3. Методы очистки сточных вод
3.1. Классификация методов очистки
В зависимости от технологических процессов химических производств образуются следующие виды сточных вод:
1) Реакционные воды - для реакций, протекающих с образованием воды.
2) Воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах.
3) Промывные воды - для промывки сырья или продукта.
4) Маточные воды - водные растворы, образующиеся в результате проведения процессов получения или переработки продуктов в водных средах.
5) Охлаждающие - использующиеся в оборотном водоснабжении.
6) Другие виды сточных вод - образующиеся от вакуум -насосов, конденсаторов смешения, от мойки оборудования, тары, помещений и т.д.
Все сточные воды предприятия транспортируются по сетям закрытых трубопроводов и каналов. Число раздельных сетей зависит от количества видов сточных вод, их составов, возможности повторного использования и т.д.
На предприятиях сточные воды выделяются в самостоятельные потоки для последующей очистки:
- незагрязняющиеся в процессе производства;
- коррозионно-активные;
- загрязненные органическими веществами;
- содержащие ценные примеси, извлечение которых экономически целесообразно;
- содержащие нефтепродукты и масла;
- дождевые воды.
Очистку сточных вод производят механическими, физико-химическими и биологическими методами. В ряде случаев используют термические методы, приводящие к ликвидации этих вод, а также методы закачки вод в подземные горизонты или их захоронение.
Методы очистки сточных вод
Очистка от суспензированных и эмульгированных примесей |
Очистка от растворимых примесей |
Устранение или уничтожение |
||||
Механическая очистка от грубодисперсных примесей |
Очистка от мелкодисперсных и коллоидных примесей |
Очистка от минеральных примесей |
Очистка от органических примесей |
Очистка от газов |
Термическое уничтожение |
Устранение |
Отстаивание |
Коагуляция |
Дистилляция |
Ректификация |
Нагрев |
|
Закачка в скважины |
Флотация |
Электролитические методы |
Ионный обмен |
Адсорбция |
Отдувка |
|
Захоронение |
Осветление во взвешанном слое |
Флокуляция |
Электролитические методы |
Экстракция |
Реагентные методы |
|
Закачка в глубины морей |
Фильтрование |
|
Замораживание |
Хлорирование |
|
|
|
Центробежные методы |
|
Обратный осмос |
Озонирование |
|
|
|
|
|
|
Биологическое окисление |
|
|
|
Для очистки сточных вод используются три типа сооружений: локальные (цеховые); общие (заводские); районные, городские, региональные сооружения.
Локальные сооружения предназначены для обезвреживания сточных вод непосредственно после технологических установок. На них, как правило, извлекаются ценные примеси. Поэтому используется регенеративные методы; отстаивание, флотация, адсорбция. В отдельных случаях очищенную сточную воду используют в замкнутом водоснабжении.
Заводские сооружения включают в себя сооружения первичной (механической), вторичной (биологической) и третичной (доочистки) очистки. К сооружениям первичной очистки относятся решетки, песколовки, отстойники, флотационные и фильтрационные установки. К сооружениям биологической очистки относятся аэротенки, биологические фильтры и другие.
Городские или региональные сооружения предназначены для механической или биологической очистки. Производственные сточные воды, подлежащие очистке с бытовыми, не должны содержать более чем 500 мг/л взвешенных веществ; веществ, способных засорить трубопроводные сети; веществ, оказывающих разрушающие действие на материал сооружений; веществ, способных образовывать взрывоопасные смеси и вредных веществ в концентрациях, препятствующих биологической очистке. Не допускается залповые сбросы сильно концентрированных сточных вод.
Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий
Процесс очистки сточных вод производственного предприятия, как правило, включает несколько стадий, на каждой из которых возможно применение различные методов очистки сточных вод и соответствующего технологического оборудования. Данная ситуация обусловлена в первую очередь тем, что многие методы, в особенности тонкой очистки сточных вод нельзя использовать, если в них присутствуют взвешенные вещества и эмульсии. Кроме этого, большинство методов очистки стоков имеет верхний предел концентраций по загрязняющим веществам, от которых данный метод должен очищать сток. Следовательно возникает необходимость предварительной обработки стоков перед применением основных методов их очистки. Применение стадийной очистки сточных вод промышленных предприятий обусловлено также тем, что комбинированием нескольких типов процессов обработки возможно достигнуть требуемой степени очистки с минимальными затратами.
На различных промышленных производствах используется различное количество стадий очистки воды. Это зависит от организации очистных сооружений, используемых методов очистки и состава стоков. Для разработки информационной системы процессы очистки стоков следует рассматривать на основе более обобщенного подхода.
Наиболее рациональным, очевидно, будет разделение процесса очистки стоков на четыре этапа, в соответствии с разделением загрязняющих веществ на основе их агрегатного состояния по классификации академика Кульского.
На первой стадии очистки сточных вод необходимо извлечь крупные частицы взвешенных веществ и грубодисперсных примесей, нейтрализовать токсины и удалить из сточных вод масла. Если данные загрязнения в сточных водах отсутствуют, следует начать очистку сточных вод со второй стадии, на которой происходит извлечение практически всех механических примесей, а также проводится подготовка стоков к дальнейшей очистке, а именно, снижение агрессивности сточных вод, понижение неприемлемых концентраций отдельных загрязняющих веществ. На третей стадии очистки стоков проиводится извлечение всех загрязняющих веществ до определенного заданного уровня. Если степень очистки недостаточна, требуется четвертая стадия очистки сточных вод, на которой использубтся методы, позволяющие извлекать соединения, находящиеся в растворимом состоянии.
Применение конкретных способов очистки сточных вод либо их комбинирование на каждом этапе обработки определяется химическим составом и физическими свойствами сточных вод. В зависимости от наличия или отсутствия определенных классов загрязняющих веществ в стоке возможно исключать некоторые стадии водоочистки. Не трудно обнаружить, что вторая и третья стадии очистки являются неотъемлемой частью любой технологической схемы очистки сточных вод. Данные стадии очистки – первая и вторая стадии обработки сточных вод это основа любого технологического процесса очистки. Первая стадия является предварительной обработкой, а последняя - глубокой очисткой сточной воды. Все стадии техпроцесса обработки сточных вод производственного предприятия представлены на Рисунке:
Предварительная стадия обработки сточных вод. Когда стоки промышленного предприятия содержат крупные частицы взвешенных веществ либо волокна (как в производстве керамических и силикатных материалов), а также нефтепродукты, требуется тщательная предварительная очистка сточных вод, включающая в себя:
Отстаивание сточных вод с использованием либо без использования химических реагентов в зависимости от состава стоков,
Фильтрация через решетки или сетчатые фильтры,
Подача стоков на гравийные фильтры (грубая очистка),
Коагуляция (дозирование растворов солей железа либо алюминия),
Извлечение из сточных вод вредных веществ специальными методами,
Применение нефтеловушек для очистки сточных вод от нефти и масла.
При определенных условиях необходимо дозировать в сточную воду флокулянт для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и процесса хлопьеобразования.
Первая стадия обработки сточных вод. Существует множество различных способов первичной обработки стоков, с различной эффективностью:
Механическая первичная очистки сточных вод,
Усиленная реагентно первичная обработка с низким дозированием химикатов,
Первичная обработка взвешенных веществ,
Биологическая очистка сточных вод
Цель первичной обработки сточных вод – прежде всего механическая очистка, а также значительное снижение количества загрязнений. Данный этап является неоднозначным. Используемые в нем методы могут сильно отличаться по принципу очистки сточных вод.
Вторая стадия обработки сточных вод. Вторая стадия является основной стадией очистки стоков, на которой происходит извлечение большинства загрязняющих веществ. При обработке на данном этам наряду с физико-химическими методами нередко применяют процессы биологической деградации отходов. Применяемых при вторичной обработке методов, как правило, бывает достаточно для очистки стоков. Тем не менее очистка сточных вод до жестких требований ПДК иногда достигается лишь после стадии глубокой очистки воды. На данном этапе применяются более эффективные физико-химические методы очистки и обессоливания воды такие, как технологии ионного обмена, нанофильтрация и обратный осмос.