Вопрос 29

Методы очистки сточных вод.

Источник: методичка «Прогнозирование состояния водной среды».

Ответ:

Очистка сточных вод – обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения – сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеются сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод подразделяются на механические, химические, физико-химические, биологические, комбинированные, когда они применяются вместе. Очищенные сточные воды обеззараживают образующийся на всех стадиях очистки осадок, или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды направляют в оборотные системы водообеспечения или сбрасывают в водоем. Обработанный осадок утилизируют, уничтожают или складируют.

Сущность механического метода очистки состоит в том, что из сточных вод в результате отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Этот метод применяют для выделения нерастворимых минеральных и органических примесей – взвешенных частиц размером более 5...10 мкм. Для удаления более легких частиц необходимо их предварительное укрупнение. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, а поверхностные загрязнения – нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками, пластинчатыми сепараторами тонкослойного отстаивания и др.

Эмульгированные углеводороды и взвеси удаляют фильтрацией на кварцевом песке, дробленом антраците, кварце, мраморе, керамической крошке, доломите, магнетите, полимере и др. Нерастворимые примеси можно извлекать из сточных вод с помощью тонкодиспергированного в сточной воде воздуха (флотация). Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60...75% нерастворимых примесей, из промышленных – до 95%, многие из которых как ценные примеси используются в производстве.

Химический метод очистки заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Например, чтобы предотвратить коррозию водоотводящих сетей и очистных сооружений и предотвратить нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах, кислые сточные воды нейтрализуют известковым молоком (раствором гашеной извести в воде). В результате нейтрализации сточных вод образуются нерастворимые и плохорастворимые соли кальция.

Сернисто-щелочные сточные воды, содержащие сульфиды, гидросульфиды, меркаптаны, фенолы, обеззараживают методом карбонизации и окисления кислородом воздуха. Для окисления ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, метилмеркаптана используют хлор или его соединения (гипохлорит кальция или натрия, хлорную известь). Сточные воды, содержащие фенолы, циклопентан, тетраэтилсвинец, цианиды, крезолы, поверхностно-активные вещества, нефть, обрабатывают озоном. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95%, а растворимых – до 25%.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохоокисляемые вещества. К физико-химическим методам относятся коагуляция, окисление, сорбция, экстракция, электролиз, хлорирование, использование ультразвука, озона, ионообменных смол, высокого давления и др. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лако-красочной промышленности. Метод ионного обмена – обмен между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности ионита, используют для извлечения из сточных вод и утилизации ценных примесей (соединений мышьяка, фосфора, а также хрома, цинка, свинца, меди, ртути) и радиоактивных веществ.

Биохимическая очистка – один из основных методов глубокой очистки сточных вод, позволяющий удалить из них разнообразные органические и некоторые неорганические соединения при несложном аппаратурном оформлении процесса и сравнительно невысоких эксплуатационных затратах. При биохимической очистке растворенные органические вещества подвергаются с помощью микроорганизмов биологическому распаду в присутствии кислорода (аэробный процесс) или же в его отсутствии (анаэробный процесс). При этом бактериальная масса (активный ил или биопленка) возрастает.

В промышленности используют следующие биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки – огромные резервуары из железобетона, заполненные водой с активным илом из бактерий и микроскопических животных и имеющие систему подачи воздуха. Живые существа бурно развиваются в аэротенках за счет органических веществ сточных вод (питательная среда) и избытка кислорода. Бактерии склеиваются в хлопья, выделяют ферменты, минерализующие органические соединения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие организмы, пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической обработки, а после нее химической обработки (для удаления болезнетворных бактерий) ультразвуком, хлорированием, электролизом, озонированием и др.

Биологический метод очистки используют при очистке коммунально-бытовых стоков, а также стоков нефтепереработки, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Выбор оптимальных технологических схем очистки воды – сложная задача. Это связано с многообразием находящихся в воде примесей и высокими требованиями, предъявляемыми 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 (нормы ПДК, ПДС), а также при использовании очищенных сточных вод на производстве (требования конкретных технологических процессов).