Методи очищення стічних вод.

Скидання стічних вод в каналізацію дозволяється за таких умов:

• якщо не порушується робота каналізаційних мереж та споруд;

• кількість завислих та тих, що злипаються, часток у стічній воді перевищує 500 мг/л;

• фізичні та механічні забруднення виробничих стоків не засмічують труби та не відкладаються на них;

• хімічні забруднення виробничих стоків не руйнують труб та елементи споруд каналізації;

• домішки горючих речовин у стоках не утворюють вибухонебезпечних сумішей в каналізаційних мережах;

• шкідливі речовини стоків не перешкоджають їхньому біологічному очищенню, температура води не перевищує 40 ⁰С;

• домішки не вступають у хімічні з’єднання з побутовими стоками і не виділяють отруйних та вибухонебезпечних газів;

• об’єм скидів не перевищує ГДС або ТПС, погоджених з Водоканалом.

Забороняється скидати у водні об’єкти СВ, що містять шкідливі речовини, для котрих не встановлено ГДК і для котрих відсутні методи аналітичного контролю.

Не допускається скидати СВ, котрі після очищення можна використовувати в оборотних та повторних схемах водопостачання підприємств або для зрошення в с/г.

Забороняється здійснювати залпові скиди сильно концентрованих виробничих стічних вод у водоймища або у каналізацію, а також стоки з вище встановленими значеннями ГДВ. Для зниження концентрації шкідливих речовин необхідно передбачати ємності-усереднювачі, в котрих слід змішувати концентровані стоки з менш концентрованими або з водою.

Виробничі стоки, котрі не відповідають перерахованим вимогам, повинні підлягати попередньому очищенню на очисних спорудах.

Місце спуску СВ має бути розташоване за течією поза населеними пунктом і місцями водокористування населенням.

В загальному випадку при спуску виробничих СВ у водоймища в розрахункових зонах слід дотримуватися умови

Сі – Концентрація і-ї шкідливої речовини в СВ;

ГДКі – гранично допустима концентрація і-ї речовини.

Розрахунки з визначення можливості спуску виробничих СВ у водоймища повинні виконуватися для не сприятливих умов (найменший рівень води в році, несприятлива течія відносно пункту водокористування тощо).

Очищення стічних вод є необхідним та дорогим заходом. Сьогодні очищення стічних вод розглядається як основний спосіб охорони вод від забруднень. Проблема очищення стічних вод підприємств та населених пунктів перед їх скидом у водойму є досить складною в зв’язку з великою різноманітністю забруднюючих речовин. Вибір методу очищення визначається складом і концентрацією забруднюючих речовин у стічних водах.

Способи очищення забруднених промислових стоків можна об’єднати в такі групи: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні, комплексні.

Механічні способи очищення застосовуються для очищення стоків від твердих та масляних забруднень. Механічне очищення здійснюється одним або кількома з таких методів:

• усереднення стоків чистою водою з метою зниження концентрації шкідливих речовин та домішок до рівня, при котрому можна скидати у водойми або у каналізацію;

• вилучення механічних домішок за допомогою елеваторів, решіток, скребків та інших пристроїв;

• подріблення великих за розміром забруднень у менші за допомогою механічних пристроїв;

• відстоювання забруднень зі стоків за допомогою нафтовловлювачів, пісковловлювачів та інших відстійників;

• фільтрування стоків через сітки, сита, спеціальні фільтри, а найчастіше – шляхом пропускання їх через пісок;

• освітлення води шляхом пропускання її через пісок або спеціальні пристрої, наповнені композиціями або мінералами, здатними поглинати завислі частки;

• розділення води та забруднювачів за допомогою центрифуг та гідроциклонів.

Фізичні способи.

Процес випаровування заключається в тому, що при температурі кипіння чиста вода переходить у пару, а розсіл з розчиненими в ньому солями залишається у ячейках. Після конденсації пара перетворюється у воду.

Процес виморожування заключається в тому, що при температурі нижче температури замерзання чиста вода утворює кристали льоду, а розсіл з розчиненими в ньому солями залишається в ячейках. Температура замерзання розсолу завжди нижче температури замерзання чистої води і залежить від концентрації розчинених солей.

Кристалізація. Сполуки, розчинність яких суттєво зростає з підвищенням температури (позитивна розчинність), кристалізують при охолодженні з насичених розчинів (MgCl₂, MgSO₄, NaCl). Якщо з ростом температури розчинність сполук зменшується, то кристалізацію проводять при підвищених температурах (CaSO₄, CaSiO₃). Речовини, які мало змінюють свою розчинність при зміні температури, кристалізують шляхом випаровування при постійній температурі (ізотермічна кристалізація).

Кристалізацію солі можна проводити введенням в концентрований розчин речовин, які зменшують її розчинність. Це речовини, які містять однаковий іон з даною сіллю або зв’язують воду.

Фізико-механічні способи очищення.

Флотація – процес молекулярного прилипання частинок забруднень до поверхні розділу двох фаз. Процес очищення Спар, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи “частки забруднень – бульбашки повітря”, що спливає на поверхню та утилізується.

Зворотний осмос та ультрафільтрація – процеси фільтрування розчинів через напівпроникні мембрани під тиском, який перевищує осмотичний тиск. Мембрани пропускають молекули розчинника, затримуючи розчинені речовини. При зворотному осмосі відділяються частки, розміри яких не перевищують розміри молекул розчинника, а при ультрафільтрації розмір часток на порядок вищий (високомолекулярні сполуки, завислі частки, колоїди).

Електродіаліз – процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Основним обладнанням є електродіалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран.

Хімічне очищення використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних сполук, для дезинфекції води та її знебарвлення.

Нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги. Нейтралізація здійснюється шляхом змішування кислих стічних вод з лугами, додавання до стічних вод реагентів (вапно, карбонат кальцію та магнію, аміак тощо) або фільтруванням через нейтралізуючи матеріали (вапно, доломіт, крейда, вапняк тощо).

Окислення застосовується для знезараження стічних вод від токсичних домішок (мідь, цинк, сірководень, сульфід), а також від органічних сполук. Окислювачами є хлор, озон, кисень, хлорне вапно, гіпохлорид кальцію та інші. В процесі окислення токсичні речовини в результаті хімічної реакції переходять у менш токсичні, які видаляють з води. Очищення окислювачами пов’язана з великими витратами реагентів, тому його використовують лише в тих випадках, коли речовини не можна видалити іншими способами.

Н₂S+O₃= H₂O+SO₂

CN^-+O₃=OCN^-+O₂, 2OCN^-+H₂O+O₃=2HCO₃^-+3O₂+N₂

Відновлення застосовується в тих випадках, коли стічні води містять легко відновлюванні речовини. Ці методи широко використовуються для видалення з стічних вод сполук ртуті, хрому, миш’яку. В процесі очищення неорганічні сполуки важких металів відновлюються до малорозчинних сполук.

4H₂CrO₄+6NaHSO₃+3H₂SO₄=2Cr₂(SO₄)₃+3Na₂SO₄+10H₂O

2CrO₃+6FeSO₄+6H₂SO₄=3Fe₂(SO₄)₃+Cr₂(SO₄)+6H₂O

Cr³⁺+3OH^-=Cr(OH)³

Фізико-хімічні методи.

Коагуляція – процес з’єднання дрібних часток забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. В очищенні стічних вод її використовують для прискорення процесу осадження токнодисперсних часток. Коагулянти (вапняне молоко, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого кальцію) у воді утворюють пластівці гідроксидів металів, які швидко осаджуються під дією сил ваги. Пластівці мають властивості вловлювати колоїдні та завислі частки. Так як колоїдні частки мають слабкий від”єнмий заряд, а пластівці коагулянтів слабкий позитивний заряд, то між ними виникає взаємне притягання.

Флокуляція – процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів за рахунок сил Ван-дер-Ваальса. Флокулянти – кремнієва кислота, крохмаль, целюлоза, органічні полімери (поліакриламід, поліетиленамін та інші).

Для освітлення води одночасно використовуються коагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід.

Сорбція – процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, активною глиною).

Екстракція – вилучення зі стічних вод цінних речовин за допомогою екстрагентів. Її використовують для очищення СВ, які містять феноли, масла, органічні кислоти, іони металів. Екстракція може бути економічно вигідним процесом, якщо вартість речовин, що вилучаються, компенсує всі витрати на її проведення.

Іонний обмін – базується на вилучення зі СВ цінних домішок важких металів, ПАР за рахунок обміну іонами між домішками та іонітами на поверхні розділу фаз “розчин-смола”. За знаком заряду іоніти поділяються на катіоніти та аніоніти, котрі мають відповідно кислі та лужні властивості.

Після всіх описаних вище методів очищення у СВ можуть знаходитися різноманітні віруси та бактерії. Тому з метою запобігання захворюванням СВ перед повторним використанням або перед скидом у водойми підлягають біологічному очищенню.

Стерилізація води здійснюється шляхом нагрівання, хлорування, озонування, обробки УФ променями, біообробки.

Біологічне очищення здійснюється в біофільтрах, в аеротенках, в окислюваних каналах, в біотенках.

Біологічне очищення може здійснюватися і в природних умовах на полях зрошення, полях фільтрації (очищення відбувається в процесі фільтрації води через грунт).

Залежно від мікроорганізмів, котрі беруть участь у руйнуванні органічних речовин, розрізняють аеробне (окислюванне) та анаеробне (відновлюване) біологічне очищення СВ.

У виробничих умовах часто доводиться використовувати комплексні метод очищення, котрі базуються на механічних, хімічних, фізико-хімічних, біологічних способах та пристроях для вилучення забруднень.

Слід додати, що деякі токсичні СВ хімічних підприємств взагалі не можна очистити сучасними методами. Їх доводиться захороняти, закачуючи в підземні сховища. Таким чином утворюються небезпечні об’єкти, бо завжди існує загроза прориву таких вод у підземні водоносні горизонти. В деяких країнах світу води, які не можна очистити, випаровують у відстійниках, різко зменшуючи об’єм і масу відходів, що підлягають захороненнюЗазначимо, що ніякими сучасними методами очистити стічні води на 100 % не вдається, бо після певної межі затрати на кожний додатковий відсоток очищення зростають по експотенції. Тому звичайно чинять так: очищують воду до певної економічно обгрунтованої межі, потім розбавляють її чистою природною водою так, щоб вміст домішок у суміші не перевищував ГДК, і скидають у водойму або використовують.