МЕТОДЫ  ОЧИСТКИ  СТОЧНЫХ  ВОД

Ясинская  Аделина  Владимировна

студент  2  курса  кафедры  «ХХТиЭ»  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Email :  www.inkar_18@mail.ru

Шарифканова  Гафура  Нигметкановна

научный  руководитель,  канд.  хим.  наук,  доцент,  кафедры  «ХХ  ТиЭ»  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Джакупова  Инкар  Борисовна

научный  руководитель,  магистр  экологии,  ст.  преподаватель  кафедры  «ХХТиЭ»  АТУ,  Республика  Казахстан,  г.  Алматы

Сточные  воды  могут  поступать  на  городские  очистные  сооружения,  на  очистные  сооружения  предприятия,  на  локальные  очистные  сооружения  (предприятий,  малых  хозяйств,  домохозяйств)  на  рисунке  1  представлена  обобщенная  схема  поступления  и  организации  очистки  сточных  вод.

В  зависимости  от  соотношения  мощности  производственных  и  городских  очистных  сооружений  сточные  воды  промышленного  предприятия  могут  направляться  на  городские  очистные  сооружения  и  наоборот.  Смешивать  эти  стоки  перед  очисткой  часто  оказывается  выгодно.  В  хозяйственно-фекальных  стоках,  как  правило,  много  азота  и  фосфора,  в  производственных-углерода,  поэтому  их  смешение  часто  обеспечивает  более  оптимальное  соотношение  С:N,  С:Р,  необходимое  для  нормальной  работы  биологической  стадии  очистки.

Локальные  очистные  сооружения  (ЛОС)  малых  хозяйств,  домохозяйств  используются  для  очистки  коммунально-бытовых  стоков,  когда  жилые  застройки  ввиду  своего  размещения  не  могут  быть  подключены  к  центральным  канализационным  сетям  и  очистным  сооружениям.

Производственные  локальные  очистные  сооружения  (ЛОС)  используются,  если  сточные  воды  содержат  специфические  агрессивные  или  биотоксичные  загрязнения,  не  допускающие  смешения  различных  стоков,  или  ценные  компоненты,  которые  могут  быть  извлечены  из  промышленных  стоков.  Затраты  на  очистку  такого  стока  в  общих  очистных  сооружениях  гораздо  выше,  чем  в  локальных.  На  ЛОС  происходит  удаление  основной  массы  загрязнений,  что  позволяет  затем  направить  стоки  на  общепроизводственные  очистные  сооружения.  В  зависимости  от  принимаемых  схем  очистки  локальные  сооружения  могут  быть  как  последней  стадией  очистки  для  промышленных  стоков,  так  и  промежуточной-перед  направлением  стоков  на  биологическую  очистку  [4].

Рисунок  1.  Обобщенная  схема  организации  очистки  сточных  вод

Обработка  производственных  сточных  вод  в  общем  случае  включает  подготовительную  очистку  извлечение  примесей,  деструктивную  очистку

Задача  подготовительной  очистки  —  подготовка  сточных  вод  для  обеспечения  возможности  их  транспортирования  и  дальнейшей  очистки.  С  этой  целью  используются:

·     усреднение  сточных  вод  —  часто  в  емкости-усреднителе  с  мешалками  и  аэрацией  воздухом.  Размеры  емкости-усреднителя  и  соответственно  время  пребывания  сточной  воды  (время  гидравлического  удерживания)  составляет  обычно  18—24  ч.  Для  предотвращения  распространения  неприятных  запахов  эти  емкости  могут  быть  в  закрытом  исполнении  и  оборудоваться  биофильтром  для  очистки  воздуха  ;

·     нейтрализация  сточных  вод-обычно  известковым  молоком  для  кислых  вод,  раствором  НС1,  H₂S0₄или  С0₂  —  для  щелочных.  Наиболее удачные  решения  такие,  при  которых  для  нейтрализации  используются  отходы  производства,  или  при  смешивании  в  усреднителе  стоков  с  разным  рН;

·     охлаждение  горячих  вод,  удаление  взрывоопасных  газов  и  другие  процедуры.

Для  извлечения  примесей  используются  любые  методы  очистки,  сопровождающиеся  выделением  загрязнений  из  воды  в  виде  твердой,  жидкой  или  газообразной  фазы.  В  регенеративных  методах  извлекаемые  примеси  возвращаются  в  производство  как  ценный  продукт.  Примеры  методов  для  удаления  примесей:

·     осаждение  взвесей  в  отстойниках;

·     центрифугирование  и  седиментация  взвешенных  примесей  с  удельным  весом  более  1  г/см³  под  действием  центробежных  сил  в  открытых  и  напорных  гидроциклонах;

·     удаление  свободно  плавающих  примесей  в  нефтеловушках,  жироловушках  и  т.  п.;

·     удаление  масел,  нефтепродуктов  и  примесей  путем  седиментации  сорбции  в  нефтеловушках;

·     флотационное  и  электрофлотационное  удаление  примесей,  легко  образующих  устойчивую  пену  с  пузырьками  воздуха,  например  жира  из  стоков  молокозаводов;

·     экстракционное  извлечение  фенола  из  сточных  вод  органическими  растворителями  при  содержании  его  в  стоках  >1000  мг/л;

·     адсорбция  примесей  на  активированном  угле,  ионообменных  смолах,  специальных  сорбентах,  а  также  глине,  торфе,  опилках,  коре,  золе  и  т.  п.;

·     контактная  фильтрация  через  слой  песка  или  другие  материалы  с  использованием  быстрых  фильтров,  динамических  фильтров  для  удаления  тонких  взвесей,  фосфатов,  клеток  микроорганизмов;

·     фильтрование  через  нейтрализующие  материалы:  известняк,  доломит,  магнезит,  обожженный  магнезит,  мел  и  т.  п.;

·     фильтрование  через  тканевые  материалы  для  удаления  грибного  мицелия  из  сточных  вод  производства  антибиотиков;

·     реагентная  обработка  коагулянтами  на  основе  солей  Fe³⁺,  А1³⁺,  гидроксихлорида  и  оксихлорида  алюминия,  известью,  полимерными  флокулянтами  с  последующей  седиментацией  сорбированных  примесей:  при  водоподготовке  питьевой  воды;  как  самостоятельный  метод  очистки  при  обработке  токсичных  стоков,  например  гальванических  производств;  при  доочистке  сточных  вод  после  биологической  очистки;  для  улучшения  седиментационных  свойств  активного  ила  при  его  отстаивании  во  вторичных  отстойниках;  для  удаления  части  загрязнений  на  стадии  предочистки  сточных  вод  перед  биологической  очисткой.  Коагуляция  и  флокуляция  загрязнений  на  стадии  предочистки  позволяет  снизить  энергозатраты  на  биологическую  очистку,  уменьшить  биотоксичность  стоков,  объем  аэротенков;  химическое  осаждение,  например,  цианидов  ионами  Ғе²⁺,  тяжелых  металлов  известью,  фосфатов  солями  железа,  алюминия,  кальция,  известью;

·     электрокоагуляция,  гальванокоагуляция  примесей  с  использованием электрохимического  растворения  металлов,  например,  для  удаления фосфатов,  тяжелых  металлов,  нефтепродуктов;

·     аэрация  с  целью  десорбции  таких  газов,  как  H₂S,  NH₃,  С0₂,  S0₂,  и  легкокипящих  органических  растворителей  из  жидкости  при  продувке  ее  воздухом;

·     эвапорация-десорбция  газов  и  легколетучих  веществ  из  сточной  воды и  переход  их  во  вводимый  в  воду  острый  пар,  например,  для  извлечения фенола,  аммиака;

·     термическое  упаривание,  дистилляция,  сушка;

·   мембранное  разделение:  микрофильтрация  взвесей  и  коллоидов;  ультрафильтрация  для  извлечения  высокомолекулярных  растворимых  компонентов;  обратный  осмос  для  деминерализации  воды;

·     магнитная,  ультразвуковая  обработка  и  другие  методы,  известные  по  использованию  в  различных  технологических  процессах  [3].

Среди  всех  методов  извлечения  примесей  наиболее  важна  механическая очистка,  предназначенная  для  задержания  нерастворенных  примесей  и  используемая  на  первых  стадиях  практически  всех  схем  очистки.  К  сооружениям  механической  очистки  относятся:  решетки  и  сита  (для  задержания  крупных  примесей),  песколовки  (для  улавливания  минеральных  примесей,  песка),  отстойники  и  ловушки  (для  медленно  оседающих  и  плавающих  примесей)  и  фильтры  (для  нерастворенных  примесей).

Остаточное  содержание  загрязнений  в  сточных  водах  после  извлечения  примесей  обычно  еще  велико  (десятки-сотни  мг/л),  поэтому  дальнейшую  очистку  воды  проводят  одним  из  методов  деструкции  с  переводом  загрязнений  в  безвредные  соединения.

Методы  деструктивной  очистки   связаны  с  разрушением  загрязнений  окислением  или  восстановлением  до  безвредных  веществ  и  удалением  части  продуктов  реакции  в  виде  осадков  или  газов.  Для  разрушения  используются:

·     биологическая  (биохимическая)  очистка  (окисление,  восстановление,  деструкция,  трансформация);

·   химическое  окисление,  например,  цианистых  соединений  «активным  хлором»,  серосодержащих  соединений-пероксидом  водорода,  реактивом  Фентона  (Н₂0₂+Ғе²⁺),  фенолов,  нефтепродуктов,  красителей,  синтетических  ПАВ,  хинонов,  гидрохинонов  и  других  соединений  —  озоном;

·     химическое  восстановление  водородом  —  для  обесцвечивания  окрашенных  сточных  вод  предприятий  текстильной  промышленности  (восстановление  азокрасителей);

·     термическая  деструкция  (сжигание);

·     жидкофазное  окисление  загрязнений  воздухом  в  нагретой  сточной  воде  или  в  осадке  сточных  вод  при  температуре  до  150  °С  и  давлении  0,5—1  МПа;

·     окисление  при  сверхкритических  параметрах  при  температуре  370—420  °Си  давлении  20—25  МПа;

·     фотокаталитическое  окисление  стойких  поллютантов  (нефтепродуктов,  ПАУ,  хлорорганических  соединений,  цианидов  и  др.)  под  действием  ультрафиолета  в  присутствии  ТЮ₂,  0₃,  Н₂0₂;

·     окисление  осадков  и  избыточного  активного  ила  в  условиях  аэрозольного  катализа;

·     адсорбционно-каталитическое  окисление;

·     электрохимическое  окисление  и  другие  способы  обработки  сточной  воды.

Многие  из  методов  химической  очистки  сточных  вод  трудоемки  и  недостаточно  эффективны.  Методы  очистки  стоков,  основанные  на  сжигании,  дистилляции,  термической  деструкции,  энергозатратны,  требуют  значительных  капиталовложений  и  нежелательны  с  экологической  точки  зрения,  так  как  приводят  к  значительным  выбросам  в  атмосферу  диоксида  углерода,  оксидов  азота  и  других  загрязнений.

В  типичной  схеме  очистки  можно  выделить  три  стадии.

Первичная  очистка .  В  ходе  ее  из  воды  извлекают  крупный  мусор,  крупнодисперсные  примеси  и  взвешенные  вещества  механическим  способом:  на  решетках,  в  песколовках,  отстойниках,  а  также  в  гидроциклонах,  флотационных  установках  и  других  сооружениях.  Поверхностные  загрязнения  удаляют  отстойниками,  нефтеловушками,  бензомаслоуловителями,  жироловками,  смолоуловителями  и  т.  п.

Вторичная  очистка .  На  этой  стадии  осуществляется  разложение  содержащихся  в  сточных  водах  органических  веществ,  наиболее  часто  биологической  деструкцией  под  действием  микроорганизмов  [1].

Типичные  данные  по  эффективности  первичной  и  вторичной  очистки  приведены  в  таблице  1.

Показатели  эффективности  методов  первичной  и  вторичной  очистки

Таблица  1.

При  первичной  и  вторичной  очистке  типичные  производственные  и  хозяйственно-бытовые  стоки  не  полностью  освобождаются  от  органических  и  взвешенных  веществ,  содержат  избыточные  количества  азота  и  фосфора,  поэтому  возникает  необходимость  их  доочистки  —  третичной  очистки  (глубокой  доочистки).  На  этой  стадии  осуществляют  физическую,  химическую  или  биологическую  обработку  сточных  вод,  при  которой  из  них  удаляют  неорганические  загрязняющие  вещества,  биогенные  элементы  (азот,  фосфор)  и  бионеразлагаемые  органические  соединения.

Наиболее  широко  используемые  физические  и  химические  способы  третичной  очистки  для  удаления  взвешенных  веществ  —  осветление  в  полочных  отстойниках,  фильтрование  через  зернистые  загрузки,  микрофильтрация,  пенная  флотация;  растворимых  соединений  —  адсорбция  органических  веществ  на  активированных  углях,  реагентная  обработка  флокулянтами  и  коагулянтами,  озонирование  в  сочетании  с  фильтрацией;  для  обезвреживания  патогенной  микрофлоры  и  гельминтов  —  обеззараживание  (дезинфекция)  воды.

Третичная  очистка  позволяет  довести  сточные  воды  до  уровня,  соответствующего  требуемым  стандартам  очистки.  Так,  нормой  вторичной  очистки  является  снижение  БПК_п  до  15  мг/л  и  взвешенных  веществ  в  воде  до  70  мг/л,  а  при  использовании  способов  третичной  очистки  происходит  снижение  БПК_п  до  3—5  мг/л,  концентрации  взвешенных  веществ  —  до  1—2  мг/л.  После  полной  очистки  сточных  вод  их  спускают  в  водоемы  или  возвращают  на  производство  как  оборотные  воды.  При  понижении  требований  к  качеству  очищенной  воды,  например  при  сбросе  небольшого  количества  сточной  воды  в  мощный  водоем  или  рецикле  воды  на  предприятие,  для  уменьшения  затрат  на  очистку  сначала  исключают  доочистку,  а  затем  вторичную  очистку.

В  ряде  случаев  для  удаления  загрязнений  используются  схемы  очистки,  не  включающие  биологические  методы.  Например,  очистка  производственных  сточных  вод  реагентным  способом  с  применением  коагулянтов  (рис.  4)  включает  следующие  основные  стадии:

1.  приготовление  и  дозирование  реагентов;

2.  смешивание  реагентов  с  водой;

3.  хлопьеобразование;

4.  отделение  хлопьевидных  примесей  от  воды  отстаиванием  и  фильтрованием.

Сточная  вода

Рисунок  3.  Технологическая  схема  очистной  станции  с  механической  и  реагентной  очисткой  сточных  вод  коагулянтами  (по  Л.И.  Цветковой  и  др.,  1999)

Большинство  технологических  схем  очистки  сточной  воды  включают  стадию  биологической  очистки,  принадлежащей  к  деструктивным  методам  и  являющейся  наиболее  распространенной  среди  всех  методов  очистки  [2].

Список  литературы:

1.Березюк  В.Г.,  Евтюхова  О.В.,  Беличенко  Ю.П.,  Касимов  А.М.  Очистка  сточных  вод  с  применением  поверхностных  веществ.  М.:  /  Металлургия,  1987.  —  95  с.

2.Воронов  Ю.В.,  Яковлев  С.В.  Водоотведение  и  очистка  сточных  вод.  Учебник  для  вузов/  М.:  Издательство  Ассоциации  строительных  вузов,  2006  —  704  с.,  ил.  —ISBN  5-93093-119-4,  dpi  300

3.Лоренц  В.И.  Очистка  сточных  вод  предприятий  пищевой  промышленности.  Монография\Киев,  «Будвельник»\,  1972,  —  стр.  188.

4.Смирнов  А.Д.  Сорбционная  очистка  воды.  Изд.  "Химия",  1982.  —  168  с.