Файл: Практическая работа Демографическая емкость территорий Тема Основные положения классической экологии.docx

Сточные воды тепловых электростанций. Нагретые сточные воды тепловых электростанций причиняют «тепловое загрязнение», которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей – так называемого «цветения воды».

Сточные воды гальванических производств. При использовании в технологических процессах вода загрязняется различными органическими и минеральными веществами, в том числе и ядовитыми. Одним из источников загрязнения окружающей среды вредными веществами (в первую очередь тяжелыми металлами) являются сточные воды гальванических производств.

Гальванические производства создают в процессе эксплуатации отходы, которые могут находиться в жидком, твердом, пастообразном или газообразном состояниях, представляя собой различную степень опасности и токсичности для окружающей природной среды и человека. Ежегодно при промывке изделий после гальванических покрытий расходуется не менее 650 млн тонн чистой воды, а из рабочих ванн при этом выносится не менее 3300 т цинка, 2400 т никеля, 2500 т меди, десятки тысяч тонн других металлов, кислот и щелочей. Источниками загрязнения окружающей среды в гальванотехнике являются не только промывные воды, но и отработанные концентрированные растворы. Сбросы отработанных растворов по объему составляют 0,2–0,3 % от общего количества сточных вод, а по общему содержанию сбрасываемых загрязнений достигают 70 %. Залповый характер таких сбросов нарушает режим работы очистных сооружений, приводит к безвозвратным потерям ценных материалов.

Сточные воды химической промышленности. Сточные воды, образующиеся на предприятиях химических производств, а также стоки, отводимые с территории промышленных предприятий, можно разделить на три категории:

• 
  производственные сточные воды, использующиеся в технологическом процессе производства или образующиеся при добыче полезных ископаемых;
  
• 
  бытовые стоки от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории промышленных предприятий;
  
• 
  атмосферные стоки (дождевые и образующиеся от таяния снега).
  

---

Для каждого типа химических производств характерен свой состав сточных вод. Так, на предприятии, производящем печатные платы, в сточных водах будут присутствовать ионы тяжелых и цветных металлов, но в стоках не будет нефтепродуктов и масел. На нефтеперерабатывающем предприятии в стоках будут содержаться фенолы, нефтепродукты, но не будет ионов хрома или никеля.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т. д. При этом изменяются запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу для человека и не только. Всего 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Для очистки от загрязнения нефтепродуктами применяется метод биологической ремедиации нефтезагрязненных земель, что представляет собой комплексную технологию очистки и рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель с применением аборигенных углеводородокисляющих микроорганизмов.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Фенол содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий и коксохимических производств. При этом биологические процессы (в т. ч. процесс самоочищения) водоемов резко снижаются, вода приобретает специфический запах карболки.

Для формирования состава производственных сточных вод большое значение имеет вид перерабатываемого сырья. Так, основным загрязняющим компонентом сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий являются нефть, нефтепродукты. Состав сточных вод зависит также от технологического процесса, состава исходных компонентов, промежуточных продуктов, выпускаемых продуктов, от состава исходной воды, местных условий и других факторов.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти сточные воды стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В коммунально-бытовых, медико-санитарных сточных водах обычно содержится около 60 % веществ органического происхождения, к которым относятся бактерии, вирусы, грибы, водоросли и т. д.

---

В связи с расширением пищевой промышленности и животноводства все чаще дают о себе знать стоки предприятий данных отраслей. Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное негативное влияние на биологический и физический режимы водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Способы очистки и обеззараживания сточных вод

Качество очистки сточных вод зависит от выбора методов очистки. В зависимости от видов процессов методы делятся на механические, физико-химические и биологические. Наиболее высокое качество очистки достигается при применении всех трех методов.

1. Механическая очистка

Принцип механической очистки заключается в том, что из стоков удаляются все твердые нерастворимые вещества, твердые фракции и примеси, которые могут повредить дальнейшее очистное оборудование и сооружения. Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Механическую очистку сточных вод можно выполнять двумя способами.

Первый способ состоит в процеживании воды сквозь решетки и сита, в результате чего отделяются твердые частицы. Второй заключается в отстаивании воды в специальных отстойниках, в результате чего минеральные частицы оседают на дно.

К сооружениям для механической очистки сточных вод относятся:

• 
  решётки (или УФС – устройства фильтрующие самоочищающиеся);
  
• 
  сита;
  
• 
  песколовки;
  
• 
  первичные отстойники;
  
• 
  мембранные элементы;
  
• 
  септики.
  

Решётки

---

применяются для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения, сита – для более полного выделения грубодисперсных примесей.

Мембранная технология в последнее время становится перспективным способом при очистке сточных вод, который применяется в комплексе с традиционными способами для более глубокой очистки стоков и возврата их в производственный цикл. Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ.

Метод осаждения используется для очистки сточных вод от взвешенных веществ. Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (в случае всплывания – меньше) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках (периодического и непрерывного действия), осветлителях, нефтеловушках и жироуловителях.

Другим методом очистки производственных сточных вод и загрязненных вод другого происхождения от крупнодисперсных субстанций является метод флотации. Процесс проходит в специальных сооружениях – флотаторах, в которые под давлением подаются воздух и сточные воды. Суть данной методики состоит в переносе загрязняющих агентов на поверхность обрабатываемых сточных вод при помощи воздушных пузырьков. В результате получаются пенные образования, содержащие загрязнители воды, которые затем удаляются особыми скребками. Пузырьки воздуха для флотации могут быть получены механическими способами (при помощи турбин или форсунок), при помощи электрофлотации воды и другими способами.

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил и фильтрование.

---

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. В вертикальных или наклонных решеткахширина прозоров обычно составляет 15–20 мм. Для удаления осадка веществ с входной поверхности решеток используют ручную или механическую очистку.

Песколовкииспользуют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. Песколовки защищают отстойники от загрязнения минеральными примесями. В зависимости от направления движения сточной воды применяют горизонтальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые.

Отстойникииспользуют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. В зависимости от направления движения потока сточной воды применяют горизонтальные, радиальные или комбинированные отстойники.

Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Открытые гидроциклоныприменяют для выделения из сточной воды крупных твердых примесей со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Такие гидроциклоны имеют большую производительность при малых потерях напора, не превышающих 0,5 м. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от состава примесей (материала, размера, формы частиц и др.), а также от конструктивных и геометрических характеристик гидроциклона.

Фильтрование применяют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. Его используют как на начальной стадии очистки сточных вод, так и после некоторых методов физико-химической или биологической очистки. Для очистки сточных вод фильтрованием применяют в основном два типа фильтров: зернистые, в которых очищаемую сточную воду пропускают через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры, фильтр-элементы которых изготовляют из связанных пористых материалов (сеток, натуральных и синтетических тканей, спеченных металлических порошков и т. п.). Фильтрацию сточных вод при помощи данного метода можно организовать двумя различными способами: либо под действием силы тяжести – при отстаивании сточных вод, либо под действием центробежной силы. Установки, очищающие сточные воды такими способами, как правило, могут удалять нерастворимые взвеси размером более нескольких долей миллиметра. В некоторых случаях применяются также магнитные фильтры.

Твердые фракции, такие как песок, волокна, металл и другие материалы, накопившиеся на ситах, решетках, в песколовках, в отстойниках, периодически вывозятся на полигоны утилизации как твердые отходы.

Промышленный обратный осмос – это технология очистки воды, на которую сделали ставку практически во всех отраслях промышленности. Промышленная система обратного осмоса применяется при подготовке питьевой, котловой, технологической и другой воды, где необходима высокая степень очистки от растворённых в ней ионов. Также данная технология используется при обессоливании морской воды. Зачастую промышленные системы обратного осмоса называют мембранными опреснителями воды, т. к. внутри этого оборудования происходит обратноосмотическое обессоливание воды, или деминерализация.

Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает обычно следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, систему реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления. Основной элемент установки обратного осмоса – полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводятся два потока – очищенная и обессоленная, которые называются пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и рН – проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата – проточные расходомеры

2. Физико-химические методы очистки

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация. Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ.

Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции. Коагулянты, или коагулирующие агенты (от лат. coagulo – вызываю свертывание, сгущение), – вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает слипание этих частиц. Под действием коагулянтов образуются крупные слипшиеся частицы, выпадающие в виде хлопьев или комков в осадок (коагулят). Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). В качестве коагулянтов используют также водорастворимые органические высокомолекулярные соединения (полимеры), особенно полиэлектролиты. В отличие от неорганических коагулянтов их иногда называют флокулянтами. Коагулянты применяют для выделения ценных промышленных продуктов из отходов производства в различных технологических процессах, а также при очистке воды от природных и бытовых загрязнений. Для очистки сточных вод на предприятиях используют и другие вещества в зависимости от вида загрязнения. Так, если в отработанной воде присутствует большое количество различных масел, то для очистки рекомендуется использовать соли магния (сульфат магния, хлорид магния); в химической промышленности используют алюмосиликатный раствор; сточные воды, насыщенные щелочью, очищают неорганическим коагулянтом, полученным из красного шлама (красный шлам содержит примеси оксидов металлов и представляет собой одну из самых важных проблем с утилизацией при производстве алюминия; красный цвет вызван присутствием оксида железа); для повышения экологической безопасности сточных вод используется активированный кальций-алюминат; на теплоэлектростанциях в последнее время применяют новейший коагулянт – минеральный полиреагентный гель-сорбент.

Флотацияпредназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов «частица – пузырьки газа» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т. п.

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Сточные воды, содержащие мелкую фракцию взвешенных веществ высокой концентрации (зооглеи активного ила) пропускают через флотационные установки или центрифуги.

В настоящее время на станциях очистки широко используют электрофлотацию, так как протекающие при этом электрохимические процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод.

Кроме того, применение для электрофлотации алюминиевых или стальных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц механических примесей сточной воды.

Нейтрализация сточных вод. Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие pH 6,5–8,5. Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки.

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из сточных вод кислот (H₂SО₄, НСl, HNO₃, Н₃РО₄), щелочей (NaOH и КОН), а такжесолей металлов на основе указанных кислот и щелочей. Процесс нейтрализации основан на объединении ионов водорода и гидроксильной группы в молекулу воды, в результате чего сточная вода приобретает значение рН

6,7 (нейтральная среда).

---