Проблемы очистки сточных вод и утилизации осадков

Проблемы очистки сточных вод и утилизации осадков

Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

Кафедра экологии

Реферат по экологии

Проблемы очистки сточных вод

и

утилизации осадков

Выполнил: Кузнецов Ярослав Олегович

Студент I курса, 1001 группы

Руководитель: О. С. Макаров

Дубна

2000

Оглавление

Введение 2

Источники загрязнения внутренних водоемов 2

Методы очистки сточных вод 5

Выбор технологической схемы очистки сточных вод 7

Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов 8

Отделение взвешенных частиц от воды. 11

Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод 12

Использование осадков сточных вод и активного ила 15

Организация очистки сточных вод в городе Дубна 16

Экологическая ситуация в левобережье 18

Вывод 20

Список литературы 22

Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в

процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода

имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна

необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и

животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского

хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение

культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет

проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход

воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3.

При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность,

черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому

увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для

потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности

населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-

бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все

более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде

заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для

решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального

использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное

воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических

процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к

минимуму потребление свежей воды.

Источники загрязнения внутренних водоемов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических,

химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием

в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут

создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования,

нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие

типы:

механическое - повышение содержания механических примесей,

свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ

токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных

патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или

подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является

недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных

предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при

разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве

лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы

первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в

природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в

основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности,

появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического

состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии

плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и

выбросами производства. Количественный и качественный состав их

разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических

процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические

примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-

туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и

т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др.

Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие,

нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические

и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы,

фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой

группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие

которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается

биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели

воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными

загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в

водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную

пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на

дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска,

поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода,

появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические

свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают

непригодной для употребления тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он

содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом

резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения,

вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-

бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается

поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры,

мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют

воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме -

беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей

древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и

другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода,

вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы

сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб

нерестилищ и кормовых мест.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки.

Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными

микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным.

Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше,

чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 мкюри на 1л и

более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные

резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов

значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти

стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и

гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические

средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также

в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические

вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают

значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В

результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется

деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и

минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями

дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что

инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в

нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие

приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений.

Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а

по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как

на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать

стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные

жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и

целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов,

предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности,

являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения,

к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы,

грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных

водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют

“тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями:

в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что

отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают

благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых

водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время

сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного

периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Методы очистки сточных вод

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения

воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были

невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с

резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным

загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и

утилизировать их.

Очистка сточных вод ( обработка сточных вод с целью разрушения или

удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения (

сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется

сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические,

химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются

вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется

комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном

случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем

отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные

частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами,

песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а

поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями,

отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых

сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%,

многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют

различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями

и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается

уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко

дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические

и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов

применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое

применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении

органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и

других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в

особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью

электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной

и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона,

ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка

путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть

биологический метод, основанный на использовании закономерностей

биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть

несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры,

биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого

материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке

интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит

действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все

организмы, населяющие водоем.

Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее

начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые

существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические

вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком

подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты,

минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает,

отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и

другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья,

омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а

после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке,

хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют

также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование

и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-

бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий

нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве

искусственного волокна.

Выбор технологической схемы очистки сточных вод

Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно

сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся

в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки

воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в

сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные

воды: при сбросе в водоем - ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК

(предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных

сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для

осуществления конкретных технологических процессов.

Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения

условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет

технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое

преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования [1-

3]. Однако процесс замены современных производств безотходными, в том

числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно

длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В

этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной

концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.

Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное

использование очищенных вод в основных технологических процессах и

минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных

систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и

уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных

систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и

уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических

процессов, повышение эффективности очистки сточных вод). Сточные воды

являются чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к

нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте

водоиспользования.

Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется

нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени

зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей,

присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно

глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени

очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных

вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно,

возрастают трудности их определения [4]. Кроме того, контроль усложняется

при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных

водах.

Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов[1]

Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод в ряде случаев

одной биохимической очистки производственных сточных вод недостаточно,

поэтому в последние годы отмечено возрастающее применение физико-химических

методов. Широкое распространение получили коагуляция и флотация. Реагентный

способ очистки достаточно эффективен и прост. Этот способ можно применять

практически при неограниченных объемах сточных вод.

Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволит еще более

расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод. Большие

резервы интенсификации метода коагуляции и флокуляции связаны как с более

глубоким исследованием механизмов явлений, сопровождающих эти процессы, так

и с более эффективным использованием различных физических воздействий.

Данные зарубежных исследований показывают, что значительного повышения

эффективности реагентного способа можно добиться оптимизацией технологии

очистки, предусматривающей смешение реагентов с водой, а также подбором

используемых коагулянтов и флокулянтов.

Эффективность реагентного способа можно также повысить, применяя

физические воздействия на обрабатываемую воду и водные системы (например,

электрические и магнитные поля, ультразвук, радиацию и другие способы).

Однако внедрение этих методов интенсификации коагуляции и флокуляции

тормозится недостаточной изученностью процессов, протекающих на

молекулярном и ионном уровне.

Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает

несколько стадий, основными из которых являются:

1) Приготовление и дозирование реагентов;

2) Смешение реагентов с водой;

3) Хлопьеобразование;

4) Отделение хлопьевидных примесей от воды.

Наибольшее применения в качестве коагулянтов получили сульфат

алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа(III). В несколько меньшем

масштабе используются сульфаты железа, смешанные коагулянты в виде солей

алюминия и железа. Заметно в меньших количествах используют алюмоаммонийные

и алюмокалиевые квасцы. Возрастает использование коагулянтов, в первую

очередь железа и алюминия, получаемых электрохимическим способом. В этом

случае их свойства как коагулянтов резко улучшаются.

Реагенты как в твердом, так и в виде концентрированных растворов,

необходимо доводить до рабочей концентрации (5-15%). В связи с этим следует

проанализировать растворение солей и в первую очередь солей алюминия и

железа

Эффективность очистки сточных вод с использованием коагулянтов и

флокулянтов в значительной мере зависит от точности поддержания основных

параметров. Основными параметрами регулирования являются pH обработанных

сточных вод, электропроводность, мутность, окислительно-восстановительный

потенциал.

Для технологии очистки воды и обезвреживания осадков большое значение

имеет рациональное использование реагентов, так как годовой расход только

флокулянтов составляет сотни тонн. Определение оптимальной дозы реагентов

представляет собой весьма сложную задачу, так как в практике очистки воды

возможно одновременное изменение ряда факторов, например состава и

количества примесей. При коагуляции примесей в объеме воды и при контакте с

Страницы: 1, 2