КАНАЛИЗАЦИЯ

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ

Для очистки производственных сточных вод применяют в зависи­мости от состава их загрязнений методы механической, химической, фи­зико-химической и биологической очистки.

Механическая очистка—Процеживание, отстаивание и фильтрация— применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минераль­ных и органических примесей. Процесс полного осветления сточной во­ды завершается фильтрованием — пропуском воды через слон зернисто­го материала (песка, антрацита, керамзита и горелых пород) с частицами различной крупности. Преимущество этих процессов заключается в воз­можности применения их при нормальной температуре и без добавле­ния химических реагентов. Эта очистка, как правило, является предва­рительным, реже — окончательным способом обработки производствен­ных сточных вод.

Химическая очистка применяется в тех случаях, когда выделение загрязнений из сточных вод возможно только в результате химических реакций между этими загрязнениями и вводимыми в очищаемые воды реагентами. При этом происходит окисление и восстановление раство­ренных в воде примесей с получением нетоксичных или малотоксичных продуктов; превращение в нерастворимые в воде соединения; нейтрали­зация кислот и щелочей. Химическая очистка сточной воды, содержащей растворенные и коллоидные органические примеси, может осуществлять­ся с помощью озона, действие которого основано на его высокой окис­лительной способности. К химическим методам очистки сточных вод от­носятся также электрохимическая очистка, заключающаяся либо в раз­рушении содержащихся в сточных водах и отработанных растворах вредных примесей путем их электрохимического окисления на аноде, либо в регенерации ценных веществ (меди, железа и др.), которые могут быть возвращены в производство. Нередко обе задачи решаются одно­временно.

Физико-химическая очистка сточных вод основана на применении ря­да процессов: коагуляции, сорбции, экстракции, эвапорации, флотации, ионного обмена, кристаллизации, диализа, дезактивации, дезодорации и обессоливания.

Коагуляция — осветление и обесцвечивание сточных вод с использо­ванием реагентов (коагулянтов и флокулянтов), вызывающих превра­щение взвешенных и коллоидных веществ в хлопья с увеличением разме­ра частиц, которые при осаждении (отстаивании) увлекают нераствори­мые тонкодисперсные вещества в осадок.

Сорбция — выделение из сточной воды растворенных в ней органи­ческих веществ и газов путем концентрации их на поверхности твердого тела (адсорбция), либо путем поглощения вещества из раствора или смеси газов твердыми телами или жидкостями (абсорбция), или, нако­нец, путем химического взаимодействия растворенных веществ с твер­дым телом (хемосорбция).

Экстракция — выделение растворенных органических примесей, на­ходящихся в сточных водах, путем обработки последних каким-либо не смешивающимся с водой растворителем — экстрагентом, в котором при­меси, загрязняющие воду, растворяются лучше, чем в воде (например, количество растворенного фенола в бутилацетате в 12 раз больше, чем в воде).

Эвапорация — отгонка с водяным паром загрязняющих сточную воду растворенных веществ (например, летучего фенола из сточных вод коксохимических заводов).

Флотация — выделение из сточных вод примесей путем придания им плавучести за счет флотореагента, обволакивающего частички примесей и удаляемого из воды вместе с ними. При флотационной очистке приме­няют насыщение сточной воды пузырьками мелкодкспергированного воздуха. Частицы, содержащиеся в сточной воде (эмульгированная нефть, целлюлозно-бумажное волокно, шерсть и др.), прилипают к пу­зырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды, а за­тем удаляются из воды.

Ионный обмен — извлечение из водных растворов различных катио­нов и анионов при помощи ионитов — твердых природных или искусст­венных материалов, практически нерастворимых в воде и в органичес­ких растворителях, или искусственных смол, способных к ионному об­мену. Ионообменная очистка позволяет в ряде случаев утилизировать ценные компоненты сточных вод и обеспечить высокую степень их деминерализации.

Кристаллизация — очистка загрязненных стоков путем выделения за­грязнений в виде кристаллов.

Диализ — разделение истинно растворенных веществ и коллоидов с помощью специальных мелкопористых перегородок, не пропускающих коллоиды.

Дезактивация производственных сточных вод, содержащих радиоак­тивные вещества, производится путем их выдерживания перед спуском в водоем (при загрязнении короткоживущими изотопами) или путем

Удаления из сточных вод взвешенных и растворенных радиоактивных веществ с долгоживущими изотопами.

Дезодорация — устранение запахов путем аэрирования, хлорирова­ния и озонирования.

Обессоливание производственных сточных вод производится выпари­ванием, вымораживанием, ионным обменом и обратным осмосом.

Наряду с методами физико-химической очистки сточных вод пред­ставляет интерес кристаллогидратный метод деминерализации.

Кристаллогидратный процесс состоит в контактировании сточной во­ды с гидратообразующпм агентом М (пропан, хлор, фреоны, СО2 и др.) и образовании твердого кррісталлического вещества — кристаллогидра­тов, имеющих формулу М-/гН20.

При кристаллогидратной очистке сточной воды не требуется боль­ших энергетических и капитальных затрат, отсутствует возможность об­разования накипи вследствие невысоких температур процесса, близких к температуре окружающей среды, меньше коррозия.

Перечисленные методы физико-химической очистки производствен­ных сточных вод во многих случаях предусматривают извлечение из них ценных веществ и поэтому относятся к так называемым регенера - ционным методам. Эти методы применяются, как правило, для наиболее концентрированных сточных вод.

Прибыль от реализации регенерированных веществ позволяет час­тично или полностью компенсировать расходы на обезвреживание сточ­ных вод. Так, прибыль от утилизации полимеров из стоков производств вспенивающегося полистирола и поливинилхлорида превышает все за­траты на очистку стоков.

При других методах очистки, называемых деструктивными, загряз­няющие воды вещества подвергаются разрушению (преимущественно путем окисления и реже восстановления); образующиеся при этом про­дукты удаляются из воды в виде газов или осадков.

Деструктивные методы применяются для сточных вод с органически­ми примесями, не представляющими технической ценности, или в ка­честве доочистки после регенерационных методов. Основным из деструк­тивных методов является метод биологического окисления в аэробных или анаэробных условиях. Очищенные по этому методу производствен­ные сточные воды отвечают санитарно-гигиеническим и рыбохозяйствен - ным нормативам и могут быть спущены в водоем; нередко они могут быть использованы повторно на технологические нужды. Затраты на биологическую очистку зависят от состава стоков, они минимальны при очистке производственных стоков совместно с бытовыми и при неболь­шом разбавлении условно чистыми стоками. При большом разбавлении их речной водой затраты на биологическую очистку могут быть выше, чем по другим методам, как это видно из табл. 5. 3.

При совместной биологической очистке производственных и бытовых сточных вод предварительная механическая их очистка может произво­диться как совместно, так и раздельно.

Раздельная предварительная очистка обязательна, если производст­венные сточные воды загрязнены минеральными веществами или долж­ны быть подвергнуты физико-химической очистке.

Сооружения для раздельной механической очистки производствен­ных и бытовых сточных вод проектируют в соответствии с действующи­ми «Указаниями по проектированию наружной канализации промыш­ленных предприятий». При этом следует учитывать непостоянство кон­центрации и расхода производственных стоков и предусматривать процесс усреднения.

Совместная механическая очистка целесообразна в тех случаях, когда производственные сточные воды загрязнены в основном органи­ческими веществами, поддающимися биохимическому окислению, и не требуют специальной предварительной обработки, а также в случаях незначительного количества производственных вод, когда разбавление их бытовыми водами исключает возможность нарушения биологическо­го процесса очистки.

Когда биологическая очистка не удовлетворяет повышенным сани­тарным и рыбохозяйственным требованиям, применяется дополнитель­ная обработка сточных вод. В этих случаях они подвергаются глубокой очистке одним из следующих процессов: фильтрации, адсорбции, озони­рованию, флотации или их комплексному применению.

Эффективность очистки производственных сточных вод различными методами приведена в табл. 5. 4.

Таблица 5.4

Адсорбционная очистка применяется чаще на локальных очистных сооружениях. Этот метод является экономически эффективным при ус­ловии небольшого расхода активированного угля на 1 м3 стоков и при утилизации ценных веществ, реализация которых позволяет компенси­ровать часть затрат.

Электрохимический метод применяется на локальных очистных соо­ружениях и требует больших расходов электроэнергии. Его применение целесообразно при извлечении ценных веществ, а также на предприяти­ях, имеющих свои электростанции или получающих электроэнергию по низкому тарифу.

Производственные сточные воды, не поддающиеся очистке перечис­ленными выше методами, или если эти методы неприменимы по технико- экономическим показателям, подвергаются выпариванию, сжиганию или закачке в глубокие поглощающие пласты.

Выпаривание отработанных растворов чаще всего применяют при по­лучении товарной продукции (например, в калийной и содовой промыш­ленности) или для уменьшения объема вредных веществ (например, ра­диоактивных продуктов ядерного расщепления, получающихся на уста­новках атомной энергии), а также для обессоливания воды.

Сжигание применяется для ликвидации особенно вредных сточных вод, не поддающихся очистке, и требует больших капитальных и экс­плуатационных затрат. Этот метод эффективен при содержании в стоках большого количества органических веществ и их высокой температуре, что позволяет снизить расходы на топливо.

В настоящее время широкое применение находит закачка в подзем­ные горизонты наиболее загрязненных стоков химических производств. Закачка особенно целесообразна, если обеспечивается высокая погло­щаемость скважин, а также при близком расположении скважин от хи­мического предприятия.

Отвод стоков в накопители в большинстве случаев не обеспечивает требуемой охраны водных ресурсов из-за фильтрации стоков в подзем­ные горизонты и загрязнения открытых водоемов при опорожнении на­копителей. Поэтому строительство накопителей необходимо ограничить.

Выбор того или иного метода очистки производственных сточных вод обусловливается их количественной и качественной характеристикой и местными условиями. Во всех случаях следует выбирать наиболее про­стые в эксплуатации и экономичные процессы очистки сточных вод, по­зволяющие извлекать ценные вещества и использовать очищенные сточ­ные воды для технического водоснабжения.

В процессе очистки производственных сточных вод образуется зна­чительное количество осадка, имеющего в некоторых случаях опреде­ленную ценность.

До настоящего времени как в СССР, так и за рубежом осадок часто обезвоживается путем естественной сушки на иловых площадках либо складируется в шламонакопителях. При этом задалживаются большие площади вблизи промышленных предприятий. Некоторые предприятия ограничены площадями для строительства иловых площадок и шламона - копителей и не могут применять эти способы. Поэтому необходимо ме­ханическое обезвоживание осадка сточных вод с применением вакуум - фильтров, вибросит, фильтр-прессов и центрифуг.

После обезвоживания осадков их используют в производстве (метал­лургические шламы) или при очистке сточных вод в качестве фильтрую­щего материала (шлаки), в качестве реагента при нейтрализации или коагуляции сточных вод. Стабилизированный органический осадок ис­пользуют для удобрения сельскохозяйственных угодий.

Для органического осадка производственных сточных вод, который не может быть утилизирован, применяют сжигание. Сжигают, как пра­вило, обезвоженные осадки, в состав которых входят нефтяные отходы и органические растворители.