В. Горєлов
Набір технологій з очищення забруднених стоків містить безліч методів, які в сукупності дозволяють досягти найбільшого ефекту в процесі водоочищення для багаторазового повернення використаної води в господарську сферу
В основу частини методів покладені природні процеси, які дозволяють позбутися від забруднюючих воду речовин. Інші способи є чисто технологічними рішеннями. І ті й інші доповнюють один одного, утворюючи чітку систему, спрямовану на захист навколишнього середовища і збереження водних ресурсів.
За способом впливу на забруднюючі речовини методи можна розділити на три основні категорії: механічні, фізико-хімічні та біологічні.
механічне очищення
Суть механічної водоочистки полягає у впливі на що містяться в побутових стоках забруднюючі домішки за допомогою осадження, флотації та фільтрування. Кожен з цих способів використовується для очищення стоків від певних домішок, що характеризуються розміром і масою частинок.
Так, осадження застосовується для видалення з води домішок, що складаються з великих фракцій, таких як пісок або суспензії. Пристрої для механічної водоочищення при цьому використовують силу тяжіння або відцентрову силу і прекрасно справляються із забруднюючими фракціями великих - від 0,15 мм - розмірів.
Зазвичай очищення відбувається в відстійниках, розташованих каскадами, де стоки деякий час відстоюються в кожному по черзі. Потім частково освітлена після каскадного відстоювання вода під тиском подається на наступний етап очисного процесу (рис. 1).
Мал. 1. Каскадний відстійник
Методом флотації не тільки усуваються грубі домішки, такі як суспензії різної природи, а й нафту (рис. 2). При цьому дрібні бульбашки повітря прикріплюються до частинкам домішок і виносять їх на поверхню у вигляді піни, яка в свою чергу видаляється з поверхні води механічними пристроями. Насичення води, що очищається повітряними бульбашками здійснюється під тиском через пористі матеріали або форсунки, з іспользованіемтурбін або електролізу - цей процес називається електрофлотаціі.
Мал. 2. Флотаційна установка
Фільтрування є найпопулярнішим методом очищення води від суспензій і фракцій більш тонкого порядку і широко поширене в виробничих процесах, в яких для технологічних цілей використовується оборотна вода. При фільтруванні застосовуються матеріали, що володіють різним ступенем пористості, через які пропускається забруднена або використана вода. Грубі фракції (рис. 3) затримуються за допомогою сіток з певними розмірами вічок.
Мал. 3. Відсік механічного очищення
Фізико-хімічні методи
Очищення стічних вод може здійснюватися і фізико-хімічним методом у випадках, коли необхідно позбутися від забруднень більш дрібної фракції - від 0,1 до 10 мкм - і колоїдних домішок з розміром частинок від 0,001 до 0,1 мкм. Також цей спосіб дозволяє очистити воду від кислотного, лужного та іонного (тільки від деяких іонів) забруднення. Методика фізико-хімічної очистки містить кілька способів, спрямованих на конкретні забруднювачі води.
Нейтралізація. Цей спосіб застосовується в основному для боротьби з кислотним або лужним забрудненням. Проти кислоти використовують речовини, що містять підставу, і навпаки, проти лугу використовують кислотосодержащие реагенти. Наприклад, для нейтралізації кислих середовищ широко застосовуються аміак, мармурова крихта, вапно, сода, зола, шлак та ін.
Ці два способи дуже схожі між собою за принципом впливу на дрібнофракційних і колоїдні забруднювачі. Тільки в першому випадку для зв'язування забруднювачів застосовуються мінеральні сполуки, такі як солі тривалентних алюмінію і заліза, а в другому - високомолекулярні речовини, такі як активована кремнієва кислота. Також в якості флокулянтів можуть використовуватися і деякі органічні полімери: поліакріломід, поліетиленімін, крохмаль і ін.
При коагуляції малорозчинні гідроксиди алюмінію і заліза, отримані в результаті гідролізу, зв'язуються з домішками органічного та неорганічного походження і утворюють пластівці, які мають сітчасту і пухку структуру, які досить легко витягуються з води. При цьому в великому обсязі утворюється осад, який має до 99% вологості, який вимагає утилізації, що є відчутним недоліком цього способу.
При флокуляції активні групи реагенту зв'язуються відразу з декількома твердими частинками забруднювачів з утворенням тих же пластівців. На жаль, ще не знайдений такий флокулянт, який став би універсальним сполучною для різних забруднювачів, що і є недоліком цього способу. Хоча, якщо флокуляция правильно організована, існує можливість виділяти певні компоненти в досить повному обсязі для повторного їх використання.
Зворотній осмос. Цей спосіб використовується для глибокого очищення побутових і промислових стоків. Суть його полягає в підвищеному ступені фільтрації, або гіперфільтрації, забрудненої води, що здійснюється через напівпроникну мембрану під високим тиском в 3-8 МПа. На мембрані відбувається поділ розчинів, і крізь неї проникають тільки молекули води. Решта ж молекули і іони забруднювачів затримуються. Вибірковість мембрани по відношенню до забруднюючих речовин і її проникність є основною умовою ефективності даного процесу, який дозволяє виділяти і повторно використовувати такі речовини, як кислоти, солі, цукор та інше. Зворотний осмос доцільний в якості наступного етапу після проведення більш грубих стадій очищення.
Іонообмінний спосіб. Він заснований на здатності катіонних або аніонних груп забруднювачів вступати в реакцію з катионитами або аніонітами іонообмінних смол, які виступають в цьому процесі в якості фільтрів, і осідати на них. Іоніти можуть бути сильно-і слабокислотні, а аніоніти - сильно- і слабоосновнимі. При цьому способі водоочищення можливо регенерувати іонообмінні смоли і використовувати їх повторно, але що більш важливо - виділяти конкретні речовини із забруднених стоків.
Деструктивний метод. У разі, якщо в силу різних причин якусь речовину видалити повністю із забруднених стічних вод не представляється можливим, для водоочищення можна використовувати деструктивний метод, що полягає в розкладанні забруднюючих речовин на складові, які не роблять негативного впливу на навколишнє середовище. Ось кілька основних деструктивних методів, що використовуються при очищенні стічних вод.
Парофазне окислення. При температурі 900-1100 ° С відбувається спалювання органічного речовини стічних вод з високим ступенем знезараження при отриманні мінімальної кількості відходів, але з великими енергетичними затратами.
Жидкофазное окислення. Органічна речовина, що міститься в стоках, окислюється киснем при температурі 350 ° С під тиском в 60-70 атм. з отриманням пара, CO2 і води, які, в свою чергу, також можуть використовуватися для виробництва електроенергії або пара. Недолік - підвищена енергоємність, накип та корозія, що роблять устаткування недовговічним.
Парофазне каталітичне окислення органіки стічної води киснем при температурі від 260 до 540 ° С дозволяє домогтися високого відсотка знезараження води - до 95%. Але при цьому спосіб має великою енергоємністю і містить небезпеку отруєння каталізатором.
Окислювальна деструкція. Органічне речовина забруднених вод окислюється хімічними сполуками, такими як озон, перманганат калію, персульфат, біхромати та іншими. Доступний і простий у використанні, не вимагає особливих енерговитрат, але має і свої недоліки, такі як висока вартість окислювачів і суворе дотримання точної їх дозування.
біологічні методи
Незважаючи на те, що і механічні, і фізико-хімічні методи ґрунтовно звільняють воду від забруднюючих речовин, все-таки повного ефекту з очищення стічних вод від безлічі органічних домішок - як простих, так і складних - вони не дають. Для більш ретельного знезараження стоків перед тим, як їх скинути у водойми, застосовується біологічна очистка (рис. 4). В основі цього методу лежить здатність деяких мікроорганізмів (за певних умов) розщеплювати органіку на більш прості складові, такі як вода, вуглекислота, сульфат-іони, нітрити та інше. Іншими словами, при цьому методі відбувається мінералізація органіки.
Мал. 4. Біологічна очистка вод
За типом життєдіяльності мікроорганізмів, що беруть участь в процесі очищення, методи діляться на аеробні та анаеробні. Аеробні процеси протікають в кисневому середовищі, а анаеробні, навпаки, при відсутності кисню. Є ще мікроорганізми, які вимагають для своєї життєдіяльності наявність азоту. Засвоєння азотистих з'єднань, що протікає в кисневому середовищі, називається нітрифікація. А в середовищі, де кисень відсутній, - денітрифікацією.
Аеробні методи біологічної очистки розрізняються за типом резервуарів, в яких і відбуваються процеси окислення органічних речовин. Резервуари можуть бути як природного походження - біологічні ставки і фільтруючі поля, так і штучного - аеротенки і біофільтри.
Так звані поля фільтрації є спеціально відведеними ділянками землі, заселеними аеробними мікроорганізмами, на які скидаються забруднені стоки. У процесі життєдіяльності цих мікроорганізмів органіка, що забруднює воду, розкладається на вуглекислий газ і Н2О, і паралельно з цим синтезується біомаса бактерій.
Ставки для біологічного очищення стічних вод характеризуються перш за все тим, що в них повністю відсутня (або зовсім невелике) протягом, вони мають дуже невелику глибину і безліч мікроводоростей, які виробляють кисень, і рясно заселені найпростішими організмами, які харчуються бактеріями. Під впливом мікроорганізмів органічні речовини минерализуются і виводяться з води. Застосування біологічних ставків не обмежується тільки очищенням стоків, але може - і використовується - і для очищення річкової води, яка впадає в водосховища.
На жаль, дані системи біологічної очистки мають і свої мінуси:
- сезонність протікання процесів;
- мала пропускна здатність;
- велика площа відведених ділянок;
- необхідність постійного спостереження за рівнем ґрунтових вод.
Аеротенки і біофільтри нагадують штучні споруди для біологічного очищення стічних вод. У них активізація процесу мінералізації забруднюючих речовин досягається створенням і підтриманням таких необхідних умов, при яких мікроорганізми здатні максимально ефективно переробляти органічні забруднювачі. За своєю суттю це імітатори природних процесів. Аеротенки імітують біологічні ставки, а біофільтри - фільтраційні поля.
Аеротенки - це ємності глибиною до 6 м, в яких на пластівцях активного мулу розташовуються масові поселення мікроорганізмів, здатних розщеплювати органічні речовини. Стоки після очищення в аеротенках направляються в відстійники, в яких активний мул випадає в осад. Частина обложеного мулу відправляється на регенерацію і потім знову потрапляє в аеротенк.
Біофільтр відрізняється від аеротенках тим, що замість активного мулу в ньому використовується крупнозернистий матеріал, який є стаціонарним носієм для мікроорганізмів. Переваги біофільтрів перед аеротенках полягають в їх більш простої конструкції, підвищеної надійності і здатності успішно протистояти періодичним перевантаженням за ступенем забруднення і обсягом вступників стоків.
Система біологічної очистки стоків за своєю суттю жива система, ефективність та продуктивність якої обмежена певними факторами, найважливішим з яких є гранично допустима концентрація органічних забруднюючих речовин. Тому, щоб не допустити масової загибелі мікроорганізмів, в систему необхідно подавати стічні води, що пройшли попереднє очищення і в яких гранична концентрація не повинна перевищувати наступних параметрів:
- нафтопродукти ≤ 25,0 мг / л;
- СПАР ≤ 20,0 мг / л;
- сульфіди 1,0 мг / л;
- мідь ≤ 0,5 мг / л;
- хром ≤ 2,5 мг / л;
- цинк ≤ 1,0 мг / л;
- азот ≤ 5,0 мг / л;
- фосфор ≤ 1,0 мг / л.
У випадках, якщо присутність органічних забруднювачів в стічних водах перевищує 1000 мг / л, застосовується анаеробний метод біологічного очищення, при якому немає потреби в додатковій аерації води і в утилізації одержуваних надлишків біомаси. До того ж самі ємності для анаеробної очистки, виготовлені із залізобетону або металу, оснащені мінімальною кількістю нестандартних пристроїв і обладнання, що також є позитивною стороною даного методу. Але є і негативний момент, який полягає у виділенні метану в навколишнє атмосферу в процесі роботи анаеробних мікроорганізмів і вимагає створення системи, що дозволяє проводити постійний моніторинг його концентрації в повітрі.
Як вже зазначалося вище, процес очищення стічних вод вимагає комплексного застосування перелічених способів в тому чи іншому випадку. Адже навіть після етапу біологічної очистки отриману воду можна відразу скидати в природне середовище - її необхідно піддати додатковому озонуванню або УФ-опромінення.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm . Підписуйтесь!
Вас може зацікавити:
Вам також може сподобатися
Замовлення було відправлено, з Вами зв'яжеться наш менеджер.
