Как правило, механическая очистка является предварительным, реже — окончательным этапом для очистки производственных сточных вод.
Методы очистки сточных вод
Методы очистки производственных сточных вод принято подразделять на механические, химические, биологические и физико-химические.
Рекомендуемые методы обезвреживания сточных вод.
Механическая очистка
Позволяет выделить из СВ до 90-95% нерастворенных минеральных и органических примесей (это мелкие минеральные примеси, песок, нефтепродукты, жиры) и снизить уровень органических загрязнений до 20-25% по БПК (биохимической потребности в кислороде).
Как правило, механическая очистка является предварительным, реже — окончательным этапом для очистки производственных сточных вод.
Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.
С целью обеспечения надежной работы сооружений механической очистки производственных сточных вод, как правило, рекомендуется применять не менее двух рабочих единиц основного технологического назначения - решеток, песколовок, усреднителей, отстойников или фильтров.
Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.
Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки и сита.
Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.
Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.
Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и другие.
Отстойник является основным сооружением механической очистки сточных вод, используется для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ.
Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки, и вторичные отстойники — для выделения активного ила или биотенки.
Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.
Фильтры по виду фильтрующей среды делятся: на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые ((кварцевый песок с размером зерен 1-2 мм, дробленый керамзит или антрацит) основными недостатками фильтров с зернистой загрузкой являются большой объем промывных вод, достигающий 20 % объема обрабатываемой воды, и большие площади для их размещения) и мембранные. Фильтрование через различные сетки и ткани обычно применяют для удаления грубо дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей воды можно осуществлять на каркасных фильтрах. Пленочные фильтры очищают воду на молекулярном уровне. Эффективно очистка СВ от механических примесей осуществляется на полимерных фильтрах, на фильтрах из металлокерамики, пористой нержавеющей стали, пористого титана.
Химические методы (химическая (реагентная) очистка)
Основными методами химической очистки производственных сточных вод являются нейтрализация и окисление. Химическую очистку можно применять самостоятельно перед подачей производственных сточных вод в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или в городскую канализационную сеть. В ряде случаев химическая очистка целесообразна перед биологической очисткой. Химическую очистку применяют также и как метод глубокой очистки производственных сточных вод для их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов.
Нейтрализациюосуществляют для приведения pН сточных вод к 6,5-8,5, то есть к реакции среды, близкой к нейтральной. Следовательно, нейтрализовать нужно сточные воды с рН менее 6,5, то есть имеющие кислую реакцию среды, и более 8,5, т. е. имеющие щелочную реакцию среды. При этом учитывают нейтрализационную способность водоема, а также щелочной резерв городских сточных вод. Из условий сброса производственных сточных вод следует, что большую опасность представляют кислые стоки, которые встречаются к тому же значительно чаще, чем щелочные.
Наиболее часто сточные воды загрязнены минеральными кислотами (серной H2SO4, азотной НNО3, соляной HCl, а также их смесями). Значительно реже в сточных водах встречаются азотистая HNO2, фосфорная Н3РО4, сернистая Н2SОЗ, сероводородная H2S, плавиковая HF, хромовая Н2СгО4 кислоты, а также органические кислоты: уксусная СН3СООН, салициловая С6Н4(ОН)СООН и др.
При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:
- взаимную нейтрализацию кислых и щелочных СВ их смешением;
- нейтрализацию реагентами (растворами кислот, негашеной известью СаО, гашеной известью Са(ОН)2, кальцинированной содой Nа2СОЗ, каустической содой NaOH, раствором аммиака NH4OH);
- фильтрованием через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСО3, доломит СаСО3·MgCO3, магнезит МgСО3, обожженный магнезит MgO, мел СаСО3).
Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов: вида и концентрации кислот, загрязняющих производственные СВ; расхода и режима поступления отработанных вод на нейтрализацию; наличия реагентов; местных условий и др.
Способ смешения кислых стоков с щелочными рекомендуется всегда, поскольку в этом случае время реакции нейтрализации и образования осадка не регламентируется.
Нейтрализация раствором извести и известняка рекомендуется только при равномерной подаче сточных вод, содержащих сильные кислоты. Фильтрование через слои известняка, доломита и мела рекомендуется для сточных вод, содержащих соляную и азотную кислоты, а также серную кислоту при равномерной подаче сточных вод.
В последнее время предложен способ нейтрализации щелочных сточных вод дымовыми газами, содержащими СО2, SO2, NO2 и др. Это позволяет одновременно очищать и отходящие газы.
На рис. 1 показана схема вертикального доломитового фильтра-нейтрализатора. В нем производится нейтрализация кислых сточных вод, содержащих HC1, H2SO4 или НNО3, фильтрованием их через слой доломита. При этом протекают следующие реакции:
2НNО3+ СаСО3= Са(NО3)2+ Н2О +CO2;
2НNО3 + МgСО3= Mg(NО3)2 + H2O + СО2
После срабатывания доломита его выгружают из фильтра и заменяют свежим.
Процесс нейтрализации контролируют, регистрируя рН среды на выходе из нейтрализатора, а система автоматики обеспечивает стабильность работы фильтра.
Окисление применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из СВ. При обезвреживании производственных СВ в качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород, кислород воздуха, реже применяют пероксид водорода, перманганат и бихромат калия.
Рис. 1. Вертикальный доломитовый фильтр-нейтрализатор:
1- подача кислых сточных вод;
2 - приемная камера;
3 - доломитовый фильтр;
4 - гравий;
5 - дренаж;
6 - выпуск нейтрализованных сточных вод
В зависимости от агрегатного состояния вводимых в воду хлора или хлорсодержащих реагентов определяют технологию обработки сточных вод. Если эту воду обрабатывают газообразным хлором или озоном, то процесс окисления проводят в окислительных колоннах или контактных камерах; если же окислитель находится в растворе, то его сначала подают в смеситель, а затем в контактный резервуар.
При окислении растворенные ядовитые вещества переводят в нетоксичные соединения. Возможен также перевод токсичных соединений в нетоксичный комплекс или в осадок с последующим удалением его из сточных вод отстаиванием или фильтрованием.
Вводимый в воду хлор гидролизуется с образованием хлорноватистой и соляной кислот:
Cl2+H2O↔HOCl+ HCl.
Образовавшаяся хлорноватистая кислота частично диссоциирует на ион гипохлорита ОСl¯ и ион водорода Н+. В щелочной среде (рН=10-11) хлорноватистая кислота диссоциирована почти полностью, поэтому токсичные вещества в этих условиях окисляются более эффективно. Например, реакция между гипохлоритом и цианидами протекает быстро и полно:
CN¯ + OCl¯ → CNO¯ + Cl¯
Образующиеся цианаты гидролизуются:
CNO¯ +2Н+ + Н2О → CO2+NH4+.
Более сильным окислителем, чем хлор, является озон. Он обладает способностью разрушать в водных растворах при нормальной температуре многие органические вещества и примеси. По сравнению с хлором и другими окислителями озон имеет ряд преимуществ. Озон получают непосредственно на очистных сооружениях в озонаторах, где он образуется при электрическом разряде в кислороде или воздухе между двумя электродами, к которым подведено напряжение 5-25 кВ. Расход электроэнергии на получение 1 кг озона из хорошо осушенного воздуха составляет 1329 кВт·ч. Перспективность озонирования обусловлена также тем, что в этом случае не увеличивается солевой, состав очищаемых сточных вод, вода не загрязняется продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации.
В процессе обработки сточных вод озон, подаваемый в контактную камеру (рис. 2) в виде озон-кислородной или озон-воздушной смеси, вступает в химические реакции с загрязняющими веществами. В качестве примера рассмотрим реакции окисления сероводорода и цианидов:
Рис. 2. Схема контактной камеры озонирования сточных вод:
1 – ввод сточных вод;
2,5 – камеры озонирования; 3 – ввод озона;
4 – металлокерамические распылительные трубы;
6– вывод сточных вод
Н2S+О3 → S+О2+H2O;
3H2S +4О3 → 3H2SO4;
CN¯ +О3 → CNO¯ + О2.
Реакции протекают одновременно, но при избытке озона преобладает вторая. Далее протекает реакция гидролиза, как показано выше (при окислении гипохлоритом), до образования безвредных продуктов.
Наряду с хлорированием и озонированием сточных вод применяют электрохимическое окисление, которое основано на электролизе производственных сточных вод. Электрохимическое окисление – сравнительно дорогой метод обезвреживания сточных вод, поэтому его при меняют для очистки концентрированных органических и неорганических загрязнений при небольших расходах производственных сточных вод.
Дата добавления: 2019-04-03; просмотров: 1205;