4.Химические методы очистки поверхностных сточных вод

К химическим методам очистки ПСВ относятся: коагулирование; нейтрализация и окисление.

Коагулирование. Сущность процесса коагулирования состоит в том, что к сточной воде добавляют реагент (коагулянт), способствующий быстрому выделению из нее мелких взвешенных и эмульгированных веществ, которые при простом отстаивании не осаждаются. Реагент добавляют обычно до направления сточной воды в отстойники. Взвеси вместе с коагулянтом осаждаются в отстойных бассейнах.

Этим способом обычно очищают сточные воды, содержащие мелкие взвеси, например: воды текстильных предприятий (красильные и отбельные отделения) и т.д.

В качестве коагулянтов применяют известь CaO, железный купорос FeSO4, глинозем AL2(SO4)3 и т.д.; иногда добавляют смесь этих реагентов.

Для интенсификации процесса смешивания, хлопьеобразования и осветления за рубежом применяют осветлители со «взвешенным фильтром» и осветлители с «хлопьевидной суспензией и циркуляцией».

Первый осветлитель работает по следующему принципу, сточная жидкость подается в центральную камеру осветлителя через распределительное кольцо. Сюда же подается коагулянт. В центральной камере происходит процесс хлопьеобразования. Здесь сточная жидкость перемешивается мешалками, а затем направляется в периферийную часть, где создается определенная скорость потока и образуется «взвешенный фильтр». Этот фильтр состоит из хлопьев коагулянта и способствует задержанию взвешенных частиц.

Нейтрализация. Сточные воды нейтрализуются при их химическом взаимодействии с веществами. ПСВ многих предприятий, которые содержат повышенное количество кислот и щёлочей, спускать в канализационную сеть, на очистные станции и в водоёмы нельзя без предварительного доведения концентрации этих загрязнений до допустимых значений.

Существует несколько способов нейтрализации ПСВ: а) непосредственное смешение кислых стоков со щёлочными перед спуском их в канализационные сети; б) использование активной щёлочи городских сточных вод или водоёма; в) добавление реагента в пропорциях, необходимых для нейтрализации; г) фильтрация загрязненных вод через нейтрализующие материалы.

Окисление. Это метод применяют, когда другие методы очистки, в том числе и биохимический, не позволяют разрушить или удалить вредные вещества, содержащиеся в ПСВ.

Комплекс сооружений для очистки сточных вод этим методом представляет собою реагентное хозяйство, которое состоит из склада реагентов, растворных баков и дозаторов, камеры реакции и отстойников.

5. Биологическая очистка поверхностных сточных вод

Для биологической очистки ПСВ может быть использован любой из существующих способов биологической очистки бытовых сточных вод: очистка на полях орошения или полях фильтрации, на биофильтрах или аэротенках. Однако это возможно при соблюдении основных требований: 1) из ПСВ должны быть удалены жировые и смолистые вещества; 2) концентрация ядовитых веществ (циан, фенол, пикриновая кислота, древесный спирт) и солей тяжелых металлов (меди, цинка, висмута, хрома, ртути и т.д.) не должна превышать допустимых для биологического процесса пределов; 3) реакция сточных вод должна находится в пределах pH=6,5 – 8,5; 4) если сточные воды содержат крупные нерастворенные или волокнистые вещества, они должны быть удалены из стоков при помощи специальных устройств (сит, волокноуловитель и т.д.); 5) до биологической очистки сточные воды должны быть подвергнуты предварительному отстаиванию.

Поля орошения и поля фильтрации.

Полями орошения называются специально подготовленные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и используемые одновременно для агрикультурных целей.

Если поля предназначены только для биологической, без выращивания на них сельскохозяйственных (с/х) культур, то они носят название полей фильтрации.

Различают следующие типы полей орошения: коммунальные поля, которые в первую очередь используются для очистки сточных вод, а во вторую – для с/х; земледельческие поля орошения, предназначенные для полной биологической очистки сточных вод с одновременным использованием их для увлажнения и удобрения с/х земель.

Вари-ант	Шероховато-сть ложа реки - nш	Гидравлический радиус потока R	Средняя скорость течения. м/с.	Категория водотока, показатель	 – коэффициент, учитывающий место выпуска сточных вод.
1	0,02	0,36	0,35	Санитарно-токсикологический	1,1
2	0,07	0,51	0,36	Токсикологический	1,4
3	0,03	0,58	0,15	Рыбохозяйственный	1,3
4	0,05	0,36	0,13	Токсикологический	1,6
5	0,07	0,86	0,26	Рыбохозяйственный	1,2
6	0,03	0,46	0,13	Санитарно-токсикологический	1,1
7	0,02	0,45	0,15	Рыбохозяйственный	1,4
8	0,04	0,61	0,16	Токсикологический	1,3
9	0,06	0,74	0,19	Рыбохозяйственный	1,2
10	0,08	0,64	0,18	Токсикологический	1,2

1. Расчет степени разбавления сточных вод речной водой:

, (1)

где n – степень разбавления сточных вод речной водой;

Q – расход воды в реке, м³/с;

q – расход сточных вод, м³/с;

 - коэффициент смешения.

№	Свзвст мг/л	Свзво, мг/л	Нр, м	t, м/с	Q, м3/с	q св, м3/с	j
1	3,6	0,1	2,8	0,3	72	0,9	1,1
2	3,1	0,3	2,2	0,2	76	0,3	1,1
3	3,3	0,4	2,4	0,4	71	0,8	1,1
4	3,4	0,5	2,6	0,2	72	0,6	1,1
5	3,8	0,6	2,8	0,7	77	0,8	1,1
6	3,4	0,5	2,7	0,5	73	0,7	1,1
7	3,1	0,7	2,3	0,1	76	0,4	1,1
8	3,0	0,5	2,6	0,2	71	0,8	1,1
9	3,9	0,3	2,7	0,4	78	0,7	1,1
10	3,4	0,5	2,8	0,2	72	0,8	1,1

2. Расчет необходимой степени очистки сточных вод от взвешенных частиц:

, (2)

где Э_ВЗВ– искомая степень очистки, %;

С^взв_ст – исходная концентрация взвешенных частиц в сточных водах до очистки, мг/л;

С^взв_о – расчетная концентрация взвешенных частиц в сточных водах перед сбросом в водоем, мг/л.

Расчетную концентрацию взвешенных частиц в сточных водах перед сбросом их в водоем определяют по формуле:

, (3)

где С^взв_р – концентрация взвешенных частиц в воде реки до сброса

сточных вод, мг/л;

С_доп – допустимая концентрация взвешенных частиц

- для водоемов хозяйственно-питьевого водоснабжения – 0,25 мг/л,

- для культурно-бытовых,

- рыбохозяйственных водоемов – 0,75 мг/л);

n – степень разбавления сточных вод в расчетном растворе:

3. Расчет степени очистки от загрязнителей, определяющих полное биохимическое потребление кислорода (БПК_полн) смеси речной воды и сточных вод:

При поступлении стоков в реку или водоем снижение концентрации органических веществ выраженное в БПК происходит не только вследствие разбавления, но и самоочищения.

Концентрация сточных вод, при которой БПК воды реки в ближайшем пункте водоиспользования ниже спуска сточных вод будет не больше принятых нормативов, находят по формуле:

, (4)

где L_ДОП – предельно-допустимое значение БПК смеси сточных вод и речной воды (4мг/л);

L_Р – БПК речной воды до сброса сточных вод, мг/л;

k – константа скорости потребления кислорода сточными водами;

t – время протекания воды от места сброса до расчетного створа, час.

Таблица 2 Значение k при различных температурах воды

T0C	k	T0C	k	T0C	k
0	0.04	15	0.08	24	0.12
5	0.05	18	0.09	26	0.13
9	0.06	20	0.10	28	0.14
12	0.07	22	0.11	30	0.15

Если L₀ меньше БПК сточных вод, то перед спуском в водоем обязательна их очистка до получения расчетного значения L₀.

Необходимая степень очистки смеси сточных вод и речной воды по БПК определяется в этом случае по формуле:

, (5)

где L_СТ – полная биохимическая потребность сточной воды в кислороде, мг/л.

4. Расчет температуры сточных вод перед сбросом их в водоем:

, (6)

где  – коэффициент смешения (из задания № 3);

Q – расход воды реки, м³/с;

q – расход сточных вод, м³/с;

T_ДОП – допустимое повышение температуры в реке (3⁰С);

Т^max_p – максимальная температура речной воды (до спуска сточных вод) в наиболее теплый месяц года.

Если температура сточных вод больше расчетной, то необходимо их охлаждение перед спуском в водоем.

5. Расчет степени очистки сточных вод от вредных веществ.

Сначала определяется:

, (7)

(ПДК см. в табл. 4).

После этого подсчитывается сумма отношений концентраций этих веществ в воде водоема до спуска сточных вод к их ПДК:

, (8)

где С_1ст, С_2ст, С_3ст и т.д. – концентрация вредных веществ в сточных водах, мг/л;

С_1р, С_2р, С_3р и т.д – концентрация вредных веществ в водоеме (до спуска в него сточных вод).

и определяем необходимую степень очистки по формуле:

, (9)

где n – степень разбавления сточных вод.

Таблица 3

Хозяйственное назначение водоема

№ варианта	Цель водопользования
1	Хозяйственно-питьевое водоснабжение
2	Культурно-бытовое водопользование
3	Хозяйственно-питьевое водоснабжение
4	Хозяйственно-питьевое водоснабжение
5	Рыбохозяйственное
6	Водоснабжение хлебозавода
7	Для спорта и отдыха
8	Водоснабжение кондитерской фабрики
9	Культурно-бытовое водопользование
10	Рыбохозяйственное

Таблица 4 - Предельно-допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воде водоемов

Вещество	Норматив, мг/л
Мышьяк	0.05
Ртуть	0.005
свинец	0.1

Таблица №2 Концентрации определяемых компонентов

нитриты	Железо (общее)	Азот аммонийный	4.Хром	Сульфаты	хлориды	щёлочность
0,01	0,23	2,09	0,00359	81	180	4,0
0,0111	0,24	2,08	0,00408	85	135	4,4
0,0105	0,21	2,1	0,0456	79	180	4,6
0,0105	0,225	2,09	0,00406	81	135	4,2
ПДК 3,3	ПДК 0,3	ПДК 2	ПДК 0,5	ПДК 500	ПДК 350	ПДК 10,4

Контрольные вопросы

1. Дать определение концентрации вредных веществ в сточных водах.

2. степень разбавления сточных вод

3. степени очистки сточных вод от вредных веществ

4. Самоочищение сточных вод

5. Охлаждение сточных вод перед спуском в водоем

6. Температура сточных вод перед сбросом их в водоем

7. Хозяйственно-питьевое водоснабжение

8. Водоемы культурно-бытового водопользования

9. Культурно-бытовое водопользование

10. Концентрация сточных вод

11. Скорость потребления кислорода сточными водами

12. Поля орошения

13. Шкала производительностей очистных станций

14. Ядовитые примеси

15. Основные нормативам качества воды

16. Водоемы питьевого водопользования

17. Промышленные стоки

18. . Плавающие примеси

19. Биохимическая потребность в кислороде ( БПК)

20. Общие принципы очистки сточных вод

21. Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами.

22. Химические методы очистки

18