Шипилов Д.Н. Лекция_1. Методы очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог

• Название: Методы очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог
• Анкор: Методы очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог
• Дата: 09.03.2023
• Размер: 2.29 Mb.
• Имя файла: Шипилов Д.Н. Лекция_1.docx
• Тип: Лекция; #977275
• страница: 6 из 6

5.3 Химическая очистка.

Химические методы очистки сточных вод основаны на проведении химических реакций с использованием реагентов и на получении из загрязняющих примесей безвредных или менее вредных новых веществ, которые легче удалить, чем исходные. При выборе метода очистки учитываются эффективность процесса очистки, скорость реакции, стоимость реагентов, удобство последующего выделения образовавшихся после реакции веществ и др. Методы химической очистки обычно сочетаются с механической или физико-химической очисткой, так как после окончания реакции необходимо выделить из сточных вод образовавшиеся вещества.

Методы химической очистки наиболее приемлемы в системах локальной очистки сточных вод, где объемы очищаемой воды относительно невелики, а концентрация загрязняющих веществ значительна.

К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, коагуляцию, флокулирование, окисление и восстановление.

Нейтрализации подвергаются сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи. За регулируемый параметр нейтрализации стока принимают рН воды после очистки: этот показатель установлен регламентом в пределах 6,5 - 8,5. Для нейтрализации щелочных вод используются кислоты, а кислых - щелочи. Нейтрализацию можно проводить смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, адсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами.

Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ.

Флокуляция - это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличие от предыдущего метода при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия макромолекул флокулянта, адсорбированного на частицах взвешенных веществ.

Окисление и восстановление вредных примесей, присутствующих в сточных водах, являются деструктивными методами. Они используются для перевода опасных в экологическом отношении веществ в безвредное или менее вредное состояние.

Для обработки сточных вод используются такие окислители, как газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорная известь, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, перекись водорода, кислород воздуха, озон, пиролюзит и др.

Электрокоагуляция находит применение в различных отраслях промышленности. Процесс заключается в пропускании сточных вод через межэлектродное пространство электролизера. При этом происходит электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом.

Электрофлотация — очистка от взвешенных частиц происходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки кислорода, а на катоде - водорода. Поднимаясь в сточной воде, эти пузырьки флотируют взвешенные частицы. При использовании растворимых электродов кроме пузырьков газа происходит образование гидроксидов металлов, как при электрокоагуляции, что способствует более эффективной очистке сточных вод.

5.4 Биологическая очистка.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется при помощи живых организмов разного уровня организации. Существуют два направления биологической очистки: метод биологической очистки и метод биологической доочистки сточных вод.

Метод биологической очистки сточных вод получил широкое распространение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Этот метод основан на способности некоторых микроорганизмов питаться растворенными в воде органическими и некоторыми неорганическими веществами. В процессе потребления этих веществ происходит их окисление кислородом, растворенным в воде. Часть окисляемого микроорганизмами вещества используется для увеличения биомассы и для размножения этих организмов, а другая превращается в безвредные продукты окисления - воду, диоксиды углерода, азота и др.

На практике используют два метода биологической очистки сточных вод - аэробный и анаэробный.

Аэробный метод осуществляется бактериями при наличии в воде кислорода. Аэробные процессы биологической очистки могут протекать в естественных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Естественные процессы биологической очистки являются экстенсивными, и в настоящее время они гораздо реже используются в практике очистки промышленных сточных вод.

Анаэробный метод биологической очистки основан на использовании бактерий, не нуждающихся в кислороде, и заключается в сбраживании загрязняющих воду органических веществ в закрытых аппаратах без доступа воздуха - метантенках. Применение этого метода ограниченно, его обычно используют для предварительной подготовки сточных вод, чтобы снизить концентрацию органических загрязнителей в 10-20 раз, а затем проводить дальнейшую очистку уже аэробными способами. Однако из-за сложности такого двухступенчатого процесса анаэробный метод редко применяется на практике.

Заключительным этапом биологической очистки сточных вод является очистка или доочистка предварительно очищенных сточных вод в биологических прудах. Биологические пруды представляют собой каскад сооружений глубиной 1,0 - 1,5 м, через которые с незначительной скоростью протекают подготовленные сточные воды. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Время пребывания в прудах зависит от вида и концентрации загрязнений, степени предварительной очистки, дальнейшего использования очищенной воды и колеблется в пределах 3 -50 сут. Если пруды имеют искусственную аэрацию (насыщение кислородом), то время пребывания воды в них значительно сокращается.

5.5 Термическое обезвреживание.

Для обезвреживания минерализованных сточных вод в настоящее время в основном используют термические методы, которые позволяют выделить из сточных вод соли и получить условно чистую воду, пригодную для нужд оборотного водоснабжения. Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии: стадия концентрирования и стадия выделения сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные воды можно непосредственно направлять на выделение сухого продукта, например в распылительную сушилку.

При термическом обезвреживании сточных вод, содержащих токсичные органические вещества, применяют «огневой» метод. Он заключается в том, что сточная вода, вводимая в аппарат в распыленном состоянии совместно с нагретыми до высокой температуры (900 - 1000 °С) продуктами сгорания топлива, испаряется, а загрязняющие воду примеси сгорают, образуя безвредные и легкоудаляемые продукты сгорания.

Недостатками способа является его высокая стоимость из-за бесполезного нагрева образующегося пара до необходимой температуры (900 -1000 °С) и большой расход топлива. Поэтому огневой способ применяют либо для обезвреживания небольших объемов сточных вод, кубовых остатков, шламов и других отходов с особо токсичными веществами, либо в тех случаях, когда высокотемпературный пар можно использовать в других процессах и его тепло будет таким образом регенерировано.

В настоящее время все шире применяется метод жидкофазного окисления, или «мокрого сжигания». Этот метод основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температуре 100 - 350 °С и давлении 2-28 МПа. Ускорению процесса окисления способствует повышение давления и температуры.

Достоинствами метода являются возможность очистки большого объема сточных вод без предварительного концентрирования; отсутствие в продуктах окисления вредных органических веществ; легкость комбинирования с другими методами, безопасность в работе. Недостатки: неполное окисление некоторых органических веществ; коррозия и значительная стоимость оборудования установки.

Список использованных источников

1) Аграновский, А.М. Причины затопления улиц городов дождевыми водами / А.М. Аграновский, Н.А. Новиков, Н.А. Петров, Е.Н. Петрова // Транспортное строительство. – № 1. – 2015. – с. 26-28.

2) Федеральный закон от 07.12.2011 N 416-ФЗ (ред. от 01.05.2022) «О водоснабжении и водоотведении» [Электронный ресурс]. – URL: https://legalacts.ru/doc/FZ-o-vodosnabzhenii-i-vodootvedenii-ot-07_12_11/ (Дата обращения 05.01.2023 г.).

3) "СанПиН 2.1.5.980-00. 2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила и нормы" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 22.06.2000) (с изм. от 04.02.2011, с изм. от 25.09.2014)

4) ОДМ 218.8.005–2014 Методические рекомендации по содержанию очистных сооружений на автомобильных дорогах.

5) СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения.

6) Водный кодекс Российской Федерации: [федер. Закон №74-ФЗ: принят Гос. Думой 12 апр. 2006 г.]. – М.: Эксмо-Пресс, 2019. 64 с