Методы очистки сточных вод

     Обратный  осмос достаточно широко используется для обессоливания воды,  в  системах  водоподготовки  предприятий  различных отраслей промышленности,  для  очистки  промышленных  и  городских сточных вод, очистки  водопроводной воды. Достоинством этого  процесса является достаточно небольшие  габаритные размеры установки,  которая  включает в себя в качестве основных элементов насос высокого давления и мембранный модуль. Кроме того, обратный осмос отличают: высокая степень очистки,  стабильное качество очищенной воды, универсальность метода, возможность работы при обычных температурах,  длительный  срок службы современных мембран, возможность одновременного выделения ценных компонентов. В качестве недостатка можно отметить неизбежное увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности мембран. Это приводит к уменьшению срока службы мембран и уменьшению производительности.

     Процесс мембранного разделения зависит  от гидродинамических условий и  конструкции аппарата, давления, температуры, концентрации и кислотности раствора.  С ростом давления обычно повышается производительность,  так  как  растет  движущая  сила  процесса.  Но при этом происходит уплотнение материала мембран и снижается ее проницаемость. Кроме того, при повышении температуры происходит усадка и стягивание пор мембран, что тоже снижает движущую силу, возрастает скорость гидролиза мембран и уменьшается срок их службы.Увеличение концентрации раствора приводит к росту осмотического давления растворителя,  повышению  вязкости  раствора  и росту концентрационной поляризации поверхности мембран, то есть к снижению их проницаемости и селективности.

     Конструкция аппаратов для проведения обратного  осмоса и ультрафильтрации должна обеспечивать простоту сборки и монтажа, большую поверхность мембран в единице раствора, механическую прочность и герметичность. Для обратного осмоса, как правило, используют плоскокамерные,  трубчатые и рулонные аппараты;  для  ультрафильтрации - плоскокамерные и трубчатые; для  микрофильтрации - те же аппараты, а также обычные патронные фильтры.

     Мембранная  технология получает все большее  распространение как в промышленном, так и в бытовом использовании. Это связано с общими преимуществами методов:  стабильно  высокое качество очищенной воды; мембрана, в отличие  от других водоочистных систем, не накапливает  внутри себя примеси, что исключает  вероятность их попадания в очищенную  воду; достаточно низкие эксплуатационные затраты; экологическая безопасность - отсутствие химических сбросов и  реагентов; компактность установок  и минимальное внимание со стороны  персонала. 

Глава 6. Термоокислительные методы очистки сточных  вод

     6.1 Теоретические положения  термоокислительных  методов очистки  сточных вод

     Для большой группы промышленных сточных  вод применение типичных механических, биологических, физико-химических и  других методов очистки зачастую не дает требуемых положительных  результатов.  Особенно затруднительна очистка стоков с большим спектром и высокой концентрацией органических и минеральных веществ. В таких  случаях применяют термоокислительные методы, суть которых заключается  в окислении при повышенной температуре  органических веществ до нетоксичных  газообразных соединений. Сжигание же вод с минерализованными примесями может приводить к образованию твердого остатка или жидкого расплава.

     Эти методы подразделяются на парофазное окисление (или огневой метод), жидкофазное  окисление (метод Циммермана) и парофазное каталитическое окисление.

     Окончательный выбор метода обусловливается следующими факторами:  количество и состав сточных вод,  их  исходная  теплотворная способность, наличие  у предприятия энергоресурсов и  катализаторов, возможность и целесообразность использования очищенных стоков, экономичность процесса 

     6.2 Огневой метод

     Огневой метод является наиболее универсальным, надежным и эффективным из всех термоокислительных методов. Суть  его  заключается  в следующем. Сточные  воды  в  распыленном  состоянии вводятся в высокотемпературную зону горения  органического топлива. При  этом  вода полностью испаряется,  токсические  органические вещества,  подвергаясь  термическому окислению кислородом печной атмосферы, образуют нетоксичные  продукты полного сгорания. Минеральные  же примеси переходят в твердые  или расплавленные частицы, которые улавливаются в пределах рабочей камеры и выводятся из нее в виде расплава или уносятся с дымовыми газами.

     К недостаткам огневого метода относятся  большой расход топлива и необходимость  перегрева водяного пара почти до тысячи градусов Цельсия из-за присутствия  минеральных примесей.

     Эффективность работы огневой установки во многом зависит от принятой технологической  схемы и типа реактора. Выбор же реактора и его оформление также  определяется многими факторами, главным  из которых является физико-химический состав сточных вод. С учетом всех этих факторов сточные воды анализируются и относятся к определенному типу, после чего выбирается вид реактора и его технологическое оформление. При огневом обезвреживании сточных вод используют камерные и шахтные печи, печи с псевдоожиженным слоем и циклонные топки, или реакторы.

     Камерные  и шахтные печи используются в основном для обезвреживания сульфитных щелоков, сточных вод анилинокрасочной промышленности,  производства фенолформальдегидных смол, пластмасс и др. Они оборудуются устройствами для сжигания топлива и форсунками для распыла воды. При  наличии  минеральных примесей за камерой сгорания устанавливают золоулавливающие камеры.

     В печах с псевдоожиженным слоем  процесс сжигания осуществляется с  достаточно высокой интенсивностью. Псевдоожиженный слой создается  золой, образующейся при сгорании стоков,  и поддерживается с помощью воздуха,  который  подается  под газораспределительную  решетку. Эти печи достаточно просты и компактны.

     Циклонные печи являются  наиболее  эффективными и  универсальными устройствами при  огневом обезвреживании сточных  вод.

     Их  преимущества обусловлены хорошими аэродинамическими качествами. Это  обеспечивает большую интенсивность  и устойчивость процесса сжигания топлива  с малыми топочными потерями. При  этом также создаются благоприятные  условия тепло- и массообмена  между газовой средой и каплями  сточной воды вследствие больших  относительных скоростей и высокой  турбулентности.  Все  это  позволяет  создавать  малогабаритные  устройства с большими нагрузками по стокам. В  промышленной практике используют вертикальные и горизонтальные циклонные печи.  

     6.3 Метод жидкофазного  окисления

     Основан  на  окислении  кислородом воздуха  органических примесей стоков при повышенной температуре (до 350 °С) и давлении (2-28 МПа), которое обеспечивает нахождение воды в жидком состоянии. При высоких  давлениях существенно возрастает растворимость кислорода в воде, а это способствует ускорению процесса окисления.

     Cточные воды смешивают с воздухом и подают в теплообменник, где смесь нагревается теплом уже очищенной воды. Затем она поступает в печь для нагревания до требуемой температуры, и далее -в реактор, в котором происходит окисление. Воду и продукты окисления из реактора подают в сепаратор, где происходит отделение газов от жидкости. С увеличением концентрации органических веществ в сточной воде существенно возрастает экономичность процесса.

     Преимуществами  данного метода являются значительно  меньший расход топлива и высокий  КПД его использования,  универсальность  и экономичность, возможность комбинирования с другими методами. В качестве недостатков можно указать высокую  стоимость оборудования, повышенную  коррозионную  активность  и  образование  накипи, а также неполное окисление ряда химических вещест. 
 
 

     6.4 Метод парофазного каталитического окисления

     Заключается в каталитическом окислении органических примесей сточных вод при повышенной температуре в парогазовой фазе. В соответствии со схемой сточные  воды направляют в выпарной аппарат, после которого водяной пар поступает  в теплообменник для нагревания. Затем пары смешивают с горячим  воздухом и направляют в контактный аппарат с катализатором,  где  происходит  окисление органических веществ. Обезвреженная газовая  смесь конденсируется и направляется обратно в производство. Пульпа из выпарного аппарата после обезвоживания  направляется на сжигание.

     Для этих установок характерна достаточно высокая производительность по стокам и высокая степень их обезвреживания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Защита  водных ресурсов от истощения и загрязнения, и их рациональное использование  для нужд народного хозяйства  – одна из самых актуальных проблем, стоящих перед человечеством. Одним  из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение  новых технологических процессов  производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где  очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в  технологических процессах. Замкнутые  циклы промышленного водоснабжения  дают возможность полностью ликвидировать  сбрасываемые сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

     Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения  из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач  состоит в многообразии технологических  процессов и получаемых продуктов.

     Существенное  влияние на повышение водооборота  может оказать внедрение высокоэффективных  методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных  является применение реагентов. Использование  данного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности  присутствующих примесей, что по сравнению  со способом биохимической очистки  имеет существенное значение. Более  широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической  очисткой, так и отдельно, может  в определенной степени решить ряд  задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

     В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для  очистки сточных вод.

     Таким образом, охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одно из звеньев  комплексной мировой проблемы охраны природы. 

     Список  использованной литературы

     1. Василенко Л.В., Никифоров А.Ф., Лобухина  Т.В. Методы очистки промышленных  сточных вод: учеб. пособие. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. университет, 2009. - 174 с.

     2. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение  и очистка сточных вод / Учебник  для вузов: - М.: Издательство Ассоциации  строительных вузов, 2006 - 704 с.

     3. Гудков А.Г. Механическая очистка  сточных вод: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2003. - 152 с.

     4. Когановский А.М., Клименко Н.А.  и др. Очистка и использование  сточных вод в промышленном  водоснабжении. -М.: Химия, 1983. - 288 с.

     5.Колесников  А. В., Лобачева Г. К.Методы очистки  сточных вод. Альманах-2004. Волгогр.  отд-ние МААНОИ. - Волгоград: Изд-во  ВолГУ, 2004. 272-275 с.

     6.Справочник  по очистке природных и сточных  вод /Паэль Л.Л., Кару Я.Я., МельдерХ.А., Репин Б.Н. - М.: Высшая школа, 1994. - 336 с.

     7. Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю.М., Калицун В. И. Водоотведение и очистка сточных вод. - М.: Стройиздат, 1996. - 591 с.

     8. Хенце, М. Очистка сточных вод.  Биологические и химические процессы/ М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен,  Э. Арван. М., 2004. - 471 с.

     9. http://www.mediana-eco.ru/information/stoki_biological/bioreactor/

     10. http://www.hydropark.ru/equipment/membrane_bioreactor.htm

     11. http://www.ecopolymer.com/2008-07-30-13-37-05/2008-07-30-13-58-56.html

12. http://ru.wikipedia.org/wiki/Очистка_сточных_вод