Химические методы очистки сточных вод

Химические методы очистки сточных вод применяются для доочистки стоков перед их биологической очисткой или после нее и включают: коагулирование, нейтрализацию, окисление.

Коагуляция (процесс укрупнения дисперсных частиц и их объединения в агрегаты) применяется для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и веществ, образующие эмульсию.

Нейтрализация проводится для всех стоков, содержащие кислоты или щелочи, перед сбросом их в водные объекты и выполняется различными способами: добавлением реагентов (щелочи, аммиачной воды, доломита, цемента, известняка, золы и других), фильтрованием и др.

Метод окисления чаще всего используется для удаления загрязняющих веществ из производственных сточных вод в том случае, если их не удалось очистить биохимическими методами.

Физико-химические способы очистки сточных вод

Физико-химические методы очистки стоков представляют собой флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию и др.

Метод флотации применяется для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые не поддаются отстаиванию, например, нефтепродуктов и ПАВ. При очистке стоков методом флотации в воду под давлением через перфорированные трубы подается воздух, при этом пузырьки воздуха размером 10 - 15 мкм объединяются с частицами загрязняющего вещества и поднимаются на поверхность в виде пены. Степень очистки стоков данным методом составляет 95 - 98%.

Адсорбция или очистка с помощью твердых сорбентов применяется для глубокой очистки сточных вод от загрязнителей, которые не подвергаются биологическому разложению и являются ядовитыми (нитросоединения, ПАВ, фенолы, ароматические углеводороды и др.).

Адсорбция может быть реагентной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и деструктивной, т.е. с уничтожением извлекаемого вещества вместе с адсорбентом, при этом эффективность очистки зависит от применяемого адсорбента и составляет 80 - 95%.

Процесс поглощения загрязнителей сорбентами проводится при интенсивном перемешивании сорбента и стоков с последующим отстаиванием либо фильтрованием загрязненных стоков через слой сорбента.

В качестве твердых сорбентов применяются активированный уголь, шлаки, глины, золы, синтетические сорбенты, гидраты окислов металлов и др.

Отработанные адсорбенты могут регенерироваться перегретым паром или нагретым инертным газом. Разнообразие агрегатного состояния различных загрязнителей стоков требует применения в системах локальной очистки предварительных методов с последующей доочисткой стоков с помощью угольных сорбентов.

Одним из видов очистных сооружений, действие которых основано на принципе фильтрации стоков через адсорбирующие материалы, являются инфильтрационные бассейны (рис. 4.14, 4.15), инфильтрационные траншеи (рис. 4.16) и дренажные колодцы.

Инфильтрационные сооружения предназначены также для сброса больших объемов воды во время ливневого паводка; недопущения подтопления различных объектов, расположенных в нижнем бьефе; пополнения бассейна подземных вод, подземного питания близлежащих водоемов.

Рис. 4.14. Типовой инфильтрационный бассейн, применяемый за рубежом:

1 – каменная наброска; 2 – вал; 3 – предварительно очищенный сток;

4 – входное от­верстие; 5 – каменная наброска, через которую фильтруется сток при входе в инфильтрационное сооружение; 6 – резервная дренажная труба;

7 – горизонтальная по­верхность с густой растительностью; 8 – аварийный водоспуск;

9 – задвижка; 10 – водохранилище избыточного стока.

Рис. 4.15. Простейший инфильтрационный бассейн:

1 – верхний почвенный слой; 2 – коллектор из перфорированных труб;

3 – наблюда­тельная скважина; 4 – каменный материал; 5 – песчаный фильтр.

Рис. 4.16. Инфильтрационная траншея:

1 – осадок; 2 – растительность; 3 – гравий; 4 – перфорированные трубы;

5 – гофриро­ванные трубы; 6 – геотекстиль; 7 – песок.

Одним из обязательных требований, обеспечивающих нормальное функцио­нирование инфильтрационных сооружений, является использование грунтов и ма­териалов с высоким показателем фильтрации, что, однако, делает конструкцию в целом неустойчивой и может привести к загрязнению грунтовых вод.

Кроме того, осадок, образующийся на дне сооружения, необходимо своевременно удалять, а при засорении инфильтрационного сооружения его необходимо устраивать заново.

Альтернативным способом отведения поверхностных вод с покрытия автомобильной дороги и их последующей очистки являются дренирующие водопроницаемые покрытия, которые устраиваются из пористой асфальтобетонной или цементобетонной смеси. Дренирующие покрытия применяются во многих зарубежных странах и обладают определенными преимуществами, однако их применение на территории России ограничивается рядом причин.

Ионообменная очистка или очистка на ионообменных фильтрах применяется для извлечения из загрязненных стоков таких металлов, как цинк, медь, хром, ванадий, марганец, свинец, ртуть и другие, а также радиоактивных веществ.

Суть метода очистки состоит в том, что существуют природные и синтетические вещества или иониты, нерастворимые в воде и способные при смешивании с водой обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде. В зависимости от знака электрического заряда поглощаемых из воды ионов иониты подразделяются на катиониты, аниониты и амфотерные иониты. В процессе ионообмена металлы оседают на ионообменном фильтре, который по мере загрязнения необходимо регенерировать, например, раствором поваренной соли.

К природным ионитам относятся: неорганические – слюда, глинистые материалы, пшаты и другие; органические – гуминовые кислоты угля и различных почв. К синтетическим ионитам относятся: неорганические – окиси хрома, циркония, алюминия и другие; органические – ионообменная слюда.

Метод экстракции чаще всего применяется для очистки производственных сточных вод от масел, фенолов, кислот органического происхождения, ионов металлов и основан на законе распределения загрязняющих веществ согласно своей растворимости при смешении взаимонерастворимых жидкостей, например, фенола и бензола.

Экстракция производится следующим образом: сточная вода интенсивно перемешивается с экстрагентом (растворителем), в результате чего образуются две жидкие фазы – экстракт-экстрагент и сточная вода-экстрагент, далее производится разделение экстракта и сточной воды и удаление экстрагента из экстракта и сточной воды путем дистилляции, выпаривания или осаждения.