Способы очистки и переработки сточных вод

Сточными водами называют воды, использованные промышленными или коммунальными предприятиями и населением и подлежащие очистке от различных примесей.

В зависимости от условий образования сточные воды подразделяются на:

бытовые (в них примерно 58% органических веществ и 42% минеральных);

атмосферные (образуются в результате выпадения осадков, стекая с территории предприятий, загрязняются органическими и минеральными веществами);

промышленные (представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья).

В технологических процессах источниками сточных вод являются:

а) воды, образующиеся в результате химических реакций (загрязнены исходными веществами и продуктами реакций);

б) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессах переработки;

в) промывные воды (после промывки сырья, продуктов производства и оборудования);

г) маточные водные растворы;

д) водные экстракты и абсорбенты;

е) воды охлаждения;

ж) другие сточные воды (воды вакуум-насосов, конденсаторов смешения и т.д.).

Сточные воды, загрязненные различными веществами, независимо от свойств и концентрации примесей, по фазово-дисперсному состоянию подразделяются на 4 группы (классификация Л.А. Кульского).

Классификация примесей по фазово-дисперсному состоянию

Группа

Размер

частиц, см

Краткая характеристика примесей

Гетерогенные системы

I

10-5

Суспензии и эмульсии, обуславливающие мутность воды, а также микроорганизмы и планктон

II

10-5 - 10-6

Коллоиды и высокомолекулярные соединения, обуславливающие окисляемость и цветность воды

Гомогенные системы

III

10-6 - 10-7

Газы, растворенные в воде органические вещества, придающие ей запахи и вкусы

IV

< 10-7

Соли, основания, кислоты, обуславливающие минерализованность, жесткость, щелочность или кислотность воды

Промышленные сточные воды от различных примесей очищают следующими методами:

механическими;

физическими;

химическими;

физико-химическими;

физико-механическими;

биологическими;

термическими.

Каждая из этих групп методов характеризуется большим набором способов очистки сточных вод, применение которых обусловлено как свойствами загрязненным стокам, так и требованиями, предъявляемыми к качеству очищенной воды.

Названные методы кроме этого подразделяют на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку ценных компонентов. При деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергают разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляют из воды в виде газов или осадков.

1. Оптимизационная задача определения и обоснования распределения квот допустимой нагрузки

2. Региональная задача оптимизации. Причины, обуславливающие применение оптимизации в рамках целого бассейна.

Региональная задача оптимизации

При планировании и управлении качеством воды водных объектов используются различные оптимизационные методы. Это связано с тем, что при единичных затратах на автоматизированную систему управления водохозяйственным комплексом обеспечивается снижение «пиковых» нагрузок по БПК в 4 раза, по фенолам – в 9 раз, по минеральным солям – в 11 раз, больше, чем при таких же затратах на водоохранные системы, не включающие в себя автоматизированную систему управления для одного или группы объектов.

Наиболее перспективно применение оптимизации в рамках целого региона или отдельного участка водного бассейна.

Это объясняется следующими причинами:

1. необходимостью включения в рассмотрение всей зоны влияния ниже источника по течению;

2. противоречивостью интересов водопользователей, находящимися в длинном бассейне;

3. возможностью создания автоматизированных систем контроля качества вод в масштабах всего речного бассейна, что позволяет уменьшать ущербы от загрязнений вод, а также получать информацию, необходимую для принятия решений перспективных водоохранных мероприятий.

Возможны 2 основных варианта задач оптимизации:

1. Экономическая задача – найти оптимальную по стоимости региональную систему мероприятий, которая гарантировала бы данный требуемый уровень качества водной среды;

2. Водоохранная задача – при данном ограничении на стоимость системы мероприятий необходимо спроектировать такую систему, которая обеспечивала бы лучшее (в масштабах всего района) качество водной среды;

3. Задача оценивания – задача выяснения регионального эффекта, который получается при соблюдении данного стандарта на качество воды.

Выше названные задачи можно представить следующим образом:

В.З. З.О.

С Q Е (9)

Э.З.

где Q – обобщенный показатель качества воды для бассейна в целом;

С – стоимость региональной сети очистных сооружений;

Е – обобщенный показатель эффективности (функция полезности с площади региона в целом)

Задача общехозяйственного планирования заключается в оценке эффекта Е от вложения средств С и согласно этому выделить на предприятии по обеспечению качества воды определенные средства или заданные средства.

Однако следует подчеркнуть, что возникающая при этом задача оценки эффекта Е от поддержания данного качества Q не всегда имеет достаточно обоснованное количественное решение из-за необходимости формализации понятия эффект (как например, по одной шкале измерить значения рекреации и сохранить водную экосистему).

В настоящее время в практике инженерных решений задача планирования охраны водной среды решается в следующих упрощенных вариантах:

1. требуется удовлетворить определенным нормам на качество воды. Какие минимальные затраты для этого потребуются?

2. в силу тех или иных соображений на очистные мероприятия требуется выделить определенные средства. Какого наилучшего качества можно добиться?

3. на водоохранные мероприятия требуется выделить определенные средства, одновременно требуется удовлетворить заданным нормативам качества (региональным нормативам) при этом необходимо определить:

• возможно ли создать систему водоохранных комплексов, удовлетворяющим обоим требованиям;

• если «да», то найти возможное решение;

• если «нет», то определить варианты проектов, которые отклоняются.

Рассмотрим 1-ый вариант, так как он наиболее часто применяется в инженерной практике.

3. Упрощенные варианты постановки водоохранных задач оптимизации и управления.

4. Комплексная задача оптимизации. Три уровня оптимизации и соответствующие им модели.