Методы очистки сточных вод на производстве

 

Рис. 2 - Установки ионообменной отчистки: А - периодического действия; Б - непрерывного действия: 1 - загрязненная вода; 2 - гранулы ионита; 3 - раствор для регенерации ионита; 4 - очищенная вода; 5 - добавка ионита

 

Другим универсальным  и высокоэффективным методом  очистки вод является сорбция. Сорбция  применяется преимущественно для  очистки сточных вод, которые  содержат высокотоксичные вещества, неподдающиеся биохимическому окислению. Метод сорбционной очистки основан на адгезии (прилипании) растворенных веществ поверхностью и порами сорбента - вещества, обладающего разветвленной внешней и внутренней (поры) поверхностью. Наилучшим сорбентом является активированный уголь. Сорбционными свойствами обладают золы, шлаки, опилки, коксовая крошка, торф, керамзит и др. Конструкции установок сорбционной очистки аналогичны ионообменным.

Высокая эффективность  очистки достигается в установках с псевдосжиженным ("кипящим") слоем, когда в полую вертикальную колонну снизу под давлением подается очищаемая вода, проходящая через слой сорбента, который находится во взвешенном состоянии. Отработанный сорбент заменяется новым или регенерируется. При поддержании сорбента в "кипящем" слое, когда достигаются наилучшие условия контакта его внешней и внутренней поверхности с очищаемой жидкостью, эффективность очистки достигает 99%. Если псевдосжиженный слой слеживается, эффективность очистки резко снижается.

Флотационная очистка применяется для удаления из воды поверхностно-активных веществ (ПАВ), нефтепродуктов, жиров, смол и др. Процесс флотации заключается в сорбировании содержащихся в воде примесей поверхностью пузырьков воздуха, нагнетаемого в очищаемую жидкость. В практике очистки вод используются напорные, безнапорные, вакуумные и электрофлотационные установки. Наибольшее распространение получили напорные >хтановки (рис. 3). В таких установках вода сначала насыщается воздухом под давлением, а затем подается в открытый резервуар, где происходит выделение пузырьков и сорбирование ими содержащихся в воде примесей. Иногда сжатый воздух подается в нижний слой жидкости, находящейся в резервуаре (флотаторе). Для повышения эффективности очистки воздух подается через пористые (фильтросные) пластины. При вакуумной флотации в флотаторе создается разряжение, способствующее образованию пузырьков воздуха. Для безнапорной флотации используются эрлифтные установки, которые позволяют существенно (в 2-4 раза) снизить затраты электроэнергии на флотационную очистку. Повышению эффективности очистки вод при флотации способствует наличие синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Образуемая ими густая стойкая пена повышает степень извлечения из воды эмульгированных и диспергированных примесей. При флотации одновременно достигается дегазация очищаемых вод и насыщение их кислородом.

 

Рис. 3 - Установки флотационной очистки: 1 - загрязненная вода; 2 - сжатый воздух; 3 - газгольдер; 4 - флотатор; 5 - очищенная юла;6-пенный

 

При электрофлотации образование пузырьков газа происходит вследствие электролиза воды. На аноде выделяется кислород, на катоде - водород. Однако этот метод очистки из-за больших затрат электроэнергии и роста ее стоимости практически не используют. По этим же причинам все реже применяют некогда широко распространенные электрохимические методы очистки вод: анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляция, электродиализ. Электрохимические методы очистки основаны на пропускании постоянного электрического тока через очищаемую жидкость. Кислород, выделяемый на аноде, окисляет органические примеси. В качестве анодов используют электролитические неразлагаемые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца или рутения, наносимые на титановую основу. На катодах происходит выделение водорода и оседание ионов металлов с образованием нерастворимых гидроксидов. Катоды изготовляют из стали или алюминия. В процессе электролиза катионы катодов, взаимодействуя с гидроксидными группами, образуют гидроокиси в виде хлопьев. Этот процесс называется электрокоагуляцией.

Одной из разновидностей электрохимической очистки является электродиализ, который основан  на разделении находящихся в растворе ионизированных веществ по отсекам, отгороженным проницаемыми мембранами. Другие физико-химические методы очистки вод имеют ограниченное применение.

 

Выводы

 

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод. 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 дадут возможность полностью ликвидировать сбрасывание сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь. В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных вод.

Значительно уменьшить  загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных  вод ценных примесей, сложность решения  этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

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 реагентного 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. На реализацию комплекса  мер по охране водных ресурсов от загрязнения  и истощения во всех развитых странах  выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %): охрана атмосферы 35,2 %, охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта. Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

 

Список используемой литературы

 

1. Калыгин А.В. Промышленная экология: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В.Г. Калыгин. - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 432 с.

2. Экология: учебник  / под редакцией Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000. - 300 с.

3. Родионов А.И.  Техника защиты окружающей среды:  учебник для вузов / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников. - 2-е  изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. – 512 с.

4. Экология города: Учебник. - К.: Либра, 2000. - 464 с.

5. Экология и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов / Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447 с.

6. Туровский  И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984.

7. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.

8. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989.

9. А.Г. Банников, А.К. Рустамов, А.А Вакулин Охрана природы М.: Агропромиздат 1987.

10. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка поверхностных сточных вод. – Г.: Стройиздат, 1985. – 384 с.

11. Охрана окружающей природной среды. Под редакцией Г.В. Дуганова Киев: “Выща школа” 1990.

12. Ковальчук В.А. Очистка стічних вод. – Рівне: ВАТ “Рівненська друкарня”, 2002. – 622 с.

13. Пономарев В.Г., Исакимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. – Г.: Химия, 1985. – 256 с.