Современная практика утилизации отходов городских сточных вод

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
«Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина» 
Институт естествознания 
Кафедра аналитической и неорганической химии 
Реферат 
по социальной экологии 
Современная практика утилизации отходов городских сточных вод.

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                         Студен 3-го курса 
                                                                                                                                                    дневного отделения 
                                                                                                                                            специальности «химия» 
                                                                                                                                                           Гречишкина М.А

                                                                                                                    Научный руководитель: к.х.н. доцент  
                                                                                                               аналитической и неорганической химии 
                                                                                                                                                              Бердникова Г.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Тамбов – 2012

В зависимости от условий  образования, сточные воды делятся  на атмосферные, бытовые и промышленные.

Таблица: классификация примесей в сточных водах по фазово-дисперсному  составу.

Группа	Размер частиц, см	Краткая характеристика
Гетерогенные (многофазные) системы
I) Взвеси	10-5см	Твёрдые нерастворимые примеси  суспензии и эмульсии, обуславливающие  мутность воды, а также микроорганизмы и планктон.
II)Ккалоидные  растворы	10-5см, 10-6см	Ккалоидные и высокомолекулярные соединения, обуславливающие окисляемость и цвет воды
Гетерогенные (однофазные) системы
III)Моле кулярные   растворы	10-6см, 10-7см	Это газы и расворимые в  воде органические соединения, придающие  воде запахи и привкусы.
IV) Ионные     растворы	Меньше, чем 10-7 см	Соли, основания и кислоты, обуславливающие минерализованность, жёсткость, кислотность или щёлочность воды.

Все сточные воды очищаются  от примесей механическими, химическими, физико-химическими, биохимическими и  термическими методами. Все методы очистки подразделяются на рекуперационные  и деструктивные. При рекуперации  из сточных вод извлекаются и  перерабатываются ценные вещества. При  деструктивных методах загрязняющие вещества разрушаются, и продукты разрушения чаще всего удаляются из раствора в виде газа или осадка.

 
 
 
 
 
 
Механические методы очистки сточных  вод.

Делятся на три группы:

- Процеживание

- Отстаивание

- Фильтрование

Используется для удаления из растворов твёрдых нерастворимых  примесей.

Выбор метода зависит:

От размера твёрдых  частиц

От физико-химических свойств  частиц

От концентрации загрязняющих частиц

От требуемой степени  очистки

Процеживание.

Используется для удаления из раствора нерастворимых примесей крупных размеров. Осуществляется через  решетки и сетки. Чаще всего используются неподвижные решётки, расположенные  на пути следования раствора под углом 60⁰-75⁰. Размер поперечного сечения стержня решетки выбирается из условия минимальных потерь давления на решетке. Решетка очищается специальными механическими устройствами.

Отстаивание.

Под действием силы тяжести. Для этого используются отстойники и безголовки.

Схема горизонтального отстойника совпадает со схемой горизонтальной пылеулавливающей камеры.

Рисунок вертикального отстойника:

Вода подаётся в отстойник  через трубу 1, затем движется по кольцевому каналу, который образован  цилиндрическим корпусом 2 и цилиндрической перегородкой 3. В процессе вертикально  движения сточная вода встречает  на своём пути отражающее кольцо 4, которое  направляет воду во внутреннюю полость  перегородки 3, а более тяжёлые  частицы примеси продолжают своё движение вниз и накапливаются в  сборнике 5. Накопившийся осадок периодически удаляют через трубу 7.

Отделение твёрдых примесей под действием центробежных сил  происходит в гидроциклонах и  центрифугах. Схема гидроциклона совпадает  со схемой циклона для очистки  газа от пыли. А схема центрифуги совпадает со схемой ротационного аппарата.

Фильтрование.

Применяется для отделения  от раствора нерастворимых примесей малых размеров и калоидных соединений. Разделение производится с помощью  перегородок, пропускающих жидкость и  задерживающих дисперсную фазу.

Выбор перегородки зависит:

- От свойств сточной воды

- От температуры сточной воды

- От давления фильтрования

- От конструкции аппарата

В качестве перегородок используются металлические перфорированные *** и  сетки, тканевые и зернистые перегородки.

Фильтры подразделяются по следующим признакам:

По характеру протекания процесса (периодические или непрерывные)

По виду процесса (Для  разделения, для сгущения или для  очистки)

По давлении при фильтровании (Под действием гидростатического  давления столба жидкости, под повышенным давлением перед перегородкой, под  вакуумом за перегородкой, по нправлению фильтрования, по конструктивным особенностям)

Химические методы очистки сточных вод.

Существует три метода:

- Нейтрализация

- Окисление

- Восстановление

Чаще всего, все эти  методы связаны с расходом реагентов  и поэтому достаточно дороги.

Нейтрализация.

Сточные воды, содержащие кислоты  и щелочи перед сбросом нейтрализуют.

Существуют следующие  схемы нейтрализации:

Смешение кислых и щелочных сточных вод

Добавление регентов

Фильтрование сточных  вод через нейтрализующие материалы

Абсорбция кислых газов щелочными  сточными водами

Абсорбция аммиака кислыми  водами

Выбор метода зависит:

От объёма сточных вод

От концентрации сточных  вод

От режима поступления  сточных вод

От наличия и стоимости  реагентов

Нейтрализацию смешения применяют, когда на одном или близких  предприятиях образуются и кислые и  щелочные сточные воды.

При нейтрализации реагентами в случае кислых вод используются щёлочи, карбонаты или водный раствор  аммиака.

Для нейтрализации щелочных вод используются минеральные кислоты  и кислые газы.

Окисление.

Здесь за счёт реакции окисления  загрязняющие вещества разрушаются  и переводятся в безвредное состояние. В качестве окислителя чаще всего  используется газообразный или сжимаемый  хлор, кислород воздуха или озон.

Очистка окислением связана  с большим расходом реагентов  и поэтому применяется в тех  случаях, когда невозможно или нецелесообразно  использовать другие методы, например, при очистке соединений мышьяка  и циановых соединений.

Восстановление.

Применяется, когда в растворе содержатся легко восстанавливающиеся  вещества. Прежде всего, ионы тяжёлых  металлов, таких как хром, ртуть  и другие. Так, например, соединения ртути восстанавливаются до металлической  ртути, которая затем отстаивается или отфильтровывается.

Физико-химические методы очистки сточных вод.

Электрохимическая очистка

Схема электролизёра:

Состоит из корпуса 1, положительного электрода-анода 2, и отрицательного электрода-катода 3.

Электролизёры могут быть проточные и непроточные. На аноде  ионы отдают электроны, т.е. происходит реакция электрохимического восстановления.

Коагуляция – это слипание частиц калоидной системы при  их столкновения в процессе теплового  движения, перемешивания или направленного  перемещения во внешнем силовом  поле.

В результате коагуляции образуются агрегаты, т.е. более крупные вторичные  частицы, состоящие из более мелких первичных частиц. Первичные частицы  соединены в таких агрегатах  силами межмолекулярного взаимодействия или через прослойку растворителя. Коагуляция сопровождается прогрессирующим *** частиц и уменьшением их общего числа в объёме раствора.

Существует несколько  видов коагуляции:

Термокоагуляция – когда  за счёт повышения температуры увеличивается  скорость движения молекул и, следовательно, количество их столкновений, и мелкие частицы быстро слипаются

Электрокоагуляция во внешнем  электрическом поле

Реагентная коагуляция при  добавлении реагентов

 
 
 
 
 
 
 
Схема установки для реагентной коагуляции:

 

 

                Коагулянт

Дозатор

Ёмкость для приготовления  раств-ра

Вода

 

 

                                                                                                чистая                                                                                                 

 вода                                          

 

 

 

                                            Осадок

Флотация.

Это процесс молекулярного  прилипания загрязняющего вещества к поверхности раздела двух фаз  – газ-жидкость. Этот процесс обусловлен избытком свободной энергии поверхностных  слоёв, а также поверхностными явления  ми смачивания.

С помощью этих методов  сточные воды очищаются от нефти, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, масла и волокнистых  материалов. Процесс флотации заключается  в образовании комплекса частица-пузырёк  газа, во всплывании этого комплекса  на поверхность и удаления образующейся пены различными способами.

Существуют следующие  конструктивные схемы флотации:

С выделением газа из раствора механическими методами

С механическим добавлением  газа

Электрохимическая флотация, когда газ выделяется на одном  или обоих электродах электролизера

Химическая флотация, когда  газ выделяется в результате химических реакций

Биохимическая флотация, когда  газ выделяется в результате деятельности микроорганизмов

Сорбция.

Сорбция делится на адсорбцию  и абсорбцию.

Всё, что сказано для  газов, справедливо и для жидкостей.

Ионный обмен.

Применяется для извлечения из сточных вод ионов металла, а также соединений мышьяка, фосфора, цианосоединений, а также радиоактивных  веществ. Метод позволяет извлекать  ценные вещества при высокой степени  очистки. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твёрдой фазой, причём эта твёрдая  фаза обладает свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твёрдую фазу практически  нерастворимы в воде, и называются ионитами. Если они поглощают положительно заряженные ионы – это катиониты, а если отрицательно заряженные ионы – это аниониты.

Рисунок-схема ионообменной колонки:

Корпус

Слой ионита

Мембранные технологии.

Рисунок аппарата, использующего  мембранные технологии: