Контрольні запитання

1. Загальна характеристика методів очищення газоповітряних сумішей (схема).

2. Сухе механічне пиловловлювання: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

3. Мокре механічне пиловловлювання: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

4. Фізико-хімічні методи очищення газоповітряних сумішей: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

5. Хімічні методи очищення газоповітряних сумішей.

4.2 Методи очистки стічних вод (лекція)

Мета: визначити, як вибирають метод очищення стічних вод; ознайомитися з методами очищення та устаткуванням, яке використовується для кожного виду очистки; визначити ефективність, переваги та недоліки кожного методу.

План

1. Надати загальну характеристику методів очистки стічних вод.

2. Механічна й механо-хімічна очистка: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

3. Хімічна й фізико-хімічна очистка: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

4. Біологічна очистка: устаткування, принцип дії, ефективність, переваги та недоліки методів.

Всі методи очищення стічних вод поділяють на три основні групи – механічні й механо-хімічні; хімічні й фізико-хімічні; біологічні.

В основу очищення води від домішок кожної групи закладені процеси, що відбуваються під дією сил, які найефективніше впливають на дану дисперсну систему. Комплекс очисних споруд включає відстоювання, фільтрування, мікропроціджування, центрифугування та безреагентну флотацію.

Відстоювання використовують для вилучення зі стічних вод завислих грубодисперсних домішок, наприклад глинистих часточок. Для цього використовують відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні та радіальні. Горизонтальні відстійники застосовують у разі витрати стічних вод, що становить до 20 тис. м³/добу, радіальні – понад 20 тис м³/добу.

Для видалення завислих забруднювальних речовин концентрацією до 50 мг/л, використовують повільні фільтри. Планктон і зависі видаляють за допомогою мікрофільтрів. Для видалення грубодисперсних домішок застосовують безперервно діючи центрифуги та гідроциклони. Спливанням очищають стічні води від нафтопродуктів у нафтовловлювачах, від жиру – в жировловлювачах. З цією метою можна також використовувати флотатори і пристрої для диспергування повітря, флотацію із застосуванням реагентів.

Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем за допомогою пористих перегородок і шарів, які затримують одну фазу цих систем і пропускають іншу. Під час фільтрування стічних вод, що містять завислі речовини, крізь шар допоміжних матеріалів (пісок, діатоміт та ін.) завислі речовини можуть відкладатися на поверхні фільтрувального шару або в порах фільтрувального шару, а також можливе одночасне утворення плівки та відкладання завислих речовин у порах завантаження.

Залежно від швидкості фільтрування зернисті фільтри поділяють на повільні, швидкі і надшвидкі. За розміром зерен розрізняють фільтри дрібнозернисті і крупнозернисті фільтри, завантажені однорідним шаром фільтрувального матеріалу називають одношаровими. Фільтри, завантажені неоднорідним за щільністю й розміром зерен фільтрувальним матеріалом, називають багатошаровими.

Флотація ґрунтується на різній змочуваності мінералів (домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням на поверхні води шару піни з вилученими домішками. Оптимальні розміри домішок становлять 10^-5–10^-3 м. Тонкодисперсні часточки розміром менш як 5–10 мкм флотуються дуже важко, тому їх необхідно попередньо укрупнити, наприклад за допомогою коагуляції або флокуляції. Флотаційне очищення стічних вод здійснюють в апаратах двох типів, які відрізняються способом диспергування повітря: турбіною насосного типу і напірною флотацією з додаванням коагулянту. В установках першого типу повітря розпилюється біля дна. Бульбашки спливають, виносять із собою домішки забруднень. Піну із забрудненням знімають з поверхні. В установках напірного типу аерація води здійснюється під тиском. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульсованих речовин, а також від окремих іонів розчинених речовин.

Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших коллоїдно-дисперсних глинистих часточок білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувану воду незначної кількості електролітів – Al₂(SO₄)₃, FeSO₄ та деяких інших сполук, які називають коагулянтами.

Адсорбцію застосовують переважно для видалення із води органічних сполук. Цей метод використовують у комбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішок механічними методами і коагуляцією.

Ефективним методом видалення органічних домішок з води є біохімічний. Методи біологічного очищення ґрунтуються на застосуванні різних мікроорганізмів. Розрізняють аеробний процес (за наявності кисню) і анаеробний – без доступу кисню. Анаеробне очищення застосовують як перший ступінь для підготовки до наступного аеробного очищення стічних вод з високою концентрацією органічних забруднень.

Біологічне аеробне очищення здійснюють у біофільтрах, аеротенках, на зрошувальних полях та в біологічних ставках. На дірчасте днище резервуара біофільтра накладають щебінь, гальку, керамзит і на поверхні укладених матеріалів поселяють мікроорганізми, які живляться органічними домішками стічних вод. Мікроорганізми перетворюють органіку на неорганіку (СО₂, NH₃, H₂O та ін.). В аеротенки постійно нагнітають повітря, стічні води очищають методом “чистих культу” або за допомогою активного мулу. “Чиста культура” – це вирощені популяції мікроорганізмів, які живляться певними речовинами. Активний мул – це співтовариство різноманітних бактерій, які живляться органічними домішками стічних вод. Приріст активного мулу періодично виводять з апарату і після знезаражувальної обробки його можна використовувати як добриво.

Поля зрошення, поля фільтрації та біологічні ставки належать до ґрунтових методів біологічного очищення. На полях зрошення одночасно з очищенням стічних вод вирощують різні культури рослин. Якщо на ділянках не вирощують рослини, а тільки очищають стічні води, їх називають полями фільтрації. Цей спосіб знайшов обмежене застосування, оскільки потребує рівні ділянки ґрунтів з доброю фільтрувальною здатністю. Біологічні ставки облаштовують каскадом на 3–5 водойм завглибшки 1–1,5 м. Оскільки процеси біологічного очищення відбуваються повільно, вода в ставках має перебувати не менш як 20 діб. Біологічні ставки частіше використовують після попереднього очищення іншими методами, як буфер перед водоймою, в яку скидають очищену воду.