ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2021
Просмотров: 4623
Скачиваний: 1
156
Для нейтрализации щелочных вод наиболее часто применяются
кислоты: серная, соляная, азотная, реже уксусная. Возможно использование
для этих целей также дымовых газов, содержащих CO
2
, SO
2
, NO
х
.
Сточные воды, содержащие окисленные переменновалентные
элементы (Cr
6+
, C1
1-
, СР, N
3-
, N
5+
и др.), обезвреживаются в две ступени. На
первой элементы, находящиеся в высшей (или высокой) степени окисления,
восстанавливаются до низшей (или промежуточной) валентности, при
которой данный элемент на второй ступени очистки может быть выделен из
жидкой фазы в виде осадка, газа или переведен в малотоксичную форму.
Окислительный метод используется при очистке промышленных
сточных вод от токсичных цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов,
крезолов и т. д. Реагентами являются хлор и его производные (гипохлориты,
диоксид, хлораты), кислород, озон, перманганаты, хроматы и бихроматы,
пероксид водорода. Восстановительный метод применяется для очистки
сточных вод от нитритов и нитратов, хроматов и бихроматов, хлоратов и
перхлоратов, сульфатов, броматов, иодатов. Восстановителями в этом случае
служат окисленные переменновалентные элементы, содержащиеся в
сульфитах, сульфидах, солях двухвалентного железа, диоксиде серы (из
дымовых газов).
4 Физико-химические, биологические и термические методы
очистки сточных вод
Физико-химические методы также в основном применяются для
очистки производственных сточных вод. Однако в последнее время некото-
рые из них стали использоваться и при очистке городских сточных вод. К
ним относится, в частности, коагуляция – процесс укрупнения коллоидных
частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного
взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001 – 0,1 мкм после
коагуляции их величина достигает 10 мкм и более, т. е. тех размеров, при
которых они могут быть выделены механическими методами. Коагуляция не
только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную
устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит
разделение твердой и жидкой фаз.
Разновидностью коагуляции является процесс флокуляции –
укрупнение мелкодисперсных частиц за счет электростатического
взаимодействия под влиянием специально вводимых полиэлектролитов –
флокулянтов. В практике водоочистки наибольшее распространение
получили активированная кремнекислота и полиакриламид. Доза
коагулянтов и флокулянтов зависит от состава обрабатываемых вод и
уточняется при пусконаладочных работах на очистных сооружениях.
157
Флотация – процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и
эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа,
подаваемого снизу в очищаемой жидкости.
Сорбция – метод глубокой очистки производственных сточных вод от
растворенных органических и некоторых неорганических загрязнений. В
процессах водообработки она может применяться как самостоятельно, так и в
сочетании с другими биологическими, химическими методами. Сорбция
позволяет не только выделить и сконцентрировать загрязнения из сточной
воды, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды
использовать в оборотном водоснабжении.
Механизм адсорбции заключается в переходе молекулы растворенного
вещества из объема жидкости на поверхность твердого сорбента под
действием его силового поля. В качестве сорбентов используют различные
естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф,
цеолиты, активные глины и др. Особенно широко для этих целей
применяются активированные угли, удельная поверхность адсорбции
достигает 400 – 900 м
3
/г.
Для концентрированных сточных вод, содержащих органические
загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом
очистки является экстракция. Она основана на смешивании двух
взаимонерастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода) и
распределении в них, согласно растворимости, загрязненного вещества.
В качестве экстрагентов используют различные органические
вещества: ацетон, хлороформ, бутилацетат, толуол и т. д. Разделение
экстрагента и экстрагированного вещества производится перегонкой смеси.
Это определяет одно из основных требований выбора экстрагента: разная
температура кипения экстрагента и выделяемого вещества. После разделения
смеси экстрагент вновь используется в цикле очистки вод, а вещество
утилизируется.
Ионный обмен – извлечение катионов и анионов из растворенных в
сточных водах загрязнений при помощи ионитов, являющихся твердыми
природными или искусственными материалами (например, искусственные
ионообменные смолы). Извлеченные при помощи ионного обмена вещества в
дальнейшем утилизируются или уничтожаются. Катиониты вступают в
обмен с катионами, аниониты – с анионами.
Очистка бытовых сточных вод может осуществляться механическими и
биологическими методами. При механической очистке сточные воды
разделяют на жидкую и твердую части. Жидкая далее подвергается
биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной.
Естественная биологическая очистка сточных вод осуществляется на
земледельческих полях орошения и фильтрации, а также в биологических
прудах. Искусственная биологическая очистка проводится на специальных
сооружениях (биофильтрах, аэротенках). Образующийся при этом ил
158
обрабатывают на иловых площадках или в специальных устройствах –
метатенках.
Производственные сточные воды предварительно проходят локальные
очистные сооружения (ЛОС), где освобождаются от взвешенных частиц или
специфических токсичных компонентов с использованием механических,
химических или физико-химических методов очистки.
Биологические пруды предназначены для глубокой очистки бытовых и
производственных сточных вод, предварительно прошедших очистку на
ЛОС. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией (с
помощью механических аэраторов), их глубина обычно в пределах 1 – 3 м. В
окислительных процессах большую роль играет водная растительность,
которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и
регулирует кислородный режим водоема.
Сооружения искусственной биологической очистки. В основе био-
логической очистки лежит, как известно, процесс биологического окисления
органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое
окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом),
который включает множество различных бактерий, простейших и ряд более
высокоорганизованных организмов – водорослей, грибов и т.д., связанных
между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза,
симбиоза и антагонизма).
Биофильтры находят широкое применение при суточных расходах
бытовых и производственных сточных вод до 20 – 30 тыс. м
3
/сут.
Биофильтр представляет собой резервуар, который заполняется
загрузочным материалом (гравий, керамзит, шлак). Сточная вода подается
выше поверхности загрузочного материала; равномерно над ней
распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого
образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичный активному илу в
аэротенке.
При эксплуатации сооружений биологической очистки следует
тщательно соблюдать технологический регламент их работы, не допускать
перегрузок и особенно залповых поступлений токсичных компонентов,
значительных отклонений от активной реакции среды, так как эти нарушения
могут губительно сказаться на жизнедеятельности микроорганизмов и
вывести биологические окислители из строя.
Обеззараживание сточных вод, прошедших стадию биологической
очистки, а также не прошедших таковую, проводят газообразным хлором,
хлорной известью, а также гипохлоритом натрия. В последние годы
интенсивно внедряются методы обеззараживания сточных вод при помощи
озона и УФ-лучей, а также электроимпульсного разряда.
Место выпуска сточных вод населенного пункта должно быть
расположено ниже его границы по течению водотока. Сброс сточных,
сбросных и дренажных вод в черте населенного пункта допускается в
исключительных случаях на основании разрешений, выдаваемых органами
159
по охране окружающей природной среды и согласованных с органами
государственного санитарного надзора.
Биологический метод, описанный выше, является наиболее эко-
логически чистым из всех методов. Один из основных принципов экологии
«природа знает лучше» реализуется здесь микробными сообществами путем
превращения сложных экологически опасных веществ в простые,
безвредные.
Термический метод. Если перечисленные выше методы оказываются
неэффективными, применяют огневое обезвреживание производственных
стоков. Сущность его состоит в том, что органические вещества,
содержащиеся в сточных водах и определяющие их токсичность, окисляются
при высокой температуре (сжигаются) с получением безвредных продуктов:
воды и диоксида углерода. В зависимости от концентрации и теплоты
сгорания обезвреживаемых органических загрязнителей производственные
стоки могут гореть самостоятельно или с добавлением натурального топлива.
Данный метод является более дорогим, чем все другие. Однако полностью
исключает выпуск токсичных стоков в водоемы и обеспечивает возможность
функционирования различных производств, стоки которых не поддаются
обезвреживанию другими методами.
5 Отходы производства и отходы потребления. Полигоны для
твердых бытовых отходов
Отходы производства и потребления – это остатки сырья, материалов,
полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе
производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои
потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться
нейтрализации, а неиспользуемые считаются отбросами. Отходы могут быть
самыми различными.
Количество бытовых отходов в расчете на одного человека уве-
личивается примерно на 1 – 4 %, а по массе на 0,2 – 0,4 % в год и в настоящее
время составляет, кг/год: в благоустроенных зданиях – 160 – 190, в
неблагоустроенных зданиях – 600 – 700. Проблема указанных отходов в
настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира.
Наибольшая часть из сотен миллионов тонн промышленных отходов
образуется в угольной промышленности, предприятиями черной и цветной
металлургии,
тепловыми
электростанциями,
в
промышленности
строительных материалов.
Надлежащая организация сбора и транспортировки отходов может
внести большой вклад в оздоровление окружающей природной среды.
Промышленные отходы обычно удаляются самими предприятиями в
специальные места захоронения (иногда отвалы) или на общие свалки, куда
поступают твердые бытовые отходы (мусор) из городов и поселков.
160
Твердые бытовые отходы (ТБО) по мусоропроводам зданий
собираются в специальные камеры и далее в мусоровозы. При отсутствии
последних мусор собирается в специальные контейнеры. Во многих городах
организуется сбор мусора от населения непосредственно в мусоровозы.
Очевидно, что эти методы несовершенны, не обеспечивают надлежащей
санитарии и гигиены, поскольку камеры и контейнеры являются
рассадниками насекомых и грызунов и источниками неприятных запахов.
Однако в подавляющем большинстве случаев ТБО вывозятся пока еще
на так называемые неконтролируемые свалки, которые представляют собой
специально отведенные в пригородах отгороженные участки. С позиции
охраны природы такие свалки не выдерживают никакой критики. Вредные
вещества, например, из пищевых отходов вымываются, загрязняя тем самым
водоемы и подземные воды. Кроме того, отходы подвергаются процессу
гниения, часто загораются, в результате чего происходит загрязнение воз-
душной среды.
В связи с вышеизложенным представляется необходимым упомянуть о
так называемых диоксинсодержащих отходах, которые образуются при
сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми
присадками, при обезвреживании воды хлорированием, при производстве
пестицидов.
Диоксины, относящиеся к классу хлоруглеводородов, являются самыми
токсичными из синтезированных человеком веществ. Характеризуясь
мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим (отравление плода или
внутриутробное отравление эмбриона) действием, они подавляют иммунную
систему человека, вызывая тем самым «диоксиновый СПИД». При
получении человеком высоких доз (например, при вдыхании аэрозолей, через
продукты питания) диоксины вызывают постепенное истощение и
последующую смерть без наличия при этом явно выраженных
патологических симптомов («синдром изнурения»). Важно указать, что
биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких
дозах.
Для транспортирования опасных отходов необходимо соблюдение
следующих условий: наличие паспорта опасных отходов, наличие
специально оборудованных и снабженных специальными знаками
транспортных
средств,
соблюдение
требований
безопасности
к
транспортированию опасных отходов на транспортных средствах, наличие
документации с указанием количества транспортируемых опасных отходов,
цели и места назначения.
Полигоны для твердых бытовых отходов. В мировой практике
наибольшее распространение получили следующие методы обращения с
ТБО:
строительство полигонов для захоронения и частичной их
переработки;