Физико-химические методы очистки сточных вод

Способы очистки воды химическими методами

Нейтрализация

Этот метод очистки направлен на полную нейтрализацию всех патогенных микроорганизмов и других включений, а также на выведение уровня pH воды на нормативные показатели в пределах 6,5-8,5.

Процесс нейтрализации при очистке сточных вод может выполняться несколькими способами. Так, самые часто применимые — такие:

• Процесс смешивания между собой кислых и щелочных сред в виде жидкости;
• Добавление химических реагентов в стоки;
• Фильтрация сточных вод с кислотным содержимым при использовании нейтралиузющих реагентов;
• Нейтрализация любых газов в сточной воде при помощи щелочных реагентов;
• Добавление в стоки с кислотным содержимым аммиачного раствора. Здесь же для нейтрализации кислот в воде можно применять цемент; гидроксид кальция и доломит.

Окисление грязной воды

Метод окисления применяется для стоков в том случае, если при отстаивании и механической чистке воды примеси не удаляются. В качестве реагентов используются:

• Бихромат калия.
• Озон. Этот реагент хоть и является качественным и отлично очищает воду, все де используется крайне редко ввиду высокой стоимости процесса очистки. Но при этом стоит знать, что озонирование позволяет очистить воду от ПАВ, любых нефтепродуктов, от красителей и мышьяка, от канцерогенных включений и от фенолов с цианидами.

• Хлор в состоянии газа или в сжиженном состоянии (при этом вода впоследствии должна дополнительно дехлорироваться, поскольку доказано, что хлор вступает в реакцию с компонентами воды и образует таким образом вредную хлорволокнистую кислоту или соляную кислоту).
• Хлорат кальция или диоксид хлора.
• Кислород воздуха, пиролюзит и др.

После процесса окисления все микроорганизмы и патогенные бактерии полностью погибают под воздействием добавленных в стоки реагентов.

Процесс восстановления как метод очистки воды

Этот метод работает по принципу восстановления всех включений до своего первоначального физического состояния с целью последующего их удаления из воды с помощью одного их физико-химических методов:

• Флотации;
• Отстаивания;
• Фильтрования.

В основном такой метод применяется для очистки жидкости от частиц мышьяка, ртути и хрома. В качестве реагентов здесь применяют:

• Сульфат железа;
• Диоксид серы;
• Активированный уголь, водород и пр.

Разница между очищением и обеззараживанием

При очистке удаляются механические и химические примеси.

Важно. Цель обеззараживания – удалить живые микроорганизмы, которые причиняют человеку вред.. К вредным микроорганизмам относятся патогенные и условно-патогенные бактерии, их споры, вирусы, грибки, гельминты и их яйца

К вредным микроорганизмам относятся патогенные и условно-патогенные бактерии, их споры, вирусы, грибки, гельминты и их яйца.

Методы обеззараживания:

1. Химические: обработка воды озоном, диоксидом хлора, гипохлоритом натрия, полимерными антисептиками. Эти вещества убивают патогенов или делают их неспособными к размножению;
2. Физические: обработка воды ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком;
3. Комплексные: комбинирование химических и физических методов.

Как нейтрализовать стоки

Нейтрализация стоков способствует нормализации водородного показателя. Такой химический состав воды неопасен для человека и природы. Её можно использовать повторно для различных нужд.

Процесс нейтрализации основан на применение реагентов, которые используются с учетом концентрации и составных элементов кислой среды. Специалисты выделяют 3 вида стоков с кислотами:

• преобладание слабых кислот;
• наличие сильных кислот;
• преобладание серной и сернистой кислоты.

Нейтрализация вод с серной кислотой зависит от используемого реагента. Процесс протекает по разным уровням. Если использовать известковое молоко, тогда в остаток выпадет гипс. Он будет оседать на стенках труб.

Чтобы нейтрализовать щелочные воды, применяют кислоты или кислые газы. С помощью последней технологии осуществляется одновременная нейтрализация стоков и очистка от вредных компонентов газов. Чтобы рассчитать количество необходимого кислого газа, определяется уровень массотдачи. Подобная технология считается ресурсосберегающей, так как она ликвидирует сброс стоков, сокращая потребление свежей воды, экономя тепловую энергию на её подогрев.

При разработке технологической схемы по нейтрализации сточных вод учитывается:

• возможная одновременная нейтрализации поступающих со стоками щелочей и кислот;
• наличие щелочного резерва;
• природная нейтрализация водоемов.

Для реализации рассматриваемого процесса используется специальное оборудование. Нейтрализация осуществляется в накопителе, отстойнике либо осветителе. Выбор оборудования зависит от климатических условий, длительности хранения стоков.

Для реализации нейтрализации в стоки добавляют разные химикаты, которые вступаю в реакцию с кислотами или щелочами образуют взвесь. Она выпадает в осадок. Её объем определяется по следующим показателям:

• количество металлов, ионов кислот в исходной воде;
• количество и вод применяемого реагента;
• используемый уровень осветления.

Обзор сооружений

Вид сооружения для очистки воды определяется методикой, которую выбирает предприятие или застройщик. Стоит подробнее рассмотреть, какой вид оборудования используют для устранения из воды вредных веществ и других загрязнений.

Решётки

Представляют собой устройства механического типа, посредством которых удаётся удалить из поступающих стоков крупный мусор. Воду пропускают через стержни, расстояние между которыми определяется предварительными расчётами. В зависимости от степени загрязнения определяется шаг и количество стержней решётки.

Функции подобных устройств:

• снижение нагрузки на оборудование следующих этапов;
• удаление крупных примесей и осадков;
• обеспечение защиты оборудования от повреждения.

Производители выпускают решётки стационарного и самоочищающегося типа, а также специальные дробилки.

Песколовки

Специальное оборудование для чистки сточных вод. С помощью песколовок из стоков выводят тяжёлые и твёрдые примеси органического происхождения, к числу которых относят:

• гравий;
• песок;
• кости и их осколки;
• шлак.

С помощью песколовок удаётся извлечь из воды частицы бетона и бой стекла. Процесс осуществляется посредством задействования центробежной силы и учёта разных плотностей обрабатываемых веществ. Производители выпускают несколько видов песколовок. Они могут быть вертикального или горизонтального типа, а также аэрируемыми и центробежными.

Отстойник

Ёмкость для накопления жидкости с целью её отстаивания для получения осадка из взвесей и примесей механического типа.

Выпускают следующие виды отстойников.

Горизонтальные. В этом случае стоки текут параллельно земле, что обеспечивает надёжную работу устройства.

Гидроциклоны

Гидроциклоны – специальные аппараты, посредством применения которых удаётся устранить из жидкости мелкие и твёрдые виды загрязнений. Удаление происходит в потоке с учётом центробежной силы, организованной вращением жидкости внутри.

Подобные устройства распространены на сильнозагрязнённых песком стоках и пульпах, так как с помощью такого оборудования удаётся организовать очистку больших объёмов.

Сетчатый фильтр

Аппарат, очистка воды в котором проводится путём пропускания загрязнённой жидкости через сетчатые элементы. Чаще остальных в качестве таких элементов выступают плетёные сетки из стальной проволоки или волокна из полимера. Размер ячеек сетки определяется количеством поступающей жидкости.

Дисковые фильтры

Основу оборудования составляет наборный картридж, в котором собрано несколько пластиковых дисков для образования полей фильтрации. На поверхности каждого диска нанесена насечка определённого размера. Когда каналы пересекаются, диски формируют поры, в которые проникают примеси и удерживаются там.

Блоки биологической очистки

Блоком выступает аэротен – особая ёмкость, внутри которой живут и размножаются простые микроорганизмы: бактерии и микробы. Их жизнедеятельность поддерживается посредством обогащения стоков кислородом. За счёт их работы и происходит очистка поступающих вод.

Биопрепараты

Биопрепараты применяют для выполнения таких задач:

• Разложения органики: жиров, углеводов, белков;
• Стимуляции работы активного ила;
• Сокращения объема побочных продуктов в виде осадка;
• Ускорения процесса переработки;
• Снижения показателей биохимического потребления кислорода (БПК, ХПК);
• Наращивания и восстановления активного ила.

Производители выпускают препараты, где сконцентрировано определенное количество штаммов натуральных бактерий.

Каждый биопрепарат содержит разные штаммы микроорганизмов, которые подбираются в зависимости от состава сточных вод.

Внимание. Производитель в описании своей продукции указывает, с какими загрязнениями она справляется.. Популярные биопрепараты:

Популярные биопрепараты:

Название	Цель использования	Цена
Biofos	Очистка бытовых сточных вод	43 р./25 мг
bioExpert BIO STARTER	Стимуляция развития активного ила в септике или выгребной яме	565 р./400 г
Unibac (compost, start, winter, effect)	Очистка бытовых и промышленных стоков, наращивание активного ила	470-750 р./0,5 л.

Физико-химическая обработка стоков

Подобное воздействие на стоки позволяет добиться качественной очистки воды от сложных примесей. Физико-химические методы очистки сточных вод бывают разнообразными и варьируются по схемам от типа мусора в стоках.

Коагуляция

Этот метод воздействия на воду применяется с целью преобразования примесей в жидкости в осязаемые хлопья. Такой эффект достигается путем введения в воду специальных реагентов. В результате мусор в виде образовавшихся хлопьев удаляется из жидкости путем фильтрования или отстаивания.

Чаще всего такой метод обработки стоков используется на предприятиях, работающих с химикатами, целлюлозой, нефтью. Кроме того этот метод применяется и в легкой/текстильной промышленности.

Адсорбция

Метод, направленный на поглощение вредных примесей адсорбентом непосредственно в водной среде. Такую схему очистки воды применяют в том случае, если стоки богаты фенолами, пестицидами и гербицидами, ПАВ и красителями, а также ароматическими примесями и пр. Метод адсорбции бывает двух видов:

• Регенеративный. В этом случае адсорбированное вещество можно извлечь из адсорбента и в дальнейшем утилизировать.
• Дегенеративный. Здесь примеси уничтожаются вместе с адсорбентом в неизменном виде.

Метод адсорбции может быть эффективен на 80-95%, но при этом качество и эффективность метода зависят от таких параметров:

• Природа и тип адсорбента;
• Количества и состояния примесей в воде;
• Площади обрабатываемой поверхности стоков;
• Глубина воды, на которую воздействуют адсорбентами.

В качестве реагентов-пожирателей используют торф, силикагель, активную глину, золу и пр. Адсорбция происходит при постоянном и усиленном перемешивании сточной воды с адсорбентом и пропускании её через специальные фильтры.

Флотация

Метод обработки воды воздухом. То есть схема действий такова:

• При флотации в сточную загрязненную жидкость нагнетают воздух, в результате чего в воде образуются пузырьки воздуха.
• Они в свою очередь взаимодействуют в процессе с молекулами примесей, и таким образом формируют на поверхности воды пену.
• Пенный мусорный слой флотации при удаляется с зеркала воды специальными установками.

Экстракция

Этот метод обработки загрязненной жидкости используется в том случае, если есть необходимость удалить из воды растворенную органику, представляющую после извлечения техническую ценность. Таковыми могут являться жирные кислоты или фенолы.

Процесс происходит по такой схеме:

• В стоки вводят экстрагент;
• По прошествии времени эксрагируемое вещество достигает такой концентрации, которая позволяет беспрепятственно извлечь его из воды без потери его первоначальных свойств;
• Далее экстрагент удаляется из воды и происходит химическая его обработка с целью отделения примесей.
• После этого примеси используются по назначению или утилизируются, а экстрагент применяется повторно.

Ионный обмен в стоках

Этот метод применяют для извлечения из грязной жидкости таких веществ, как хром, медь, цинк, мышьяк или ртуть, свинец и медь. Отделение подобных примесей от воды происходит за счет взаимодействия ионов, находящихся в стоках и ионов ионита, введенных в воду.

Помимо перечисленных методов очистки сточных вод в промышленности также используют такие методы как обратный осмос, элекрофлотация и пр. Таковые относятся к физико-химическим способам очистки и имеют различную эффективность в зависимости от первоначального способа загрязнения стоков и типа загрязнителя в ней.

Химические

Сущность химических способов заключается в ведении специальных веществ. При осуществлении нейтрализации кислот и щелочей вводят специальные реагенты (известь, аммиак), а при осуществлении окисления — различные окислители (перманганат калия, газообразный и сжиженный хлор).

Это позволяет устранить токсичные соединения. К этим мероприятиям прибегают с целью устранения растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения.

Технологическая схема химического способа очистки воды

Основные физико-химические методы

При проведении физико-химических методик происходит устранение примесей неорганического происхождение и разрушение примесей органического происхождения.

К ним относятся следующие методы:

• Флотация. Через сточные воды пропускается воздух. Газовые пузырьки захватывают поверхностно-активные вещества (ПАВ), масла и ряд иных загрязнений, формируя на поверхности пенообразный слой, который с легкостью устраняется;
• Коагуляция. Этот способ подразумевает введение коагулянтов (к примеру, солей аммония или меди) с целью формирования осадков в виде хлопьев, которые, как и пенообразный слой, без проблем устраняются;
• Сорбция. С помощью данной методики происходит извлечение ценных растворимых веществ с дальнейшей утилизацией. Для ее проведения используют вещества, способные поглощать загрязнения (например, силикагель или активированный уголь).

Что такое химическая очистка?

О том, что такое химическая обработка и нейтрализация стоков и какие бывают физико-химические методы очистки загрязненной воды, разбираемся в нашем материале.

Стоит знать, что при обработке стоков одним из приведенных выше методов количество взвесей в воде может варьироваться от 1 мг/литр воды до 30гр/литр. Но в любом случае очистка воды с использованием химии или физико-химическими и является эффективной и работает лишь после механической обработки воды.

При химической очистке стоков используют такие основные реагенты:

• Хлор;
• Перманганат калия (марганец);
• Озон;
• Серная и соляная кислоты;
• Гидроксид натрия;
• Известь и пр.

Химическая обработка загрязненной воды не является окончательным этапом в осветлении стоков. Чаще всего за ней следует и биологическая чистка.

Химическое обеззараживание сточных вод происходит несколькими способами:

• Нейтрализация. В этом случае при помощи реагентов происходит обезвреживание всех патогенных микроорганизмов и выведение воды к оптимальному уровню pH.
• Окисление стоков. То есть обработка вредных веществ в воде с целью их нейтрализации.
• Восстановление. Способ очистки, позволяющий восстановить имеющиеся примеси до своего первоначального состояния с целью их удаления.

Рассмотрим подробнее все этапы химического воздействия на стоки.

Что представляет собой прибор?

Самым эффективным методом качественной очистки воды признана дистилляция. Процесс дистилляции очень похож на природный круговорот воды (испарение – конденсация – выпадение осадков) и он очищает любую воду, независимо от её первоначальных технических параметров.

Определение и описание внешнего вида

Дистиллятор представляет собой прибор, который может за короткое время очистить исходную жидкость любой жёсткости до такого состояния, чтобы она соответствовала требованиям ГОСТ 6709-72.

Используется при этом минимум ресурсов. Само устройство – это система обратного осмоса двух ступеней очистки.

Благодаря этому из воды не только убираются 98 % примесей, солей, отложений тяжёлых металлов, механических загрязнений, но и качество самой воды повышается.

позволяет применять её в тех сферах промышленности, где требуется

Чем чище будет вода, тем лучше будет готовая продукция и тем меньше отложений останется на самом оборудовании.

Обратите внимание! Если вода содержит в себе много примесей и загрязнений, то двухступенчатая очистка как раз и помогает избежать коррозии металла, трубопроводов и рабочих приборов, тем самым увеличивая срок их эксплуатации.

Принцип работы и устройство

Принцип работы прибора состоит в том, что вода проходит 2 этапа очищения.

Перед тем, как попасть в насос, она проходит первую стадию – устранение механических загрязнений в фильтре грубой очистки.

Все взвешенные частицы размерами свыше 5 мкм должны быть удалены.

Затем, немного очищенная вода, проходит под давлением через насос в специальную ёмкость, в которой она разделяется при помощи мембранного фильтра на 2 части: очищенная и концентрат. Последний утилизируется в дренажные каналы.

Оставшаяся часть подаётся ещё одним насосом в другую ёмкость, где, проходя через мембранный фильтр (с более мелкими порами), она опять разделяется.

Интересно! второй мембранный фильтр устраняет из воды соли кальция, магния, примеси.

Полученный концентрат уже не такой загрязнённый, как в первый раз, поэтому его можно использовать в технических целях. А очищенная двумя стадиями вода направляется в последний резервуар. Она готова к применению в дальнейших промышленных целях.

При системе обратного осмоса не применяются никакие химические реагенты, поэтому вода соответствует требованиям ГОСТ и экологическим нормам.

Промышленный прибор состоит из:

• фильтра грубого очищения (первый этап очистки);
• насоса (для подачи воды по трубопроводам и обеспечения давления в системе);
• фильтра мембранного (второй этап очистки);
• блока автоматики (для автоматизации рабочего процесса);
• блока измерительных приборов (для отслеживания контролируемых параметров давления в системе и объёма воды);
• блока промывки (для промывки всей системы после очистки воды);
• реагентного бака (для восстановления очистительной способности мембранного фильтра);
• ёмкостей для сбора и хранения дистиллята.

Если воду требуется дополнительно обеззаразить, то в комплектацию прибора может входить система обработки жидкости ультрафиолетом.

Особенность! замену мембранных фильтров нужно проводить минимум 1 раз в 2-3 года. Учитывая объём проходящей через них жидкости – это очень редко и практично.

Преимущества и недостатки

К преимуществам аппарата для очистке на производстве можно отнести:

1. Получение дистиллята наивысшего качества.
2. Очистка от всех примесей и загрязнений.
3. Полная автоматизация рабочего процесса.
4. Рациональное использование ресурсов воды.
5. Редкая замена комплектующих элементов.
6. Отсутствие нагрева или кипячения воды (устройство очищает воду с исходной температурой).
7. Универсальность (возможность модернизации системы под определённые производственные цели).
8. Простота конструкции, её монтажа и обслуживания.
9. Безопасность в работе.
10. Компактные размеры (габариты устройства позволяют рационально использовать площадь производственного помещения).

Среди недостатков можно выделить только высокую стоимость оборудования. Но поскольку качество очистки – наилучшее, то цена прибора соответствующая.

Нормы для слива в канализацию

Нормативами предусмотрены единые требования к воде, сливаемой в канализацию, независимо от характера деятельности предприятия. В регламентирующих документах оговорена возможность отклонения величины рН от нейтрального значения (7) на 1,5 единицы в обоих направлениях.

Помимо этого указаны следующие максимально допустимые показатели:

• концентрация нерастворенных веществ 500 мг/л;
• превышение химического потребления кислорода по отношению биологическому в течение 5 суток в 2,5 раза;
• увеличение соотношения ХПК/БПК в течение 20 суток в 1,5 раза.

Стоки не должны содержать:

• горючие;
• радиоактивные вещества;
• соединения, при разложении которых образуются легко взрывающиеся газы.

Не допускается присутствие в сливных водах веществ, способных разрушить канализацию.

Возможные проблемы и последствия плохого очищения

Требования к очистке ХБС с каждым годом становятся строже. Поскольку объемы отработанной жидкости после жизнедеятельности человека и производственных процессов увеличиваются, значительно повышается и уровень загрязнения. Это негативно сказывается на качестве жизни людей.

Нецелесообразная установка очистных сооружений приводит к ряду негативных последствий. Бытовые сточные воды попадают в водоемы, в которых на фоне загрязнения понижается процент содержания кислорода. Это приводит к размножению микроорганизмов, что отрицательно сказываются на растительном и животном мире.

Важно! При обилии органических веществ в такой воде становится опасно даже купаться.

Биологические методы

Биологическая очистка сточных вод основывается на внедрении специальных видов бактерий, способствующих разложению органических веществ на безвредные в экологическом плане элементы.

Иными словами нефть и ее производные выступают основой рациона питания для некоторых микроорганизмов. Технологически такие процессы протекают в естественных или искусственно созданных биологических фильтрах.

Для этого используют:

• биологические пруды;
• поля фильтрации;
• поля орошения.

Упрощенно биофильтр представляет собой резервуар, заполненный фильтрующим материалом (щебень, керамзит, полимерная крошка и т.п.), поверхность которого заселяется активными микроорганизмами.

Стоки, проходящие через такой фильтр, очищаются от органических примесей и становятся пригодными для дальнейшего использования.

Справка. С целью активизации процесса очистки применяется искусственная аэрация — принудительное насыщение стоков кислородом в специализированных сооружениях — аэротенках и окситенках. Последние представляют собой усовершенствованные версии биологических фильтров.

Виды сооружений

В таблице охарактеризовано оборудование, которое применяется на разных этапах очистки стоков.

Для механического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Песколовки	Горизонтальные или вертикальные установки продолговатой формы.	Вода движется по оборудованию со скоростью 0,15-0,3 м/с. При таком темпе минеральные примеси диаметром от 0,25 мм оседают на дне, а мелкие частицы органики остаются в воде.
Отстойники	Резервуары, где вода стоит или очень медленно двигается.	Механические примеси оседают на дно под силой земного притяжения.
Решетки	Фильтрующее полотно из металлических стержней, которые находятся на расстоянии 2-8 мм друг от друга.	Вода проходит через стержни, а крупный мусор задерживается.
Нефтеловушки и нефтепескоуловители	3-4 отдельных камеры, соединенных между собой.	В камерах стоки отстаиваются, проходят через решетку и коалесцентный фильтр, сорбционные материалы.

Для физико-химического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Флотаторы	Резервуары, в которых образуются пузырьки газа. Они генерируются электронасосом / в процессе электролиза / вращающимися турбинами.	Пузырьки газов поднимаются и захватывают с собой мелкодисперсные частицы.
Флокуляторы	Система труб, в которых коагулянт смешивается со стоками, и происходит химическая реакция.	Коагулянты объединяются с загрязнениями, образуют крупные хлопья и выпадают в осадок.

Для биологического этапа:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Аэротенки	Прямоугольный резервуар, по которому протекают стоки, смешанные с активным илом.	Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Мембранные биоректоры	Аэротенк с мембраной, которая задерживает активный ил после переработки органики.	Аэробные бактерии в присутствии кислорода расщепляют органику. О2 подается механическими или пневматическими аэраторами.
Биофильтры	Резервуар с загрузочным материалом, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов.	Воды проходят через пористый фильтр-загрузку. Биологическая пленка на гранулах расщепляет загрязнения.

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Неподвижные перегородки	Установки с фильтрующим полотном разной пористости.	Вода проходит через фильтры, и загрязнения остаются за разделительным полотном.
Зернистые фильтры	Гранулированные пористые материалы, которые засыпаются в трубы, резервуары, колбы.	Вода проходит через гранулы абсорбирующего материала, и загрязнения накапливаются на их поверхности.
Ультрафильтрационные системы	Фильтры, оснащенные мембранами – материалами с размером пор до 0,2 мкм.	Мембраны пропускают воду, а высокомолекулярные загрязнения (99,9% примесей) задерживают.

Оборудование для дезинфекции:

Установка	Что собой представляет	Принцип работы
Озонаторы	Электрические установки с длинными шлангами. Приборы генерируют озон, который по трубкам проникает в воду.	Озон окисляет липиды и липопротеины клеточной стенки бактерий. Это приводит к структурным изменениям, несовместимым с жизнью клеток.
УФ-обеззараживатели	Аппараты, оборудованные несколькими лампами. Они погружаются в воду и там излучают УФ-лучи.	Лампы генерируют волны длиной 200-280 нм. Они разрушают генетический аппарат вредоносных бактерий и вирусов, что не дает им размножаться.

Какие сооружения и станции используют для очистки загрязнений сточных вод.

3.1. Разновидности способов биологической очистки.
Все способы биологической очистки делятся на естественные и искусственные.

3.2. Технологическая схема процесса станции биологической очистки сточных вод.

А теперь рассмотрим, как на практике работает очищение воды биологическим способом в очистных сооружениях.

В очистных сооружениях биологического типа процессы расщепления органических веществ происходят в одном резервуаре, но в разных отсеках (зонах). Это значительно сокращает площадь, отводимую под станции биологической очистки.

В Первой аноксидной зоне удаляются азоты нитратов из возвратного активного ила, во второй — нитраты, образуемых в ходе процесса нитрификации в аэробной зоне для обеспечения требуемого качества очищенной воды по N-NO3.

На производительность процесса биологического удаления фосфора влияют: сколько времени сток нахождится в анаэробной зоне, сколько времени сток требуется для прохождения аноксидной и аэробной зон, какова масса легкоокисляемых органических соединений, возраст активного ила, концентрация нитратов в анаэробной зоне.

Физико-химические методы очистки сточных вод

Основное научное направление научно-инженерного центра «Потенциал-2» — теоретические и экспериментальные исследования физико-химических процессов фазово-дисперсного превращения примесей и методов их извлечения при очистке природных и сточных вод. На основе современных достижений химии и технологии воды развита классическая концепция разделения примесей по фазово-дисперсному состоянию, установлены новые закономерности процессов окисления, восстановления, коагуляции и газообразования при электрохимической и химической очистке сточных вод, а также при разделении фаз отстаиванием, флотацией и фильтрованием.

На базе собственных теоретических и экспериментальных исследований разработаны оригинальные методы физико-химической, электрохимической, гидромеханической, флотационной и комбинированной очистки природных и сточных вод и определены высокоэффективные технологические схемы. Научно обоснованы условия создания систем комплексной очистки сточных вод и систем рационального использования очищенной воды в водном хозяйстве, в том числе локальных и централизованных водооборотных систем.

Во всех технологических схемах применяются комбинированные физико-химические методы очистки сточных вод, включающие электрохимическую или химическую обработку, разделение фаз отстаиванием или флотацией и фильтрованием на завершающей стадии. При необходимости технологические схемы дополняются блоками, обеспечивающими биологическое окисление или восстановление примесей, адсорбцию остаточных органических соединений, обессоливание и обеззараживание очищенной воды. Также разрабатываются технологические схемы по индивидуальным заказам с учётом требований Потребителя.

Физико-химические и химические методы очистки

Такие методы эффективны для очистки стоков от растворённых веществ и некоторых взвешенных примесей.

Одним из таких методов является флотация. Этот способ является одновременно и физико-химическим, и механическим. Он позволяет извлечь частицы, которые плохо смачиваются водой (гидрофобные) и поднять их на поверхность вместе с пузырьками газа или жиров. Он применяется в различных областях, а при очистке воды позволяет уменьшить содержание некоторых твёрдых и органических примесей. Метод считается довольно эффективным, так как с его помощью удаляют 9/10 всех примесей.

Применение сорбентов также может использоваться для очистки загрязнённых вод. Адсорбция может быть физической и химической. В качестве сорбентов используют высокопористые материалы: торф, глины, золу и другие.

Коагуляция представляет собой процесс укрупнения частиц за счёт их слипания друг с другом. При этом мельчайшие коллоидные взвеси, которые не удалось удалить механическими способами, превращаются в более крупные частицы, оседающие на дно. Коагуляция может начаться при введении в раствор специальных реагентов (флокуляция, гетерокоагуляция), либо под действием электрического тока (электрокоагуляция).

Метод ионного обмена. Он основан на взаимодействии между ионами загрязняющих веществ и твёрдого вещества – ионита. При очистке сточных вод иногда применяются ионообменные фильтры. Одним из видов ионного обмена является электродиализ. В данном случае вещества перемещаются под влиянием электрического поля, а сам ионный обмен происходит на ионообменных мембранах.

Иногда для очистки вод применяется выпаривание. Оно позволяет увеличить концентрацию растворённых веществ, после чего происходит кристаллизация. Такую очистку можно проводить только при высоких концентрациях загрязняющих веществ.

Очистка вод озоном

Технология очистки стоков, основанная на применении озона, направлена на разрушение многих примесей и органических веществ. Одновременно с окислением жидкость обесцвечивается, обеззараживается. Из неё устраняются запахи и привкус. Озон – окислитель, которые воздействует на органические и неорганические вещества, входящие в состав стоков в растворенном виде.

Озон легко устраняет фенол, нефтепродукты, сероводород, цианид. Одновременно он воздействует на разные микробы. В процессе озонирования на локальной очистительной станции применяют 2 технологии:

• катализ;
• озонолиз.

При этом озон воздействует по одному из следующих принципов:

1. Применение 1 атома кислорода.
2. Озон присоединяется к веществу, способствуя образованию озонида.
3. Усиленное воздействие кислорода воздуха.

Электрохимическая технология очистки стоков основана на их электролизе. Химическое превращение веществ зависит от вида и материала используемых электродов. В основе методики находится катодное восстановление, анодное окисление стоков.

Данная методика считается энергозатратной. Технология работает медленно, поэтому её используют для очистки малых объемов вод либо при наличии в жидкости концентрированных загрязнений. В качестве анода применяется графит, рутений, магний.

Опасным явлением в процессе электрохимической технологии окисления считается смещение газов, которые выделяются в процессе очистки. Это может спровоцировать взрыв. Чтобы это предотвратить, между электродами устанавливают диафрагмы их асбеста, керамики и стекла.

Чтобы очистить стоки, применяют большое количество окислительных частиц и высокоэнергетическое излучение. Если методика применяется на локальной очистительной станции, тогда в качестве источника излучения используется радиоактивный цезий либо кобальт.

Если из сточных вод нужно удалить мышьяк, хром, используется технология восстановления. Ртутное неорганическое соединение превращается с металлическое соединение при помощи реагентов. Затем проводится флотация, фильтрация и отстаивание.

Чтобы связать мышьяк, применяется диоксид серы. Полученные соединения удаляются из стоков методом осаждения. Хром с 6-тью валентами восстанавливается до трехвалентного уровня. Для этого применяются разные реагенты. Затем гидроксид осаживается в отстойнике.

Как выбрать методы очистки

Методы очистки воды достаточно разнообразны, по этой причине выбрать оптимальный вариант – не простая задача. Это объясняется тем, что в водах находится много видов загрязняющих веществ, а требования к очищенному продукту достаточно высоки. Чтобы выбрать метод очищения, нужно учитывать и состав, и дальнейшие требования к готовому продукту. Чтобы получить техническую воду нужно обязательно оценивать метод очистки с экономической стороны. Экономически выгодными являются системы очистки с замкнутым механизмом использования.

Обеззараживание сточных вод

Чтобы провести обеззараживание (дезинфекцию) сточных вод применяется хлор или же хлорная известь. Используются специальные емкости, в которых происходит соединения хлора или хлорной извести с жидкостью. По своей конструкции данные резервуары напоминают отстойники. В процессе возникает осадок, его нужно обработать. Делают это такими способами:

• С помощью сушки;
• Обезвоживания;
• Перегнивания (сбраживания).

Также используют приборы с ультрафиолетовым облучением. Его используют вместе с обработкой хлором на протяжении получаса.

Кроме стационарных станций очищения есть и мобильные очистные станции. Они подходят для очистки небольших объемов жидкости.

Если все перечисленные методы очистки производственных сточных вод бессильны и не могут дать необходимого результата, то в таком случае проводят термическую утилизацию. Сточные воды сжигают в разных установках, печках, горелках.

За границей популярным является термическое разложение, но, к сожалению, этот способ достаточно дорогой, поэтому в нашей стране он не распространен. У нас используется другой метод. Он предусматривает впрыскивание технологических стоков в распыленном состоянии в факел, которые, когда сжигает, образует жидкое топливо. Жидкость при этом испаряется, и все вредные вещества разлагаются до воды и углекислый газ.

Заключение

Физико-химические методы предназначены для удаления нерастворимых наночастиц загрязнений, которые не извлекаются в ходе механической очистки и не разлагаются микроорганизмами.

Эффективность процесса достигает 80-99%. Для очистки применяют химические реагенты и используют законы физики. Методы используются самостоятельно или в комплексе с другими.

Широко распространенные способы – коагуляция, флокуляция, флотация, адсорбция. Самые эффективные – мембранные и электрохимические методы. Но им часто предшествует дополнительная очистка. Методы подбираются предприятиями индивидуально в зависимости от состава сточных вод.