Обеззараживание и обезвреживание с иcпользованием окислителей природных, сточных вод и их осадков

малорастворимым газам, поэтому технология диспергирования озоновоздушной

смеси в воду и конструкция контактной камеры имеют большое значение для

эффективного использования и снижения потерь озона. Способы диспергирования

озоновоздушной смеси можно классифицировать в три группы: подача газа в

контактные колонны через пористые плиты (трубы) или перфорированные трубы;

использование эжекторов; применение механических турбин и прочих

диспергирующих устройств механического действия. Наиболее широко применяют

способы первой группы, причем контактные колонны обычно противоточного типа

- обрабатываемая вода подается сверху вниз, озон снизу вверх.

Озон является универсальным реагентом, поскольку может быть использован

для обеззараживания, обесцвечивания, дезодорации воды, для удаления железа

и марганца. Озон разрушает соединения, не подчиняющиеся воздействию хлора

(фенолы). Озон не придает воде запаха и привкуса. При этом он обладает

сильными коррозионными свойствами, токсичен. Допустимое содержание О3 в

воздухе помещений 0,0001 мг/л. Озон может разрушать некоторые органические

вещества, не окисляя их до конца. В результате в трубопроводе озонированной

воды может повышаться интенсивность бактериальной жизнедеятельности.

Главный недостаток озона - кратковременность действия, отсутствие

остаточного озона. Таким образом О3, первоначально использованный вместо

хлора для обеззараживания воды н подаваемый в воду в конце технологической

схемы, все чаще используется как вещество для очистки воды.

В таком случае озон подается в воду до основных очистных сооружений,

причем обеззараживание выполняется либо только хлором, либо воду хлорируют

после обеззараживания озоном для образования в воде требуемого остаточного

хлора.

Эффективность озонирования зависит от количества и свойств загрязняющих

воду веществ, от дозы О3, температуры и рН воды, от применяемого метода

диспергирования озоновоздушной смеси в воду.

Доза озона и оптимальная схема озонирования определяются на основе

предварительных технологических исследований. При отсутствии

соответствующих данных СНиП рекомендует для озонирования подземных вод

принимать дозу О3 0.75...1.0 мг/л, для озонирования профильтрованных вод -

1... 2 мг/л.

Озонирование используется и для доочистки сточных вод. При этом

расчетная доза О3 принимается 2 ... 4 мг на 1 мг загрязнителя

(нефтепродуктов, фенолов, ПАВ).

При доочистке биологически очищенных городских сточных вод с дозой

озона 20 мг/л ХПК снижается на 40%, БПК5 на 60...70%, ПАВ на 90(, окраска

воды на 60(. Одновременно происходит обеззараживание воды.

В мировой практике наибольшую известность и распространение получили

французские озонаторы фирмы «Трейлигаз».

Обеззараживание воды в бактерицидных установках.

Ультрафиолетовые лучи длиной волн 220-280 им действуют на бактерии

губительно, причем максимум бактерицидного действия соответствует длине

волн 260 нм. Данное обстоятельство используется в бактерицидных установках,

предназначенных для обеззараживания в основном подземных вод. Источником

ультрафиолетовых лучей является ртутно-аргонная или ртутно-кварцевая лампа,

устанавливаемая в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Чехол

защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает ультрафиолетовые

лучи.

Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве

между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии ультрафиолетовых

лучей на микробов. Поэтому наличие в воде взвешенных веществ, поглощающих

световое излучение, а снижает эффективность обеззараживания. Необходима

также постоянная чистка наружной поверхности кварцевого чехла от

осаждающегося осадка. Для этого имеются продольные щетки, которые

приводятся во вращение турбиной.

Ультрафиолетовое излучение действует мгновенно, поэтому контактные

бассейны не нужны. В то же время излучение не придает воде остаточных

бактерицидных свойств, а также запаха или привкусов. Бактерицидная

установка не нуждается в реагентах, она компактна, управление ее работой

можно легко автоматизировать.

В СНГ серийно выпускаются бактерицидные установки ОВ-1П, ОВ-50 и ОВ-

150. Установки состоят из камеры облучения, пускового устройства и

электрической сигнализационно-контрольной системы.

Бактерицидная установка ОВ-1П крепится в вертикальном положении на

стене, ОВ-50 и ОВ-150 устанавливаются на полу в горизонтальном положении. В

установке ОВ-1П пускатель прикреплен к корпусу, турбина отсутствует, чистка

кварцевого чехла производится периодическим возвратно-поступатель- ным

движением рукоятки.

Для увеличения пропускной способности допускается параллельное вклю-

чение до пяти установок при одной установке в резерве.

Для запуска установки камеру заполняют водой и включают лампу. Через 10-

15 мин открывают задвижки на трубопроводах обработанной и поступающей воды.

Работа лампы проверяется визуально через смотровой глаз, для большей

надежности эксплуатации целесообразно использовать систему световой или

звуковой сигнализации, выведенной в помещение дежурной службы.

Применение окислитилей и сорбентов для дезодорации воды и удаления

токсичных веществ

По мере общего ухудшения качества природных вод все больше приходится

заниматься удалением веществ, придающих воде привкусы и запахи, а также

токсичных веществ.

Как известно, мутность воды обусловлена содержанием нерастворенных,

прежде всего грубодисперсных минеральных примесей; цветность -содержанием

минеральных и органических соединений, причем главную роль играют коллоиды

органического происхождения, планктон и другие вещества. Появление в воде

привкусов и запахов вызывают минеральные растворенные и коллоидные вещества

(сероводород, хлор, железо), а также органические соединения. К последним

(относятся продукты биологических процессов, происходящих в самих водоемах,

вещества, поступающие в водоемы в результате смыва почв и со сточными

водами. В результате смыва с полей ядохимикатов и размыва промышленно

загрязненных почв, а также со сточными водами в водоемы попадают токсичные

вещества.

Выбор метода дезодорации воды зависит от происхождения запахов и

привкусов. Если причиной являются минеральные растворенные и коллоидные

вещества, проблема решается деминерализацней, обезжелезиванием, дегазацией

воды. Однако основной вопрос дезодорации - вопрос удаления из воды

растворенных органических веществ. Это требует специальной обработки воды.

С данной проблемой тесно связана проблема удаления из воды токсичных

веществ, находящихся там, как правило, в микроконцентрациях.

В настоящее время находят применение в основном методы окисления и

сорбции, причем хорошие результаты дает их комбинирование (окислительно-

сорбционный метод).

Из окислителей широко используют хлор и хлорсодержащие реагенты, озон,

перманганат калия. Выбор реагента, его дозы и схемы реагентной обработки

следует решить на основе технологических исследований. Ориентировочно можно

дозу окислителя определить исходя из перманганатной окисляемости воды.

Как правило, окислители разрушают органическое вещество в

органолептически менее ощутимые, а также менее токсичные соединения. Но

имеются и такие вещества, например некоторые фосфорорганические пестициды,

при которых неполное окисление может привести к усилению запахов и

привкусов и образование токсичных веществ.

Наиболее распространенным и дешевым окислителем является хлор, при

котором, однако, надо учесть возможность появления в воде запаха и привкуса

хлора, а также нежелательных соединений (хлорфенолы).

О3 и КМnО4- сильные окислители, они не придают воде дополнительных

запахов и привкусов. Для КМnO4 необходимо принимать во внимание высокую

цену и дефицитность реагента. Кроме того, требуется высокая точность

дозировки, чтобы исключить опасность попадания в очищенную воду остаточного

марганца (допустимая концентрация всего 0,1 мг/л). Озон, как было сказано,

может в результате неполного окисления органических веществ вызвать

интенсификацию бактериальной жизнедеятельности в воде после очистных

сооружений.

Учитывая вышеупомянутые трудности, применение сорбентов для удаления из

воды растворенных органических веществ и токсичных соединений является

более предпочтительным методом. Их большое преимущество в том, что они не

разрушают вещества, поэтому отпадает опасность появления нежелательных

продуктов деструкции. Особенно эффективно связывать с сорбентами

гидрофобные соединения, например, фенолы и другие слабые органические

электролиты. Лучше сорбируются при этом вещества в молекулярном виде, хуже

- ионы.

В водоподготовке в качестве сорбента применяются активные угли,

получаемые путем активации углеродсодержащих материалов (каменные угли,

антрацит, торф, промышленные отходы). Активация заключается в

термохимической обработке дробленого и отсортированного материала, в

результате чего улетучивающиеся компоненты удаляются, материал уплотняется

и приобретает микро- пористую структуру. Существуют два способа сорбционной

обработки -добавка активного угля в виде реагента (углевание воды) и

фильтрование воды через слой гранулированного, зернистого сорбента в

сорбционных фильтрах.

Для углевания воды необходимо иметь бак с механическим или

гидравлическим перемешиванием, в котором происходит замачивание угля в

течение 1 ч. Изготовленную угольную пульпу концентрацией 8( подают в воду

перед очистными сооружениями за 10 мин до ввода коагулянта. Доза угля перед

фильтрами не должна превышать 5 мг/л. Применяют в основном активные угли

марки БАУ и ОУ.

Подготовка угля - сложная, трудоемкая и загрязняющая окружающую среду

операция. Во избежание загрязнения очищенной воды остаточными

концентрациями угля требуется большая точность дозировки.

Поэтому более целесообразно использовать сорбционные фильтры в конце

технологической схемы после осветлительных фильтров. В качестве загрузки

используют прежде всего активные угли АГ-З и АГ-М. Сорбционные фильтры, как

правило, напорные, толщину загрузки принимают исходя из скорости

фильтрования (10...15 м/ч) и времени пребывания воды в угольной загрузке

(10...15 мин).

Основной технической проблемой, связанной с применением сорбционных

фильтров, является вопрос восстановления сорбционной емкости фильтров. Для

этого применяют химические, термические или биологические методы, требующие

выгрузки материала из фильтра.

Химический метод заключается в продувке слоя угля паром с последующей

обработкой щелочью; при термической регенерации адсорбированные

органические вещества выжигаются в специальных печах при температуре

800...900°С; восстановление сорбционной емкости угля может также

происходить с использованием микробов. До настоящего времени не существует

надежного и дешевого метода регенерации углей, что увеличивает расход

свежего материала и повышает себестоимость процесса.

.

Использование окислителей при обезвреживании сточных вод.

Роль окислителей в доочистке сточных вод.

Под доочисткой понимают методы и процессы, дополняющие традиционные

технологические схемы двухступенчатой очистки сточных вод. Возможная

степень удаления загрязнителей в процессах третичной очистки(доочистки)

практически не ограничена и определяется условиями сброса очищенных сточных

вод в водоемы, подачи воды на технические нужды или в систему питьевого

водоснабжения. При этом должны учитываться экономические соображения.

Применение окисления при доочистке.

В качестве окислителей используют уже перечисленные вещества.

Озонирование при доочистке сточных вод применяют для доокисления

органических веществ, дезодорации, обесцвечивания и обеззараживания.

Описание озонаторов для производства озоно-воздушной смеси и параметры

процесса озонирования схожи с приведенными выше.

Теоретическая потребность хлора при окислении для снижения ХПК на 1мг/л

составляяет 4,43 мг/л хлора. Хлорирование увеличивает на 20% содержание

взвешенных частиц в воде за счет перехода некоторых растворимых соединений

под действием хлора в суспензированное состояние. БПК5 снижается в среднем

на 35%.

Обеззараживание сточных вод.

Обеззараживание производится хлором, гипохлоритом натрия, получаемым на

месте в электролизерах, или прямым электролизом сточных вод.

Производственные сточные воды иногда обеззараживают озоном.

Расчетная доза активного хлора принимается в зависимости от

предшествующей очистки сточных вод( после механической очистки - 10 мг/л;

после механической очистки при эффекте отстаивания более 70( и неполной

биологической очистки - 5 мг/л; после полной биологической, физико-

химической очистки - 3 мг/л.

При этом в обеззараженной воде после биологической очистки содержание

кишечных палочек должно быть менее 1000 в 1 л, а уровень остаточного хлора

не менее 1,5 мг/л при времени контакта 30 мин.

Комплекс сооружений для обеззараживания состоит из установки для

хлорирования, склада хлора, смесителя и контактного резервуара. Хлорное

хозяйство должно обеспечивать возможность увеличения расчетной дозы хлора в

1,5 раза без изменения вместимости складов для реагентов.

Установки для хлорирования аналогичны установкам, применяемым для

обеззараживания природных вод. Смесители подразделяют на три типа: ершовые

(при расходе сточных вод до 1400 м3/сут), типа лотка Паршаля и с

механическим или пневматическим перемешиванием .

Сооружения обеззараживания должны обеспечивать снижение бактериальных

загрязнений в очищенной воде до нормативных. Технологическая эффективность

работы сооружений обеззараживания следует оценивать по количеству бактерий

кишечной группы, оставшихся в воде после обеззараживания, а также по

концентрации остаточного хлора при обеззараживании хлором или его

производными. Технологически эффективно работающие сооружения

обеззараживания должны уменьшить количество бактерий кишечной группы в 1 л

сточной воды до 1000 шт. Количество остаточного хлора должно составлять не

менее 1,5 мг/л при обязательном контакте воды с хлором не менее 30 мин.

Контактные резервуары проектируют в виде не менее 2 отстойников без

скребков на время пребывания сточных вод 30 мин. При этом учитывается и

время протока сточных вод к выпуске. Влажность удаляемого осадка 98 %.

Количество осадка после механической очистки - 1,5 л/м3. Осадок удаляется

раз в 5-7 суток перекачкой его в начало очистных сооружений.

Сооружения обеззараживания и обезвреживания осадков

Химическое обеззараживание осадков проводится известью, аммиаком,

тиазоном, формальдегидом или мочевиной. Одновременно повышается

удобрительная ценность осадков.

Требуемая для обеззараживания известью температура 60° С достигается

при дозах извести более 30%. Для обеззараживания используется молотая

известь, которая смешивается с осадком в двухвальном лопастном смесителе.

Дегельминтизация радиационным термическим нагреванием обезвоженных

осадков является наиболее простым способом их обезвреживания.

Теоретическое количество теплоты, максимально потребное на

дегельминтизацию 1 м3 осадка, обезвоженного до 80%-ной влажности, при

нагреве осадка с 10 до 60° С составляет 560 МДж. Камеры КДГМ рекомендуются

для обеззараживания осадков перед использованием их в качестве удобрения на

станциях аэрации производительностью до 20...30 тыс. м3/сут сточных вод.

Биотермическая обработка (компостирование) осадков осуществляется под

действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания, стабилизации и

подготовки их к утилизации в качестве удобрения.

Для создания пористой структуры осадка требуемой влажности и

оптимального соотношения углерода и азота (20...30:1) осадки компостируют

совместно с торфом, размолотой древесной корой, листьями, соломой, твердыми

бытовыми отходами и т. п.

Наиболее дешевым и простым способом получения компоста как удобрения

является способ приготовления его на смеси осадков сточных вод после

механического обезвоживания или иловых площадок с верховым торфом в

штабелях на площадках с асфальтированным покрытием. Форма штабеля

трапециевидная с шириной поверху 2...30 м и высотой 1 ...З м (при

естественной аэрации) и до 5 м (при принудительной аэрации). В зимнее время

компост лучше разогревается при соотношении торфа к осадку как 2:1, а летом

и весной -как 1,5:1. Качество компоста улучшается, если к 1 т смеси

добавить 15...20 кг извести и 3 кг калия.

Компост приготовляется послойно. Вначале кладут торф слоем 50 см. Выше

засыпают слой осадка толщиной, соответствующей принятому соотношению с

торфом, сверху - слой торфа. Компостируемая масса покрывается безопасным в

санитарном отношении материалом, например готовым компостом толщиной слоя

не менее 20 см. По контуру площадки устанавливают лотки для сбора

поверхностного стока.

При естественной аэрации компост созревает зимой за 3...4 месяца, в

весенне-летнее время за 1,5...2 месяца.

При применении аэрируемых штабелей в основании штабеля укладывают

перфорированные трубы диаметром 100...200 мм с размером отверстий 8...10

мм. Расход воздуха принимается 10... 25 м3/ч на 1 т органического вещества

смеси. Воздух подается воздуходувной установкой или отсасывается

вентилятором. Период созревания компоста с аэрацией воздухом составляет

3...4 недели.

На типовых сооружениях компостирования осадка с подачей воздуха от

воздуходувных станций количество обезвоженного осадка по сухому веществу

составляет 5 т или 7 т в сутки. Смешение и перемещение компоста

осуществляются мостовым грейферным краном (5 т) и бульдозерами ДЗ-37

(Д579).

Термическая сушка осадков предназначается для обеззараживания и

снижения массы и объема осадков, предварительно обезвоженных механическими

методами. Это обеспечивает эффективное удаление осадков с территории

очистной станции и их дальнейшую утилизацию в народном хозяйстве.

Термическая сушка производится в барабанных и пневматических сушилках,

в установках со встречными струями, в агрегатах витаминной муки, в сушилках

с фонтанирующим слоем и т. п.

Промышленностью выпускаются установки СВС-1,4-2,2; СВС-3,5-5; СВС-9-10

производительностью по испаряемой влаге соответственно 1,4... 2,2; 3.5...5

и 9...10 т/ч. Корпус термической обработки с двумя агрегатами СВС-3,5-5

имеет размеры в плане ЗОх12 м и высоту 14,4 м.

Термически высушенный осадок представляет собой обеззараженный сыпучий

полидисперсный продукт с преобладающим размером частиц 1... 7 мм.

Дымовые газы в топке для сушки осадков в агрегате витаминной муки имеют

температуру 400...600°С, на выходе 100...180°С. При частоте вращения

барабана 8...15 мин-1 производительность сушилки составляет 600... 1200

кг/ч по испаряемой влаге, влажность высушенного осадка 10...20%. Расход

электроэнергии составляет 0.02...0.04 кВт(ч, а дизельного топлива

0.11...0.13 кг на 1 кг испаряемой влаги.

Сжигание осадков применяется, если их утилизация невозможна или

экономически нецелесообразна. Перед сжиганием необходимо стремиться к

максимальному снижению влажности осадков путем их механического

обезвоживания.

Горению обезвоженных осадков предшествует эндотермический процесс их

тепловой подготовки, включающий прогрев материала, испарение влаги и

выделение летучих компонентов. В качестве топочных устройств для сжигания

осадков сточных вод применяют многоподовые печи, печи с кипящим слоем

инертного носителя, а также барабанные печи, слоевые и камерные топки.

Процесс сжигания осадков в условиях псевдоожиженного слоя значительно

эффективнее, чем в стационарном слое. В качестве инертного материала в

кипящем слое применяют кварцевый песок с размером фракций 1 ...5 мм или

фторопласт. Производительность печи по испаряемой влаге составляет 1... 2

т/ч. Температура воздуха и газов на входе в печь 600...700(С, в кипящем

слое 650...750, в топочной камере над кипящим слоем 900...1000°С. Нагрузка

по испаряемой влаге на 1 м3 объема печи 60...100 кг/ч. Унос золы с

отходящими газами 80...100 %. Рабочая скорость воздуха, отнесенная к

площади решетки, 1,2 ... 2 м/с. Удельный расход тепла 4...4.6 МДж на 1 кг

испаряемой влаги, удельный расход электроэнергии 0.04...0.05 кВт(ч на 1 кг

испаряемой влаги.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Родионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н. С. Техника защиты

окружающей среды. - Mосква: 1989.

2. Кульский Л. А., Строгач П. П. Технология очистки природных вод. -

Киев: 1986.

3. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и

промышленных предприятий. /Под ред. Самохина Н. В. - Москва: 1981.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

1. Способы обеззараживания воды, роль окислителей в

водоподготовке

1

2. Обеззараживание хлором

1

3. Хлорирование воды порошкообразными хлорсодер-

жащими реагентами и диоксидом хлора

4

4. Хлорирование воды гипохлоритом натрия 4

5. Хлорирование воды прямым электролизом 5

6. Перехлорирование и дехлорирование, с аммонизацией 6

7. Озонирование воды

7

8. Обеззараживание воды в бактерицидных установках 9

9. Применение окислителей и сорбентов для дезодорации

воды и удаления токсичных веществ

10

10. Использование окислителей при обеззараживании

сточных вод

12

10.1. Роль окислителей в доочистке сточных вод 12

10.2 Применение окислителей при доочистке 12

10.3 Обеззараживание сточных вод

12

11. Сооружения обеззараживания и обезвреживания

осадков

13

12. Использованная литература

16

Страницы: 1, 2