Вопрос 73. Охарактеризуйте химические методы очистки сточных вод.

Химическая очистка сточных водпозволяет выделить из отработанных стоков растворённые в них вещества, способные пагубно влиять на окружающую среду. Под действием добавленных в сточные воды реагентов эти загрязнения выпадают в осадок, после чего механизированно удаляются из специальных установок. Выделяют два основных метода химической водоочистки.

Нейтрализация представляет собой обработку стоков кислотами или щелочами, в результате достигается требуемая величина водородного показателя рН. Этот способ активно используется во многих производственных сферах: в текстильной, химической промышленности, в машиностроении, в фармацевтической промышленности и др. В качестве реагентов, добавляемых в стоки, выступают растворы кислот и щелочей. Иногда воду пропускают через специальные загрузки нейтрализующего действия (магнезит, доломит, мел), для чего предусмотрено специальноеоборудование для очистки сточных вод.

Окисление заключается в добавлении в стоки разного рода окислителей. Это может быть сжиженный или газообразный хлор, диоксид хлора, хлорная известь, гипохлорат натрия или кальция, кислород и т.д. Такой метод особенно эффективен для отработанных стоков, в составе которых имеется цианид меди, цинка и другие похожие соединения. Эти стоки являются продуктом машиностроения и приборостроения, свинцово-цинковых производств, горнодобывающей и целлюлозо - бумажной промышленности. При этом протекают химические реакции, и токсичные вещества становятся безвредными.Единственный минус очистки сточных вод окислением – большой расход довольно дорогостоящих реагентов.

Для химической водоочистки производители очистных сооруженийпредлагают сегодня специальные комплексные установки очистки сточных вод, в которых предусмотрено удаление выпадающего в процессе реакций осадка. Чаще всего здесь работает именно физико-химический или механохимический способ. В целом химическая очистка сточных вод является очень эффективной и обеспечивает соблюдение санитарных норм в плане химического состава стоков, а это – дополнительные возможности производства, позволяющие повторно использовать очищенные стоки и тем самым экономить водные ресурсы.

Вопрос 74. Охарактеризуйте биохимические методы очистки сточных вод. Достоинства и недостатки этого метода.

Широко применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворённых органических и некоторых неорганических веществ (H2S; сульфидов; NH3; нитритов и др.).

Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности, т.к. органические вещества для них являются источником углерода.

Достоинства: несложное аппаратное оформление, невысокие эксплуатационные затраты.

Недостатки: большие капитальные затраты, необходимость предварительного удаления токсичных веществ, строгое соблюдение технологического режима очистки.

Сточные воды характеризуются:

БПК – биохимическая потребность в O₂. мг O₂/ г или мг O₂/ л не включая процессы нитрификации.

ХПК – потребность O2 для окисления всех востановителей.

ХПК > БПК.

Если в присутствии O₂– то аэробный процесс (t^o=20-40^oС). Если в отсутствии O₂– то анаэробный (для обезвреживания остатков).

При биохимической очистке вещества, содержащиеся в сточных водах не утилизируют, а перерабатывают в избыточный ил, так же требующий обезвреживания. Активный ил (буровато-жёлтые комочки) представляет собой сложный комплекс микроорганизмов различных классов, простейших микроскопических червей, инфузорий, водорослей, дрожжи и др. Хороший источник C – ненасыщенные органические соединения.

Насыщенные органические соединения труднее усваиваются.

В клетку легко проникают растворённые органические вещества, углеводороды; труднее вещества, молекулы которых содержат полярные группы, этанол > этиленгликоль > глицерин сахара, имеющие несколько оксигрупп. Ещё медленнее диффундируют в клетку. Жирные кислоты > окси-кислоты > аминокислоты. Ионы аммония легко проникают в клетку!

Способность микроорганизмов к адаптации обеспечивают широкое распространение биологической очистки сточных вод.

Чем хуже осушается ил, тем более высокий его иловый индекс.

I гр. БПК полн /ХПК=0,2 – группа сточных вод (пищевая промышленность, спск, белково-витаминн… ). Органические загрязнения этой группы не токсичны для микробов.

II гр. БПК полн /ХПК=0,10-0,02 – Сточные воды коксования, сланцевые, содовые воды. Эти воды после механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление.

III гр. БПК полн /ХПК=0,01-0,001 – сточные воды чёрной металлургии, сульфид, хлорид, ПАВ и др. Необходима механическая очистка и физико-химическая очистка.

IV гр. БПК полн /ХПК<0,001 – углерудообогатительные фабрики, не подвержены биохимическому окислению. На скорость биохимического окисления влияют различные факторы: органические вещества, содержащие гр. O₂в сточной воде, t^oи PH среды; содержание биогенных элементов и др.

Турбулизация (интенсивное перемешивание, активный ил находится во взвешенном состоянии) сточных вод увеличивает объём поступление питательных веществ и O2 к микроорганизмам, что повышает скорость очистки сточных вод.

Доза активного или зависит от илового индекса.

Иловый индекс, мг/л	50	80	120	150	200	250	300
Доза или г/л	6	4,3	3	2,5	3	1,5	1,0

Чем меньше иловый индекс, тем большую дозу активного или необходимо подавать.

Увеличение t^o=> увеличивает объём биохимической реакции. t^o> 30^oможет погубить микроорганизмы. Практически 20-30^o. Ядом для активного ила – соли тяжёлых металлов. Соли этих металлов снижают скорость очистки (Sb, Ag, Cu, Hg, Co, Ni, Pb и т.д).

Для окисления органических вещёств микроорганизмами необходим O₂; растворённый в сточных водах, т.е. аэрация – растворение O₂в H₂O.

Для успешного протекания реакций биохимического окисления необходимо присутствие в сточных водах соединений биогенных элементов и микроэлементов: (N, P, K).

Недостаток N – тормозит окисление и образование труднооседающего ила.

Недостаток P – приводит к образованию нитчатых бактерий, что является причиной вспухания активного ила.

Биочистка в природных условиях.

Поля орошения – это специальные подготовленные земельные участки; очистка идёт под действием микрофлоры солнца, воздуха и под влиянием живой растительности, растений.

Поля орошения лучше всего устраивать на печаных или суглинистых почвах. Грунтовые воды не выше 1.25 м от поверхности.

В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, грибы, водоросли и др. Сточные воды содержат бактерии. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.

Поля орошения после биологической очистки сточных вод используется для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей.

Поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

1 – снижается капитальные и эксплуататорские затраты;

2 – вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли.

3 – обеспечивается получение устойчивых и высоких урожаев.

Механизм:

Сточные воды в процессе биологической очистки проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя плёнку, а проникающие O2 окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Сточные воды на поля орошения могут поступать через полиэтиленовые или асбоцементные трубчатые увлажнители, т.е. подпочвенное орошение.

Биологические пруды – каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней. С естественной аэрацией (глубина их 0,5-1м). Хорошо прогревается солнцем. С искусственной аэрацией (механическим или пневматическим путём, компрессором) (глубина – 3,5м). Нагрузка по загряз нениям повышается в 3-3,5 раза.

Очистка в искуственных сооружениях.

Аэротенки – железобетонные аэрирующие резервуары. Арированная смесь сточной воды + активный ил.

Схема установки для биологического очистки.

1. – первичный отстойник;

2. – предаэратор (для предварительной аэрации 15-20 мин);

3. – аэротенк;

4. – регенератор (25%);

5. – вторичный отстойник;

Аэрация необходима для насыщения H2O – O2 и поддержания ила во взвешенном состоянии. Переда аэротенком сточная вода должна содержать не > 150 мг/л взвешенных частиц и не > 25 мг/л нефтепродуктов: t°H2O=6-30°С; PH – 6,5-9. глубина аэротенков 2-5 м. Открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. 2-х, 3-х, 4-х коридорные.

Аэротенки подразделяются:

1. по гидродинамическому режиму (аэротенки – вытеснители(а); аэротенки – смесители(б); промежуточного типа – с рассредоточенным водородом сточных вод);

2. по способу регенерации активного или (с отдельной регенерации и без отдельной);

3. по нагрузке на активный ил (высоконагруженные для неполной очистки и обычные или низконагруженные);

4. по количеству ступеней (1-х, 2-х, многократные);

5. по режиму ввода сточных вод (проточные, полупроточные, контактные и др.);

6. по конструктивным признакам:

При наличии вредных примесей и БПК > 150 мг/л – с регенерацией.