1.5. Способы очистки стоковых вод

Предупреждение загрязнения водных объектов стоковыми водами может быть обеспечено организационными и техническими мероприятиями.

Способы очистки воды

Механические

Физические

Химические

Биологические

Измельчение

Розделение

Дистилляция

Усреднение

Вилучення

Уловлювання

Отстаивание

Фильтрация

Испарение

Вымораживание

Магнитная и электромагнит-ная обработка

Озонирование

Хлорирование

Облучение

Нагревание

Биологическая обробка

Физико – механические

Физико - химические

Флотация

Обратимый осмос

Утрафильтрация

Электроосмос

Коагуляция

Флокуляция

Сорбция

Экстракция

Ионный обмен

Комплексное очищение

Окиснення

Нейтрализация

восстановление

Химическая очистка используется в качестве самостоятельный метод или как предыдущий перед физико-химической и биологической очисткой. Его используют для снижения коррозийной активности стоковых вод, удаления из их тяжелых металлов, очистки стоков гальванических участков, для окисления сероводороду и органических веществ, для дезинфекции воды и ее обесцвечения.

Нейтрализация применяется для очистки стоков гальванических, травильных и других производств, где применяются кислота и луга. Нейтрализация осуществляется путем смешивания кислых стоковых вод с лугами, добавлением к стоковым водам реагентов (известка, карбонаты кальция и магния, аммиак, и тому подобное) или фильтрованием, через нейтрализующие материалы (известка, доломит, магнезит, мел, известняк, и тому подобное). Количество реагента для нейтрализации стоковых вод

Мр= (6)

где к — коэффициент запаса реагента;

В — количество активной составляющей в стоковой воде;

V в. — количество стоковых вод;

M — затрата реагента для нейтрализации активных веществ;

С к — концентрация кислоты и луга.

Окисление применяется для обеззараживания стоковых вод от токсичной примеси (медь, цинк, сероводород, сульфиды), а также от органических соединений. Окислителями является хлор, озон, кислород, хлорная известка, гіпохлорид кальцию и тому подобное.

Физико-химические методы

Коагуляция — процесс соединения мелкой частицы загрязнителей в больших с помощью коагулянтов. Для положительно заряженной частицы коагулирующими ионами являются анионы, а для негативно заряженных — катионы. Коагулянтами является известковое молоко, соль алюминия, железа, магния, цинка, сернокислого кальция, углекислого газа, и тому подобное. Коагулирующая способность соли трехвалентных металлов в десятку раз более высока, чем двувалентных и в тысячу раз больше, чем одновалентных.

Флоккуляция — процесс агрегации мелкой частицы загрязнителей в воде за счет образования мостиков между ими и молекулой флоккулянтов. Флоккулянтами является активная кремниевая кислота, эфиры, крахмал, целлюлоза, синтетические органические полимеры (полиакриламид, полиоксиэтилен, полиакрилат, поліетиленаміни и тому подобное).

Для освещения воды одновременно используются коагулянты и флоккулянты, например, сернокислый алюминий и полиакриламид ППА. Коагуляция и флоккуляция осуществляются в специальной емкости и камере.

При очистке воды используется и электрокоагуляция — процесс укрупнения частицы загрязнителей под действием постоянного электрического тока.

Сорбция — процесс поглощения загрязнений твердыми и жидкими сорбентами (активированным углем, золой, мелким коксом, торфом, селикагелем, активной глиной, и тому подобное). Адсорбционные свойства сорбентов зависят от структуры пор, их величины, распределения, за размерами, природы образования. Активность сорбентов характеризуется количеством загрязнений, которые поглощаются на единицу их объема или массы (кг/м3).

Устройства для исключения из стоковых вод или растворов за этим методом изготовляют в виде фильтров. Количество задерживаемых фильтром загрязнений

М=(H-b)*F *Aд (7)

где Н — высота слоя сорбента;

b — эмпирическая константа;

F — площадь фільтра;

Ад — динамическая активность сорбента.

Различают три видов сорбционных процессов очистки стоков: абсорбция, адсорбция, хемосорбция.

При абсорбции поглощение загрязнений осуществляется всей массой (объемом) абсорбированного вещества.

При адсорбции поглощение загрязнителей происходит только поверхностью адсорбента за счет молекулярной силы двух тел, которые взаимодействуют.

При хемосорбции поглощения загрязнителей сорбентом происходят с образованием на поверхности распределения нового компонента или фазы.

Выбор сорбента определяется характером и свойствами загрязнений. Процесс очистки стоков разными видами сорбентов осуществляется в специальной колонне, заполненной сорбентами.

Экстракция — исключение из стоковых вод ценных веществ с помощью экстрагентов, которые должны иметь такие свойства: высокую экстрагирующую способность, селективность, малую растворимость, в воде, иметь плотность, которая отличается от плотности воды, небольшую удельную теплоту испарения, малую теплоемкость, быть взрывобезопасными и нетоксичными, иметь небольшую стоимость.

Экстрагирование веществ из стоковых вод осуществляется одним из методов: перехреснопотоковим, ступенчастопротипотоковим, неперервнопротипотоковим. Объем экстрагента, необходимого, для экстракции

Ve=mе nVст (8)

где mе— удельная затрата экстрагента для одной экстракции;

n — число экстракции;

Vст — количество стоковых вод, что подлежит экстракция.

Этот способ используется для исключения из стоковых вод фенола.

Ионный обмен базируется на исключении из стоковых вод ценной примеси хрома, цинка, меди, ПАРЫ, за счет обмена ионами между примесью и ионитами (ионообменной смолой) на поверхности распределения фазы "раствор — смола". За знаком заряда иониты разделяются на катиониты и аніоніти, которые имеют соответственно кислые и щелочные свойства. Иониты могут быть естественными и синтетическими. Практически применяются естественные иониты типа алюмосилікатів, гідроокислів и соли многовалентных металлов, иониты из угля и целлюлозы и разнообразная синтетическая ионообменная смола.

Основным свойством ионитов является их поглощающая способность — обменная емкость (количество грам-еквівалентів в стоковой воде, которая поглощается їм3 иониту к полному насыщению).

После механических, химических и физико-химических методов очистки в стоковых водах могут находиться разнообразные вирусы и бактерия (дизентерийная бактерия, холерный вибрион, возбудители брюшного тифа, вирус полиомиелита, вирус гепатита, цитпатогенний вирус, аденовирус, вирусы, которые вызывают заболевание глаз). Поэтому с целью предотвращения заболеваниям стоковые воды перед повторным использованием для бытовой потребности подлежат биологической очистке.

Стерилизация воды осуществляется путем нагревания, хлорирования, озонирования, обработки ультрафиолетовыми лучами, биообработки, электролиза серебра, когда анодом является серебряный электрод, а катодом — уголь. Ионы серебра имеют бактерицидное действие. Для стерилизации 20 м3 нужно выделить из анода 1 г серебра.

Второй метод электролизной обработки воды заключается в добавлении к воде кухонной соли, которая при пропускании тока раскладывается, выделяя свободный хлор.

Биологическая очистка осуществляется в биофильтрах, в аэротенках, в окислительных каналах, в биотенках, в аэротенках с заполнителями.

Биологическая очистка может осуществляться и в естественных условиях на полях орошения, полях фильтрации, в биологических водоемах.

В зависимости от микроорганизмов, которые принимают участие в разрушении органических веществ, различают аэробную (окислительное) и анаэробную (обновительное) биологическую очистку стоковых вод.

В производственных условиях часто придутся использовать комплексные методы очистки, которые базируются на механических, химических, физико-химических, биологических способах и устройствах для исключения загрязнений.

Практическая часть к Теме № 3.