Проблемы очистки сточных вод

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

зернистой загрузкой оптимальная доза будет различной, так как кинетические

условия коагуляции на поверхности фильтрующего материала значительно лучше,

чем в объеме воды.

Применяются методы математического моделирования, позволяющие

определить оптимальный режим электрохимической обработки. Существующие

устройства для автоматического дозирования реагентов дают возможность, как

правило, поддерживать только их расход, установленный на основе

предварительных исследований. Поддержание оптимальной дозы реагентов для

соблюдения основных качественных параметров процесса коагуляции пока еще

затруднено.

Перемешивание воды с реагентами целесообразно осуществлять в две

стадии, причем первую стадию проводить в режиме, приближающемся к режиму

идеального смешения, а вторую - в режиме идеального вытеснения по жидкой

фазе. Это обусловлено тем, что на первой стадии должно быть обеспечено

равномерное распределение реагента по всему объему очищаемых сточных вод, а

на второй - создание условий, исключающих распад образовавшихся агломератов

частиц загрязнений. Первый режим можно осуществить, например, а аппарате с

интенсивно вращающейся мешалкой, а второй - в слое взвешенного осадка.

Как показывают результаты многих исследований, процесс перемешивания

воды с реагентами, в частности с неорганическими коагулянтами, необходимо

проводить с максимальной скоростью. Оптимизация режима смешения коагулянта

с водой может привести к более эффективному использованию, а в некоторых

случаях и к сокращению расхода коагулянта.

В направлении интенсификации перемешивания воды с реагентами

развивается и разработка смесителей. Рекомендуется при выборе типа,

конструкции и режима действия перемешивающих устройств на стадиях быстрого

смешения воды с реагентами и медленного перемешивания воды в камерах

хлопьеобразования учитывать закономерности коагуляционного

структурообразования, определяющие начальные значения скоростного

градиента, необходимость постепенного перемешивания и концентрации твердой

и жидкой фаз на поверхности раздела.

Быстрое перемешивание реагентов с водой может быть достигнуто в

электромагнитных смесителях. Электромагнитные смесители целесообразно

применять прежде всего при контактировании воды с растворами электролитов,

например с растворами кислот, щелочей, солей. Наиболее просты в

аппаратурном оформлении смесители, содержащие камеру электрообработки, в

которой установлены два или несколько электродов. В результате воздействия

электрического поля на растворы электролитов происходит эффективное

смешение воды с коагулянтом, что позволяет существенно сократить время

перемешивания, а также расход реагентов на очистку стоков. Электролиз

проводят, как правило, в режимах без заметного выделения газов (кислорода и

водорода)

Другим простейшим вариантом электромагнитного перемешивания является

использование генераторов магнитного поля, устанавливаемых на участке

трубы, где одновременно подают воду и раствор коагулянта (электролита).

Такие смесители весьма просты и их легко установить практически на любом

участке технологической линии. Кроме того, смесители с использованием

постоянных магнитов могут быть установлены в помещениях любой категории.

Отделение взвешенных частиц от воды.

Очистка воды от взвешенных коагулированных частиц является

многостадийным процессом, включающим, по крайней мере, образование

агрегатов и отделение их от воды. Процесс начинается с образования

агрегатов частиц, затем происходит их распад, переход агрегатов в осадок,

выпадение агрегатов частиц из осадка снова в жидкую фазу, выпадение

монодисперсных частиц из жидкости в осадок, минуя стадию

агрегатообразования. Процесс отделения агрегатов частиц от воды называется

отстаиванием.

Для отделения скоагулированных частиц примесей от воды используют

также флотацию или фильтрацию. Отстаивание представляет собой экстенсивный

процесс, однако, являясь универсальным методом, позволяет очищать сточные

воды различного состава. Интенсификация процесса отстаивания связана как с

улучшением седиментационных характеристик скоагулированных частиц примесей,

так и с оптимизацией конструкций отстойников.

В последнее время для очистки сточных вод все чаще используют

флотацию[2]. Преимущество ее - достаточно высокая эффективность извлечения

примесей из воды. процесс флотации зависит как от свойств частиц, так и от

их размера, а также от ряда физико-химических свойств осветляемых

токсидисперсных суспензий, включая и сточные воды. все это приводит к

определенным трудностям внедрения флотационного способа очистки вод.

Использование реагентов при флотации позволяет в ряде случаев добиться

высоких показателей очистки. В практике флотационного разделения суспензий

известно достаточно много способов насыщения жидкости пузырьками газов

(воздуха). Однако для очистки сточных вод наибольший интерес представляет

способ напорной флотации с образованием пузырьков газа в жидкости при

снижении давления, электронный способ аэрирования сточных вод, способ

подачи сжатого воздуха через фильтры (пневматический), электролитический

способ.

В последние годы для электролитической очистки жидкостей применяют

электрофлотаторы и электрокоагуляторы. Действие электрофлотационных

аппаратов основано на принципе аэрации жидкости и пузырьками газов,

образующимися при электролизе воды. Высокая интенсивность метода

электрофлотации обусловлена получением тонкодисперсных пузырьков

электролизных газов и незначительным перемешиванием в камере

электрофлотационого аппарата. За рубежом известны аппараты для

одновременного проведения электрокоагуляции и электрофлотации. Известны

аппараты в которых совмещены электрохимическая обработка и электрофлотация,

а также аппараты, совмещающие электрохимическую обработку и напорную

флотацию.

Обезвоживание и утилизация осадков сточных вод

Большое разнообразие состава и свойств образующихся при очистке

осадков сточных вод практически исключает создание и использование каких-

либо универсальных способов обезвоживания [5-6].

Образующиеся при очистке сточных вод осадки условно классифицируют на

следующие основные категории: минеральные, органические осадки и избыточный

активный ил. Наиболее легко обезвоживаются минеральные осадки и гораздо

труднее органические осадки и избыточный активный ил. Технологические схемы

обработки и последующего обезвоживания органического осадка и избыточного

активного ила включают, как правило, следующие стадии - предварительное

уплотнение, обезвоживание, термическую сушку (сжигание). Перед

обезвоживанием органические осадки можно сбраживать или стабилизировать, а

также кондиционировать термореагентной обработкой.

Для снижения влажности, осадки, в том числе и избыточный активный ил,

уплотняют. На стадии предварительного уплотнения активного ила наибольшее

распространение получили отстаивание и флотация. Преимущества флотационного

сгущения суспензии активного ила:

. простота аппаратурного оформления способа;

. незначительная продолжительность процесса;

. удовлетворительные показатели сгущения суспензии активного ила

(ступень сгущения 3,0-5,0);

. не требуется предварительная реагентная обработка.

Достаточно широкое распространение получила напорная флотация для

уплотнения избыточного активного ила. Сущность ее заключается в насыщении

воды воздухом со значительным пересыщением им, что обеспечивается созданием

избыточного давления в течение некоторого времени. При снижении давления до

атмосферного начинают выделяться мельчайшие пузырьки воздуха, которые и

флотируют содержащиеся в воде частицы примесей.

При использовании такого метода для обезвоживания избыточного

активного ила микробную биомассу можно сгустить в 300 раз. Такую степень

сгущения следует считать хорошей при достаточно простом аппаратурном

оформлении процесса напорной флотации. Однако потери микробной биомассы с

осветленной иловой водой при сгущении активного ила напорной флотацией в

некоторых случаях сравнительно большие.

Для уменьшения потерь микробной биомассы и повышения степени сгущения

в исходную суспензию активного ила перед флотацией иногда добавляют

реагенты, например растворы электролитов.

Интенсификация процесса флотации достигается также введением ПАВ в

сгущаемую суспензию активного ила. Одним из эффективных методов

предварительного уплотнения активного ила является также электрофлотация.

Для повышения степени извлечения биомассы активного ила следует вводить в

исходную суспензию минеральные коагулянты или синтетические флокулянты.

Высокоэффективным методом сгущения осадков сточных вод и избыточного

активного ила является центрефугирование[3]. Преимущества способа -

простота, экономичность и низкая влажность сгущенного продукта; недостаток

- большой унос твердой фазы с осветленной жидкостью (фугатом), что приводит

к необходимости дополнительной стадии очистки фугата, например

сепарированием.

Для обезвоживания осадков сточных вод и избыточного активного ила

наиболее эффективны непрерывнодействующие, осадительные горизонтальные

центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Преимущество этих центрифуг -

высокая производительность при низком удельном расходе энергии и массе.

Недостатки - невысокая степень сгущения осадка, а также быстрый износ шнека

и ротора.

Всесторонние исследования безреагентного центрифугирования осадков

сточных вод и избыточного ила, показали возможность практического

использования этого способа. Исследован новый способ обработки избыточного

активного ила, включающий центрифугирование суспензии активного ила,

отбираемой из вторичных отстойников

Использование центрифуг для механического обезвоживания осадков

первичных отстойников представляет собой один из перспективных способов,

особенно при применении флокулянтов. Так же высокая степень сгущения

твердой фазы может быть достигнута на тарельчатых сепараторах.

Эффективность сгущения суспензии активного ила с использованием

сепараторов существенно зависит от предварительной термореагентной

обработки. Технологическая схема обезвоживания активного ила с

предварительной термореагентной обработкой, уплотнением напорной флотацией

и с последующим сгущением в центрифугах и сепараторах представляется

перспективной и практичной.

Для кондиционирования активного ила и осадков первичных отстойников и

интенсификаций процесса сгущения можно использовать наряду с тепловой и

реагентной обработкой и другие способы, например с добавлением золы, в

частности полученной от сжигания осадков сточных вод. Практический и

научный интерес представляет флокуляционно-центробежный способ сгущения

суспензий.

Достаточно прочные хлопья образуются в биосуспензиях, в том числе и в

суспензии активного ила, при проведении комплексной обработки. Один из

наиболее эффективных способов такой обработки - аэробная стабилизация

суспензии активного ила с термореагентной обработкой. Следует отметить, что

термореагентная обработка не только усиливает образование агрегатов частиц

квазитвердой фазы биосуспензии, но и приводит к обезвреживанию получаемого

в дальнейшем готового продукта, что весьма важно при использовании биомассы

микроорганизмов в качестве кормовой добавки. Иногда высокий эффект

флокуляции достигается только при аэробной стабилизации и термообработки

суспензии.

После уплотнения (сгущения) дальнейшее обезвоживание суспензии

активного ила достигается выпариванием и сушкой или одной сушкой. Для сушки

избыточного активного ила и осадков сточных вод можно рекомендовать

распылительные сушилки, непрерывные сушилки струйного типа и сушилки с

инертным псевдоожиженным носителем.

Поскольку концентрированная иловая суспензия имеет высокую вязкость,

перед сушкой ее целесообразно предварительно подогреть. Если же биомасса в

дальнейшем будет использоваться в качестве кормовой добавки, то необходима

тепловая обработка.

Использование осадков сточных вод и активного ила

Утилизация осадков сточных вод и избыточного активного ила часто

связана с использованием их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что

обусловлено достаточно большим содержанием в них биогенных элементов.

Активный ил особенно богат азотом и фосфорным ангидридом, такими, как медь,

молибден, цинк.

В качестве удобрения можно использовать те осадки сточных вод и

избыточный активный ил, которые предварительно были подвергнуты обработке,

гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных

микроорганизмов и яиц гельминтов.

Наиболее эффективным способом обезвоживания отходов, образующихся при

очистке сточных вод, является термическая сушка. Перспективные

технологические способы обезвоживания осадков и избыточного активного ила,

включающие использование барабанных вакуум-фильтров, центрифуг, с

последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяют

получать продукт в виде гранул, что обеспечивает получение незагнивающего и

удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву

органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы.

Наряду с достоинствами получаемого на основе осадков сточных вод и

активного ила удобрения следует учитывать и возможные отрицательные

последствия его применения, связанные с наличием в них вредных для растений

веществ в частности ядов, химикатов, солей тяжелых металлов и т.п. В этих

случаях необходимы строгий контроль содержания вредных веществ в готовом

продукте и определение годности использования его в качестве удобрения для

сельскохозяйственных культур.

Извлечение ионов тяжелых металлов и других вредных примесей из сточных

вод гарантирует, например, получение безвредной биомассы избыточного

активного ила, которую можно использовать в качестве кормовой добавки или

удобрения. В настоящее время известно достаточно много эффективных и

достаточно простых в аппаратурном оформлении способов извлечения этих

примесей из сточных вод. В связи с широким использованием осадка сточных

вод и избыточного активного ила в качестве удобрения возникает

необходимость в интенсивных исследованиях возможного влияния присутствующих

в них токсичных веществ (в частности тяжелых металлов) на рост и накопление

их в растениях и почве.

Представляет интерес практика использования осадков сточных вод в ФРГ.

По санитарным соображениям в ФРГ допускается использование в качестве

удобрения только незагнивающих, стабилизированных осадков сточных вод,

термически высушенных, компостированных и пастеризованных. В случае

образования больших объемов осадков сточных вод, содержащих соли тяжелых

металлов, из-за чего их нельзя использовать в качестве удобрения, по-

видимому, целесообразно использовать другие пути утилизации, например,

сжигание осадков.

В ФРГ также предложен способ сжигания активного ила с получением

заменителей нефти и каменного угля. Подсчитано, что при сжигании 350 тыс. т

активного ила можно получить топливо, эквивалентное 700 тыс. баррелей

нефти и 175 тыс. т угля [1 баррель - 159 л.]

Одним из преимуществ этого метода является то, что полученное топливо

удобно хранить. В случае сжигания активного ила выделяемая энергия

расходуется на производство пара, который немедленно используется, а при

переработке ила в метан требуются дополнительные капитальные затраты на его

хранение.

Проведенные токсикологические исследования показали возможность

переработки сырых осадков и избыточного активного ила в цементном

производстве.

Ежегодный прирост биомассы активного ила составляет насколько

миллионов тонн. В связи с этим возникает необходимость в разработке таких

способов утилизации, которые позволяют расширить спектр применения

активного ила.

Качественный состав сточных вод

в г.Благовещенске и организация их очистки.

С развитием прогресса человек использует в своих целях всё большее

количество воды (на различные нужды). Всё большее количество вод

загрязняются, причём некоторые выбросы идут как аварийные и не проходят

очистку. Если бы человек не вмешивался в чуткую экосистему водоёмов, то

вода сама могла бы очищаться, то есть происходило бы самоочищение.

Самоочищение водоёмов – это совокупность взаимосвязанных гидродинамических,

физиохимических, микродиологических и гидробиологических процессов, ведущих

к восстановлениюпервоначального водного объекта Сама природа уже не

справляется с веществами-загрязнителями, которые попадают в воду. На

помощь природе пришел человек, построив очистные сооружения канализации.

Например в нашем городе Благовещенске до 1987 года хозяйственно-бытовые и

производственные сточные воды сбрасывались в реки Амур и Зея, без очистки.

И только в ноябре 1987 года очистные сооружения канализации были пущены в

работу.

На сегодняшний день на очистных сооружениях канализации очищается в среднем

63 м3 в сутки. Сточная вода от жилых и производственных помещений

собирается по системе трубопроводов в самую нижнюю точку города на главную

насосную станцию и оттуда мощными насосами подаётся на очистные сооружения.

Сточная вода проходит поэтапно все сооружения и по ходу происходит очистка

её от загрязнения. Сначала вода проходит через песколовку, где происходит

освобождение от тяжёлых примесей минерального происхождения, таких как

песок, шлак и т.д. Затем сточная вода поступает на первичные отстойники.

Они задерживают гораздо более мелкие частицы. Песколовки и отстойники –

сооружение механической чистки. После механической чистки, осветлённая вода

поступает на биологическую очистку в аэротенки( «аэро» воздух, «тенк» -

ёмкость). Аэротенки – сооружения, в которых очистка сточных вод происходит

в искусственно созданных условиях.

Очищенная вода после аэротенков поступает во вторичные отстойники для

отделения активного ила из воды. Ил возвращается в аэротенк, а отстоянная

вода обеззараживается хлором в контактном резервуаре и затем сбрасывается в

реку Амур. Задержанные загрязнения в виде осадков обезвоживаются на вакуум

фильтрах в цехе механического обезвоживания и затем вывозятся в специально

отведённые места.

Очищенная вода должна отвечать требованиям сброса сточной воды в

водоём. Сброшенная вода не должна ухудшать качество воды в реке. таким

образом очистные сооружения канализации являются барьером на пути

загрязнения водоёмов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ г.БЛАГОВЕЩЕНСКА 2002 г.

Вывод

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального

использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных

проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко

осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по

очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов

является внедрение новых технологических процессов производства, переход на

замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не

сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах.

Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью

ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую

воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение

малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший

экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности

очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием,

можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения

этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии

технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также,

что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход

от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы

воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными

являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего

минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение

высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-

химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение

реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных

сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по

сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.

Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической

очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач,

связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для

очистки сточных вод.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это

одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы

Список литературы

1. Б. Небел Наука об окружающей среде т. 1, М.: Мир, 1993

2. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации

химических веществ в окружающей среде, Л.: Химия 1987.

3. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод, М.: Стройиздат 1984

4. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных

сточных вод. М.: Стройиздат.

5. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод. М.: Стройиздат 1989

6. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О.А.

Юшманова М.: Агропромиздат 1985

7. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. Под редакцией

В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992

8. Приложение к газете «Финансовая Росия», Официальные документы. №44,

ноябрь, 1998

9. Доклад о состоянии окружающей среды по Амурской области 2000 г.

-----------------------

[1] Коагуляция – укрупнение частиц в дисперсных системах; ведет к выпадению

из коллоидного раствора хлопьевидного осадка или к застудневанию.

[2] Флотация - всплывание

[3] Центрифугирование – разделение осадка на фракции с помощью центрифуги

-----------------------

ГНС

1

2

Вывоз

песка

а

б

I

I

3

II

III

8

9

10

1

2

3

4

5

6

г

г

г

1

2

3

6

5

4

Вывоз ила

7

6 5

Выброс воды

в р.Амур

Вывоз кека

2

2

Выполнила: Зверева Дарья

Ученица 9 «Б» класса

Руководитель: Попова Лариса Григорьевна

Б л а г о в е щ е н с к 2002 г.

Страницы: 1, 2