экология. Контрольные вопросы по дисциплине экология. Контрольные вопросы по дисциплине
 Скачать 234.94 Kb.
|
|
9 семестр Модуль 4 Разработка нормативов ПДВ Первый этап: Проведение инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Второй этап: Систематизация общих сведений о предприятии. Третий этап: Определение перечня выбросов загрязняющих веществ, выбрасываемых источниками предприятия в атмосферу. На этом же этапе эколог нумерует и наносит на ситуационный план источники выбросов загрязняющих веществ, которые приведены в отчете об инвентаризации вместе с границей ориентировочной санитарно-защитной зоны. Четвертый этап. Изучение деятельности предприятия с точки зрения выбросов в атмосферу. Инженер берет материал из отчета об инвентаризации о перечне зданий и сооружений организации; перечисляет основные производственные процессы, при которых происходят выделения загрязняющих веществ. В отдельном подразделе подробно описывается технологический процесс и перечисляются загрязняющие вещества. Наименования загрязняющих веществ из каждого источника выделения проектировщик берет либо из протокола лабораторного анализа либо из расчетов в специализированной программе. Перечисляются все выявленные источники выбросов, для каждого источника называются способы определения объема выбросов загрязняющих веществ (инструментальный через лабораторию или расчетный с использованием программы). В еще одном подразделе приводится описание установки очистки газа (при наличии ее на предприятии). Пятый этап: Произведение расчета рассеивания загрязняющих веществ в приземной слое атмосферы. Расчетные точки наносятся на карты рассеивания, которые задаются перед непосредственным расчетом. Расчет производится на тот период времени года, когда происходит наибольший объем рассеивания загрязняющих веществ. Для расчета рассеивания загрязняющих веществ в слое атмосферы применяется программа "УПРЗА-Эколог" (НПО "Интеграл"). В результате расчетов у эколога получается таблица и график рассеивания. В таблице для каждого загрязняющего вещества расписаны максимальные расчетные концентрации в долях ПДВ и в мг/м в кубе на границах производственной зоны и отдельно на границах ориентировочной санитарно-защитной зоны. Шестой этап: Проведения анализа расчета рассеивания и предоставление выводов на основании анализа. На основании табличных данных проводится анализ результатов расчетов рассеивания с учетом фона. Положительным выводом должно быть то, что “уровень приземных концентраций на границе ориентировочной СЗЗ не превышает 0,1ПДК по всем ингредиентам”. Седьмой этап. Оформление предложенных нормативов загрязняющих веществ в атмосферу. После оформляется таблица с ранее рассчитанными фактическими объемами выбросов предприятия на следующие пять лет (значения выбросов на все пять лет одинаковые для всех веществ, если в ближайшие пять лет не предусмотрена реорганизация производственной деятельности). Когда на этапе расчета рассеивания загрязняющих веществ инженер-эколог обнаруживает превышение уровня опасных концентраций, ему необходимо предложить мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Восьмой этап. Разработка плана-графика контроля по соблюдению нормативов ПДВ Контроль за соблюдением нормативов выбросов загрязняющих веществ на предприятии Контроль за достижением и соблюдением установленных нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух включает: определение массы выбросов вредных веществ в единицу времени от данного источника загрязнения и сравнение этих показателей с установленными нормативами ПДВ, проверку выполнения плана мероприятий по достижению ПДВ; проверку эффективности эксплуатации очистных и других природоохранных сооружений, а также других производственных факторов, влияющих на ПДВ. Для проведения ведомственного контроля на предприятиях создаются соответствующие подразделения (отделы охраны окружающей среды, санитарно-промышленные лаборатории и др.) или привлекаются для этой цели другие специализированные организации. Службы ведомственного контроля согласуют с территориальными органами Ростехнадзора места и периодичность отбора проб для проведения замеров, перечень контролируемых показателей, применяемые методы анализов, объем и порядок представления информации о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух. При контроле выбросов производится измерение расходов, определение концентраций содержащихся в дымовых (выбросных) газах контролируемых веществ и установление по этим данным массы выбрасываемых в атмосферный воздух загрязняющих веществ в единицу времени. Последний показатель сравнивается с утвержденными нормативами ПДВ с учетом точности приборов и средств измерения. В период выполнения планов мероприятий по достижению ПДВ в нормативные сроки и в установленном объеме при условии соблюдения установленных лимитов выбросов вредных веществ на предприятие не налагается каких-либо штрафных или иных санкций. В случае невыполнения в нормативные сроки планов мероприятий по достижению ПДВ или отдельных этапов этих планов, а также в случае нарушения лимитов выбросов вредных веществ, установленных на период выполнения указанных планов, компетентные органы вправе предъявить предприятию исковые претензии, руководствуясь соответствующими документами Санитарно-защитные зоны Исходя из Санитарных норм и правил 2.2.1.5/2.1.1.567-96 «Санитарнозащитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов», любые объекты, которые являются источниками выбросов в ОПС вредных веществ, а также источниками шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных волн, радиочастот, статического электричества, необходимо в обязательном порядке отделять от жилой застройки cанитарнозащитными зонами (СЗЗ). Поэтому СЗЗ стали ныне обязательными составными компонентами промышленного предприятия или иного объекта, являющихся источниками химического, биологического или физического воздействия на ОПС и здоровье человека. СЗЗ – это зона пространства и растительности, специально выделенная между промышленным предприятием и районом проживания населения. Обеспечивая пространство для безопасного рассеивания вредных выбросов, она должна быть надлежащим образом озеленена и удовлетворять специальным гигиеническим требованиям. В зависимости от концентрации объектов на данной территории, их мощности, условий эксплуатации, характера и количества выбрасываемых в атмосферу токсических веществ и т. п. для предприятий, производств и иных объектов установлены следующие минимальные размеры СЗЗ; предприятия 1-го класса опасности – 2000 м; 2-го – 1000 м; 3-го – 500 м; 4-го – 300 м; 5-го – 100 м. Допускается размер СЗЗ 50 м для предприятий пищевой промышленности, общественного питания, зрелищных и культурных объектов. СЗЗ является полосой, отделяющей промышленное предприятие он селитебной территории. Селитебная зона, или жилая зона, – район населенного пункта, в пределах которого размещены жилые дома и в котором запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую человека среду. Санитарно-защитную зону нельзя рассматривать как резервную территорию предприятия и использовать для расширения промышленной площадки. На территории СЗЗ можно размещать объекты с производствами меньшего класса вредности, чем производство, для которого установлена СЗЗ, а также пожарное депо, гаражи, склады, административные здания, магазины, предприятия общественного питания, научно-исследовательские лаборатории, поликлиники, водопроводные и канализационные насосные станции, стоянки для общественного и индивидуального транспорта, линии электропередач, нефте- и газопроводы, объекты технического водоснабжения. На территории СЗЗ нельзя размещать: детские учреждения, школы, лечебнопрофилактические и оздоровительные учреждения, стадионы и спортивные площадки, жилые здания. Функции зеленых насаждений многообразны. Они не только обогащают воздух кислородом, создают благоприятный микроклимат, но и способствуют рассеиванию вредных веществ и поглощают их. При озеленении территории промышленных предприятий и их СЗЗ, обочин дорог обычно выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газонные растения в зависимости от климатического района, характера производства и эффективности данной породы для очистки воздуха, а также ее устойчивости к вредным газам. Установлено, что наиболее стойкими являются, например, акация белая, атлант высокий, клен яснелистовый. Эффективность озеленения характеризуют следующие данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса – 68 т. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха диоксидом серы, сероводородом и диоксидом азота в 2 раза ниже, чем непосредственно у источника загрязнения, а при наличии озеленения ниже в 3-4 раза Снижение негативного воздействия промышленных предприятий на атмосферу Общие меры снижения выбросов для всех субъектов хозяйствования — их сокращение до уровня предельно допустимой нормы. В особо опасных случаях выброс вредных веществ необходимо сократить в несколько раз по сравнению с предельно допустимыми значениями. Метеорологические условия влияют на выбор мероприятий по сокращению выбросов на предприятии. При нормальных погодных условиях деятельность по снижению выбросов осуществляется в соответствии с утвержденным на предприятии планом экологизации. Систематически и последовательно реализуются такие меры: • сокращение в технологических процессах выбросов специфических токсичных веществ (соединений хлора, фтора, сероуглерода, сероводорода, ртути, свинца, бенз(а)пирена, формальдегида, метилмеркаптанов, отдельных углеводородов и др.); • перевод автотранспорта на менее токсичные виды топлива (сжатый и сжиженный газ, дизельное топливо); создание и внедрение различных присадок и добавок, улучшающих экологические характеристики двигателей автомобилей; внедрение специальных нейтрализаторов отработавших газов двигателей автомобилей, создание диагностических постов и пунктов контроля выбросов автомобилей при их государственном техническом осмотре; • увеличение производства малозольных и малосернистых видов топлива; • увеличение серийного производства газоочистных и пылеулавливающих установок, приборов контроля за загрязнением атмосферного воздуха стационарными и передвижными источниками; • сокращение выбросов оксидов серы и азота, а также парниковых газов и озоноразрушающих веществ во исполнение международных обязательств Российской Федерации. Степень улавливания пыли в различных аппаратах  Пылеуловители по степени отчистки от пыли различной дисперсности подразделены на 5 классов. Отнесение пылеуловителя к соответствующему классу связано с эффективностью улавливания пыли определенной группы. Все пыли разделены на 5 групп. Первый класс пылеуловителей обеспечивает улавливание частиц пыли V группы дисперсности в пределах 80-99% и частиц пыли IV группы – более 99%. каждый последующий класс пылеуловителей II, III, IV предназначены для улавливания частиц пыли, отнесенных соответственно на одну группу ниже в этих целях. Пылеуловители 5 класса обеспечивают улавливание частиц пыли 1 группы в пределах 80-99% Подземная универсальная система утилизации Для полного контроля и утилизации выбросы отходящих газов промышленных предприятий должны отводиться в специально созданную подземную универсальную систему утилизации (ПУСУ). Подземная универсальная система утилизации (ПУСУ) может быть внедрена для: – одного предприятия – металлургический комбинат, ТЭС, химический комбинат, строительный комбинат, цементный завод и другие промышленные объекты; – нескольких близлежащих предприятий; – предприятий всего промышленного региона. ПУСУ может использоваться в тех случаях, когда: ПУСУ дополняет уже существующие очистные системы неблагополучных предприятий; ПУСУ частично заменяет существующие очистные системы; ПУСУ производит всю очистку и полностью заменяет существующую систему. Конструктивно ПУСУ представляет из себя замкнутую систему, состоящую из: – отводящего тоннеля; – осадительных камер; – тоннелей возврата газов и аэрозолей; – теплообменников (утилизаторов тепла); – блоков очистки; – блоков обезвреживания газов. ПУСУ является замкнутой системой с частичным выбросом очищенного воздуха в атмосферу. Основная часть газов возвращается в систему. Большая часть очищенных газов идет на вторичное использование в различные цеха предприятия. Возникает новая воздухооборотная замкнутая система, позволяющая утилизировать до 99% всех полезных для промышленности и опасных для биосферы отходящих аэрозолей, пылей и газов. ПУСУ позволяет применять все разработанные учеными и производственниками методы очистки и вторичного использования пылей, аэрозолей и газов. Основной особенностью ПУСУ является полный контроль за отходящими газами и неограниченное время их очистки, ввиду многократного прохождения газа по замкнутому кольцу, что позволяет многократно проводить один и то же процесс – осаждение в нескольких осадительных камерах, абсорбцию газов жидкостями в блоках абсорбции и других процессах. Появляется понятие технический воздух, подобно технической воде в водооборотных системах, где расход воды составляет около 20 %. В подземных универсальных системах утилизации целесообразно применять уже разработанные и экономически оправданные методы очистки отходящих газов: осажденные, инерционные пылеулавливающие методы, электрофильтрация, как в сухом виде, так и в мокром, магнитосодержащие, абсорбционные, каталитические, а также фильтрация. Кроме уже имеющихся методов очистки и обезвреживания отходящих газов и сточных вод, учитывая специфику подземных систем, возможно применение радиационных технологий. Модуль 5 Тенденции промышленного загрязнения гидросферы Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат: • сточные воды промышленных предприятий; • сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов; • стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов; • атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизованый сток воды осадков («ливневые стоки», талые воды) загрязняет водоемы существенной частью техногенных терраполлютантов. Среди всех видов загрязненных водоемов наибольшее вредное воздействие вызывают промышленные сточные воды. Сточные воды предприятий по составу подразделяются на 3 вида: – производственные – использованные или сопутствующие технологическому процессу, которые в свою очередь можно разделить на загрязненные и нормативно чистые; – бытовые – от санитарных узлов и пищеблоков, душевых установок; – атмосферные – дождевые, талые, к ним можно отнести и поверхностные после полива территорий. Характер загрязнения производственных сточных вод в основном определяется профилем предприятия, составом перерабатываемых материалов, сырья и видом выпускаемой продукции. Все многообразие производственных сточных вод по характеру основных загрязнений можно отнести к 3 группам: – содержащие минеральные примеси (металлургия, машиностроение, производство строительных материалов, минеральных кислот, удобрений и т. д.); – содержащие органические примеси (мясная, рыбная, консервная, пищевая промышленность и т. д.); – содержащие органоминеральные примеси (нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, текстильные и др. предприятия). Химическое и биохимическое самоочищение водоемов. Содержание поступивших в водоем загрязняющих веществ уменьшается под воздействием ряда факторов: разбавления сточных вод, с которыми эти вещества поступили в водоем; химического и физико-химического взаимодействия с другими веществами, биохимической деструкции с участием микроорганизмов. В зависимости от способности веществ подвергаться такого рода превращениям их разделяют на консервативные и неконсервативные. Комплекс процессов, приводящих к снижению концентрации загрязняющих веществ вплоть до восстановления исходного качества воды водоема (за исключением разбавления), принято называть самоочищением водоема. Главную роль в самоочищении водоемов играют окислительновосстановительные превращения органических и некоторых минеральных веществ (например, нитрификация и денитрификация, окисление сульфидов и сульфитов и т. п.) Разбавление сточных вод в водоеме. Этот процесс является одним из основных факторов обезвреживания СВ, поступивших в водоем. Хотя при разбавлении общее количество поступившего в водоем загрязняющего вещества не изменяется, обезвреживающий эффект несомненен. Разбавление действует одинаково как на консервативные, так и на неконсервативньте вещества. Разработка нормативов ПДС Сточные воды могут быть сброшены в водоем с такой концентрацией загрязняющих веществ , при которой в контрольном створе останутся ненарушенными все нормативы качества воды. Если концентрация загрязняющих веществ в сточных водах выше предельно допустимой концентрации Cст , то такие воды подвергаются очистке. Они на промышленных предприятиях, как правило, проходят двухступенчатую очистку. Вначале – на локальных очистных сооружениях (ЛОС), а затем – на станции биологической очистки (городских очистных сооружениях), куда поступают также СВ жилых массивов после смешения со сточными водами промышленных предприятий. Необходимость в ЛОС обусловлена тем, что промышленные СВ могут содержать столь высокотоксичные вещества и в таких количествах, что Б случае непосредственной подачи их на городские очистные сооружения в последних нарушается нормальный биоцикл микроорганизмов, способных к биохимической деструкции загрязнений. Кроме того, высококонцентрированные СВ очищаются более глубоко и с меньшими экономическими издержками, чем разбавленные. Необходимая степень очистки СВ η определяется как отношение разности исходной концентрации загрязняющих веществ до их очистки С и предельно допустимой концентрацией тех же веществ после очистки Cст к исходной концентрации, %:  В качестве контрольной величины, свидетельствующей о том, что воздействие данного объекта на водоем соответствует допустимому, служит универсальная характеристика, предусмотренная Правилами охраны поверхностных вод, – лимит на сброс загрязняющего вещества. В нормативных документах его чаще называют предельно допустимым сбросом, или сокращенно ПДС, который представляет собой количество загрязняющего вещества в единицу времени: ПДС = qСст . Снижение негативного воздействия промышленного предприятия на гидросферу Дефицит запасов пресной воды и удорожание ее подготовки приводят к необходимости минимизации негативного влияния вредных веществ на гидросферу. Это возможно только в результате внедрения усовершенствованных технологий очистки сточных вод, которые позволят снизить их влияние на водные объекты, повысить качество их очистки и использовать в системах оборотного водоснабжения. Очистка сточных вод от органических загрязнителей на большинстве предприятий нефтехимического профиля в настоящее время осуществляется с использованием традиционных технологий путем применения физико-химических методов с использованием доступных реагентов коагулянтов и флокулянтов с последующим осветлением стоков отстаиванием. Однако использование этих методов в большинстве случаев оказывается малоприменимым из-за большого расхода дефицитных и дорогих реагентов. В результате этих методов очистки воды удается удалить не более 50% нефтепродуктов. Требования природоохранного законодательства и существующее положение с нормированием качества очищенных сточных вод делает необходимым повышение эффективности работы очистных сооружений путем применения принципиально новых технологических решений и аппаратурного оформления процесса очистки сточных вод. Таким образом, для обеспечения норм в очищенной воде, установленных в Российской Федерации, стано вится обязательным включение в технологическую цепочку сооружений доочистки, которые должны обеспечить глубокое и эффективное удаление как традиционных, так и специфических загрязнений до уровня ПДК. На заключительных стадиях водоочистки, как правило, применяют методы глубокой очистки. Возможно применять для доочистки биофизико-химические методы очистки сточных вод. Наиболее перспективным и универсальным из них является биосорбционный метод, основанный на совместной во времени и в пространстве биологической и адсорбционной очистке сточных вод Для глубокой очистки сточных вод, со держащих нефтепродукты и фенол, хорошо зарекомендовали себя методы очистки с использованием кавитационных процессов. Все большее применение для глубокой очистки сточных вод находят методы с использованием АОР (Advanced Oxidation Processes – Углубленные Процессы Окисления) процессов. К ним относятся озонирование; окисление с помощью Н2О2 в присутствии ионов Fe2+; окисление озоном или пероксидом водорода в комбинации с ультрафиолетом; окисление озоном или пероксидом водорода в условиях кавитации, генерированной ультразвуком, и др.. Значительный интерес в практике очистки сточных вод представляют технологии, основанные на использовании воды в суб- и сверх- критических условиях. Процесс сверх критического водного окисления состоит в обработке водных смесей, содержащих вредные и токсичные вещества, сверхкритической водой при избытке воздуха (или кислорода), температурах 400–600 о С и давлении 200– 300 атм. При этом не менее 99.99% органических соединений в исходной смеси превращаются в экологически абсолютно безвредные Н2О и СО2. Каждый из указанных методов наряду с положительными сторонами отличается специфическими недостатками, что обуславливает необходимость дальнейшего поиска экономически рациональных и ресурсосберегающих методов и технологий очистки сточных вод. Принципы очистки сточных вод Вследствие сильной загрязненности промышленных сточных вод их очистка от примесей производится в несколько этапов. Во всех случаях очистки стоков первой стадией является механическая очистка, предназначенная для удаления наиболее крупных механических примесей, взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. Последующая очистка от химических веществ осуществляется различными методами: физико-химическими (флотация, абсорбция, ионообмен, дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация и др.), химическими (реагентная очистка), электрохимическими (электрохимическое окисление и восстановление, электродиализ, электрокоагуляция, электрофлотация и т. п.), биологическими. Если в сточных водах имеются весьма вредные вещества, применяют термические методы, позволяющие уничтожить примеси. Как правило, во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Среди наиболее распространенных методов следует указать: 1. Для суспензированных и эмульгированных примесей – отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование (для грубодисперсных частиц); коагуляция, флокуляция, электрические методы осаждения (для мелкодисперсных и коллоидных частиц); 2. Для очистки от неорганических соединений – дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы; 3. Для очистки от органических соединений – экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, реагентные методы (регенерационные методы); биологическое окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление (деструктивные методы); 4. Для очистки от газов и паров – отдувка, вакуумирование, нагрев, реагентные методы; 5. Для уничтожения вредных веществ – термическое разложение. Механическая очистка Механическая очистка сточных вод направлена на выделение из сточных вод органических и минеральных включений. Главная ее задача – подготовка стоков к другим методам очистки (обычно физическим, химическим или биологическим). основные механические методы очистки сточных вод: Процеживание – осуществляется с применением сит и решеток, которые отлавливают крупные загрязняющие элементы и взвешенные частицы. Выглядит процесс следующим образом. Стоки проходят через сетку, та задерживает волокнистые соединения и крупные вещества, после чего вода поступает к мелкому ситу – он отлавливает уже более крупные загрязняющие компоненты. На выходе системы часто стоят микропроцеживатели, которые дополнительно задерживают нерастворенные элементы микроскопических размеров. Отстаивание – метод, используемый для выделения взвешенных частиц с различной плотностью. Для механической очистки данным способом задействуют специальные отстойники. Отстаивание обычно используется для улучшения качества воды в системах водоснабжения замкнутого типа. Такие можно встретить, например, на объектах металлургической, рудной, химической промышленности. Для очистки сточных вод отстаиванием применяют жироловки, песколовки, маслоуловители, нефтеловушки, смолоуловители, сгустители, шлакоотстойники и прочие приспособления. Фильтрование – данная методика нужна для удаления из стоков мелких включений различного происхождения. Главный очищающий элемент в данном случае – фильтры. Стоки, приходя через них, очищаются от лишних взвесей. Фильтр выбирается с учетом направления деятельности предприятия. В бумажной промышленности высоко востребованы вакуумные и сетчатые фильтры, для более «грязных» отраслей нужны уже гидроциклоны и центрифуги, осуществляющие более глубокую очистку. Процеживание Сточные воды процеживают через решетки из металлических прутьев с зазором 5–25 мм, установленных под углом 60–75о на пути движения сточных вод, и сита с целью извлечения из них крупных примесей во избежание засорения труб и каналов. Решетки могут быть неподвижными и подвижными. Решетки, совмещенные с дробилками для измельчения крупных примесей, называются комменуторами. Наибольшее распространение получили неподвижные решетки. Решетки и сита довольно быстро забиваются примесями и требуют систематической очистки. Для удаления более мелких частиц применяют сита – барабанные или дисковые – с диаметром отверстий сетки 0,5–1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от способа подвода (снаружи или внутрь). Производительность сита зависит от диаметра и длины барабана, а также от свойств примесей. Для разделения взвешенных веществ на фракции могут быть использованы фракционаторы с диаметром отверстий в сетке 60-100 мкм. При разделении 50–80 % взвешенных частиц остается в грубой фракции. Задержанные крупные примеси при удалении направляются в специальные контейнеры-накопители. Отстаивание Следующий этап очистки – удаление твердых частиц со средним размером 0,25–1 мм (песка) и некоторых других примесей путем осаждения под действием сил тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц. Процесс осаждения происходит в ламинарном потоке жидкости со скоростями от 0,1 до 0,2 м/с. Песколовки применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений. Горизонтальные песколовки – резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением, скорость воды в них не превышает 0,3 м/с. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму; в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. Горизонтальные песколовки используют более часто. Отстойники бывают периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Эффективность отстаивания составляет в среднем до 60 %. Повысить эффективность отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения, увеличив размеры частиц коагуляцией и флокуляцией или уменьшив вязкость сточной воды путем нагрева. Кроме того, можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости. Физико-химические методы очистки вод На этапе физико-химической очистки из сточных вод удаляются коллоидные и мелкодисперсные частицы. Это нерастворимые примеси размером 1-1000 нм. Также метод эффективен для очистки сточных вод от: некоторых щелочей; кислот; ионов; для разрушения трудноокисляемых и органических соединений. Способы из физико-химической группы применяются самостоятельно или комбинируются с механическими, химическими и биологическими. Преимущества физико-химических методов: Оперативный запуск очистных сооружений после их возведения или перерыва в работе. Быстрая и стабильная очистка сточных вод, особенно если сравнивать с биологическим этапом. Автоматизированный процесс – человек принимает минимальное участие в контроле оборудования. Очистка от 80-99% загрязнений, которые не улавливаются при механической фильтрации (процент зависит от конкретного способа). Возможность рекуперации некоторых отходов – улавливания и возвращения в рабочий цикл. Недостатки физико-химических способов: Высокоэффективные методы очищения(например, обратный осмос, абсорбция, ионный обмен) являются дорогими. При реализации дешевых способов (коагуляция, флокуляция) образуется много побочных продуктов и требуется доочистка воды. Электрофлотация, электрокоагуляция, электрофорез требуют больших затрат энергии. К физико-химическим методам относят: --флотация - адсорбционная очистка -экстракция - кристаллизация и т.д Флотация Флотация используется для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Этот процесс иногда называют «пенная сепарация» или «пенное концентрирование». Флотация используется также для выделения активного ила после биохимической очистки К преимуществам этого метода очистки можно отнести следующее: непрерывность процесса; широкий диапазон применения; небольшие капитальные и эксплуатационные затраты; селективность выделений примесей по сравнению с отстаиванием; бóльшая скорость процесса, более низкая влажность получаемого шлама (90-95 %) и высокая степень очистки (95-98 %); возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Все это способствует успешной дальнейшей очистке сточных вод. Сущность процесса флотации заключается в слипании всплывающего пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей и ее подъеме в образующийся на поверхности пенный слой при условии, что вес частицы не должен превышать суммарной подъемной силы пузырька и силы слипания. Присутствие в воде ПАВ (реагентов-собирателей) делает процесс более эффективным. ПАВ, адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т. е. делают их гидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют: масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны, амины и т. п. Напорные установки имеют большее распространение, чем вакуумные, позволяют очищать сточные воды с концентрацией взвесей до 4-5 г/л. Для увеличения степени очистки в воду добавляют коагулянты. Адсорбционная очистка Адсорбцию широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Локальные установки целесообразны, если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента. Преимуществами этого метода являются высокая эффективность очистки (до 80–95 %), возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также их рекуперации. В качестве сорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки и т. п.). Минеральные сорбенты (глины, силикагели, алюмогели и гидраты окислов) применяют реже, так как энергия их взаимодействия с молекулами воды велика (иногда превышает энергию адсорбции). Сорбенты должны быть относительно крупнопористыми (с эффективным радиусом адсорбционных пор в пределах 0,8–5,0 нм или 8–50 Å), иметь высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации. Используют мелкозернистые адсорбенты с размерами частиц 0,25-0,5 мм и высокодисперсные угли с размерами зерен не менее 40 мкм. Вещества, хорошо адсорбируемые из водных растворов активными углями, имеют выпуклую изотерму адсорбции, а плохо адсорбируемые – вогнутую. Процесс адсорбционной очистки воды ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании воды через слой адсорбента или в псевдосжиженном слое в установках периодического и непрерывного действия. Экстракция Жидкостная экстракция применяется для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция выгодна, если стоимость извлекаемых веществ окупает все затраты на проведение процесса. В общем случае для большинства веществ при их концентрации выше 3-4 г/л экстракция предпочтительнее адсорбции. Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий: интенсивного смешивания сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем), разделения экстракта и рафината (в условиях развитой поверхности контакта между жидкостями образуются две жидкие фазы: экстракт, содержащий извлекаемое вещество и экстрагент, и рафинат, содержащий сточную воду и экстрагент), регенерации экстрагента и рафината. Эффективность процесса зависит от правильности выбора экстрагента и скорости его подачи в воду. При выборе растворителя следует учитывать его селективность, физикохимические свойства, стоимость и способы регенерации. При содержании в сточной воде нескольких примесей сначала извлекают один из компонентов – наиболее ценный или наиболее токсичный. При этом для каждого компонента может быть разный экстрагент. При необходимости одновременной экстракции нескольких веществ экстрагент не должен обладать селективностью извлечения, а иметь близкий и достаточно высокий коэффициент распределения (который выражается отношением концентраций вещества в экстрагенте и воде: kp = Cэ/Св) для всех извлекаемых веществ. Регенерация экстрагента может быть проведена с применением вторичной экстракции с другим растворителем, а также выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием или осаждением. Термические методы очистки сточных вод Для обезвреживания минерализованных сточных вод в основном используют термические методы, которые позволяют выделить из стоков соли (кальция, магния, натрия и др.) с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс может быть проведен в две стадии: концентрирование и выделение сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Требования к установкам термического обезвреживания: обеспечение снижения концентрации вредных веществ в очищаемой воде до значений, меньших ПДК; незначительная чувствительность к составу стоков; надежность и экономичность в работе; высокая производительность. Выбор методов очистки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозионной активности и необходимой степени очистки. Концентрирование сточных вод Этот способ очистки может быть реализован в выпарных и адиабатных испарительных аппаратах, а также в кристаллогидратных установках и установках вымораживания. Выпарные установки могут быть одно- и многокорпусными. Наибольшее распространение имеют 4-5-корпусные установки с расходом тепла по пару 600 кДж на 1 кг влаги. Для упаривания сточных вод ряда производств (синтетических смол, лаков и красок, люминофоров, реактивов и др.) применяют выпарные установки с контактными аппаратами, в которых осуществляется непосредственный контакт между теплоносителями и сточной водой. Для нагрева могут быть использованы газообразные, жидкие и твердые теплоносители. В одноступенчатых установках испарение происходит в аппарате, образующиеся пары уносятся теплоносителем, или в контактном аппарате происходит лишь нагревание воды, а испарение – в адиабатной ступени. Наибольшее распространение получили контактные аппараты: с погружными горелками, барботажные, тарельчатые, насадочные, форсуночные, полочные. Отложение солей на поверхностях теплообмена приводит к увеличению расхода тепла и снижению эффективности процесса. В многоступенчатых установках с гидрофобным теплоносителем нагревание и испарение сточных вод происходит вследствие контакта с жидким гидрофобным теплоносителем (парафины различных типов, минеральные масла, силиконы и т. п.), который должен быть практически нерастворим в воде, не образовывать эмульсий, не сорбировать растворенные в воде соли, хорошо отделяться от воды, быть термически устойчивым и иметь высокую теплоемкость. В подобных установках возможно упаривать сточные воды до высоких концентраций, при этом исключая отложение солей на теплообменных поверхностях, уменьшая коррозию оборудования. Установки мгновенного испарения (УМИ) - в них раствор концентрируется за счет испарения перегретой жидкости, подаваемой в камеру, давление в которой ниже давления насыщения, соответствующего температуре поступающей в камеру жидкости. Концентрирование минерализованных вод проводят и на установках вымораживания. Их действие основано на том, что концентрация солей в кристаллах льда значительно меньше, чем в растворе (теоретически образуется пресный лед). Вымораживание можно проводить под вакуумом либо при помощи специального холодильного агента. Кристаллогидратный процесс состоит в концентрировании сточной воды с гидратообразующим агентом М (пропан, хлор, СО2 и др.) и образовании Н2О. При переходе молекулы n кристаллогидратов, имеющих формулу М воды в кристаллогидраты концентрация растворенных в воде веществ повышается. При плавлении кристаллов образуется вода, из которой выделяются пары гидратообразующего агента. Процесс может проходить при температуре выше и ниже температуры окружающей среды. Преимущества вымораживающих и кристаллогидратных установок: ч)/мнизкий расход энергии (9-12 (кВ 3 ), возможность обезвреживания вод различного состава. Недостатки: применение дорогостоящих теплоносителей; усложнение технологического процесса; невысокая степень концентрирования раствора из-за трудности разделения кристаллов льда и вязкой суспензии; повышение расхода энергии с увеличением степени концентрирования раствора вследствие понижения температуры замерзания при увеличении концентрации раствора. Термоокислительные методы обезвреживания При использовании термоокислительных методов все загрязняющие органические вещества полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам относятся: метод жидкофазного окисления; метод парофазного каталитического окисления и пламенный, или огневой, метод. Метод жидкофазного окисления основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температуре 100–350 оС и давлении 2–28 МПа (для увеличения растворимости О2 в воде и, следовательно, интенсификации процесса). Отличительными особенностями метода являются: высокая производительность без предварительного концентрирования; отсутствие в продуктах окисления вредных органических веществ; легкость комбинирования с другими методами и безопасность при его применении. Среди недостатков – неполное окисление некоторых химических веществ; значительные капитальные затраты и высокая коррозия оборудования в кислых средах. В основе метода парофазного каталитического окисления лежит гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при высокой температуре летучих органических веществ, находящихся в промстоках. Степень очистки достигает 99,98 % при высокой производительности. Основной недостаток – возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы, что требует предварительного удаления из сточных вод каталитических ядов. Наиболее эффективным и универсальным является так называемый огневой метод, заключающийся в распылении сточных вод непосредственно в топочные газы, нагретые до температуры 900–1000 оС. При этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Минеральные вещества, содержащиеся в воде, образуют твердые или расплавленные частицы, которые затем улавливаются. Огневой метод Огневой метод может быть использован для обезвреживания небольшого объема сточных вод, содержащих высокотоксичные органические вещества, очистка от которых другими способами невозможна или неэффективна, и нецелесообразен для обезвреживания стоков, содержащих только минеральные вещества. Кроме того, этот метод предпочтителен, если имеются горючие отходы, которые можно использовать как топливо. В процессе обезвреживания промстоков различного состава могут образовываться окиси щелочных и щелочно-земельных металлов (СаО, МgO, BaO, K2O, Na2O и др.). При диссоциации хлоридов в дымовых газах содержатся хлор и хлористый водород. Органические соединения, содержащие серу, фосфор, галогены, могут образовывать SO2, SO3, P2O5, HCl, Cl2 и др., что вызывает коррозию аппаратуры и является нежелательным в дымовых газах. Из сточных вод, содержащих нитросоединения, могут выделяться различные окислы азота. При сложном взаимодействии этих веществ в газовой фазе могут образовываться новые соединения, в том числе и токсичные, что необходимо учитывать при удалении газов в атмосферу. Для проведения процесса огневого обезвреживания в зависимости от консистенции и состава сточных вод используют печи различной конструкции: камерные, шахтные, циклонные и с псевдоожиженным слоем. Камерные и шахтные печи (используются для сжигания сульфидных щелоков, сточных вод анилинокрасочной промышленности и др.) малопроизводительны, громоздки и капиталоемки |