Экология СПРАВОЧНИК

Вода — одно из наиболее важных веществ на Земле. Пошлине Земля — это планета воды. Вода не только покрывает более 3Д всей ее поверхности, не только парит над ней в виде облаков, но и наполняет живительной влагой сушу. Она обладает необыкновенными свойствами, благодаря которым является основой жизни на нашей планете. Количественно— это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63 % массы тела, у грибов — 80 %, у некоторых медуз — 98 %. Все основные наземные экосистемы, включая человеческую, зависят от наличия пресной ; воды, содержащей менее 0,01 % солей. При исследованиях других планет Солнечной системы, первое, на что обращается внимание,— это вода. Без воды жизнь существовать не может.

Далее

На долю пресной воды суши, которую использует человек для своих потребностей, приходится очень небольшая часть общих водных ресурсов земного шара. Однако до конца первой половины XX в. этой воды хватало даже в высокоразвитых промышленных странах. Пресная вода казалась неиссякаемым природным богатством. Это было связано с еще одним необыкновенным ее свойством, проявляющимся в результате процессов круговорота,— постоянным возобновлением пресной воды за короткое время. Круговорот воды в природе представляет собой непрерываемый процесс, постоянно действующий механизм, который не остановится, пока на нашей планете есть солнечная энергия, гидросфера и атмосфера, а подстилающая поверхность разделена на океаны и континенты.

Далее

В молекуле воды ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два мелких ядра водорода, в вершине — более крупное ядро кислорода. Валентный угол у центрального атома кислорода, образованный связями Н — О — Н, составляет 104°27 (рис. 1.1, а). Структура электронного облака молекулы схематично показана на рис. 1.1, 6. Две внешние пары электронов, образующих связи О — Н, смещенУ к атому кислорода, поэтому вблизи ядер атомов водорода создается избыток положительного заряда. Две не поделенные пары электронов также смещены относительно ядра атома кислорода, и их отрицательные заряды остаются частично не скомпенсированными. Условно можно представить, что лепестки электронного облака направлены к вершинам частично искаженного тетраэдра, что иллюстрируется рис. 1.1, в.

Далее

Вода, используемая человеком для своих нужд, обычно характеризуется качественными показателями, т. е. характером и концентрацией содержащихся в воде примесей. Поэтому при оценке качества воды значительную роль играет не только природа примесей, но и их физико-химическое состояние.

Далее

Коллоидные растворы характеризуются рядом свойств: молекулярно-кинетическими и электрическими, которые крайне важны при организации процессов очистки воды.Молекулярно-кинетические свойства. Молекулярно-кинетиче-скими называются свойства, которые обусловлены хаотическим тепловым движением частиц. Применительно к коллоидным растворам к этим свойствам следует отнести броуновское движение, диффузию и седиментацию.

Далее

Для большинства видов потребления необходима пресная вода, а ее запасы составляют менее 3 % общего количества воды на Земле. Постоянный рост водопотребления — основные причины, вызывающие острый дефицит воды в ряде регионов. В связи с этим рациональное. использование и охрана водных ресурсов приобрели в последнее время первостепенное значение.

Далее

Показатели качества природных вод в целом характеризуются разнообразными показателями, важнейшими из которых являются: температура, реакция среды, цветность, запах и привкус, мутность, ионный состав, наличие соединений железа и марганца, жесткость, окис-ляемость, наличие растворенных газов, наличие соединений фтора, иода и токсичных соединений, санитарно-бактериологические и гидробиологические показатели. Показатели качества воды регламентируются ГОСТами.

Далее

Понятие качества воды включает в себя совокупность показателей состава и свойств воды, определяющих пригодность ее для конкретных видов водопользования и водопотребления. Требования к качеству воды регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» (1974), «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения«» (1988), а также существующими стандартами.

Далее

Контроль загрязнения поверхностных вод производится регулярно специально созданной сетью пунктов наблюдения. Порядок организации и проведения наблюдений на этих пунктах определен ГОСТ 17.1.3.07—82 и соответствующими методическими указаниями. Разработанная система контроля предусматривает согласованную программу работ по гидрохимии, гидрологии, гидробиологии и получение данных, характеризующих качество воды по физическим, химическим, гидробиологическим показателям.

Далее

Воды, удаляемые после их использования, называют сточными. Более полно сточной водой (или сточной жидкостью) называется использованная на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то, и другое), и подлежащая удалению с территории населенного пункта или промышленного предприятия.

Далее

Достаточно полная оценка качества сточных вод может быть сделана только на основании сопоставления всех показателей проведенного санитарно-химического анализа. Однако в зависимости от цели выполнения анализа из общего перечня его показателей преимущественное значение приобретают те или иные определения.

Далее

Системы водообеспечения промышленных предприятий представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения потребителей водой в необходимом количестве, требуемого качества и под требуемым напором. Под системой водоотведения промышленных предприятий понимается комплекс сетей и сооружений, предназначенных для организованного приема и удаления за пределы промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоем.

Далее

Под канализацией (водоотведением) понимается комплекс оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для организованного приема и удаления по трубопроводам за пределы населенных пунктов или промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоем.

Далее

В ряде случаев производственные сточные воды сбрасывают в городскую канализацию, в которой происходит их смешивание с бытовыми сточными водами. Полученную смесь бытовых и производственных сточных вод очищают на единых очистных сооружениях.

Далее

При определении необходимой степени очистки сточных вод, отводимых в водоем, производят расчет по количеству взвешенных веществ, по величине БПКПОлн, по потреблению сточными водами растворенного кислорода, по температуре воды водоема, по ПДК вредных веществ, по допустимому содержанию кислот и щелочей в сточных водах, спускаемых в водоем и некоторым другим показателям.

Далее

С,с и Сщ — максимальное количество кислоты или щелочи, которое может быть нейтрализовано 1 л воды водоема при условии, что в расчетном створе pH воды останется в пределах санитарных требований.

Далее

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей. Обычно механическая очистка предшествует биологическому, физико-химиче-скому или другому методу глубокой очистки. Чаще всего механическая очистка является предварительным, реже — окончательным этапом для очистки производственных сточных вод. Она обеспечивает выделение взвешенных веществ до 90—95 % и снижение органических загрязнений (по показателю БПКПОли) до 20—25 %. Стандартная схема очистки на современных очистных станциях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, отстаивания и фильтрования.

Далее

В последнее время получили распространение решетки, совмещенные с дробилками, позволяющие извлекать и измельчать примеси без извлечения их из сточных вод.В отечественной практике наибольшее распространение получили решетки механические унифицированные типа РМУ и с механическими граблями типа МГ, а также комбинированные решетки-дробилки типов РД и КРД.

Далее

Песколовки обычно используют для отделения от сточных вод минеральных частиц крупностью более 200 мкм. Их устанавливают при пропускной способности станции очистки сточных вод более 100 м /сут.Песколовки рассчитывают на максимальный расход сточных вод и проверяют на минимальный приток. К основным типам песколовок, используемых в отечественной практике, относятся следующие: горизонтальные песколовки с круговым движением сточной воды, горизонтальные песколовки с прямолинейным движением сточной воды, аэрируемые песколовки, тангенциальные песколовки со шнековым пескопромывателем.

Далее

Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения.Схема усреднителя с дифференцированием потока сточных вод представлена на рис. 4.5.Принцип работы этого усреднителя заключается в следующем: сточная вода попадает в распределительный колодец 8, из которого по желобам направляется в коридоры усреднителя 3 и собирается затем в диагональные лотки 4, из них сточная вода поступает в выпускную камеру 5. Эффективность усреднения по концентрации достигается за счет разного времени добегания отдельных порций сточной воды к сборному лотку. Типовой усреднитель состоит из 4—6 параллельно расположенных коридоров.

Далее

Суспензии представляют собой неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. Для промышленных суспензий принята следующая классификация: грубые суспензии с размерами частиц более 100 мкм, тонкие суспензии с размерами частиц в пределах 0,5—100 мкм, мути с размерами частиц 0,1—0,5 мкм; коллоидные растворы с размерами частиц менее 0,1 мкм.

Далее

Первичные отстойники применяют для выделения из сточных вод нерастворимых веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. Выбор конкретного типа отстойников осуществляется в результате техни-ко-экономического анализа нескольких вариантов. Число отстойников следует принимать не менее двух, но и не более четырех. Необходимо использовать следующие параметры для расчета отстойника.

Далее

Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, в котором из-за отсутствия восходящего движения потока он отстаивается, частично обезвоживается и удаляется по специальному трубопроводу. Осветленная 1 вода поступает в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку.

Далее

Их числовые значения представлены в табл. 4.1.Для очистки сточных вод от твердых частиц используют открытые ■и напорные гидроциклоны.Для повышения эффективности очистки в конструкции многоярусного гидроциклона совмещены принципы работы открытого гидроциклона и тонкослойного отстойника.

Далее

Для удаления мелкодисперсных осадков из сточных вод могут быть использованы центрифуги. Их применяют для локальной очистки производственных сточных вод, когда осадок представляет собой ценный продукт, предназначенный для дальнейшего использования. Кроме того, указанные устройства используют для выделения из сточных вод мелкодисперсных загрязнений, когда для их извлечения не могут быть применены реагенты. Центрифуги также могут быть использованы и для обработки (обезвоживания) осадков сточных вод.

Далее

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий и эмульсий с использованием пористых перегородок или зернистых слоев, которые задерживают диспергированную фазу и пропускают жидкость. В практике очистки сточных вод используют следующие процессы фильтрования: фильтрование через фильтровальные перегородки, фильтрование через зернистые слои, микрофильтрация, фильтрование эмульгированных веществ. Для выделения из сточных вод ферромагнитных частиц используют магнитные фильтры.

Далее

Схема процесса разделения суспензии фильтрованием через фильтрующие перегородки представлена на рис. 4.15.Осадки, получаемые при фильтровании, подразделяют на несжимаемые и сжимаемые.Несжимаемыми называют осадки, у которых пористость (отношение объема пор к объему осадка) не уменьшается при увеличении разности давлений. К таким осадкам относят вещества неорганического происхождения с размерами частиц более 100 мкм (песок, карбонат кальция, бикарбонат натрия и др.). К сжимаемым осадкам относят такие, пористость которых уменьшается, а их гидравлическое сопротивление потоку жидкости возрастает с увеличением разности давлений. К ним относятся осадки гидрооксидов металлов, а также осадки, состоящие из легко деформируемых агрегатов, которые образуются из первичных мелких кристаллов.

Далее

Барабанные сетки (БС) задерживают грубодисперсные примеси, а также снижают содержание взвешенных веществ (при концентрации их в производственной сточной воде не более 250 мг/л) на 25—40 %. При этом в очищаемых сточных водах должны отсутствовать вязкие вещества. Барабанные сетки чаще всего устанавливают перед зернистыми фильтрами для глубокой очистки сточной воды. В отечественной практике очистки сточных вод используют барабанные сетки с расчетной пропускной способностью от 0,35 до 2,5 тыс. м3/ч. Указанные устройства могут быть снабжены бактерицидными лампами типа БСБ, используемыми для стерилизации очищенной воды.

Далее

Фильтры с зернистым слоем подразделяют на медленные и скоростные. Конструктивно они выполняются либо открытыми, либо закрытыми.Медленные фильтры — это бетонные или кирпичные резервуары с дренажным устройством, на котором расположен фильтрующий слой. Скорость фильтрования в указанных устройствах составляет 0,1—0,3 м/ч. При использовании этих фильтров достигается высокая степень очистки сточных вод. Недостатки медленных фильтров: большие размеры, достаточно высокая стоимость и сложная очистка от осадка.

Далее

Рассмотрим основные характеристики и области применения электромагнитных фильтров отечественной конструкции. Указанные фильтры используются для очистки сточных вод от механических загрязнений, содержащих более 25 % ферромагн итных присей с исходной концентрацией твердых частиц до 200 мг/л и масел до 50 мг/л. Фильтрующие элементы в этих фильтрах представляют собой загрузку из ферромагнитных материалов крупностью 1—3 мм. Указанные фильтры рекомендуются для применения в системах производственного водоснабжения металлургических, горнообогатительных, машиностроительных предприятий, на электростанциях для очистки охлаждающей и многократно используемой воды, а также конденсата от продуктов коррозии.

Далее

В практике очистки сточных вод для удаления нефтепродуктов и масел, находящихся в виде нестойких эмульсий и имеющих pH = 6—9, могут быть использованы фильтры с загрузкой из пенополиуретана. Фильтры должны эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С.

Далее

К химическим методам очистки сточных вод относят следующие: нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.

Далее

Взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод осуществляют путем их смешения в стехиомегрическом соотношении, которое производят в устройстве, называемом нейтрализатор смешения. Нейтрализатор представляет собой емкость, снабженную мешалкой для перемешивания кислых и щелочных стоков. Перемешивание указанных стоков в нейтрализаторе возможно путем барботирования воздуха. Нейтрализованную воду используют в оборотных системах водоснабжения, а полученные осадки обезвоживают.

Далее

Реагенты для нейтрализации кислых сточных вод выбирают в зависимости от вида кислот и их концентрации. Кроме того, учитывают, образуется ли в процессе реакции нейтрализации осадок. Для нейтрализации минеральных кислот применяют любой щелочной реагент, но чаще всего следующие: известь в виде пушонки или известкового молока, а также карбонаты кальция или магния в виде суспензии.

Далее

Данный процесс ведут в горизонтальных или вертикальных фильтрах — нейтрализаторах. При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, ее концентрация не должна превышать 1,5 г/л, так как при большей концентрации поверхность нейтрализующих материалов покрывается слоем гипса, и процесс нейтрализации прекращается.

Далее

Процесс нейтрализации может быть проведен в реакторах с мешалкой, в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах. Схема реактора с мешалкой для нейтрализации сточных вод дымовыми газами представлена на рис. 5.2.

Далее

Возможна обработка циансодержащих сточных веществ диоксидом хлора СЮ2, который обладает высокой окислительной способностью. Следует отметить, что при обработке сточных вод диоксидом хлора не образуется высокотоксичных хлорциана, хлорфенола и других продуктов прямого хлорирования при любых значениях pH среды.

Далее

Пероксид водорода используют для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, серосодержащих отходов, активных красителей, а также цианидов.Оптимальное значение pH для этих реакций — 10 4-11. Комплексные цианиды окисляются пероксидом водорода быстрее и легче простых цианидов. Окисление цианидов каталитически ускоряется в присутствии соединений меди.

Далее

Схема установки для окисления сульфидов представлена на рис. 5.3.Окисление кислородом воздуха может быть использовано для очистки от железа как природных, так и производственных сточных вод.Вместо кислорода воздуха для перевода ¥е1+ в Ре3+ можно использовать и другие окислители, например хлор и перманганат калия.

Далее

Процессы озонирования применяют для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, ароматических углеводородов, пестицидов и др. Одновременно с очисткой обеспечивается обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси. Концентрация озона в смеси приблизительно составляет 3 %.

Далее

При этом ионы железа и марганца выделяются из сточных вод в виде труднорастворимых соединений Ре(ОН)з и Мп02.

Далее

Метод радиационного окисления может быть использован для очистки сточных вод от фенолов, цианидов, красителей, инсектеци-дов, лигнина, а также ПАВ. Очистка сточных вод осуществляется при воздействии на них излучения высоких энергий, в качестве источников которых используются: радиоактивный кобальт и цезий, ТВЭЛы, радиационные контуры, ускорители электронов. Загрязняющие воду вещества вступают в реакцию с продуктами радиолиза воды: ОН , НОг (в присутствии кислорода), Н202 — перечисленные вещества являются окислителями, а также Н+ и е гидр, (гидратированный электрон).

Далее

При содержании в сточных водах легко восстанавливаемых соединений меди, хрома, мышьяка, ртути применяют методы восстановительной очистки.Высокотоксичные соединения шестивалентного хрома содержатся в промывных сточных водах и отработанных технологических растворах, образовавшихся в процессе хромирования, при химической обработке поверхностей стальных изделий (травление, пассирование), при анодировании изделий из алюминия и при проведении других технологических процессов.

Далее

Рассмотрим, следуя Л. Полингу, основные классы нерастворимых веществ. К ним в первую очередь относятся все гидрооксиды, за исключением гидрооксидов щелочных металлов, аммония и бария, причем Са(ОН)2 и Бг(ОН)2 — малорастворимы. Все средние карбонаты и фосфаты нерастворимы, за исключением соответствующих соединений щелочных металлов и аммония. Все сульфиды, за исключением сульфидов щелочных и щелочноземельных металлов, нерастворимы.

Далее

Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. К ним относятся следующие: коагуляция и флокуляция, сорбция, ионный обмен, экстракция, различные электрохимические методы, мембранные методы (обратный осмос, ультрафильтрация) и др. Эти методы используют как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, биологическими и химическими методами очистки. В настоящее время область применения физико-химических методов очистки расширяется. Наиболее эффективное применение физико-химических методов достигается в локальных системах очистки сточных вод промышленный предприятий.

Далее

Система называется дисперсной, если она включает дискретные образования (дисперсную фазу), распределенные в массе основного несущего вещества (дисперсионной среды).В зависимости от размера частиц дисперсные системы подразделяют на следующие основные группы.

Далее

Коагуляция — это процесс укрупнения дисперсных частиц за счет их взаимодействия и объединения в агрегаты. Мелкие (первичные) частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных — гетерокоагуляцией. Вещества, способные вызвать коагуляцию частиц,называют в общем случае коагуляторами, а в водоподготовке — коагулянтами или гидролизующимися коагулянтами. Последние не только вызывают коагуляцию частиц загрязнений, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья.

Далее

Второй потенциал, характеризующий двойной слой ионов, называется электрокинетическим или ¿ -потенциалом (дзета-потенциалом). Он представляет собой электрический потенциал в двойном слое на границе между частицей, способной к движению в электрическом поле и окружающей жидкостью. Указанный потенциал является потенциалом поверхности скольжения. С учетом того, что в двойном электрическом слое точное расстояние от твердой поверхности до поверхности скольжения неизвестно, приближенно принимают, что поверхность скольжения проходит по границе между адсорбционным и диффузным слоями ионов, т. е. С, — потенциал близок по величине к потенциалу на границе адсорбционного и диффузного слоев.

Далее

Агрегативная устойчивость дисперсных систем весьма различна. Одни системы могут существовать секунды после их образования, другие очень долговечны. Наиболее неустойчивыми по своей природе являются гидрофобные коллоидные системы, для которых характерно слабое взаимодействие между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Далее

При очистке производственных сточных вод основное применение нашел процесс гетерокоагуляции, который можно определить, как взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц сточных вод с агрегатами, образующимися при введении в сточную воду коагулянтов.

Далее

Флокуляцией называют процесс агрегации дисперсных частиц под действием высокомолекулярных соединений, называемых флоку-лянтами.Флокулянты используют для расширения оптимальных диапазонов коагуляции (по pH и по температуре), а также для повышения плотности и прочности образующихся хлопьев и снижения расхода коагулянтов, в результате чего повышается надежность работы и пропускная способность очистных сооружений.

Далее

Количество коагулянта, необходимого для очистки сточных »од, зависит от вида коагулянта, расхода, состава требуемой степени Очистки сточных вод и определяется экспериментально. Эффективность процесса флокуляции и его скорость зависят от следующих факторов: состава сточных вод и их температуры, интенсивности перемешивания и последовательности введения коагулянтов и флокулянтов.

Далее

Сорбция — это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью, называемыми сорбентами. Поглощаемое вещество именуется сорбатом. При абсорбции вещества (абсорбата) поглощение последнего происходит во всем объеме жидкого или твердого абсорбента. Абсорбция обусловлена как процессом диффузии абсорбента в абсорбат, так и процессами растворения. Под адсорбцией понимают процесс поглощения веществ (адсорбатов), находящихся в газах и жидкостях, происходящий на поверхности твердых тел (адсорбентов). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

Далее

Флотация используется для очистки производственных сточных вод от следующих загрязнений: поверхностно-активных веществ, нефти и нефтепродуктов, масел, а также различных волокнистых материалов. Процесс очистки состоит в образовании комплексов «частицы — пузырьки воздуха», всплывании этих комплексов на поверхность жидкости с образованием пенного слоя, содержащего загрязнения и последующего удаления этого слоя с поверхности. Эффект прилипания пузырька воздуха к поверхности частицы достигается только в том случае, если жидкость плохо ее смачивает.

Далее

Различают однокамерные и двухкамерные флотационные установки. В первых из них одновременное насыщение жидкости воздухом и всплывание загрязнений происходит в одном отделении (камере). В двухкамерных установках в первом отделении образуются пузырьки воздуха и агрегаты «частица — пузырек воздуха», а во втором— всплывание загрязнений на поверхность жидкости и осветление последней.

Далее

Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с начальной концентрацией загрязнений 4 —5 г/л и более. Схема процесса напорной флотации представлена на рис. 6.12.При напорной флотации очищенная вода насыщается в сатураторе воздухом под избыточным давлением 0,3—0,5 МПа. Продолжительность насыщения -— 1—3 мин. Количество растворяющегося в сатураторе воздуха составляет 3—5 % от объема обрабатываемой воды. Насыщенная воздухом вода направляется во флотационную камеру, где из нее выделяются пузырьки воздуха, которые взаимодействуют с загрязнителями и переводят их в слой пены на поверхности воды. Образующаяся пена удаляется в пеносборник. Продолжительность флотации составляет « 20 мин. Нагрузка на 1 м2 площади камеры составляет 6—10 м3/ч.

Далее

Расчет основных параметров импеллерной установки проводят по следующим формулам.К основным недостаткам импеллерных установок следует отнести высокое содержание воды в пене, что усложняет обработку пены и удорожает процесс в целом.

Далее

Этот способ заключается в подаче воздуха в флотационную камеру через различные пористые пластины, трубы с отверстиями, насадки и другие барботажные устройства, уложенные на дне камеры.Основные технологические параметры указанного процесса следующие: величина отверстий, через которые проходит воздух — 4—20 мкм, давление воздуха — 0,1—0,2 МПа, продолжительность флотации — 20—30 мин, рабочий уровень обрабатываемой сточной воды — 1,5—2 м.

Далее

Для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) используют метод пенного фракционирования (пенной флотации). При реализации этого метода протекают процессы селективной адсорбции загрязняющих воду веществ на поверхности газовых пу-‘ зырьков и концентрирование указанных веществ в слое пены.

Далее

Биологическую флотацию используют для уплотнения осадков из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Указанные осадки нагревают до 35—55 °С и выдерживают при этой температуре в течение нескольких суток. В результате воздействия микроорганизмов на обрабатываемые осадки выделяются пузырьки газа, которые транспортируют частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются, что позволяет снизить затраты на последующие операции их обработки — механическое обезвоживание, сбраживание, термическую сушку и сжигание.

Далее

Жидкостная экстракция,— это процесс извлечения вещества из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. Процессы жидкостной экстракции используются для выделения из сточных вод ценных органических веществ (например, фенолов и жирных кислот), а также тяжелых цветных металлов (меди, никеля, цинка, кадмия, ртути и др.).

Далее

Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой (ионитом), обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе.

Далее

В случае предпочтительного поглощения ионитом ионов] (выпуклая изотерма в координатах 0у — ф,) константа изотермы адсорбции будет больше единицы, а обратная ей величина — концентрационная константа меньше единицы. Наоборот, равновесия процессов вытеснения из ионита ионов, к которым ионит обладает большим средством (система с вогнутой изотермой в координатах 0у — фу), характеризуется > 1 и кь< .

Далее

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т. е. возможность восстановления обменной емкости после насыщения, что достигается проведением реакции ионного обмена в обратном направлении. Этот процесс носит название регенерации. Регенерационные растворы называют элюатами. В их состав входят катионы или анионы, извлеченные ионитами из сточных вод.

Далее

Различают ионообменные установки периодического и непрерывного действия. Установки периодического действия — это различные ионитные фильтры и колонны, а также устройства для перемещения жидкостей (насосы), емкости для их хранения и контрольно-измерительная аппаратура. На рис. 6.19—6.21 представлены схемы различных ионитных фильтров типа ФИП.

Далее

Методы электрохимической очистки сточных вод используют для выделения из них различных растворимых и диспергированных примесей как органических, так и неорганических. Методы характеризуются достаточной простотой технологической схемы, при очистке не используются химические реагенты. К недостаткам этих методов следует отнести достаточно большие затраты электроэнергии.

Далее

Указанная классификация основана на законах физической химии и электрохимии, а также учитывает основные положения химической технологии.Все электрохимические методы очистки воды можно разделить на три основные группы: методы превращения, методы разделения и комбинированные методы.

Далее

Абсолютный скачок потенциала ср нельзя измерить экспериментально, а также рассчитать теоретически, так как неизвестны величины стандартных химических потенциалов и, следовательно, неизвестна ф0.Поэтому для сопоставления равновесных величин потенциалов различных электродов их измеряют относительно стандартного водородного (нормального) электрода, который изготовлен из платины, покрытой слоем губчатой платины, и погружен в раствор кислоты с активностью ионов водорода а„+ = 1 при продувании через раствор пузырьков водорода под парциальным давлением = 0,1 МПа. Схема указанного электрода приводится практически в любом учебнике по электрохимии.

Далее

Направление окислительно-восстановительных реакций, возможность их протекания и одновременного существования в растворах различных соединений позволяют определять значения стандартных потенциалов, которые представлены в справочной литературе.

Далее

При протекании электрохимических реакций важную роль играют процессы переноса вещества к поверхности электрода. Массоперенос осуществляется в результате протекания следующих процессов: молекулярной диффузии (наиболее важный процесс), переноса под действием электрического тока (миграции), который наблюдается только для заряженных частиц и переноса вещества к поверхности электрода вместе с потоком движущейся жидкости (конвективный перенос вещества).

Далее

Потенциал электрода (<р,) и электродная поляризация (Д<р) являются прежде всего функциями силы тока (плотности тока). Основной причиной поляризации является замедленность той или иной стадии. Если известна причина замедленной стадии, то вместо термина «поляризация» употребляют термин «перенапряжение» (цо), т. е. поляризация электрода, обусловленная замедленностью протекания определенной стадии суммарного электродного процесса.

Далее

При рассмотрении кинетики процессов очистки сточных вод необходимо рассмотреть катодные и анодные процессы.На катоде при очистке реализуются следующие процессы: выделение водорода и электровосстановление ионов металлов.

Далее

Наибольшее распространение в практике очистки сточных вод получили методы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляционный метод, электрофлотация, электродиализ. В ряде случаев используют и другие методы электрохимической очистки сточных вод, представленные в классификации на рис. 6.27.

Далее

Электрокоагуляционный метод очистки сточных вод используется в отечественной практике для выделения хрома. Кроме того, в некоторых случаях он может быть применен и для очистки стоков от ионов тяжелых металлов. При реализации этого метода протекают следующие физико-химические процессы: электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом.

Далее

Электродиализом называют процесс переноса ионов через мембрану под действием приложенного к ней электрического поля. Для очистки сточных вод методом электродиализа используют электрически активные ионитовые мембраны.

Далее

Процесс обратного осмоса используется как в системах водопод-готовки различных предприятий, так и для очистки сточных вод.Для многих растворов расчет по предлагаемому уравнению приводит к существенным ошибкам, поэтому вводят различные поправочные коэффициенты.

Далее

Приведем существующую классификацию полупроницаемых мембран, применяемых при осуществлении процессов обратного осмоса и ультрафильтрации (рис. 6.36). Указанные мембраны могут быть; пористыми и непористыми, причем последние являются квази-гомогенными гелями, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия), поэтому такие мембраны получили название диффузионных.

Далее

Метод обратного осмоса и ультрафильтрации может быть использован для извлечения из сточных вод эмульгированных масел, смазок, фенолов, ионов тяжелых металлов и других загрязнителей.Для выделения из стоков эмульгированных масел используют ультрафильтрационных метод. С физико-химической точки зрения эти системы представляют собой эмульсии типа «масло в воде».

Далее

Метод концентрирования сточных вод используют для выделения из них минеральных солей, а очищенная вода используется в оборотных системах водоснабжения. Выделение минеральных солей проводят в две стадии: на первой получают концентрированный раствор, а на второй — выделяют из него твердые вещества. Концентрируют растворы испарением (выпариванием), вымораживанием либо используют кристаллогидратные методы.

Далее

Для выделения веществ из концентрированных растворов используют методы кристаллизации и сушки. Сушка — это удаление влаги из твердых материалов, главным образом, путем ее испарения. Кристаллизация — это выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов (концентрированных сточных вод).

Далее

Указанные методы используют для удаления из сточных вод органических примесей. К ним относятся: методы жидкофазного окисления («мокрое» сжигание) и парофазного каталитического окисления, а также «огневой» метод (парофазное окисление).

Далее

Биологический (или биохимический) метод очистки сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Данный процесс основан на способности некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие сточные воды вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности.

Далее

Биологическая очистка наиболее эффективна при значениях pH 5—9, причем оптимальной считается среда с pH = 6,5—7,5. При отклонении pH за пределы 5—9 снижается скорость окисления загрязнений, в связи с чем следует контролировать и корректировать величину указанного параметра в сточных водах.

Далее

К естественным методам биологической очистки относятся почвенные методы очистки сточных вод и их очистка в биологических прудах.Сооружения почвенной очистки сточных вод имеют производительность в пределах от 0,5 до 280 ООО м3/сут. Их используют в основном для очистки бытовых сточных вод. Указанные сооружения подразделяют на малые, к которым относятся фильтрующие колодцы, фильтрующие траншеи, площадки подземного орошения, площадки подземной фильтрации и песчано-гравийные фильтры. К средним — поля подземного орошения и подземной фильтраций. Наиболее крупными сооружениями являются коммунальные поля орошения, земледельческие поля орошения и поля наземной фильтрации.

Далее

Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1—3 мм и более. Эта пленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле.

Далее

Существуют различные классификации аэротенков. В данном пособии мы будем классифицировать их на аэротенки-вытеснители, аэ-ротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным выпуском сточной жидкости (аэротенки промежуточного типа).

Далее

Окситенки — это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.Основным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является повышенная концентрация ила. Это связано с увеличенным массообменом кислорода между газовой и жидкой фазами.

Далее

В качестве примера использования биологического метода очистки рассмотрим способ очистки сточных вод от хрома, используемый на одном из отечественных заводов. Биологическая очистка от хрома протекает только в анаэробных условиях с использованием специфического активного ила.

Далее

При глубокой очистке сточных вод достигается следующее.В результате доочистки обеспечивается возможность повторного использования сточных вод практически в любых технологических процессах, а также удаляются практически все вредные вещества, что позволяет сбрасывать очищенные воды в. любые водоемы.

Далее

Кроме того, все осадки делятся на инертные и токсичные, а также на стабильные и нестабильные (загнивающие). Наиболее просто обрабатываются осадки, состоящие из неорганических веществ (например, осадки металлургической и угольной промышленности), а содержащиеся в них ценные компоненты обычно рекуперируются.

Далее

Схема указанных процессов представлена на рис, 8.1.Различные технологические схемы обработки осадков обычно включают стадию их уплотнения (сгущения). Для предотвращения загнивания осадков проводят их стабилизацию, после которой осадки либо захораниваются, либо поступают на утилизацию. Кроме представленных на рис. 8.1 способов стабилизации, этот процесс может осуществляться тепловой обработкой, биотермическим разложением, жидкофазным окислением. Стабилизация осадков также достигается при добавлении щелочей, при высушивании осадков или при введении ингибиторов химического происхождения.

Далее

Основными способами уплотнения (сгущения) осадков являются следующие: гравитационное, флотация, центрифугирование, фильтрование и различные комбинации этих методов.

Далее

Наиболее простым методом уплотнения является гравитационное уплотнение, используя которое уплотняют избыточный активный ил и сброженные осадки. Продолжительность уплотнения обычно составляет 4—24 ч, а влажность осадков после уплотнения лежит в пределах 85—97 %.

Далее

При флотационном способе скорость уплотнения осадка в 10—15 раз больше, чем при гравитационном, а степень уплотнения выше. Кроме того, процесс флотационного уплотнения достаточно легко регулируется за счет изменения технологических параметров. Применяют импеллерную флотацию, электро- и напорную флотацию, причем последняя получила наибольшее распространение. Подробно процесс напорной флотации рассмотрен в разделе «Физико-химические методы очистки сточных вод».

Далее

Для центробежного уплотнения осадков используют центрифуги, гидроциклоны и сепараторы. Под центрифугированием понимают процесс разделения неоднородных систем (эмульсий и суспензий) в поле центробежных сил. Под действием центробежных сил суспензия разделяется на осадок и жидкую фазу, называемую фугатом. Осадок остается в роторе, а жидкая фаза удаляется из него.

Далее

Анаэробное сбраживание — это процесс разложения органических веществ до конечных продуктов, в основном метана и углекислого газа, в результате жизнедеятельности сложного комплекса микроорганизмов в анаэробных условиях. При проведении этого процесса в оптимальных условиях указанные газы образуются в количестве 90—95 % от биологически распавшегося органического вещества. Остальные 5—10 % расходуется на воспроизводство бактериальных клеток. Рассматриваемый процесс применяют для обработки сырых осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила или для их смеси.

Далее

В нашей стране для обработки осадков метатенки используются начиная с 1928 г. В настоящее время они эксплуатируются в Москве, Сочи, Ярославле, Череповце и ряде других городов России.Различают две принципиальные технологические схемы анаэробного сбраживания — одноступенчатое и двухступенчатое (многоступенчатое). Эти схемы представлены на рис. 8.7.

Далее

Процесс аэробной стабилизации осадков подобен процессу очистки сточных вод в аэротенках при помощи активного ила. Распад без-зольного вещества лежит в пределах от 5 до 50 %. Причем жиры распадаются на 65—75 %, а белки — на 20—30 %. Следует отметить, что содержание углеводов не уменьшается. Это связано с образованием полисахаридов в клетках микроорганизмов. Процесс аэробной стабилизации может осуществляться как в мезофильной ( = 10—42 °С), так и в термофильной (/ > 42 °С) области, причем рассматриваемый процесс практически прекращается при <8°С.

Далее

Так как большинство осадков сточных вод представляют собой трудноразделяемые суспензии, для их успешного обезвоживания требуется предварительная подготовка — кондиционирование. Цель кондиционирования — улучшение водоотталкивающих свойств осадков путем изменения их структуры и форм связи воды.

Далее

Реагентная обработка — наиболее известный и распространенный способ кондиционирования. Практически все осадки сточных вод, за небольшим исключением, могут быть обезвожены указанным способом. При реагентной обработке происходит коагуляция — процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц, образование крупных хлопьев с разрывом сольватных оболочек и изменением форм связи воды, что приводит к изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. Для проведения реагентной обработки используют минеральные и органические соединения — коагулянты и флокулянты.

Далее

Тепловая обработка осадков — это перспективный метод переработки органических осадков городских и промышленных сточных вод с зольностью 30—40 %.При использовании данного метода обрабатываемые осадки нагревают до 150—200 °С и выдерживают при этой температуре в закрытой емкости в течение 0,5—2 ч. В результате этой обработки происходит резкое изменение структуры осадка, около 40 % сухого вещества переходит в раствор, а оставшаяся часть приобретает хорошие водоотталкивающие свойства. Осадок после тепловой обработки интенсивно уплотняется до влажности 92—94 %, причем его объем составляет 20—30% от исходного объема.

Далее

Разработаны различные технологические схемы установок для замораживания и оттаивания, однако в отечественной практике этот метод не получил широкого распространения. Рассмотрим в качестве примера конструкцию установки барабанного типа немецкой фирмы «Линде» (рис. 8.12).

Далее

Для обезвоживания осадков могут быть использованы процессы сушки осадков как на иловых площадках, так и при повышенных температурах (термическая сушка), а также фильтрование и центрифугирование.На иловых площадках или в иловых прудах сушат сброженные в метатенках осадки. Различают следующие типы иловых площадок: на естественном основании без дренажа и с дренажем, на искусственном дренирующем и асфальтобетонном основаниях, каскадные иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители, площадки с механическим основанием.

Далее

Рассмотрим особенности применения наиболее распространенных фильтров для обезвоживания осадков.Ваккум-фильтры могут быть использованы для обезвоживания практически любых видов осадков. Для этой цели используют барабанные, дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Далее

Обезвоживание осадков можно также осуществлять методами центрифугирования и сепарирования. Основные особенности этих методов обработки осадков, а также принцип действия центрифуг и сепараторов рассмотрены в разд. 8.3.3 настоящего пособия.

Далее

Термическая сушка осадка обычно является заключительным этапом обработки осадка или этапом подготовки осадка к ликвидации путем его сжигания. В процессе сушки происходит обеззараживание и уменьшение массы осадков сточных вод. Термической сушке подвергают осадки, предварительно обезвоженные на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах.

Далее

Существуют различные способы термической сушки: конвективный, радиационно-конвективный, кондуктивный, сублимационный в электромагнитном поле. Наиболее распространен в отечественной практике конвективный способ сушки осадков. При использовании этого способа тепловая энергия передается высушиваемому осадку теплоносителем (сушильным агентом), в качестве которого могут использоваться топочные газы, горячий воздух или перегретый пар.

Далее

Различают следующие термические методы обработки осадков.Обычно в качестве окислителя в процессах горения используется воздух, хотя в ряде случаев находят применение системы с подпиткой чистым кислородом. Следует указать, что обеспечить полное сжигание осадков сточных вод трудно, так как они не отличаются гомогенностью и содержат значительные концентрации инертных материалов и воды.

Далее

При термическом обезвреживании осадков используются различные типы печей, основные характеристики которых представлены в табл. 8.11. Эти печи могут быть использованы и для термической обработки других видов производственных отходов. Как следует из представленной таблицы, наибольшей производительностью обладают циклонные печи и печи с псевдоожиженным слоем.

Далее