Физико-химические методы очистки.
Основные на изменении физического состояния загрязнителя, применяют для удаления из сточных вод суспензированных и эмульгированных примесей, а также растворенных неорганических и органических веществ.
К этим методам относят: коагуляцию и флокуляцию, флотацию, ионный обмен, адсорбцию, экстрацию, обратный осмос, ультрафильтрацию; кристаллизацию, дистилляцию, ректификацию, электродиализ, дезорацию.
Эти методы в большинстве случаев требуют применения дорогих реагентов, однако ввиду их эффективности, а иногда невозможности решить задачу другим способом, их широко применяют в промышленности, особенно для очистки многокомпонентных сточных вод с малой концентрацией загрязнителей.
Применяемы методы механической очистки стоков позволяют выделить частицы только крупнее 10-50 мкм, выделение более мелкодисперсных и коллоидных частиц достигается коагуляцией, то есть соединением взвешенных частиц в более крупные хлопья с последующим выделением их в виде осадка. Для усиления эффекта осаждения применяют флокулянты, способствующие образованию прочных и крупных хлопьев осождаемых примесей.
Приготовленные в реагентом хозяйстве соответствующие растворы коагулянтов и флокулянтов подаются дозировочным насосом в сместитель, где они смешиваются со сточной водой в течение нескольких минут. Затем вода поступает в камеры хлопьеобразования, которые могут быть перегородчатыми (с движением воды в горизонтальной плоскости) или вихревыми (вода движется снизу вверх, как в вертикальном отстойнике). Время пребывания воды в перегородчатых камерах 20-30 мин, в вихревых 6-10 мин. После образования хлопьев вода поступает на механические очистные устройства – отстойники, гидроциклоны.
Способы коагуляции и флокуляции широко применяют при очистке сточных вод химических и нефтехимических производств.
Использование флотации позволяет ускорить всплывание загрязняющих веществ на поверхность и затем удалить из стока. Для ускорения всплывания частиц в очищаемую жидкость подает воздух, мелкие пузырьки которого извлекают частицы загрязнителя и образуют на поверхности воды пенообразующий слой, насыщенный флотируемым веществом.
Принцип адсорбции- поглощения растворенных соединений из стоков твердой фазой – адсорбентом- позволяет очищать сточные воды от самых разнообразных органических соединений, в том числе многокомпонентных и с малыми концентрациями; применение других способов очистки малоэффективно. Адсорбционная очистка сточных вод может быть регенеративной, то есть с извлечением из адсорбента уловленных частиц и дальнейшим их использованием, или деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод загрязнения уничтожают как не имеющие технической ценности, иногда вместе с адсорбентом, если он был тоже малоценным (например, бурый уголь, торф, кокосовая мелочь, опилки). Если адсорбентом был активированный уголь, то его освобождает от загрязнит продуванием смесью продуктов горения горючих газов с перегретыми паром при температуре 700-800 °C. При этом загрязнители выжигаются, а сорбционная активность адсорбента даже увеличивается и его снова можно использовать для процесса очистки.
Химическая очистка применяется в случаях, когда выделение загрязнений возможно только в результате химических реакций между загрязнителями и вводимыми реагентами с образованием новых веществ, легко удаляемых из сточных вод. При химической очистки протекают реакции конденсации, окисления, нейтрализации, в результате которых получается нетоксичные или менее токсичные вещества, растворимые в воде соединения превращающиеся в нерастворимые и легко отделяются, кислые и щелочные стоки- нейтрализуются. Этот метод очистки требует большого расхода реагентов. Кроме того образующиеся новые, пусть нетоксичные, соединения все же загрязняют водоем и требуют дополнительной очистки другими способами. Однако в ряде случаев применение химического метода очистки неизбежно.
Биохимическая очистка сточных вод основана на способности некоторых микроорганизмов разрушать органические и некоторые неорганические соединения (сульфиды, соли аммония), превращая их безвредные продукты окисления: воду, двуокись углерода, нитрат и сульфат- ионы и др. Очищенные биохимическим способом сточные воды отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и рыбохозяйственным нормативам, и их можно спускать в водоемы, а также использовать в оборотном водоснабжении. Целесообразна биохимическая очистка производственных сточных вод совместно с хозяйственно-бытовыми водами, так как последние приносят азотистые вещества, необходимые для питания и размножения микроорганизмов.
Биологическая очистка. Её применяют для выделения тонкодисперсных и растворённых веществ. Она основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты и т.п). Процесс реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворённых примесей органических веществ и разрушения адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окисления и восстановлении). Обе стадии реализуются как в анаэробных условиях в зависимости от видов и свойств микроорганизмов. Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях.