Методы очистки сточных вод

Загрязненные сточные воды – это воды, которые в процессе использования засоряются различными компонентами и сбра­сываются без очистки, а также те, которые проходят очи­стку при норме, ниже установленной органами Государственного комитета РФ по охране окружающей среды. Сброс таких вод вызывает ухудшение качества воды в водном объекте.

Очистка промышленных стоков – это комплекс различных методов. Наиболее широко используется комбинация механической, реагентной (химической) и биохимической очисток.

1. Механическая очистка стоков включает в себя: отстой сточных вод в специаль­ных отстойниках, в результате которого происходит осаждение взвешенных в воде частиц; сбор нефтепродуктов и других нерастворимых в воде жидкостей с поверхности воды в отстойниках; фильтрацию воды через слой песка толщиной 1,5 – 2 м.

2. Реагентная (химическая) очистка – химическая очистка сточных вод путем обработки их реагентами, которые нейтрализуют загрязняющие вещества и переводят их в нетоксичную или малорастворимую форму.

3. Биохимическая очистка. Аэробная биохимическая очистка заключается в минерализации органических веществ промышленных или бы­товых стоков окислением их в присутствии аэробных микроорганизмов (минерализаторов). При этом микроорганизмы используют загрязняющие воду вещества в качестве продуктов питания. Процесс очистки проходит в условиях интенсивного потребления микроорганиз­мами растворенного в воде кислорода. Чаще всего источником аэробных бактерий служит так называемый активный ил.

В основе анаэробной биохимической очистки лежит метановое брожение, осуществляемое в присутствии метанообразующих бактерий. В качестве продуктов брожения получаются газ, состоящий из метана (65%) и СО2 (33%), и оса­док, который уплотняют, сушат и затем используют как удобрение или, если есть токсич­ные примеси, сжигают.

Эффективность биохимической очистки на самых современных установках 90% по органиче­ским веществам и лишь 20 – 40% по неорганическим, так как в результате нее практически не снижается солесодержание воды.

4. Обеззараживание воды. Последней стадией подготовки воды для питьевых нужд является ее обеззараживание – уничтожение в ней болезнетворных микроорганизмов с помощью хлора, фтора или озона. Через воду могут распространяться такие страшные инфекционные заболевания, как холера, брюшной тиф, гепатит и т.п. Долгие го­ды обеззараживание воды осуществляли хлорированием. Однако при взаимодействии хлора с ароматическими соединениями, содержащимися в воде, образуются полихлорированные бифенилы. Окис­ляясь, они превращаются в диоксины – яды. Учитывая этот факт, в 80-е гг. во многих странах перешли к обработке воды фтором, однако оказалось, что это не менее вредно, чем хлорирование. В настоящее время наиболее перспективным и безвредным считается обеззараживание воды озоном (О3).

5. Очистка воды от солей (деминерализация воды).

Вода питьевого качества должна содер­жать солей не более 1000 мг в литре, из них: хлоридов не более 350 мг/л и суль­фатов не более 500 мг/л. Существует несколько методов деминерализации природных и сточных вод:

– дистилляция (выпаривание); при кипячении сточной воды в пар переходит вода и летучие органические вещества, а минеральные и органические соли остаются в кубе. Основной недостаток этого метода – большой расход энергии – 0,080 ГДж/т. По этой причине самые мощные вы­парные установки сооружают на предприятиях атомной энергетики, имеющих дешевую тепловую энергию. Напри­мер, в г. Шевченко на базе атомного реактора методом дистилляции производят опреснение морской воды;

– вымораживание; при кристаллизации воды, содержащей соли, в первую очередь выделяются кристаллы пресного льда. По сравнению с дис­тилляцией вымораживание имеет энергетические, технологиче­ские, конструкционные преимущества;

– мембранные методы основаны на свойстве полупроницаемых мембран (синтетические полимерные пленки) избирательно пропускать через себя молекулы воды, но задерживать растворенные в ней соли и органические вещества. К ним относят электродиализ и ультрафильтрацию (обратный осмос). Электродиализ – метод деминерализации и концентрирования растворов, основанный на направленном переносе ионов солей в поле постоянного тока через полупроницаемую мембрану. За рубежом этот метод полу­чил широкое распространение для обессоливания морской воды. Например, в Ливии функционирует установка производительностью 20 тыс. м3/сутки, в США – 400 тыс. м3/сутки.

Метод обратного осмоса базируется на очистке водных растворов путем их фильтрации через полупроницаемую мембрану под давлением 6 – 8 МПа. Процесс характеризуется относительно небольшими затратами энергии. За ру­бежом освоено производство подобных установок производительностью до 1 тыс. м3/сутки;

– ионный обмен основан на избирательном поглощении ионов, содержащихся в воде, в слое ионита и является основ­ным для приготовления глубоко обессоленной воды для АЭС и ТЭС с котлами сверхвысокого и критического давления. Кроме того, он используется в водооборотных циклах на предприятиях для концентрирования и извлечения из сточных вод ценных компонентов (например, ионов тяжелых металлов). Широкое применение этот метод нашел и в практике смягчения воды, т. е. избавления ее от солей постоянной жест­кости.

6. Удаление остаточных органических веществ. После очистки в сточных водах могут остаться органические вещества. Лучший спо­соб их удаления – адсорбция активированным углем. Для этого воду пропускают через колонки с активи­рованным углем (время контакта 20 – 40 мин). Адсорбция эффективна для большин­ства органических соединений и используется для очистки бы­товых стоков от жидких отходов перегонки нефти, фенолов и других ароматических соединений. Метод позволяет очистить сточные воды до биологической потребности в кислороде менее или равно 1 мг О2/л (меньше нормы по ГОСТ).