1.6. Методы очистки производственных сточных вод, их назначение и краткая характеристика
Для очистки производственных сточных вод применяют следующие основные методы (рис. 1.1):
механический;
биологический;
химический;
физико-химический;
термический.
Рис. 1.1. Методы очистки сточных вод
Механическая очистка применяется для выделения из сточной воды нерастворенных минеральных и органических взвешенных частиц. Назначение механической очистки заключается в подготовке производственных сточных вод при необходимости к биологическому, физико-химическому или другому методу более глубокой очистки. Как правило, механическая очистка является предварительным, реже – окончательным этапом для очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение взвешенных веществ из этих вод до 90-95 % и снижение органических загрязнений (по показателю БПКполн) до 20-25 %.
Высокий эффект очистки сточных вод достигается применением преаэрации, биокоагуляции, осветлением во взвешенном слое (отстойники-осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.
Методы механической очистки выбираются в зависимости от размера, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Для оценки работы механической очистки основными показателями являются БПК, ХПК, перманганатная окисляемость, содержание биогенных элементов, реакция среды, температура.
При совместной биологической очистке производственных и бытовых сточных вод механическая очистка может быть как совместной, так и раздельной. Раздельную механическую очистку следует применять для взрывоопасных производственных сточных вод. При необходимости химической или физико-хими-ческой очистки производственных сточных вод, а также при раздельной обработке осадков производственных и бытовых сточных вод также применяется раздельная механическая очистка.
Городские стоки после механической очистки подвергаются биологической очистке.
Известно, что для одних и тех же сточных вод ХПК всегда больше БПК. При этом если отношение БПК/ХПК > 0,5, сточные воды следует направлять на биологическую очистку. В противном случае применяют физико-химическую обработку. Биологический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Для нормального хода процесса биологической очистки необходимо присутствие в воде биогенных элементов азота и фосфора. По СНиП 2.04.03-85 содержание азота и фосфора должно удовлетворять соотношению БПК:N:P = 100:5:1. При этом содержание таких токсичных веществ, как ртуть, свинец, кадмий, цианиды, ПАВ не должны превышать ПДК. Для легкоокисляемых органических веществ биологический метод очистки в сочетании с другими методами предварительной очистки и доочистки является универсальным и крупномасштабным.
Для удаления трудноокисляемых биологическим путем органических веществ, а также неорганических примесей применяют химические и физико-химические методы.
Химические методы применяют для удаления растворенных примесей. К химическим методам очистки производственных сточных вод относят нейтрализацию, окисление, восстановление. Применение химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной) перед биологической или физико-химической очисткой для выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.
При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам.
К физико-химическим методам очистки сточных вод относят коагуляцию, флотацию, сорбцию и десорбцию, отгонку с водяным паром, ионный обмен, экстракцию, ультрафильтрацию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких); растворенных газов, минеральных и органических веществ. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими, биологическими методами. Доля их среди других методов очистки невелика, однако она возрастает.
Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биологическими имеет ряд преимуществ:
1) возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений;
2) достижение более глубокой и стабильной степени очистки;
3) меньшие размеры сооружений;
4) меньшая чувствительность к изменению нагрузок;
5) возможность полной автоматизации;
6) более глубокая изученность кинетики некоторых процессов;
7) метод не связан с контролем за деятельностью живых организмов;
8) возможность рекуперации различных веществ.
Выбор того или иного физико-химического метода производят с учетом количества сточных вод и концентрации загрязнений в них.
На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли, органические вещества. Такие воды могут быть обезврежены термическими методами:
концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ;
окислением органических веществ в присутствии катализатора;
жидкофазным окислением;
огневым обезвреживанием.
Выбор термического метода очистки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозионной активности и необходимой степени очистки.