4.7. Очищення стічних вод хімічних виробництв

До рідких відходів відносяться забруднені розчинники, різні фільтрати, скруберні рідини, кубові залишки, відпрацьовані кислоти, оливи і органічні теплоносії, стічні води тощо.

Рідкими відходами є гомогенні (розчини) або гетерогенні (емульсії і суспензії) системи. Власне розчини у свою чергу можна розділити на дві групи, в якійсь мірі зумовлюючи методи їх перероблення: органічні рідини з розчиненими у них речовинами і водні розчини.

Стічні води хімічних виробництв очищають механічними, фізико-хімічними, біохімічними і термічними методами. На рис. 4.10 наведена схема класифікації основних методів очищення стічних вод за фазно – дисперсною характеристикою і хімічним складом домішок.

Вибір схеми очищення стічних вод залежить від багатьох чинників. Вона повинна забезпечувати мінімальне скидання стічних вод у водоймище, максимальне використання очищених стічних вод у технологічних процесах і схемах оборотного водопостачання, повніше вилучення цінних домішок.

Рис. 4.10. Класифікація основних методів очищення стічних вод

Для очищення стічних вод використовують три основні типи очисних споруд: локальні (цехові), загальні (заводські) і районні або міські. На хімічних підприємствах застосовують в основному локальні і загальні очисні споруди. Районні або міські очисні споруди призначені для очищення господарчо-побутових і промислових стічних вод району.

Механічні методи очищення включають в основному відстоювання, освітлення і фільтрування. Вони використовуються для видалення крупнодисперсних суспензій.

Фізико-хімічні методи застосовують для очищення стічних вод від мілкодисперсних, колоїдних і розчинених речовин. До цих методів відносяться: флотація, дистиляція, ректифікація, абсорбція, іонний обмін, зворотний осмос та ін.

Флотація широко застосовується для освітлення стічних вод, забруднених легкими і високодисперсними суспензіями. Принцип флотації полягає у тому, що бульбашки повітря, що диспергують у суспензії, прилипають до частинок суспензії і спливають разом з ними на поверхню рідини, утворюючи над нею піну. У пінний шар крім твердих суспензій переходять багато емульсій, а також розчинені у стічних водах поверхнево–активні речовини різних класів.

Мілкодисперсні і колоїдні частинки, а також низькоконцентровані емульсії видаляють зі стічних вод за допомогою коагулянтів і флокулянтів. Як коагулянти використовують частіше всього A1₂(SО₄), і FeСl₃, як роздільно, так і у суміші. В останньому випадку перебіг процесу коагуляції відбувається у ширшому інтервалі рН і температур. Підвищення ефекту коагуляції досягається при додаванні флокулянтів (поліакриламіду, активної силіцієвої кислоти та ін.). Додавання флокулянтів прискорює утворення пластівців, покращує їх структуру і підвищує ефективність освітлення води.

Розчинні неорганічні сполуки видаляють зі стічних вод з використанням різних іонних процесів: переведенням їх у малодисоційовані сполуки (нейтралізація, комплексоутворення), фіксація на твердій фазі іонітів (Н–і Na–катіонітування), сепарація зміною фазового стану води з переведенням її в пароподібний стан (дистиляція) або у тверду фазу (виморожування гідратоутворенням), перерозподіленням іонів у рідкій фазі (екстракція, зворотний осмос), розділення іонів в електричному полі тощо. Найчастіше установками для проведення цих процесів доповнюють основні очисні споруди.

Розчинені у стічних водах гази і молекулярно–розчинні органічні речовини видаляються за допомогою активованого вугілля, застосування якого засноване на тому, що розчинені у воді домішки вступають у молекулярну взаємодію з високорозвиненою поверхнею вугілля і більш чи менш міцно на ній закріплюються. На вугіллі добре сорбуються малорозчинні у воді сполуки.

Біохімічні методи очищення стічних вод застосовують для оброблення стоків, що містять органічні речовини у розчиненому або тонко дисперсному вигляді. Деякі мікроорганізми здатні переробляти і неорганічні сполуки вуглецю, азоту, фосфору, калію і інших елементів.

Біохімічне очищення проводиться в аеробних і анаеробних умовах, в основному, в аеробних. У анаеробних умовах переважно зброджують осади і у ряді випадків проводять денітрифікацію стічних вод.

При біохімічному очищенні стічних вод частина окиснюваних мікроорганізмами речовин використовується у процесі біосинтезу (утворення біомаси – активного мулу або біоплівки), а інша частина перетворюється на нешкідливі продукти окиснення: воду, СО₂, N₂ та ін.

Біоочисні споруди розділяють на дві групи: споруди, очищення в яких відбувається за умов, близьких до природних (поля зрошування і фільтрації, біологічні ставки), і споруди, очищення в яких відбувається у штучно створених умовах (біофільтри, аеротенки, аерофільтри, метантенки).

Недоліками біохімічних методів є: високі капітальні витрати; мала швидкість окиснювальних процесів, для завершення яких необхідні великі об'єми очисних споруд; висока чутливість до зміни температури і концентрації домішок; токсична дія на мікроорганізми ряду органічних і неорганічних сполук. Так, фенол, формальдегід, етери (естери) і кетони викликають денатурацію білків протоплазми або руйнують оболонку кліток. Особливо токсичні солі важких металів (Hg, Sb, Pb, Cr, Co, Ni, Zn, Cu, Fe) і деякі неорганічні солі, присутні у стічних водах у великих кількостях.

Ряд характерних для хімічних виробництв сполук (нітробензол, дихлорметан, 1,2–дихлоретан, хлороформ, хлорбензол, третинні алкілбензолсульфонати, діетиловий етер, циклогексан, гідрохінон та ін.) не руйнуються мікроорганізмами.

Розчинені органічні сполуки видаляють з води регенераційними (перегонка, екстракція, адсорбція, ректифікація, іонний обмін, зворотний осмос і ультрафільтрація, флотація та ін.) і деструктивними (вогняне знешкодження, рідкофазне окиснення, термокаталітичне окиснення у паровій фазі, озонування) методами.

Регенераційні методи дозволяють не тільки знешкоджувати стічні води, але і вилучати з них цінні домішки. Створення хімічних комплексних безвідходних виробництв підвищує значення і перспективи використання цих методів очищення стічних вод.

Деструктивні методи застосовують у разі неможливості або економічної недоцільності вилучення домішок зі стічних вод.

Для ліквідації бактерійного забруднення стічних вод їх знезаражують (дезінфікують).