Общие понятия и задачи очистки сточных вод

Содержание

Введение…………………………………………………………..2

. Общие понятия и задачи очистки сточных вод………………3

. Методы очистки сточных вод………………………………….6

.1 Химические методы очистки сточных вод…………………..7

.1.1 Нейтрализация сточных вод………………………………..7

.1.2 Окисление загрязнителей сточных вод…………………….9

.2 Физико-химические методы очистки…………………………13

.2.1 Флотация……………………………………………………..13

.2.2 Коагуляция…………………………………………………..14

.2.3 Сорбция………………………………………………………15

.3 Биологические методы очистки………………………………17

Заключение……………………………………………………….20

Список литературы………………………………………………21

Введение

В настоящее время ценность пресной воды как природного ресурса весьма велика и продолжает расти. Её используют в быту, промышленности и прочих аспектах жизнедеятельности. С древних времен поселения людей и размещение промышленных объектов реализовывались в непосредственной близости от пресных водоёмов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. При постоянном использовании вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной. Сточные воды, в зависимости от происхождения, могут содержать возбудители различных болезней или же токсичные вещества. Поэтому важно, чтобы системы водоснабжения городов и промышленных предприятий были оснащены сооружениями, реализующими отведение, очистку, обезвреживание и использования воды и образующихся сторонних осадков, иначе возможны катастрофические последствия. Примером такой катастрофы является эпидемия холеры в Англии в 1854 году, что привело к гибели тысяч людей. Данное событие послужило серьезным толчком к действию. И уже к 1876 г. В Англии было достигнуто серьезное развитие комплексных систем водоотведения и очистных сооружений.

Особое значение развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных вод, обеспечивающих высокий уровень защиты окружающей среды от загрязнений, поскольку значительное увеличение численности населения планеты гарантирует больший уровень бытовых и не только бытовых отходов, что служит серьезным фактором риска для благосостояния нашей планеты.

В ходе данного реферата будут рассмотрены различные методы очистки сточных вод, меры и методы контроля очистки, а также применяемое для этой задачи различное оборудование.

Общие понятия и задачи очистки сточных вод

Сточные воды-это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства и требующие отведения.

По происхождению сточные воды могут быть классифицированы на следующие:

·бытовые;

·производственные;

·атмосферные;

Бытовые сточные водыобразуются в жилых, административных и коммунальных (бани, прачечные и др.) зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. Это сточные воды, которые поступают в водоотводящую сеть от санитарных приборов (умывальников, раковин или моек; ванн, унитазов и трапов - напольных приборов с решетками). Особенности образования этих сточных вод хорошо известны.

Производственные сточные водыобразуются в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и пр. К ним относятся отработавшие технологические растворы, маточники, кубовые остатки, технологические и промывные воды, воды барометрических конденсаторов, вакуум-насосов и охлаждающих систем; шахтные и карьерные воды; воды химводоочистки, воды от мытья оборудования и производственных помещений, а также от очистки и охлаждения газообразных отходов, очистки твердых отходов и их транспортировки.

Атмосферные сточные водыобразуются в процессе выпадения дождей и таяния снега, как на жилой территории населенных пунктов, так и на территории промышленных предприятий, АЗС и др. Часто эти воды называютдождевыми или ливневыми, вследствие того, что в большинстве Случаев максимальные (расчетные) расходы образуются в результате выпадения ливней (дождей).

Основнымихарактеристиками сточных вод являются: количествосточных вод, характеризуемое расходом, измеряемым в л/с или м³/с, м³/ч, м³/смену, м³/сут и т.д.; виды (компоненты) загрязнений и содержание их в сточных водах, характеризуемое концентрацией загрязнений, измеряемой в мг/л или г/м³. Важной характеристикой сточных вод является степень равномерности (или неравномерности) их образования и поступления в водоотводящие системы. Обычно она определяется неравномерностью поступления сточных вод по часам суток в году. Эти характеристики учитываются при проектировании водоотводящих систем.

В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном, растворенном и коллоидном состояниях. Часть нерастворенных загрязнений, задерживаемых при анализах на бумажных фильтрах, называют взвешенными веществами. Наибольшую санитарную опасность представляют загрязнения органического происхождения. В бытовых сточных водах взвешенных веществ органического происхождения содержится в среднем 100...300 мг/л. Содержание органических загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается значениями биохимической потребности в кислороде (ВПК) и химической потребности в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют БПК=100...400 мг/л, а ХПК=150....600 мг/л, и их можно оценить как весьма загрязненные. При хранении они способны загнить через 12-24 ч (при t = 20 °С).

В городах расход бытовых вод с 1 га площади кварталов обычно равен 0,3-2 л/с (удельный расход) или 10000-60000 м³/год. В водоотводящую сеть они поступают сравнительно неравномерно и по часам суток и по суткам в году. В дневное время расход больше, чем в ночное, расходы по часам суток могут изменяться в 2-5 раз. В течение года в отдельные сутки расходы бытовых вод изменяются незначительно, лишь в 1,1-1,2 раза.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности существенно отличаются как по составу загрязняющих веществ, так и по их концентрации.

Достаточно широко используется понятие "городские сточные воды". Под ним понимается смесь бытовых и производственных сточных вод. В реальных условиях в чистом виде бытовых вод не бывает. В сточных водах, поступающих от городов, всегда содержатся компоненты загрязнений, характерные для производственных сточных вод (нефтепродукты, кислоты, щелочи, соли и др.). При решении задач отвода и очистки городских сточных вод это необходимо учитывать.

Все указанные выше сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые водоемы, так как в них содержатся различные загрязняющие вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые. Различная степень загрязнения сточных вод и природа их образования выдвигают при проектировании важную задачу совместного или раздельного отведения отдельных видов сточных вод, совместной или раздельной их очистки.

Физическая модель сточных вод представляет собой двухфазную систему "жидкое - твердое", и любая технология очистки вод заключается в извлечении твердой фазы. Законы термодинамики указывают на то, что вода легко загрязняется и этот процесс идет без значительных энергозатрат. Напротив, процессы очистки воды реализуются с использованием различных сложных процессов с заметными удельными энергозатратами. Система "жидкое - твердое" характеризуется энтропией, которая выражает скрытую энергию, необходимую для очистки сточных вод. Чем выше концентрация загрязнений и чем больше разнородность состава, тем выше энтропия и больше энергетические затраты на очистку воды.

Разнородность состава загрязнений сточных вод и действующие явления диссипации при изменении энергетического состояния системы способствуют тому, что стопроцентная очистка сточных вод невозможна, и поэтому она регламентируется значениями предельно допустимых концентраций (ПДК).

Методы очистки сточных вод

В целом все методы очистки сточных вод можно разделить на три больших группы:

·химические методы очистки;

·физико-химические методы очистки;

·биологические методы очистки;

Ниже приведены краткие описания сути данных методов:

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязняющими веществами и осаждают их в виде нерастворимых химических соединений, которые выпадают в осадок.

При физико-химическом методе очистки из сточных вод удаляются тонко дисперсные, растворенные неорганические и органические вещества. Примеры физико-химических методов очистки: коагуляция, флокуляция, окисление, сорбция, ионообменный метод, экстракция, электролиз и электрокоагуляция.

Биологический метод играет большую роль среди методов очистки сточных вод, так как использует закономерности биохимического и физиологического самоочищения природных водоемов. Есть несколько типов биологических сооружений: биофильтры, биологические пруды, аэротенки и метанреакторы;

Биологический метод очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов, использовать органические вещества, находящиеся в сточных водах, в качестве источника питания, в результате чего происходит их окисление загрязняющих веществ. Биологическая очистка сточных вод представляет собой результат функционирования системы активный ил - сточная вода.

Выбор оптимального метода очистки сточной воды - достаточно сложная и важная задача, что обусловлено многообразием находящихся в воде загрязняющих веществ и высоким требованиями, предъявленными к очищенной сточной воде. При выборе метода очистки загрязняющих веществ учитывают не только их состав, но и требования к очищенной воде. Для приготовления технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод в водоем большое значение имеет экономическая оценка методов очистки сточной воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы использования воды.

Применяемые методы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных сточных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в окружающую среду.

.1 Химические методы очистки сточных вод.

К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, окисление и восстановление. К окислительным методам относится также электрохимическая обработка. Их применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод. Основными методами химической очистки являются окисление и нейтрализация.

Нейтрализация сточных вод

Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие pH в диапазоне 6,5-8,5.

Нейтрализацию можно проводить различным путем: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки.

Для нейтрализации кислых вод используют: NaOH, КОН, Na2CO3, NH4OH (аммиачная вода), СаСO3, MgCO3, доломит (CaCO3·MgCO3), цемент. Наиболее доступным реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием 5-10% активной извести Са(ОН)2. Иногда для нейтрализации применяют отходы производства, например шлаки металлургических производств.

Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды.

Различают три вида кислотосодержащих сточных вод:

·воды, содержащие сильные кислоты (НСl, HNO3);

·воды, содержащие серную и сернистую кислоты;

При нейтрализации производственных сточных вод, содержащих серную кислоту, реакция в зависимости от применяемого реагента протекает по уравнениям:

H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2

При нейтрализации известковым молоком сточных вод, содержащих серную кислоту, в осадок выпадает гипс (CaSO4·2Н2O), что вызывает отложение его на стенках трубопроводов.

Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы, например отходящие газы, содержащие СO2, SO2, NO2, N2O3 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно очищать от вредных компонентов сами газы.

Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами является ресурсосберегающей технологией, так как при этом ликвидируется сброс сточных вод, сокращается потребление свежей воды, экономится тепловая энергия на подогрев свежей воды, а также очищаются дымовые газы от кислых компонентов (СO2, SO2 и др.) и от пыли.