Тема: Снижение уровня опасных воздействий промышленных производств на природную среду (стр. 4 )

а) вода и регенерирующий раствор подаются сверху;

б) сточная вода подается снизу, а регенерирующий раствор – сверху.

       Регенерация катионитов осуществляется промывкой кислотой (Н-катионита) или раствором хлорида натрия (Na-катионита). Регенерация слабоосновных анионитов достигается промывкой их растворами гидроксида натрия, соды или гидроксида аммония.

Процесс регенерации ионитов состоит из трех стадий:

взрыхление ионита; собственно регенерации; отмывки ионита от продукта регенерации и избытка регенерирующего вещества.

Объем промывных вод обычно составляет 70-100% объема регенерирующего раствора.

К недостаткам ионообменных фильтров периодического действия относятся:

большие объемы аппаратов; значительный расход реагентов; большая масса сорбента; сложность автоматизации процесса.

Этих недостатков не имеют установки непрерывного действия.

Колонны непрерывного действия могут работать как с движущимся слоем смолы, так и с кипящим слоем. Ионит движется по замкнутому контуру, последовательно проходя стадии сорбции, регенерации и промывки. Аппараты просты в конструкционном исполнении и эффективны в работе.

       Прочие физико-химические методы очистки сточных вод распространены значительно реже.

       Эвапорация – метод удаления из сточных вод легколетучих веществ путем отгонки их с водяным паром или путем отгонки из сточной воды азеотропных смесей воды с загрязнением.

Выпаривание -  испарение воды из сточных вод при повышенных температурах  (100ОС). 

Испарение – самопроизвольное  удаление воды из открытых поверхностей  сточных вод, протекающее при любых температурах.

Кристаллизация - удаление загрязнений из сточных вод за счет уменьшения растворимости загрязнений при понижении температуры вод.

Магнитная обработка – извлечение ферромагнитных примесей при помощи магнитов (электромагнитов).

2 Биологические средства очистки. Технические средства

       Биологическая очистка – это метод обработки хозяйственно-бытовых и сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводород, сульфиды, аммиак, нитриты и другие) веществ.

       Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе их жизнедеятельности. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит - и сульфат-ионы. Другая часть вещества идет на образование биомассы.

       Известны:

аэробный; анаэробный методы биологической очистки.

       Аэробный метод основан на использовании аэробных групп микроорганизмов (различных бактерий, грибков), для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20 – 40°С. В аэробных биологических сооружениях должна поддерживаться концентрация растворенного кислорода не менее 2 мг/л. При изменении кислородного и температурного режимов состав и число микроорганизмов меняются и наблюдается снижение скорости утилизации органических соединений.

       Кроме этого для осуществления биологической очистки должна поддерживаться оптимальная активная реакция среды, которая составляет рН = 6,5 – 8,5.

       Сточные воды, направляемые на биологическую очистку характеризуются величиной БПК и ХПК. При этом биологическую очистку называют полной, если БПК очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПК более 20 мг/л.

       Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в:

природных условиях и искусственных сооружениях.

Естественные методы биологической очистки

       В естественных условиях очистка происходит на:

полях орошения; полях фильтрации; биологических прудах.

       Поля орошения – это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и деятельности растений.

       В почве полей орошения находятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы, водоросли, простейшие и беспозвоночные животные. Количество микроорганизмов в почве земледельческих полей орошения зависит от времени года. Зимой количество микроорганизмов значительно меньше, чем летом.

       Поля фильтрации. Если на полях не выращивают сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.

       В процессе биологической очистки сточные воды походят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2 – 0,4 м).

       Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности.

       В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания.

       Биологические пруды – это водоемы глубиной 1,2 – 4,0 м, в которых биохимическая очистка происходит за счет процессов самоочищения воды. Биологические пруды представляют собой каскад прудов, состоящий из 3 – 5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная вода. Пруды предназначены для биологической очистки или для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Степень очистки в прудах 50 – 80%.

       Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной аэрацией, как правило, не превышает 1 м. Они хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды, их глубина увеличивается до 3 м.

       Для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуру сточной воды, которая должна быть не менее 6°С.

       Недостатки естественной биологической очистки:

- низкая окислительная способность;

- сезонность работы;

- потребность в больших территориях.

Сооружения искусственной биологической очистки

       Аэротенки – железобетонные аэрируемые резервуары, оборудованные устройствами для принудительной аэрации. Они бывают 2-х, 3-х и 4-х – коридорные. Глубина аэротенков 2-5 м. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом.

       В аэротенке очистка сточных од производится активным илом, представляющим собой быстро оседающие буровато-желтые хлопья, размером от 3 до 150 мкм.

Образование активного ила можно разделить на несколько этапов:

I. при большом количестве органических веществ в сточной воде происходит быстрое размножение микроорганизмов с непрерывным увеличением их количества;

II. далее рост микроорганизмов замедляется и устанавливается равновесие между количеством поступающих органических загрязнителей и приростом ила;

III. в конце очистки размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за недостатка органических веществ – ил находится как бы в «голодном» состоянии;

IV. при полном отсутствии органических веществ происходит постепенное отмирание микроорганизмов и минерализация активного ила.

Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания через него аэрированной смеси сточной воды и активного ила (рис. 7).

Рис. 7. Схема установки для биологической очистки:

1 – первичный отстойник;

2 – предаэратор; 3 – аэротенк;

4 – регенератор;

5 – вторичный отстойник.

       Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддержания ила во взвешенном состоянии. Сточную воду направляют в отстойник, куда для улучшения осаждения взвешенных частиц можно подавать часть избыточного ила.

Затем осветленная вода поступает в предаэратор-усреднитель, в который направляют часть избыточного ила из вторичного отстойника. Здесь сточные воды предварительно аэрируются воздухом в течение 15 – 20 мин. Из усреднителя сточную воду подают в аэротенк, через который циркулирует и активный ил.

       Как правило, аэротенк разделен на две части: регенератор (25% от общего объема) и собственно аэротенк, в котором идет основной процесс очистки. Наличие регенератора дает возможность очищать более концентрированные сточные воды и увеличить производительность агрегата.

       Перед аэротенком сточная жидкость должна содержать не более 150 мг/л взвешенных частиц и не более 25 мг/л нефтепродуктов. Температура очищаемых сточных вод  не должна быть ниже 6°С и выше 30°С, а рН - в пределах 6,5–9.

       После контактирования сточная вода с илом поступает во вторичный отстойник, где происходит отделение ила от воды. Большую часть ила возвращают в аэротенк, а избыток его направляют в предаэратор.

       На рисунке 8-а, показана схема аэротенка-отстойника, объединенного со вторичным отстойником. Зона аэрации отделена от зоны отстаивания. Сточную воду подают в центре, а отводят по лотку. В зоне отстаивания образуется слой взвешенного активного ила, через который фильтруется сточная вода. Избыточный активный ил отводят из зоны взвешенного слоя по трубам, а возвратный активный ил поступает в зону аэрации.