5. Классификация методов и сооружений очистки сточных вод.

Выбор метода и сооружения очистки сточных вод на очистных сооружениях предприятий и Водоканала, в первую очередь, определяется их фазово-дисперсным составом (табл. 1). Кроме того, учитывается количество сточных вод, требуемая степень очистки, наличие энергетических ресурсов и свободных площадей для очистных сооружений.

Таблица 1

Классификация сточных вод и методов очистки (водоподготовки) по фазово-дисперсному составу (классификация Кульского)

Системы	Гетерогенные: жидкая + твёрдая фазы			Гомогенные: одна фаза - раствор
Классы	Взвеси (суспензии)	Коллоидные растворы и растворы высокомолекулярных соединений		Молекулярные растворы органических веществ: спирты, амины, органические кислоты	Ионные растворы электролитов: растворенные минеральные вещества
Диаметр частиц, м	10-3- 10-7	10-8		10-9	10-10
Методы очистки	Грубая очистка: канализация			Тонкая очистка: водоподготовка
	Механическая: процеживание, осаждение, отстаи-вание, фильтрование, центрифугирование, флотация		Коагулирование с флокуляцией, озонирование и иные окислительные методы	Адсорбция, экстракция, биологическая очистка	Дистилляция, вымораживание, ионный обмен, электро диализ, обратный осмос и другие методы

Физ – хим высокотехнологичная очистка, только для специфических производств

В основу классификации положен подход, в соответствии с которым сточная вода рассматривается как система: вода + примесь. В зависимости от агрегатного состояния примеси сточные воды как системы делятся на гомогенные и гетерогенные. Если примесь в твердой фазе, то система называется гетерогенной. Если примесь в растворенном состоянии, то сточная вода рассматривается как гомогенная система. Системы делятся в зависимости от дисперсного состава примеси на классы. Устойчивость системы возрастает с уменьшением размеров примесных частиц; соответственно возрастают затраты на отделение примесей.

Говорить не нужно..но иметь представление

Процеживание - самая первая ступень очистки сточных вод перед направлением их на любой другой вид очистки. Проводится с целью извлечения крупных примес ей, которые могут засорить трубы и каналы. Устройствами для процеживания могут быть решетки, которые устанавливаются в лотках и каналах на пути сточных вод, и сита, которые устанавливаются перед отстойниками.

Отстаивание осуществляется в сооружениях широкого класса, отличных друг от друга по назначению и конструктивным особенностям. С помощью отстаивания можно отделять как примеси с плотностью больше единицы (песколовки), так и примеси с плотностью менее единицы (жиро-, нефтеловушки).

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых примесей, отделение которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят с помощью пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих примесную фазу.

Отделение примесей центрифугированием осуществляется под действием центробежной силы в гидроциклонах и центрифугах.

Все охарактеризованные выше методы относятся к механическим, так как в основе процессов лежат механические силы: гравитационные, инерционные и центробежные. Все остальные методы очистки сточных вод, за исключением биологических, относятся к физико-химическим методам.

Коагуляция - это метод очистки, основанный на процессе укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Коагуляция используется для ускорения осаждения тонкодиспергированных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция может происходить и самопроизвольно (но это может быть процесс длительный) и под действием специальных веществ - коагулянтов. В качестве коагулянтов обычно используются соли алюминия, железа или их смеси. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые за счет слабой положительной заряженности улавливают примесные частицы, имеющие отрицательный заряд, агрегируют их и оседают вместе с ними под действием силы тяжести.

Флокуляция - это процесс агрегации взвешенных частиц, протекающий при добавлении в сточную воду (кроме коагулянтов) флокулянтов - высокомолекулярных соединений, назначение которых состоит в интенсификации процесса коагуляции. Применение флокулянтов позволяет снизить расход коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев. К естественным флокулянтам относятся крахмал, декстрин. Из синтетичеких наибольшее распространение в качестве флокулянта получил полиакриламид. Особенностью применения флокулянтов является их строгая дозировка.

Флотация применяется для удаления из сточных вод нерастворимых примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. На предприятиях рыбного хозяйства этим методом широко используются для очистки сточных вод от жира. Кроме того, этот метод используется для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Окислительные способы очистки сточных вод основываются на том. что загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые и удаляются из воды. В качестве окислителей используют: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, перманганат калия, пероксид водорода, кислород воздуха, озон и другие окислители.

Активность вещества как окислителя определяется величиной окислительного потенциала. Из всех известных в природе окислителей первое место занимает фтор, который, однако, из-за высокой агрессивности мало используется на практике. Для других веществ величина окислительного потенциала составляет: для озона - 2,07; (для хлора- 0,94; для пероксида водорода- 0,68; для перманганата калия - 0,59.

Чистый озон взрывоопасен, чрезвычайно токсичен (1-й класс опасности). Обезвреживающее действие озона основано на его высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи активного атома кислорода.

Окисление озоном позволяет одновременно обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озонированием можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, ПАВ (поверхностно-активных веществ), канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др.

Адсорбционные методы широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки; также адсорбция может служить и самостоятельным методом очистки от растворенных органических примесей, если их концентрация невелика.

Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, ароматических нитросоединений, красителей, ПАВ. Достоинством метода является высокая эффективность, очистка сразу от нескольких примесей и, что очень важно, возможность рекуперации выделенных веществ. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности (пористости) и ее доступности. В качестве адсорбентов используются активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (зола, шлаки, опилки).

Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты и др. Целесообразность использования экстракции определяется концентрацией органических примесей в сточной воде. Экстракция может быть экономически выгодным процессом, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на его проведение. Для каждого вещества существует концентрационный предел рентабельности его извлечения из сточных вод. Для большинства веществ можно считать, что при концентрации их выше 3-4 г/л экстракция рациональнее адсорбции.

Очистка сточных вод экстракцией проходит в три стадии. Первая - интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). В условиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы. Одна фаза - экстракт, содержит извлекаемое вещество и экстрагент; другая - рафинат, содержит сточную воду и экстрагент. Вторая стадия - разделение экстракта и рафината; третья - регенерация экстрагента из экстракта и рафината.»

Для достижения высокой степени очистки необходимо правильно выбрать экстрагент и скорость его подачи в сточную воду. Экстрагент должен отвечать следующим требованиям: растворять извлекаемое вещество гораздо лучше, чем вода; обладать большой селективностью; иметь плотность, значительно отличающуюся от плотности воды; иметь физические показатели, такие как температура кипения, теплоемкость и др., значительно отличающиеся от соответствующих показателей экстрагируемого вещества, что обеспечит разделение экстрагента и экстрагируемого вещества; не взаимодействовать с извлекаемым веществом, так как это затруднит регенерацию.

Методы дистилляции, вымораживания, ионный обмен, электродиализ, обратный осмос относятся к группе методов тонкой очистки, используемых в системах водоподготовки.