Методы и средства очистки воды

                    

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Морской государственный университет

им. адм. Г. И. Невельского

 

 

Кафедра

 

Реферат на тему:  

                                                      «Методы и средства очистки воды»

 

 

 

 

Руководитель ___________ «___» ___________ 2014 г.

Студентка группы 206.12 ___________      Кузнецова В.В. «___» ____________ 2014 г.

 

 

 

2014

                                                               Содержание:

   Защита от загрязнения водной среды……………………………………….3

Методы и средства очистки воды…………………………………………………………………….3

Биохимические методы……………………………………………………………………………….4

Фильтрование…………………………………………………………………………………………..5

Коагуляция……………………………………………………………………………………………...6

  Разновидностью реагентного  метода………………………………………………………………..7

  Биологическая очистка………………………………………………………………………………..8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          Защита от загрязнения водной среды.

Методы и средства очистки воды:

Образующиеся на промышленных предприятиях сточные воды (сточные воды, образующиеся в технологических процессах, сточные воды с загрязненной территории предприятия) должны перед сбросом в водоемы или городскую канализацию очищаться до нормативного качества. Требования  к загрязненности воды вредными ве-вами при сбросе  в водоемы и канализацию различны. При сбросе в канализацию и на городские очистные сооружения они менее жесткие. Содержание вредных  веществ в сточных водах определяются установленными для предприятия предельно допустимыми сбросами.

Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки выбросов. В отличие от рассеивания  выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже. Поэтому требуется глубокая очистка сточных вод, тем более что водная экосистема очень ранима и чувствительна к загрязнениям.

Защита водных средств от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств:

• Рациональным размещением источников сброса и организацией водозабора и водоотвода;
• Разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций путем создания рассредоточенных выпусков;
• Применением средств очистки стоков.

С целью стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно  организовать водозабор  сточных вод. Если для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет  вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков.

Рассредоточение  выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные  поперек сечения  русла  реки , тем самым увеличивая интенсивность перемешивания и кратность разбавления.

Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.

     В основе  деструктивных методов лежат  процессы разрушения загрязняющих  веществ. Образующиеся продукты  распада удаляются из воды  в виде газов, осадков или остаются  в воде, но уже в обезвреженном  виде.

     Регенеративные  методы - это не только очистка  сточных вод, но и утилизация  ценных веществ, образующихся в  отходах.

     Методы очистки  вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, 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  примеси.

 

     Биохимические  методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

 

  Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

        Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

 

  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%.

 

  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. 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.

 

       Для  очистки сточных вод от взвешенных  частиц (механических частиц, частиц жиро- масло- и нефтепродуктов) применяют процеживание, отстаивание, обработку в поле центробежных сил, фильтрование  и флотацию.

Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:

 

     Процеживание  применяют для удаления из  сточной воды крупных и волокнистых  включений. Процесс реализуют в  вертикальных  и наклонных решетках, ширина прозоров которых  15…20 мм, и волокноуловителях в виде  ленточных и барабанных сит. Очистка  решеток и волокноуловителей  осуществляется вручную или механически.

      Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей  с полностью большой  (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.

        Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка  размером более 250 мкм.

         Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ.

         Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализует в гидроциклонах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму  действия  газоочистных циклонов.

      Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных  примесей как на начальной, так и конечной стадиях или связанных (спеченных) между собой частиц фильтроматериала. В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала используют кварцевый песок, дробленный шлак, гравий, антрацит и т.п.

        Метод флотации заключается в адсорбировании  примесей, мелкими пузырьками воздуха,подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены, который удаляют.

          Физико-химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды  растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления извесей. Как правило, физико-химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ. Применяются разнообразные физико-химические методы, из которых наиболее распространены  электрофлотационные, коагуляционные, реагентные (разновидность реагентного метода- нейтрализация), электрохимические, электродиализные,  ионообменные.

        Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей. Осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, между парами электродов (железных, стальных, алюминиевых). В результате электролиза воды образуются пузырьки водорода и кислорода,которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию  на поверхности. Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках.

            Осветление – удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества

 

      Обесцвечивание – удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

         Обеззараживание – обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.

Озонирование. При применении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона.

Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.

 

    Коагуляция- это физико-химический процесс агломерации мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. В качестве веществ-коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, прежде всего сульфат алюминия, а также неочищенный сернокислый глинозём, алюминат натрия, хлорное железо,сульфат железа и др. , для интенсификации процесса хлопьеобразования применяют синтетические высокомолекулярные вещества-флокулянты, основным из которых является полиакриламид. Коагуляция осуществляется  посредством перемешивания воды с коагулянтами в хлопьеобразующих камерах, откуда вода направляется в отстойники,где хлопья отделяются отстаиванием.

           Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими  веществами-реагентами,которые , вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые соединения,удаляемые затем одним из описанных выше методов осветления воды. Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хрома, фторидов и т. Д. например, для удаления цианидов используют различные реагенты-окислители,прежде всего содержащие активный хлор: хлорная известь, гипохлориты кальция или натрия, хлорная вода. Для очистки от шестивалентного хроиа применяют натриевые соли сернистой кислоты,гидросульфит. Для очистки фторосодержащих сточных вод применяют гидроокиси кальция (известковое молоко), хлорид кальция. В результате химической реакции с токсичными соединениями фтора образуется плохорастворимый  фторид кальция, который можно удалить из воды,например отстаиванием.

           Обезжелезивание/деманганация – превращение растворённых соединений железа и марганца в нерастворимые и удаление тех и других путем фильтрования, как правило, через специальные фильтроматериалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести: