Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем - ПДС (предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов.
Все методы очистки используются в разных ситуациях и в зависимости от степени загрязнения вод. Самым действенным выходом будет выбор того или иного способа очистки сточных вод от вредных примесей, а также выбор очистного сооружения. Выбор системы очистки сточных вод является сложным, так как вода может содержать в себе самые разные примеси в любом количестве. В то же время, постоянно ужесточаются требования к качеству самой воды. Разные методы очистки применяются в зависимости от того, что нужно получить на выходе. К примеру, электродиализ, выпаривание, дистилляция, ионный обмен и другие методы позволяют получить воду, пригодную для повторного использования, так как снижают содержание соли в них. Если вода прошла обессоливание, её можно использовать в различных технических целях, например, получать пар, промывать оборудование или его отдельные детали, охлаждать оборудование, и т. п. Довольно часто очищенные сточные воды используют в качестве источника щелочей, кислот и других ценных компонентов. Очистное оборудование подбирается в зависимости от того, какие присутствуют загрязнители в воде и от исходных характеристик очистных сооружений. От выбора технологических схем очистки воды, от типа сооружения зависит качество очистки и возможность перехода на замкнутый водооборотный цикл, что немало важно для предприятий.
Задание:
1. Проанализировать методы очистки производственных сбросов.
2. Вариант задания получить у преподавателя.
3. Определить виды загрязнения.
4. Установить приемлемые методы очистки сточных вод. Выбрать нужные очистные сооружения.
5. Описание состава сточных вод для составления схемы очистки и подбора сооружений указаны в вариантах задания и в таблице 1.
Таблица 1. Данные для выбора методов очистки сточных вод
| Тип загрязняющих веществ | Группа загрязнений | Методы очистки сточных вод |
| Грубодисперсные взвешенные вещества | Взвешенные вещества с размером частиц более 0,5 мм | Просеивание |
| Первичное отстаивание без реагентов | ||
| Фильтрация | ||
| Грубодисперсные эмульгированные частицы | Капельные загрязнения, органические вещества, не смешивающиеся с водой | Гравитационная сепарация |
| Фильтрация | ||
| Флотация | ||
| Электрофлотация | ||
| Микрочастицы | Взвешенные вещества с размером частиц более 0,01 мм | Фильтрация |
| Коагуляция | ||
| Флокуляция | ||
| Напорная флотация | ||
| Песок | Мелкая твердая фракция | Отстаивание |
| Песколовки | ||
| Стабильные эмульсии | Нефтепродукты в количестве > 5 мг/л, вещества, экстрагируемые серным эфиром | Тонкослойная седиментация |
| Напорная флотация | ||
| Электрофлотация | ||
| Коллоидные частицы оксида железа, суспензии, пены, эмульсии | Размер частиц от 0,1 до 10 мкм | Микрофильтрация |
| Электрофлотация | ||
| Едкие жидкости | Различные кислоты (азотная, серная, соляная, ортофосфорная, уксусная эссенция и составы из них, такие как аккумуляторная жидкость, флюсы для пайки и др.), рН <7; щёлочи (едкое кали, едкий натр, концентрированные растворы аммиака), рН > 7; другие опасные соединения (бихроматы, кальцинированная сода, карбонат калия или аммония, нитрат серебра, концентрированные растворы перекиси водорода, отбеливатели, растворы йода) | Нейтрализация |
| Масла | Концентрация масел более 10 мг/л | Гравитационная сепарация |
| Флотация | ||
| Электрофлотация | ||
| Фенолы | Концентрация фенолов 0,5 — 5 мг/л | Биологическая очистка + озонирование |
| Сорбция на активированном угле | ||
| Концентрация фенолов 5 — 500 мг/л | Биологическая очистка | |
| Флотация | ||
| Биологическая очистка | ||
| Коагуляция | ||
| Озонирование | ||
| Содержание органических примесей 10000 -1200000 мг/л | Циклогексанол, бензол, бутадиен, ацетилен, мочевина, белки, жиры, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ) | Биологическая очистка |
| Химическое окисление (озон) | ||
| Сорбция на активированном угле | ||
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, Cd2+ - ионы кадмия | Концентрации Cu2+, Zn2+, Ni2+, Feобщ,Cd2+ 5 — 100 мг/л | Электрофлотация |
| Реагентный | ||
| Отстаивание | ||
| Электродиализ | ||
| Электрокоагуляция | ||
| Ультрафильтрация | ||
| Ионный обмен | ||
| Цианиды | Концентрация CN− 1 — 10 мг/л | Химическое окисление |
| Электрофлотация | ||
| Электрохимическое окисление | ||
| Хром (VI) | Концентрация Cr6+ 1 — 100 мг/л | Химическое восстановление |
| электрофлотация | ||
| Электрохимическое восстановление | ||
| Электрокоагуляция | ||
| Сульфаты | Концентрация (SO4)2- > 2000 мг/л Концентрация (SO4)2- < 2000 мг/л | Реагентный |
| Отстаивание | ||
| Фильтрация | ||
| Вакуумное выпаривание | ||
| Нанофильтрация | ||
| Обратный осмос | ||
| Хлориды | Концентрация Cl− > 300 мг/л | Обратный осмос |
| Вакуумное выпаривание | ||
| Электродиализ | ||
| Поверхностно-активные вещества | Анионные и неионогенные ПАВ | Флотация |
| Электрофлотация | ||
| Сорбция на активированном угле | ||
| Анионные, катионные и неионогенные ПАВ | Ультрафильтрация | |
| Нанофильтрация | ||
| Озонирование | ||
| Азот общий, азот аммонийный | Капролактам, сульфат аммония | Нитри-денитрификация |
| Флотация | ||
| Биофильтры | ||
| Иловые поля | ||
| Фосфаты, общий фосфор | Водорастворимые удобрения – суперфосфат; труднорастворимые удобрения – фосфоритная мука | Биологическая очистка активным илом |
| Коагуляция | ||
| Эфирорастворимые вещества | Нефтепродукты | Нефтеловушки |
| Флотациия | ||
| Песчано-гравийные фильтры | ||
| Биологическая очистка активным илом | ||
| Ртуть хлористая | Стоки гальванических, красильных и меховых фабрик, химических и кожевенных производств | Реагентный |
| Сорбция | ||
| Электрокаталитический | ||
| Карбофос | Пестициды | Адсорбция |
| Фтор | Стоки горных, химических и металлургических производств | Сорбция |
| Соединения металлов: в т.ч. алюминий остаточный | Кадмий, хром, медь, никель, цинк, алюминий, свинец, железо, калий | Сорбция активированным углем |
| Электрофлотация | ||
| Анилин | Аминосоединения ароматического ряда | Адсорбция |
| Экстракция | ||
| Ионный обмен | ||
| Полициклические соединения | Бенз(А)пирен, бифенилы | Биологическая очистка |
| коагуляция | ||
| флокуляция | ||
| Ароматические соединения | Углеводороды – бензол, толуол, ксилол; | Экстракция |
| Адсорбция | ||
| Неорганические соединения | Тетраэтилсвинец, соединения бериллия, титана, ртути, хрома шестивалентного и оксида углерода, соединения бора, соли натрия, лития и магния | Биологическая очистка активным илом |
| Лигнин | Сточные воды целлюлозно–бумажного производства | Коагуляция |
| Кора | Сточные воды целлюлозно–бумажного производства | Процеживание |
| Смолы | Нефтепродукты | Отстаивание |
| Фильтрация | ||
| Флотация | ||
| Плотный осадок | Песок, шлам, зола | Фильтрация |
| Отстаивание | ||
| Избыточный ил | Иловые поля | |
| Органические красители | Сточные воды красильно-отделочного производства | Сорбция |
| Фильтрация | ||
| Биологическая очистка активным илом | ||
| Реагентные | ||
| Сероводород | Нефтепродукты | Сорбция |
| Белки, углеводы | Бытовые сточные воды, отходы пищевой промышленности | Биологическая очистка активным илом |
| Жирные кислоты | Бытовые сточные воды, отходы пищевой промышленности | Биологическая очистка активным илом (анаэробная стадия) |
| Взвешенные вещества | Хлопья ила | Флотация |
| Коагуляция | ||
| Твердая фракция | Металлический лом, шлам | Процеживание |
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Вариант 1
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | твердые мелкие фракции |
| эфирорастворимые вещества | химические вещества |
| сульфаты | химическое вещество |
| хлориды | химические вещества |
| анилин | химические вещества |
Вариант 2
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | твердые мелкие фракции |
| ртуть хлористая | химическое вещество |
| карбофос | химическое вещество |
| фенол | химическое вещество |
| металлический лом | твердая фракция |
| эфирорастворимые вещества | химические вещества |
Вариант 3
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | крупные фракции |
| микрочастицы | хлопья ила |
| эфирорастворимые вещества | химические вещества |
| алюминий остаточный | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Zn2+ -ионы свинца | химические вещества |
Вариант 4
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| песок | мелкая твердая фракция |
| микрочастицы | хлопья ила |
| металлический лом | твердая фракция |
| хлориды | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Zn2+ -ионы свинца | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| фтор | химические вещества |
Вариант5
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| фтор | химические вещества |
| соли аммония | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, Cd2+ - ионы кадмия | химические вещества |
Вариант 6
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| серная кислота | химические вещества |
| смолистые вещества | химические вещества |
| жирные вещества | химические вещества |
| органические вещества | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| карбофос | химические вещества |
Вариант 7
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| нефтепродукты | мелкие фракции |
| СПАВ (поверхностно активные вещества) | химические вещества |
| соли аммония | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| серная кислота | химические вещества |
| ртуть хлористая | химические вещества |
Вариант 8
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| фенол | химические вещества |
| нефтепродукты | химические вещества |
| СПАВ (поверхностно активные вещества) | химические вещества |
| полициклические соединения | химические вещества |
| ароматические соединения | химические вещества |
| ароматические соединения (углеводороды) | химические вещества |
| неорганические соединения | химические вещества |
Вариант 9
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| неорганические соединения | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| микрочастицы | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| хлориды | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, Cd2+ - ионы кадмия | химические вещества |
Вариант 10
Состав сточной воды на химическом промышленном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | жидкая мелкая фаза |
| СПАВ (поверхностно активные вещества) | химические вещества |
| нефтепродукты | химические вещества |
| органические красители | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| неорганические вещества | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, Cd2+ - ионы кадмия | химические вещества |
Вариант 11
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | жидкая мелкая фракция |
| кора | твердая фракция |
| лигнин | жидкая фракция |
| смола | твердая фракция |
| хлор | химические вещества |
| сернистая кислота | химические вещества |
Вариант 12
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины (в окорочном цехе)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| зола | плотный осадок |
| лигнин | жидкая фракция |
| плотный осадок | избыточный ил |
Вариант 13
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины (в кислотном цехе):
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| органическая часть | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| органические красители | жидкая фракция |
Вариант 14
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины (в варочном цехе)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | жидкая мелкая фракция |
| органическая часть | химические вещества |
| плотный осадок | избыточный ил |
| сульфаты | химические вещества |
Вариант 15
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины (очистный цех)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| органическая часть | химические вещества |
| плотный осадок | избыточный ил |
| сульфаты | химические вещества |
Вариант 16
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины: (отбельный цех)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| запах | определяется органолептически |
| плотный осадок | избыточный ил |
| органическая часть | химические вещества |
| неорганические вещества | химические вещества |
Вариант 17
Состав сточной воды на целлюлозно-бумажном предприятии при сульфитном способе варки древесины: (сушильный цех)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| микрочастицы | жидкая фаза |
| запах | определяется органолептически |
| нефтепродукты | химические вещества |
| органическая часть | химические вещества |
| плотный осадок | избыточный ил |
Вариант 18
Состав сточной воды в машиностроении на литейном производстве:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | твердая фракция |
| нефтепродукты | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| кадмий | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, | химические вещества |
Вариант 19
Состав сточной воды в машиностроении на литейном производстве:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | твердая фракция |
| нефтепродукты | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| кадмий | химические вещества |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, | химические вещества |
Вариант20
Состав сточной воды на металлургических заводах: (прокатный цех)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | твердая фракция |
| сульфаты | химические вещества |
| цианиды | химические вещества |
Вариант 21
Состав сточной воды на металлургических заводах: (очистка доменного газа)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | твердая фракция |
| плотный осадок | избыточный ил |
| хлориды | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| цианиды | химические вещества |
Вариант 22
Состав сточной воды на металлургических заводах: (грануляция шлака)
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| грубодисперсные взвешенные вещества | твердая фракция |
| плотный осадок | избыточный ил |
| шлам, металлический лом | твердая фракция |
| Ионы металлов (в растворенном виде) Cu2+- ионы меди, Zn2+ -ионы свинца, Ni2+ - ионы никеля, Feобщ – ионы железа, Cd2+ - ионы кадмия | химические вещества |
| отработанные масла | химические вещества |
Вариант 23
Состав органических веществ бытовых сточных вод (в массовых долях):
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| белки | химические вещества |
| углеводы | химические вещества |
| жирные кислоты | химические вещества |
| жиры, масла | химические вещества |
| азот общий | химические вещества |
| фосфаты | химические вещества |
| хлориды | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| СПАВ | химические вещества |
Вариант24
Состав ливневых сточных вод:
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| азот общий | химические вещества |
| азот аммонийный | химические вещества |
| фосфор общий | химические вещества |
| фенол | химические вещества |
| нефтепродукты | химические вещества |
Вариант25
Состав бытовых сточных вод
| Виды загрязнений | Характеристика загрязняющего вещества |
| взвешенные вещества | хлопья ила |
| СПАВ | химические вещества |
| хлориды | химические вещества |
| сульфаты | химические вещества |
| калий | химические вещества |
| сероводород | химические вещества |
Алгоритм выполнения практического задания « Методы и сооружения очистки сточных вод».
1. Получить вариант задания у преподавателя;
2. По характеристике сточных вод различных предприятий определить методы очистки (таблица 1).
3. Определить типы сооружений (теоретическая часть практикума).
4. Схематично изобразить процесс очистки в зависимости от состава сточных вод (рисунок 1).
Форма отчета:
Пример:
Таблица 1. Данные для выбора технологии очистки сточных вод
| № варианта | Виды загрязнений | Оборудование | Утилизация отходов | ||
| Механический метод | Физико-химический метод | Биологический метод | |||
| ХХ | Взвешенные вещества, твердая фракция | Отстойники, решетки, сита, песколовки, дробилки, | - | - | Полигон рекультивации |
| Соединения фенола | - | флотационные установки, озонаторы | - | Полигон захоронения | |
| Азот аммонийный | - | - | аэротенки, вторичные отстойники, флотаторы, поля фильтрации | Полигон рекультивации |
Схема процесса очистки
Рисунок 1.Схема трехступенчатой очистки сточных вод
Вопросы:
1. В каких случаях применяется механический метод очистки сточных вод?
2. Какие адсорбенты применяются при физико-химическом методе очистки сточных вод?
3. Принцип работы сооружений биологической очистки сточных вод.
4. Источники образования сточных вод
5. Какие сооружения применяются при механической очистке сточных вод?
6. Какие методы применяются при физико-химической очистке сточных вод?
7. Какой метод применяется при очистке стоков целлюлозно-бумажной промышленности?
8. Как проводится очистка сточных вод металлургического производства?
9. Как называются сооружения биологической очистки стоков?
10. Каким методом удаляются разливы нефтепродуктов?
