Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Теоретические основы методов глубокой очистки и обеззараживания сточных вод


Теоретические основы методов глубокой очистки и обеззараживания сточных вод

Существующие очистные сооружения в основном не обеспечивают нормативные требования к сбросу очищенных сточных вод, поэтому требуется их доочистка. Чаще всего полная биологическая очистка дополняется сооружениями фильтрации очищенных сточных вод, глубокой биологической очисткой от биогенных элементов в биологических окислителях и биопрудах, физико-химическими методами доочистки или комбинацией этих методов. В особых случаях необходимая степень глубокой очистки достигается только при использовании сорбции на активированном угле.

Все эти мероприятия направлены на получение минимальных допустимых концентраций органических соединений, азота, фосфора и других специфических компонентов (например, нефтепродуктов, СПАВ, эфирорастворимых веществ, тяжёлых металлов и других компонентов).

Глубокая очистка сточных вод необходима перед использованием их в системах повторного и оборотного водоснабжения промышленных предприятий, в сельском хозяйстве. В зависимости от требуемой степени глубокой очистки капитальные вложения на строительство сооружений глубокой очистки увеличивают общие затраты на 30-100% и требуют привлечения дополнительных материалов: реагентов, ионообменных смол, активированного угля.

Глубина доочистки сточных вод, используемых в замкнутых системах водоснабжения предприятий, зависит от технологических требований к её качественным показателям и в некоторых случаях эти требования могут быть менее жесткие, чем к качеству очищенной воды перед сбросом в водоемы.

Рассматриваемые методы глубокой очистки сточных вод можно разделить на: – глубокую очистку сточных вод от органических загрязнений и взвешенных веществ; – глубокую очистку сточных вод от биогенных элементов; – глубокую очистку сточных вод от отдельных компонентов; – удаление из очищенных сточных вод бактериальных загрязнений (дезинфекция или обеззараживание сточных вод); – насыщение сточных вод кислородом.

Сооружения доочистки сточных вод от взвешенных веществ и органических загрязнений. Наиболее распространенными методами глубокой очистки биологически очищенных сточных вод являются процеживание и фильтрование.

Процеживание сточных вод. Для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ широкое распространение получил метод процеживания сточных вод на микрофильтрах (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Схема устройства микрофильтров:
1 – сточная вода на доочистку; 2 – впускная труба; 3 – барабан микрофильтра; 4 – сетчатые стенки; 5 – промывные трубы; 6 – промывная вода; 7 – очищенная сточная вода

Принцип работы микрофильтров заключается в следующем. Сточная вода из подводящего канала по впускной трубе поступает внутрь барабана микрофильтра, фильтруется через сетчатые стенки и поступает в резервуар, в котором расположен барабан фильтра. Затем из резервуара через водослив изливается в отводящий канал фильтрата. Хлопья активного ила, водоросли и другие плавающие загрязнения задерживаются на сетке с размерами отверстий 35 мкм. При вращении барабана сетка с прилипшими к ней загрязнениями поступает в зону действия промывных труб, промывается и вновь погружается в воду.

Фильтрация сточных вод. При фильтровании биологически очищенной сточной жидкости происходит снижение содержания взвешенных веществ путем изъятия частиц активного ила и накопления их в фильтрующей загрузке. Этот процесс близок к тем процессам, которые характерны для фильтров систем водоснабжения.

Теоретические закономерности процесса фильтрования малоконцентрированных суспензий рассматривались многими авторами. Наибольшее признание и применение получила теория, разработанная проф. Д.М. Минцем, рассматривающая очистку воды при фильтровании как результат двух одновременно протекающих процессов: адсорбции частиц взвеси к поверхности зерен фильтрующего материала и ранее адсорбированным загрязнениям, и их отрыва под действием гидродинамического давления потока жидкости.

В результате действия этих двух факторов происходит продвижение фронта загрязнений в глубь фильтрующего слоя. Накопление загрязнений в толще фильтра приводит к уменьшению размера пор, увеличению истинной скорости фильтрации и росту гидравлического сопротивления фильтрующей среды. Вместе с тем увеличение истинной скорости фильтрации приводит к повышению сил гидродинамического давления потока воды на скопления загрязнений, их отрыву и переносу в последующие по ходу движения воды слои загрузки. По мере заиливания фильтрующего слоя наступает момент, когда вследствие разрушения осадка в толще загрузки и выноса вторичных частиц происходит ухудшение качества фильтрата.

Необходимый напор на применяемых в практике самотечных фильтрах характеризуется сравнительно небольшими величинами (порядка 3 м), определяемыми высотной схемой расположения фильтровальных сооружений. Поэтому наряду со временем защитного действия загрузки t3 необходимо учитывать также время работы фильтра до достижения предельной потери напора tH. Оптимальными считаются условия, при которых t3 = tH.

В зависимости от способа подачи сточной воды на фильтрацию различают: фильтры с нисходящим потоком жидкости; фильтры с восходящим потоком жидкости.

На рис. 14.2 приведены схемы фильтрации очищенных сточных вод.

Рис. 14.2. Схемы фильтрации сточных вод:
1 – фильтры с неподвижной загрузкой и нисходящим потоком воды; II – фильтры с неподвижной загрузкой и восходящим потоком воды; 7 – подача сточной воды;
2 – выпуск очищенной воды; 3 – вода на промывку; 4 – воздух на промывку

При ухудшении качества фильтрата или достижении предельной потери напора фильтр следует промыть; промывка подразделяется на текущую и профилактическую. В зависимости от применяемого сорбционно-го материала в фильтрах промывка может быть водной или водовоздушной и зависит от концентрации взвешенных веществ в промывной воде и грязе-ёмкости загрузки.

Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов. Традиционная биологическая очистка позволяет изъять основную массу органически загрязняющих веществ, но не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и фосфора, а также органических веществ. В процессе очистки происходит трансформация и частичное (до 20-40%) изъятие аммонийного азота и фосфора. При этом в ходе очистки протекают процессы аммонификации и последующей нитрификации азота, а также гидролиз соединений фосфора.

Соединения азота и фосфора, находящиеся в сточных водах, получили название биогенных элементов.

Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванного эвтро-фикацией, которая обуславливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды. Это, в свою очередь, вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов. Водная растительность мешает прохождению света вглубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных организмов и, таким образом, к исчезновению фауны водоемов.

Среди методов очистки сточных вод от соединений азота известны следующие: биологические, физико-химические, электрохимические, методы отдувки, ионного обмена.

Глубокая очистка от отдельных компонентов. К наиболее эффективным методам глубокой очистки сточных вод от отдельных компонентов относится адсорбция, позволяющая добиться их снижения до норм ПДК с одновременной утилизацией или деструкцией извлеченных веществ.

Достоинствами метода являются возможность удаления токсичных и биохимически неразрушаемых веществ, отсутствие вторичного загрязнения воды, надежность в условиях колебания расхода и состава сточных вод, независимость от климатических факторов, компактное аппаратурное оформление, возможность полной автоматизации процесса.

Отсутствие вторичного загрязнения сточной воды при адсорбции сближает ее с такими методами, как фильтрование или гиперфильтрование. Для глубокой очистки от токсичных веществ использование этих методов предпочтительней, чем химическая очистка, так как в результате химических преобразований в сточной воде могут образовываться более токсичные продукты неполной реакции, по сравнению с начальными загрязнениями. Адсорбционный метод также применяется для очистки производственных сточных вод, особенно в случаях резких колебаний состава и расхода сточных вод, при наличии токсичных веществ и отсутствии земельных площадей для размещения сооружений биологической очистки.

Кроме того, этим методом можно достичь такой глубины очистки, которая невозможна при использовании биологических и ряда химических или физико-химических методов. Адсорбция – это изменение (обычно повышение) концентрации вещества вблизи поверхности раздела фаз (поглощение на поверхности).

Молекулы загрязнений сточных вод образуют соединения, которые имеют значительно большую энергию поглощения, чем гидроксильные группы. В этом случае основное значение имеет величина работающих пор, а не химический состав сорбента. Поэтому становится возможным использование природных и искусственных крупнопористых сорбентов для очистки сточных вод от углеводородов, находящихся в эммульгированном виде, от высокомолекулярных веществ и т.д.

В качестве сорбентов применяют различные пористые материалы: активные угли, силикагели, алюмогели, активные глины и земли. Сорбенты характеризуются пористостью, структурой пор и химическим составом.

Наибольшее распространение в глубокой очистке сточных вод от различных трудноизвлекаемых примесей (особенно органического происхождения) получили углеродные сорбенты (активированные угли), ионоак-тивные смолы и клиноптилолиты – естественные неорганические цеолито-вые материалы.

Удаление из очищенных сточных вод бактериальных загрязнений (дезинфекция или обеззараживание сточных вод). Обеззараживание очищенных сточных вод производится с целью уничтожения оставшихся в них патогенных бактерий и устранения опасности заражения водоема. При биологической очистке сточных вод на искусственных сооружениях (на биофильтрах или аэротенках) общее содержание бактерий уменьшается на 95%, при очистке на полях орошения – на 99%. Однако полностью уничтожить болезнетворные бактерии можно только обеззараживанием сточных вод различными дополнительными способами.

Способы обеззараживания сточных вод можно разделить на четыре основные группы: термические; химические с помощью сильных окислителей; олигодинамические (воздействие ионов благородных металлов); физические (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей).
Широко применяется в качестве окислителя хлор, однако существуют и другие окислители: диоксид хлора; озон; марганцевокйслый калий; пероксид водорода; гипохлорит натрия и кальция.

В практике могут использоваться хлор-газ СЬ; диоксид хлора СЮг; гипохлорит натрия NaCIO и гипохлорит кальция Са(С10)2. Хлорная известь в настоящее время применяется незначительно и только для обеззараживания малых количеств сточных вод.

При растворении в воде хлор образует быстро распадающуюся хлорноватистую кислоту.
С12+Н20 £ НОС1 + НС1.

В процессе распада хлорноватистая кислота диссоциирует на ионы НОС1 ^± Н*+ОС1, выделяющийся далее при распаде ОСЬ атомарный кислород оказывает наибольший бактерицидный эффект.

Перечисленные окислители могут вызывать инактивацию кишечных вирусов в результате денатурирования их белковой оболочки. По бактерицидному действию свободные формы хлора примерно в 50 – 100 раз превосходят его связанные формы. Бактерицидный эффект обеспечивается оставшимся после необходимого времени контакта свободным хлором.

В последние годы из-за токсичности хлора и образующихся в процессе реакции его со сточной водой хлорорганических соединений (диоксины и др.) применение хлора ограничивается, поэтому в ряде случаев применяются комбинированные методы обеззараживания воды, включающие в различных сочетаниях перечисленные выше методы с учетом местных условий конкретного водоисточника.





Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум