и других покрытий и почвы во время атмосферных осадков и таяния снега. Они стекают в водоемы с территорий населенных мест, промышленных площадок и сельскохозяйственных полей;

4) городские, под которыми подразумевают смесь бытовых и промышленных сточных вод, образующихся в населенном пункте вследствие отведения неочищенных или предварительно очищенных промышленных сточных вод в общегородскую канализацию;5) дренажные воды с орошаемых земель;6) сточные воды животноводческих комплексов;7) сточные воды прудов-накопителей, которые сбрасываются в водоемы в период весеннего паводка. Бывают случаи вынужденного сброса сточных вод из накопителей, при недостаточных расходах реки, в зарегулированные водоемы, в период паводка и др.;8) сточные воды (фановые) пассажирских судов морского и речного (в том числе маломерного) флота, грузовых и нефтеналивных терминалов и судов.

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:
— нарушении устойчивости экосистем;
— прогрессирующей эвтрофикации;
— накоплении химических токсикантов в биоте;
— снижении биологической продуктивности;
— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

Основные методы очистки сточных вод

При защите гидросферы реализуются следующие мероприятия:

  • регулирование поверхностного стока на водосборе;
  • регулирование сброса и контроль качества сточных вод (хозяйственно-бытовых и производственных);
  • обеспечение качества воды на объектах .

Для уменьшения стока на водосборе необходимо проведение мероприятий уменьшающих поступление примесей: повышение залесенности водосборов, создание лесозащитных полос, вспашка сельскохозяйственных полей в осенний период. Однако возможности и масштабы таких мероприятий очень ограничены.

Для обеспечения требуемого качества воды на объектах проводят её предварительную подготовку и очистку: коагулирование, фильтрацию, обеззараживание, дезодорацию и удаление токсичных примесей. Например, при подготовке питьевой воды для предупреждения роста водорослей в накопительные резервуары вводят сульфат меди (медный купорос). Затем проводят аэрацию (воздействие воздухом), разбрызгивая с помощью фонтанов или пропуская через сетку. Аэрация способствует удалению неприятного вкуса и запаха. Добавлением хлора уничтожают болезнетворные бактерии. Последующая коагуляция с добавлением сульфата аммония или железа позволяет очистить воду от взвешенных частиц и части растворённых примесей. Образующийся хлопьевидный осадок удаляют со дна отстойника скребком. Фильтруя воду через песчаные фильтры, её очищают от оставшихся частиц, бактерий, вирусов и микроорганизмов. Затем производят повторное хлорирование, уничтожающее остатки микроорганизмов в воде.

Иногда вместо хлорирования используют метод озонирования. Озон обладает обеззараживающими свойствами, окисляя разрушает углеводороды, переводит в нерастворимое состояние некоторые тяжёлые металлы. Кроме того, озон эффективен при обесцвечивании воды, не создаёт постороннего вкуса и запаха. Несмотря на перечисленные достоинства озонирование не применяется широко.

Для дезинфекции более предпочтительным методом считается хлорирование, поскольку избыточный или остаточный хлор в воде гарантирует её защиту от микроорганизмов, которые могут попасть в воду по пути к потребителю. Такой гарантии не даёт озонирование вследствие отсутствия в воде остаточного озона.

Недостатком хлорирования является взаимодействие хлора с углеводородами с образованием хлорированных углеводородов, многие из которых обладают канцерогенными свойствами. Однако продукты взаимодействия озона с органическими веществами до сих пор не идентифицированы, хотя обнаружены альдегиды и другие простые органические соединения.

Очистка сточных вод включает огромное количество методов, базирующихся на достижениях современной науки и техники. Методы очистки производственных и бытовых сточных вод можно разделить на следующие группы:

  • механические (отстаивание, процеживание, фильтрование, центрифугирование);
  • физико-химические (коагуляция, флотация, сорбция, экстракция, дезодорация, обратный осмос, ультрафильтрация, электродиализ и др.);
  • химические (нейтрализация, аэрация, окисление);
  • биологические ;
  • термические .

Выбор метода очистки определяется характеристиками загрязнений, их концентрацией, свойствами воды и требованиями эффективности очистки сбросов. Механические методы используют как первичную стадию для удаления из сточных вод нерастворённых примесей. Для этой цели применяют разного рода отстойники, решётки (сита), ловушки, фильтры, гидроциклоны.

Физико-химические методы применяют для очистки стоков сложного состава как самостоятельно, так и в сочетании с механическими и биологическими методами. Основы некоторых физико-химических методов были рассмотрены в предыдущем разделе, поскольку методы являются универсальными и применяются для очистки разных сред. В этом разделе остановимся только на методах тонкой и сверхтонкой очистки, которые являются сравнительно новыми — обратный осмос, электродиализ и ультрафильтрация. Основная задача очистки сводится к разделению воды и примесей. Такое разделение осуществляется избирательным прохождением через мембраны ионов (электродиализ) или воды (обратный осмос), под воздействием, соответственно, разности электрических потенциалов или перепада давления.

Читать  Очистка ливневых стоков

Электродиализ – перенос ионов через мембраны под действием постоянного тока. Мембраны могут пропускать или катионы, или анионы. Если в сосуд ввести две мембраны (катионитовую и анионитовую) и разделить сосуд на камеры, то вода в средней камере будет очищаться от растворенных электролитов. Продуктом будет обессоленный или осветленный фильтрат (диализат).

Осмос основан на явлении разделения растворов различной концентрации через полупроницаемую мембрану. Если размер пор мембраны очень мал, то через нее проходит только вода, но не растворенные в ней вещества (примеси). Вода будет диффундировать в концентрат вследствие разности концентраций, стремясь выровнять концентрацию. В результате этого происходит увеличение объема, повышение давления в камере с более концентрированным раствором до величины, характеризующей начальную разность концентраций раствора и называемой осмотическим давлением. Для проведения обратного осмоса, т.е. для фильтрации растворителя из более концентрированного раствора, на концентрат оказывают давление, превышающее осмотическое. Концентрат становится еще более насыщенным.

Ультрафильтрация отличается от обратного осмоса использованием мембран с более крупными порами, через мембраны проходят вода и соли, а коллоиды и взвеси задерживаются. Этот метод целесообразно использовать для очистки отходов, содержащих много коллоидов, например в щелочной среде, когда тяжелые металлы склонны к образованию коллоидных полимеров. Ультрафильтрация как самостоятельный метод имеет ограниченное применение. Целесообразно сочетать ее с химическим осаждением или как подготовительную операцию перед процессами обратного осмоса или ионного обмена.

Материалы мембран накладывают ограничения на их использование. Все мембраны дороги, обладают невысокой устойчивостью к агрессивным средам и высоким температурам. Менее стойки мембраны обратного осмоса: для них допустимые значения рН = 3¸10, максимальная температура среды 40–50° С. Менее жёсткие требования предъявляются к мембранам ультрафильтрации, где используется более широкий ассортимент материалов. Сейчас создаются новые более прочные материалы.

Сущность химических методов заключается во внесении в стоки реагентов, которые вступают в реакции с растворёнными и нерастворёнными загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в осадок. Эти способы непригодны для очистки стоков, содержащих большое количество разнородных примесей. Нейтрализация применяется для обработки сточных вод, содержащих щёлочи и кислоты.

Биохимические методы применяют для очистки как хозяйственно-бытовых, так и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводород, аммиак, сульфиды, нитриты и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать загрязняющие вещества в процессе жизнедеятельности. Биохимическая очистка может протекать в аэробных (биохимическое окисление) и анаэробных (биологическое разложение) условиях.

Аэробные методы представляют собой модификацию протекающего в природе естественного процесса самоочищения водоёма и основаны на использовании организмов, для жизнедеятельности которых необходим кислород и температура 20–40° С. Аэробные микроорганизмы (бактерии, простейшие черви, плесневые грибы, дрожжи и др.) культивируются в активном иле или биоплёнке. Кроме коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами активный ил создаётся за счёт взвешенных частиц, не задержанных при отстаивании. С помощью микроорганизмов протекают процессы окисления веществ.

Аэробные процессы проводятся как в природных условиях (поля орошения, поля фильтрации), так и в искусственных сооружениях (аэротенки, биофильтры разной конструкции). Поля орошения – специально подготовленные земельные участки, используемые для очистки сточных вод и агрокультурных целей (выращивания зерновых, трав, овощей и т.д.). Процессы очистки протекают за счёт действия почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и жизнедеятельности растений. В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоём: бактерии используют для окисления загрязнений кислород воздуха и кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, водоросли потребляют углекислый газ, фосфаты и аммонийный азот, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной плёнкой. Аэротенки представляют собой огромные открытые резервуары из железобетона, разделённые перегородками, в которых циркулирует активный ил. Очищение происходит при прохождении по коридорам аэротенка сточной воды смешанной с активным илом.

Анаэробные методы реализуются без доступа кислорода и используются для обезвреживания осадков от биохимической очистки и для очистки высококонцентрированных промышленных сточных вод, содержащих органические вещества. Под действием анаэробных микроорганизмов органические загрязнители разрушаются в процессе брожения, сначала превращаясь в органические кислоты и спирты, а затем в метан, и углекислый газ.

Источники: http://www.o8ode.ru/article/planetwa/mere/ocnovnye_metody_o4ictki_cto4nyh_vod.htm, http://lektsii.org/6-22020.html, http://studopedia.ru/3_38894_osnovnie-metodi-ochistki-stochnih-vod.html

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here