Введение Загрязнение водных ресурсов
 Скачать 77.26 Kb.
|
Способы очистки сточных водВ соответствии с существующими требованиями, стоки молокоперерабатывающего предприятия перед их сбросом должны проходить очистку от загрязняющих веществ . На некоторых производствах стоки проходят предварительную обработку. Однако, единый универсальный для всех производств способ очистки сточных вод пока не существует. Выработаны общие принципы очистки сточных вод для всех предприятий, на основании которых мы можем классифицировать способы очистки: механические; биологические; физико-химические; методы обеззараживания сточных вод . При очистке сточных вод механическим способом от крупных взвешенных частиц на очистных сооружениях пользуются решетками, ситами, вертикальными и горизонтальными песколовушками, отстойниками, гидроциклонами и центрифугами . Жиры негативно сказываются на процессе очистки сточной воды. При попадании жира в очистное сооружение качество очистки ухудшается. Для борьбы с жирами и маслами при очистке сточных вод активно применяются жироловушки, способные улавливать легко всплывающие вещества на поверхности . Для биологической очистки возможно применение одного или нескольких приспособлений: полей фильтрации, полей орошения, биологических фильтров, шлаковых площадок и аэротенков . К физико-химическим способам очистки относятся коагуляция, флокуляция, флотация, адсорбция, десорбция, дегазация, ионный обмен, экстракция, электрохимические методы . При коагуляции происходит укрупнение мелких дисперсных частиц в крупные. Этот способ применяется для того, чтобы процесс осаждения протекал быстрее. Для осуществления коагуляции необходимо использовать специальные вещества коагулянты, например, гидроксид железа или гидроксид алюминия. Флокуляция применяется при использовании добавочных веществ – флокулянтов. Флокулянтами могут быть эфиры целлюлозы, крахмал или специально применяемый для флокуляции синтетический полиакриламид. После добавления этих соединений в сточные воды процессы агрегации ускоряются. После коагуляции и флокуляции необходимо применение отстойников. Флотация применяется при наличии в сточной воде нерастворимых соединений и поверхностно активных веществ, неспособных отстаиваться. Для разных производств разработаны разные схемы флотации. Но общий принцип работы следующий: твердая гидрофобная частица и пузырек воздуха приближаются и слипаются, после чего поднимаются на поверхность, образуя слой пены, который затем снимают с поверхности. Для очищения сточной воды от растворенных органических соединений в производстве используют адсорбцию. Для этого применяются специальные вещества адсорбенты. В их роли могут выступать активированный уголь, синтетические вещества, зола, шлаки. Принцип работы, следующий: адсорбент добавляется в сточные воды и активно перемешивается. При деструктивной адсорбции загрязнитель полностью уничтожается вместе с адсорбентами, а при регенеративной адсорбции возможно извлечение загрязнителя из адсорбирующего вещества и его дальнейшее повторное использование . Принцип действия очистки сточных вод путем ионного обмена основан на законах химии. Вступая в химические реакции вещества обмениваются ионами, в результате возможно извлечение ионов металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, кадмия, марганца) из загрязнителей. При ионообменной очистке применяются специальные вещества – иониты, которые могут быть синтетическими и природными. К синтетическим ионитам относятся гидроксид алюминия, гидроксид хрома, силикагель, смолы. К природным ионитам относятся гуминовые кислоты, полевые шпаты, фтораппатит, цеолиты и глинистые минералы. Процесс экстракции заключается в извлечении загрязняющего вещества из сточных вод. Способ экстракции позволяет извлечь масла, ионы металлов, органические кислоты и фенолы. Органический растворитель, применяемый в процессе экстракции, называется экстрагентом. Экстракция проходит в несколько этапов . На первом этапе в сточную воду добавляется экстрагент, который затем активно перемешивается с водой. На данном этапе происходит образование двух жидких фаз. Одна из них представляет собой смесь извлекаемого вещества с экстрагентом, так называемый экстракт, а вторая состоит из экстрагента и сточной воды. Эта фаза называется рафинатом. На следующем этапе экстракции экстракт и рафинат разделяются. Экстракция завершается регенерацией экстрагента из экстракта и рафината. Если сточные воды в качестве загрязнителей имеют летучие неорганические и органические примеси (аммиак, сернистый газ, сероуглерод, сероводород), тогда применяются десорбция, дегазация и дезодорация. Эти методы представляют собой совокупность физико- химических способов очистки, таких как адсорбция, окисление, дистилляция, продувка инертными газами. Из-за различной скорости химического окисления биоорганических веществ сточной воды пищевых предприятий невозможно рекомендовать одинаковый способ биологической очистки для всех видов сточных вод. Очищать отработанную воду можно с помощью хлорирования, озонирования, ультрафиолетового излучения. Все эти способы относятся к обеззараживающим способам очистки сточных вод. В свою очередь методы обеззараживания также делятся на химические и физические. Так, к химическим методам обеззараживания относятся озонирование и хлорирование. Их принцип действия похож и отличается лишь использованием различных обеззараживающих веществ. После их добавления оболочки клеток микроорганизмов окисляются и постепенно разрушаются. Микроорганизмы погибают. Хлорирование является наиболее распространенным способом обеззараживания сточных вод. Это объясняется тем, что технология хлорирования относительна проста, а эксплуатационные расходы невелики. На современном производстве для этих нужд применяются гипохлорит натрия или диоксид хлора, а также газообразный хлор. Эти материалы дешевы и доступны. Однако, если в сточных водах содержится большое количество органических соединений и взвешенных веществ, обеззараживающее действие хлора значительно уменьшается, в результате чего становится необходимым значительное повышение дозы реагентов. При обработке сточных вод способом хлорирования образуются опасные хлорорганические соединения. Образование хлорфенолов, хлораминов, тригалогенметанов и различных диоксидов очень опасно. Эти соединения токсичны, обладают свойствами мутагенности и канцерогенности. Их дальнейшее удаление другими способами затруднено, так как их нельзя окислить биологическим окислением. Соответственно биологическая очистка не поможет очистить сточные воды от этих соединений. Нормативные документы Российской Федерации по организации государственного санитарно-эпидемиологического надзора за обеззараживанием сточных вод устанавливает предельно допустимую концентрацию остаточного хлора, сбрасываемого в водоемы на уровне 1,5 мг/дм3 . Однако, даже такое малое количество хлора является очень опасным для окружающей среды, оказывает токсичное воздействие на представителей флоры и фауны природных источников. Естественные водоемы теряют способность к самоочищению. В связи с этим в последние годы ведутся обсуждения о полном отказе от технологии хлорирования. Так, предлагается снизить концентрацию остаточного хлора на выходе сточных вод из очистных сооружений до 0,1 мг/дм3, чтобы избежать негативных последствий высокой токсичности остаточного хлора. Метод озонирования более эффективен в борьбе с грибами, спорами, плесенью, вирусами и бактериями. Озон обладает высоким окислительным потенциалом, благодаря чему он легко оказывает воздействие на большинство органических веществ, обеспечивая их минерализацию. Но, если концентрация органических соединений высока, также, как и при хлорировании, при озонировании возможно образование токсичных веществ. Таким образом, применение озонирование лучше применять после предварительной очистки сточных вод от взвешенных веществ. Также применение озонирования связано с высокими затратами на электроэнергию, которая расходуется на работу озонаторов. Озонирование целесообразнее применять на заключительном этапе очистки, так как для обеззараживания потребуется гораздо меньше озона. Сократив расход озона можно также сократить энергопотребление, сохранив при этом необходимый уровень качества очистки сточных вод от патогенных микроорганизмов. Часто для обеззараживания сточных вод применяется совокупность технологий хлорирования и озонирования. В любом случае, при обеззараживании озонированием и хлорированием очистка займет сравнительно много времени (от получаса до полутора часов), к тому же при вышеназванных способах очистки сточных вод невозможно уничтожить вирусы. К физическим методам очистки сточных вод относится метод ультрафиолетового обеззараживания. Благодаря ультрафиолетовому излучению возможно уничтожение не только бактерий, но и опасных вирусов, возбудителей гепатита, полиомиелита, аденовирусных респираторных и энтеровирусных инфекций. Для применения этого метода очистки сточных вод не нужны реакционные камеры, контактные резервуары и коллекторы. Обеззараживание происходит за несколько секунд, благодаря коротковолновому ультрафиолетовому излучению. Клетки бактерий и оболочки вирусов разрушаются мгновенно, что приводит к гибели этих микроорганизмов. Особенно эффективно УФ излучение в борьбе с возбудителями дизентерии, холеры, тифа, туберкулеза, вирусного гепатита и полиомиелита. Неоспоримым преимуществом этого способа обеззараживания сточной воды является тот факт, что для данного процесса не используются никакие другие химические вещества. Необходимо лишь правильно рассчитать дозу УФ излучения в соответствии с концентрацией загрязняющих веществ в сточной воде. В связи с высокими показателями эффективности в борьбе с распространением опасных для здоровья человека возбудителей различных заболеваний способ очистки сточных вод УФ излучением приобрел широкое применение при обеззараживании коммунально-бытовых сточных вод. Важная особенность данного способа очистки заключается в том, что сточные воды после обеззараживания можно сбрасывать в открытые водоемы, что просто невозможно при использовании химических методов. Обработка вод УФ излучением помогает защищать окружающую среду. Повсеместное развитие промышленности и, соответственно, очистных технологий привело к созданию нового комбинированного метода. Технология активного окисления соединила в себе лучшее из всех методов обеззараживания. При использовании этого метода сточная вода проходит совместную обработку одним из окислителей (озоном, пероксидом водорода, гипохлоритом натрия) и УФ лучами. Такая технология с одной стороны предотвращает образование токсичных соединений хлора, а с другой обеспечивает высокую степень обеззараживания сточных вод от бактерий, вирусов, плесени, водорослей и грибов. Также при использовании технологии активного окисления улучшается цвет воды на выходе из очистных сооружений. Следует отметить, что у этой технологии есть свои недостатки. Так, при использовании совместно с УФ излучением озонирования возрастут затраты за энергопотребление. К тому же при использовании озона необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, так как концентрация озона в воздухе помещения не должна превышать ПДК <0,1 мг/м3. Поэтому подобный метод целесообразнее применять на мелких очистных сооружениях. При совместном применении пероксида водорода и УФ излучения, происходит явление фотолиза. Пероксид разлагается с образованием свободным радикалов ОН-, Н2О2 и 2ОН-. Эти радикалы являются самыми сильными и при этом абсолютно безопасными в экологическом плане окислителями, способными разрушать микроорганизмы, размножающиеся в воде. Так, они активно борются с цистами лямблий, спорами грибов и плесенью, водорослями. Именно из-за этих организмов вода приобретает зеленый цвет и затхлый запах. Сами радикалы неустойчивы, через полчаса-час они полностью распадаются на воду и кислород. Благодаря этому концентрация остаточного хлора не превышает ПДК. При этом, расход веществ с совместным применением ультрафиолетового излучения гораздо ниже, чем при обычном использовании технологии хлорирования или озонирования. Необходимо отметить, что эффективность обеззараживания сточных вод зависит от многих факторов. Среди них, например, зависимость качества очистки от концентрации загрязняющего вещества, изначальной концентрации вирусов и бактерий, общего содержания в воде органических соединений, температуры воды, количества используемых реагентов и/или дозы ультрафиолетового излучения. Следовательно, чтобы достигнуть необходимого показателя качества сточной воды на выходе из очистных сооружений предприятий пищевой промышленности используются разные методы очистки, соответствующие составу сточных вод на входе в очистные сооружения. Для каждого отдельного случая применяется свой подход для решения вопросов защиты окружающей природной среды. Рассматриваются возможности применения сточной воды в качестве удобрений, извлечения полезных веществ, решаются вопросы об использовании искусственной биологической очистки. Методы очистки сточных вод постоянно модернизируются и становятся более доступными для небольших предприятий. Норма концентрации загрязнений в сточной воде в месте выхода из очистных сооружений предприятий в городские системы канализации или в природную среду установлена в строгом соответствии с предельно допустимыми концентрациями. Таким образом, нормативы предельно допустимых сбросов устанавливаются на основе ПДК. |