8. Способы очистки сточных вод

В Республике Беларусь сточные воды, главным образом, производят жилищно-коммунальное хозяйство и промышленность. Значительный вклад в поступление загрязняющих веществ в водные объекты вносят рассредоточенные источники сброса сточных вод с урбанизированных и сельскохозяйственных территорий. Вода подвергается очистке в целях удаления болезнетворных микроорганизмов и вредных химических веществ, а так же для придания ей потребительских свойств. Основными этапами очистки воды являются:

1. Добавление сульфата меди и аэрация для предотвращения неприятного вкуса и запаха. Аэрация – это организованное естественное насыщение кислородом воздуха определенной среды или веществ

2. Первичное хлорирование для уничтожения микроорганизмов

3. Коагуляция и осаждение примесей для удаления крупных частиц из воды

4. Фильтрование

5. Заключительное хлорирование для окончательного уничтожения микроорганизмов

Очистка сточных вод является вынужденным и дорогостоящим мероприятием. Сложность этой задачи связана с разнообразием вредных и загрязняющих веществ веществ (которые представлены во всех агрегатных состояниях, что обеспечивает повсеместность загрязнения) и образование в их составе новых соединений. Методы очистки сточных вод подразделяются на 2 группы:

1. Деструктивные

2. Регенеративные

В основе первой группы методов лежат процессы разрушения вредных и загрязняющих веществ, а образовавшиеся продукты распада удаляются из воды или остаются там в дезактивированном состоянии. Методы второй группы более разнообразны и их, в свою очередь, можно разделить на следующие группы:

1. Гидромеханические

2. Химические

3. Термические

4. Физико-химические

5. Биохимические

Гидрохимические методы направлены на извлечение из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органического и неорганического происхождения. Для этого применяются такие способы как отстаивание, процеживание, фильтрование, центрифугирование. Химические методы – нейтрализация, окисление, восстановление. Нейтрализация представляет собой взаимодействие кислот с основаниями, в результате которого образуется соль и вода. Нейтрализация используется для доведения реакции кислых и щелочных сточных вод до нейтральной среды (pH=6,5-8,5). Нейтрализация главным образом применяется для предупреждения коррозионных процессов водоотводящих сетей и очистных сооружений, а так же для предотвращения биохимических реакций при биологической очистке. Окисление – это процесс отдачи электронов атомами (донорами электронов) окислителю (акцептору электронов), в результате чего увеличивается степень окисления донора. Химическое окисление сточных вод является агрессивным методом, применяется для обезвреживания токсичных примесей, которые невозможно извлечь из сточных вод иными способами. Восстановление – это процесс присоединения электронов донора акцептором, в результате чего его степень окисления уменьшается. Химическое восстановление применяется для очищения вод, содержащих легко растворимые вещества.

Физико-химические методы очистки сточных вод разнообразны. К ним относится коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос, перегонка и ректификация, кристаллизация.

Коагуляция представляет собой физико-химический процесс слияния мелких частиц в более крупные под влиянием сил сцепления (коагуляционных сил). Флотация – это процесс разделения мелких твердых частиц, основанный на их водорастворимости. Адсорбция – это увеличение концентрации одного вещества (как правило, твердого), находящегося в жидкой среде. Ионный обмен представляет собой химическую реакцию, в результате которой происходит обмен ионами между твердым веществом и раствором электролита, в котором находится это вещество. Экстракция – это процесс извлечения нужного вещества из раствора или смеси при помощи растворителя. Обратный осмос — прохождение воды или других растворителей через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор в результате воздействия давления, превышающего разницу осмотических давлений обоих растворов. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества. Перегонка основана на испарении жидкости с последующей конденсацией паров. Ректификация является перегонкой с поэтапным или многократным испарением. Кристаллизация представляет собой фазовый переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое (образование кристаллов). В данной группе методов используются, в том числе, электрохимические способы, основанные на пропускании электрического тока через воду. Под действием электрического тока положительно заряженные ионы (катионы) направляются к катоду, а заряженные отрицательно (анионы) – к аноду. У катода происходит процесс восстановления, а у анода – процесс окисления.

Термические методы очистки основаны на процессе выпаривания в специальных выпарных или вымораживающих установках с последующим разделением сухих веществ.

Биохимические методы применяются для очистки жилищно-коммунальных и промышленных сточных вод от органических (главным образом) и некоторых неорганических (сероводород, сульфиды, аммиак и др.) примесей. Для очистки такими методами используются микроорганизмы, которые используют те или иные вредные вещества для питания, тем самым очищая воду и увеличивая свою биомассу. Известны аэробные (кислородные) и анаэробные (безкислородные) способы очистки сточных вод. Данные способы осуществляются в 3 этапа:

1. Первичная очистка. Сточные воды отделяются от крупных механических примесей путем отстаивания (к примеру)

2. Вторичная очистка. Органические примеси разлагаются соответствующими микроорганизмами.

3. Третичная очистка. Удаляются азотные и фосфорные соединения и остатки органических примесей. После чего вода хлорируется или озонируется в целях обеззараживания (удаления микроорганизмов) и сбрасывается в природные водоемы.

Практика показала, что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ. Однако они практически не снижают содержания в них солей, в том числе токсических и канцерогенных (к примеру, тетраэтилсвинец).