Техніко-технологічні характеристики захисту гідросфери від промислових стоків

Стічні води забруднюються різними хімічними забруднювачами: біологічно нестійкими органічними сполуками; малотоксичними неорганічними солями; нафтопродуктами; біогенними з'єднаннями; речовинами зі специфічними токсичними властивостями, у тому числі важкими металами, біологічно твердими органічними синтетичними з'єднаннями, що не розкладаються.

Видалення зважених часток із стічних вод. Промислові і побутові стічні води містять зважені частки розчинних і нерозчинних речовин. Зважені домішки утворюють з водою дисперсну систему та підрозділяються на тверді і рідкі.

Для видалення зважених часток зі стічних вод використовують гідромеханічні процеси проціджування, відстоювання, фільтрування. Вибір методу залежить від розміру часток домішок, фізико-хімічних властивостей і концентрації зважених часток, витрати стічних вод і необхідного ступеня очищення.

Проціджування та відстоювання. Первісна стадія очищення стічних вод від зважених часток – проціджування через ґрати і сита, що встановлюють перед відстійниками з метою виділення з них крупних домішок, що можуть засмітити труби і канали. Ґрати можуть бути нерухомими, рухливими, а також сполученими з дробарками. Ґрати-дробарки являють собою агрегат, що сполучає функції ґрат і дробарки. Дробарки подрібнюють відходи, не вилучаючи їх з води.

Для видалення більш дрібних зважених речовин застосовують сита, що можуть бути двох типів: барабанні чи дискові. Сито барабанного типу являє собою сітчастий барабан з отворами 0,51мм. Продуктивність сита залежить від діаметра барабана і його довжини, а також від властивостей домішок.

Відстоювання застосовують для осадження зі стічних вод грубодисперсних домішок, осадження відбувається під дією сили ваги. Для проведення процесу використовують пісколовки, відстійники й освітлювачі. В освітлювачах одночасно з відстоюванням відбувається фільтрація стічних вод через шар зважених часток.

Пісколовки застосовують для попереднього виділення мінеральних і органічних забруднень (0,2– 0,25мм) зі стічних вод. Конструкцію пісколовок добирають у залежності від кількості стічних вод, концентрації зважених речовин. зазвичай використовують горизонтальні конструкції.

Розрізняють горизонтальні, вертикальні, радіальні, трубчасті і з похилими пластинами відстійники. Горизонтальні відстійники мають два чи більш одночасно працюючі відділення з витратою стічних вод понад 15000 м³/добу. Ефективність відстоювання в горизонтальних відстійниках досягає 60%, а вертикальних – нижча на 10–20%.

Радіальні відстійники - це круглі резервуари, що застосовують при витратах стічних вод понад 20000 м³/добу. Ефективність осадження їх складає близько 60%.

Пластинчасті відстійники мають у корпусі ряд паралельно встановлених похилих пластин між яких рухається вода, а осад сповзає до низу, у шламоприймач.

Найпоширеніші у практиці - протитічні відстійники, у яких вода й осад рухаються назустріч один одному.

Освітлювачі застосовують для очищення природних вод і для попереднього освітлення стічних вод деяких виробництв. Використовують освітлювачи зі зваженим шаром осаду, через який пропускають воду, попередньо оброблену коагулянтом. Конструкції апаратів відрізняються: 1) за формою робочої камери; 2) наявностю чи відсутністю дірчастого днища під шаром зваженого осаду; 3) способом видалення надлишкового осаду; 4) конструкцією і місцевим розташуванням осадоущільнювачів.

Для інтенсифікації процесу первинного відстоювання складноосідаючих речовин на станціях біологічного очищення застосовують відстійники–освітлювачі з природною аерацією, що являють собою вертикальні відстійники з внутрішньою камерою флокуляції.

Фільтрування застосовують для виділення зі стічних вод стрункодиспергованих твердих чи рідких речовин, видалення яких відстоюванням ускладнено. Процес фільтрування проводять з утворенням осаду на поверхні фільтруючої перегородки чи із закупоркою пір фільтруючої перегородки. Основні вимоги до фільтрів з фільтруючими перегородками – висока ефективність виділення домішок і максимальна швидкість фільтрування.

Фільтри з фільтруючими перегородками підрозділяють:

· • за характером протікання процесу – періодичні і безупинні;

· • за видом процесу – для поділу, згущення й освітлення;

· • за характеристиками тиску при фільтруванні – під вакуумом, чи під тиском при гідростатичному тиску стовпа рідини;

· • за напрямками фільтрування – униз, нагору чи убік;

· • за конструкцією;

· • за способом зняття осаду, наявності промивання і зневоднювання осаду,

· за формою і положенням поверхні фільтрування.

Для роботи з великою кількістю води, не потребуючи високих тисків, застосовують фільтри із сітчастими елементами (мікрофільтри і барабанні сітки) і фільтри з фільтруючим зернистим шаром. За характером механізму затримування зважених часток розрізняють два види фільтрування:

1) фільтрування через плівку (осад) забруднень, що утворюється на поверхні зерен завантаження;

2) фільтрування без утворення плівки забруднень.

У першому випадку затримуються частки, розмір яких більше пористого отворо матеріалу з утворенням шару забруднень, що є також фільтруючим матеріалом. Такий процес характерний для повільних фільтрів, що працюють при малих швидкостях для фільтрування не коагульованих стічних вод.

В другому випадку фільтрування відбувається в товщі шарую завантаження, де частки забруднень утримуються на зернах фільтруючого матеріалу адгезійними силами. Такий процес характерний для швидкісних фільтрів.

Процес мікрофільтрації полягає в проціджуванні стічної води через сітки з отворами розміром від 40 до 70 мкм. Мікрофільтри застосовують для очищення стічних вод від твердих і волокнистих матеріалів.

Поширені магнітні фільтри, що забезпечують ступінь очищення 80%. Такі фільтри застосовують для видалення дрібних феромагнітних часток (0,5–5,0мкм) з рідин. Крім магнітних часток фільтри уловлюють абразивні частки, пісок і інші забруднення.

Фізико-хімічні методи очищення стічних вод. До фізико-хімічних методів очищення стічних вод відносять коагуляцію, флотацію, адсорбцію, іонний обмін, екстракцію, ректифікацію, випарювання, дистиляцію, зворотній осмос і ультрафільтрацію, кристалізацію, десорбцію й ін. Ці методи використовують для видалення зі стічних вод стрункодисперсних зважених часток (твердих і рідких), розчинних газів, мінеральних і органічних речовин.

Використання фізико–хімічних методів для очищення стічних відрізняється:

1) можливістю видалення зі стічних вод токсичних, біохімічно органічних забруднень, що не окислюються; 2) досягненням глибокого і стабільного ступеню очищення; 3) можливістю повної автоматизації; 5) не зв'язаністю з діяльністю живих організмів; 6) можливістю рекуперації різних речовин.

Електрохімічні методи очищення. Для очищення стічних вод від різних розчинних і диспергованих домішок застосовують процеси анодного окислювання і катодного відновлення, електрокоагуляції, електрофлокуляції і електродіалізу. Усі ці процеси протікають на електродах при пропущенні через стічну воду постійного електричного струму. Електрохімічні методи дозволяють витягати зі стічних вод коштовні продукти при відносно простій автоматизованій технологічній схемі очищення, без використання хімічних реагентів.

Хімічні методи очищення стічних вод. До хімічних методів очищення стічних вод відносять нейтралізацію, окислювання і відновлення. Усі ці методи зв'язані з витратою різних реагентів, тому дорогі. Їх застосовують для видалення розчинних речовин і в замкнутих системах водопостачання. Хімічне очищення проводять іноді як попередню перед біологічним очищенням чи після неї як метод доочищення стічних вод.

Для очищення стічних вод окислювально-відновними методами як окислювачі використовують газоподібний і зріджений хлор, діоксид хлору, гіпохлорити кальцію і натрію, перманганат калію, пероксид водню, кисень повітря, озон і ін. У процесі окислювання токсичні забруднення, що містяться в стічних водах, у результаті хімічних реакцій переходять у менш токсичні, котрі видаляють з води.

Очищення окислювачами пов'язано з великою витратою реагентів, тому його застосовують тільки в тих випадках, коли речовини, що забруднюють стічні води, недоцільно чи не можна витягти іншими способами.

Методи відбудовного очищення стічних вод застосовують у тих випадках, коли вони містять легко відновлювані речовини. Ці методи широко використовують для видалення зі стічних вод з'єднань ртуті, хрому, миш'яку.

Реагентні методи. Для видалення зі стічних вод з'єднань ртуті, хрому, кадмію, цинку, свинцю, міді, нікелю, миш'яку й ін. поширені реагентні методи очищення. Сутність останніх полягає в перекладі розчинних у воді речовин у нерозчинні при додаванні різних реагентів з наступним відділенням їх від води у виді осадів. Як реагенти для видалення зі стічних вод іонів важких металів використовують гідроксиди кальцію і натрію, карбонат натрію, сульфіди натрію, різні відходи, наприклад ферохромовий шлак.

Біохімічні методи. Біохімічні методи застосовують для очищення господарсько–побутових і промислових стічних вод від багатьох розчинених органічних і деяких неорганічних (сірководню, сульфідів, аміаку, нітритів і ін.) речовин. Процес очищення заснований на здатності мікроорганізмів використовувати ці речовини для харчування в процесі життєдіяльності.

Відомі аеробні й анаеробні методи біохімічного очищення стічних вод. Аеробний метод заснований на використанні аеробних груп організмів, для життєдіяльності яких необхідний постійний приплив кисню і температура 20–40°С. Анаеробні методи очищення протікають без доступу кисню; їх використовують головним чином для знешкодження осадів.

Стічні води, що містять різні мінеральні солі й органічні речовини можуть бути знешкоджені термічними методами:

• концентруванням стічних вод з наступним виділенням розчинених речовин;

• окислюванням органічних речовин у присутності каталізатора при атмосферному і підвищеному тиску;

• рідиннофазним окислюванням органічних речовин;

• вогневим знешкодженням.