Природопользование

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ. ВОДНОЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО.

 

 Очистка бытовой  сточной жидкости производится  механическими, биологическими и  химическими методами.

  Производственные  сточные воды очищают физико-химическими  и химическими методами, из которых наиболее часто применяют нейтрализацию, экстракцию и эвапарацию.

  При механической  очистке из сточной жидкости  удаляют загрязнения, находящиеся  в ней в нерастворенном и  частично коллоидальном состоянии.  Содержащиеся в сточной жидкости  отбросы (бумаги, тряпки, кости, очистки от овощей, различные производственные отходы) предварительно задерживаются решетками.

  Загрязнения минерального  происхождения (песок, шлак и  др.) осаждаются в сооружениях,  называемых песколовками.

  Основную массу  загрязнения органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии, осаждают из сточной жидкости в отстойниках, которые по своей конструкции и по характеру движения в них сточной жидкости бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные.

  Выпадающие в отстойниках  нерастворенные вещества (осадок) периодически  удаляют для последующей обработки.

  Осадок из горизонтальных, вертикальных и радиальных отстойников  с преобладающим содержанием  веществ органического происхождения  подвергается сбраживанию (разложению) в специальных сооружениях, называемых   метантенками.

     После   сбраживания осадок из септиков, двухъярусных отстойников и метантенков  подвергается обезвоживанию, которое  осуществляется  путем естественной  сушки осадка на открытом воздухе  на специальных иловых площадках или искусственными методами – вакуум- фильтрацией, термической сушкой. После отделения воды (обезвоживания) сброженный осадок можно использовать как удобрение.

    Механический  метод позволяет выделить из  сточной жидкости 60 – 80% нерастворенных загрязнений.

    Типовые схемы  сооружений для механической  очистки сточной жидкости приведены  на рис. 

    При биологической  очистке удаляют из сточной  жидкости  наиболее мелкие  взвешенные  вещества, оставшиеся после механической  очистки, и основную часть коллоидальных и растворенных веществ. В результате аэробных биохимических процессов, протекающих при биологических методах очистки, органическая часть указанных веществ минерализуется. В итоге полной биологической очистки получается незагнивающая жидкость, содержащая растворенный кислород и нитраты.

    Биологическую  очистку ведут либо в условиях, близких к естественным, либо  в искусственно созданных. В  первом случае естественная биологическая  очистка  сточной жидкости  происходит на полях орошения, полях фильтрации и в биологических прудах.

В процессе биологической  очистки, так же как и механической, получаются большие количества осадка (ила), который направляется в метантенк  для сбраживания.

    Обработку  осадка из первичных и вторичных  отстойников производят в метантенках; затем осадок обезвоживают, т. е. Подсушивают на иловых площадках или в ваккум – фильтрах.

    При химическом  методе очистки в сточные воды  вводят реагент, способствующий  коагуляции и увеличивающий процент  задержания нерастворенных веществ. Применяют также нейтрализацию и флотацию. При флотации в сточную жидкость добавляют флотореагенты и воздух, способствующие всплыванию загрязнений.

  Некоторые сточные  воды можно очищать теми же  методами, которые были описаны  выше. Так, механическую очистку предусматривают в тех случаях, когда сточные воды содержат в основном минеральные примеси, биологическую – при наличии примесей органического происхождения.

  Если указанные  методы не эффективны, прибегают  к химическим или физико-химическим  методам очистки.

Химические методы очистки заключаются  в выделении загрязнений путем  химических реакций между загрязнениями  сточных вод и реагентами. К  таким реакциям относятся: реакции  окисления и восстановления, в  результате которых происходит перевод  загрязнений в новые соединения, обладающие способностью выпадать в осадок, выделяться в виде газов. Наиболее часто применяют нейтрализацию, иногда в сочетании с коагуляцией.

  Процесс коагулирования  состоит в добавлении к сточной  жидкости реагента, способствующего быстрому выделению из нее мелких взвешенных веществ, которые при простом отстаивании не осаждаются. Реагент (коагулянт) обычно добавляют в сточную жидкость  до ее направления в отстойники.

  В качестве стимулятора  процессов коагуляции применяют  полиакриламид.

  Нейтрализация сточной жидкости происходит при ее химическом взаимодействии с веществами, при дающими воде нейтральную реакцию. Производственные сточные жидкости от шахт, химических, машиностроительных, металлургических, нефтеобрабатывающих и других заводов содержат повышенное количество кислот или щелочей.

  Спускать эти жидкости  в водоемы разрешается при  условии снижений кислотных или  щелочных загрязнений до допустимых  концентраций водородных ионов  рH. При нейтральной реакции рH = 7, при кислотной рH ≤ 7, и щелочной рH > 7.

  При нейтрализации  производственных сточных вод  следует учитывать количество  взаимно нейтрализующих кислот  и щелочей, а также щелочной  резерв или водоемов, в которые  эти воды сбрасываются.

  Нейтрализацию кислых  или щелочных вод можно осуществлять следующими способами: 1)смешиванием кислых и щелочных сточных вод перед спуском их в канализационные сети;

                    2)смешиванием сточных вод с  реагентом в пропорциях, необходимых  для нейтрализации;

                    3)фильтрацией сточных жидкостей через нейтрализующие материалы;

                    4)использованием активной реакции  городских сточных жидкостей  или водоемов.

  Если нейтрализацию  жидкостей  производят путем фильтрации, то  в качестве фильтрующего материала  применяют известняк, мрамор и доломит. Обычно этот способ используют для нейтрализации солянокислых  и азотнокислых, а также сернокислых вод при содержании в сточной жидкости не более 5 г/л серной кислоты.

  Для перемешивания кислых  и щелочных сточных жидкостей строят специальные резервуары – усреднители, в которых происходит взаимная нейтрализация сточных жидкостей. В качестве усреднителей могут быть использованы пруды, рассчитанные не менее чем на суточное пребывание в них сточной жидкости.

  Контакт реагента со сточной жидкостью, необходимый для завершения реакции, осуществляется в специальных камерах реакции – нейтрализаторах. Нейтрализатор может быть совмещен с отстойником.

 К физико-химическим методам  очистки сточной жидкости относятся:  экстракция,  сорбция, эвапорация, кристаллизация, флотация, ионный обмен, электролиз, электродиализ, использование гидроэлектрического эффекта и т. д.

   При экстракции сточную  жидкость смешивают с растворителем,  в котором данный вид загрязнения  растворяется в большей степени (например, для удаления фенола из сточной жидкости в нее вводят бензол). Растворитель подают снизу. Вследствие того, что его удельный вес меньше удельного веса сточной жидкости, растворитель поднимается вверх.

   Загрязненная вода, которую  подводят сверху, встречает на своем пути растворитель и отдает ему загрязняющие вещества. Очищенная вода отводится снизу, загрязненный растворитель поднимается вверх.

   Для очистки производственной  сточной жидкости чаще всего  пользуются адсорбцией. Для этого  к очищаемой сточной жидкости добавляют сорбент (твердое тело) в размельченном виде и перемешивают их. Сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют путем отстаивания или фильтрации. В качестве сорбента применяют золу, торф, каолин, коксовую мелочь, активированный уголь и  др.

  Эвапорацией называют отгонку водяным паром летучих веществ, которые загрязняют сточную жидкость. Эвапорация производит в периодически действующем аппарате или в непрерывно действующих дистилляционных колонках.

  Сточная жидкость, нагретая  в теплообменнике, поступает в колонну, через которую навстречу движению сточной жидкости пропускают острый пар. Летучие загрязнения сточной жидкости переходят в пар. Насыщенный загрязнениями пар поступает в поглотительную колонну, где он очищает от загрязнений.

  Если сточную жидкость нужно  очистить от фенола, то пар  освобождают от него пропускаем  через нагретый до 100º раствор  щелочи.

   При флотации происходит  процесс, основанный на всплывании  дисперсных частиц вместе с  пузырьками воздуха. Всплывание  происходит за счет создание пены, обволакивающей частички примесей и удаляемой из воды вместе с ними. Для создания пены воду насыщают пузырьками мелкодиспергированного воздуха.

   Твердые частицы взаимодействуют  с пузырьками воздуха на границе  раздела трех фаз: частица-воздух, частица-вода, вода-воздух.

   Частицы, содержащиеся в  сточной воде, прилипают к поверхности  раздела вода-пузырек воздуха  и всплывают на поверхность  воды.

При механической очистке сточных  вод из них выделяют нерастворимые  и частично коллоидные примеси. К механической очистке относят следующие методы: процеживание, отстаивание, фильтрование, удаление нерастворенных примесей гидроциклонами и в центрефугах.

  Процеживание воды производят на ситах или решетках в зависимости от величины и гидравлических свойств выделяемых частиц. Крупные вещества задерживаются при помощи решеток, более мелкие – при помощи сит. Процеживанием выделяют из сточных вод плавающие вещества, в основном волокнистые загрязнения.

  Для удаления из сточной  жидкости микроскопических твердых частиц применяют микропроцеживатели. В этом случае обычно требуется предварительная очистка сточных вод.

  Способом отстаивания из производственных сточных вод выделяют нерастворенные и частично коллоидальные загрязнения минерального и органического происхождения.

  Для очистки вод от нерастворенных  примесей используют отстойники  специального назначения: шламоотстойники,  нефтеловушки, смолоуловители, сгустители  и др.

  Отстаивание целесообразно  применять в рудной, углеобогатительной, химической, металлургической промышленности для осветления сточных вод при использовании их в системе оборотного водоснабжения.

  Для очистки сточных вод, содержащих всплывающие примеси (нефть, смолы, жиры и др.) также применяют отстаивание. Для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, используют нефтеловушки; при большом количестве жиров для их удаления устраивают жироловки.

  В сточных водах  коксохимических заводов и газогенераторных  станциях содержат смолы и  различные смолообразователи. Грубодиспергированные  смолы выделяют из вод путем  простого отстаивания; тонкодиспегированные  же смолы – отстаиванием с  коагулированием и фильтрованием.

  Способом фильтрования задерживают нерастворенные примеси, не осевшие при отстаивании. Для этой цели используют песчаные, диатомитовые и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем. Песчаные фильтры применяют при очистке производствнных сточных вод в тех случаях, когда отстаивание не дает нужного эффекта. Иногда используют двухслойные фильтры: в нижнем слое загружается песок, в верхнем – антранцитовая крошка. На предприятиях бумажной промышленности для улавливания волокон применяют сетчатые и вакуумные фильтры.

  Центрифуги и гидроциклоны используют для осветления производственных сточных вод и сгущения осадка. Гидроциклон представляет собой металлический сосуд конической формы. Под влиянием центробежной силы при вращательном движении частицы взвешенных веществ скапливаются у стенок и сползают вниз. Гидроциклоны бывают двух видов: напорные и безнапорные.

  Обеззараживание  сточной жидкости. После очистки сточной жидкости тем или иным способом содержание бактерий в ней резко уменьшается. Однако число бактерий, остающихся в сточной жидкости, прошедшей механическую и даже эффективную биологическую очистку, может достигать нескольких миллионов в 1 см³.

  Полностью уничтожить  болезнетворные бактерии в сточной  жидкости можно лишь путем  обеззараживания ее. С этой целью обычно производят хлорирование сточной жидкости.

  В зависимости  от степени очистки сточной  жидкости в последующем ее  хлорируют непрерывно или периодически.

  Количество активного  хлора, вводимого на единицу  объема сточной жидкости, называют  дозой хлора; она исчисляется в граммах на 1 м³ (г/м³).

  Ориентировочная  доза хлора для осветленной  сточной жидкости, прошедшей механическую  очистку, - 30г/м³; для сточной жидкости, прошедшей биологическую очистку, доза составляет всего 10-15 г/м³. Концентрация хлора в растворе должна быть 2,5%.

  После введения  раствора хлора необходимо тщательно  перемешать его с очищенной  сточной жидкостью. Продолжительность  контакта хлора с жидкостью  должна быть не менее 30 мин.  Хлорирование сточной жидкости  производится в специальных контактных резервуарах, устраиваемых по типу горизонтальных или вертикальных отстойников. В тех случаях, когда очищенная вода проходит по трубам, каналам или лоткам от станции очистки до водоема в течение 30 мин, контактных резервуаров можно не устраивать.