Сточные воды предприятий и населенных пунктов

Флотация – метод очистки сточных вод, заключающийся в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов, волокнистых материалов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц загрязняющего вещества и пузырьков тонкодисперсированного в воде воз­духа.

В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ за счет поглощения вещества твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое – сорбатом. Различа­ют поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем сорбента (адсорбция). В качестве сорбентов используют практически любые мелкодисперсные вещества: золу, торф, опилки, шлаки, глину, активированный уголь.

Экстракция. Метод используется при относительно высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность, например, фенолов, жидких кислот.

Экстракция – процесс перераспределения примесей сточных вод в смеси двух взаимно не растворимых жидкостей, непосредственно в сточной воде и в экстрагенте. Так, например, для очистки сточных вод от анилина в качестве экстрагента используют бутилацетат и толуол. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после отделения экстрагируемого вещества вновь используется в технологическом процессе очистки.

Коагуляция. В процессе механической очистки из сточных вод удаляются частицы размером 10 мкм и более; мелкодисперсные (0,1–10 мкм) и коллоидные частицы (0,001–0,1 мкм) в результате механической очистки практически не удаляются, а сточные воды представляют собой агрегативно-устойчивую систему. Коагуляция – это списание частиц коллоидной сис­темы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направлен­ного перемещения во внешнем силовом поле.
В результате коагуляции образуются более крупные частицы, которые удаляются из сточных вод механическим способом. При коагуляции хлопья образуются сначала за счет части взвешенных частиц и коагулянта или только коагулянта. В качестве коагулянтов используют соли алюминия, железа, магния, известь.

Флокуляция является одним из видов коагуляция, при котором для интенсификации процессов коагуляции и осаждения образующихся хлопьев широко используется реагенты – высокомолекулярные вещества (флокулянты). В качестве флокулянтов используют крахмал, поливиниловый спирт, кремниевую кислоту, полиэтилежимин, полиакриламид, белки и др.

Химическая очистка.Ионный обмен. Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена поз­воляет извлекать и утилизировать ценные примеси, такие как соединения мышьяка, фосфор, хром, цинк, свинец, медь, ртуть, радиоактивные вещества. Для ионообменной очистки сточ­ных вод используют иониты – синтетические ионообменные смолы, применяемые в виде гранул размером 0,2–2 мм. Иониты практически нерастворимы в воде и имеют подвижные ионы (катионы или анионы), которые вступают в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде, пропускаемой через фильтр с ионитом.

Нейтрализация. Метод используют для нейтрализации сточных вод, содержащих минеральные кислоты или щелочи перед сбросом их в водоемы или перед использованием в тех­нологических процессах. Нейтрализацию проводят различными способами: смешением кис­лых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или аммиака кислыми водами. Выбор конкретного способа нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, от режима их поступления, наличия и стоимости реагентов.

Окисление применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси: цианиды, комплексные цианиды меди, кадмия, цинка, фториды, хром. Очистка сводится к превращению этих высокотоксичных соединений в малотоксичные продукты, в некоторых случаях – и к их полному удалению из воды. В практике обезвреживания в качестве окислителей используют хлор, гипохлорид кальция, гипохлорид натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха.

Биологическая очистка.Биологическая очистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества.

Процесс реализуется в две стадии: адсорбция из сточных вод примесей микроорганизмами и разрушение адсорбированных веществ внутри клеток микроорганизмов.

Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях. В природных сооружениях очистку осуществляют на полях орошения и в биологических прудах. Суть биологической очистки на полях орошения состоит в том, что при фильтровании сточ­ной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, ко­торые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсор­бирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Биологические пруды применяют как для очистки, так и для доочистки стоков, прошедших биологическую очистку, причем последнее назначение их имеет преимущественное распространение.

В окислительных процессах существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению количества биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема. Максимальная эффективность прудов достигается в летнее время.

Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Искусственную аэрацию осуществляют с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды. Для лучшего прогрева воды, ее освещения и аэрации пруды с естественной аэрацией устраивают глубиной до одного метра, при наличии механических аэраторов глубину увеличивают до трех метров.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных сооружениях осуществляется в биологических фильтрах, аэротенках и окситенках.

На рис. 10 представлен биологический фильтр. Исходная сточная вода по трубопроводу 1 поступает в фильтр 2 и через водораспределительные устройства 3 равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В процессе фильтрования через загрузку 4, в качестве которой используют шлак, щебень, керамзит, пластмассу и т.п., на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубопровод 5 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра через трубопровод 7.

Рис. 10. Схема биологического фильтра:
1 – трубопровод; 2 – фильтр, 3 – водораспределительные устройства, 4 – загрузка;
5 – воздушный трубопровод, 6 – опорная решетка, 7 – выпускной трубопровод

Аэротенки по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил, микроорганизмы и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей. Окситенки – сооружения биологической очистки, аналогичные аэротенкам, в которых вместо воздуха используется технический кислород или в воздух, обогащенный кислородом, что существенно интенсифицирует процессы окисления.