ТЕМА Загрязнение гидросферы Современные способы очистки вод ПЛАН

ТЕМА: Загрязнение гидросферы. Современные способы очистки вод ПЛАН 1. Источники загрязнения гидросферы 2. Контроль и управление качеством воды в водных объектах 3. Очистка сточных вод 3. 1. Механические методы очистки сточных вод 3. 2 Химические методы очистки сточных вод 3. 3 Физико-химические методы очистки сточных вод 3. 4 Биологические методы

Ø В промышленности вода используется для следующих целей: Ø Приготовление растворов. Охлаждение и нагрев жидкостей и газов. Для теплоэнергетических целей. Для очистки растворов и газовых смесей. Для транспортировки сырья. Для удаления отходов. Для мытья оборудования, тары. Ø Ø Ø

Источники загрязнения гидросферы: Ø Атмосферные воды Ø Промышленные сточные воды Ø Бытовые сточные воды Ø Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды Ø Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в исходном и связанном виде Ø Промывочные воды - образуются после мытья оборудования, сырья, тары. Ø Водные абсорбенты и экстрагенты. Ø Охлаждающие воды

Для воды существует три типа ПДК: n ПДКхп - хозяйственно-питьевое. n ПДКкб - культурно-бытовое. n ПДКрх - рыбо-хояйственное Практически во всех нормативных таблицах ПДКхп и ПДКкб равны. Жестче всех нормативов ПДКрх. ПДКхп = ПДКкб > ПДКрх

Существуют дополнительные требования к составу и свойствам воды. Ограничения накладываются на следующие показатели: Ø Количество взвешенных веществ Ø Количество плавающих примесей Ø Запахи Ø Привкусы Ø Температура Ø Окраска Ø Количество растворённого кислорода Ø Кислотность или показатель р. Н Ø Количество возбудителей заболеваний

Впервые бактериальная очистка сточных вод была предложена еще в 1865 г. А. Мюллером , а первая система непрерывной очистки сточных вод «активным илом» была создана в 1917 г. (г. Манчестер, Англия). В настоящее время данный способ является общепринятым при обработке городских сточных вод. Процесс биохимической очистки осуществляется сложным сообществом бактерий и простейших микроорганизмов в условиях аэробиоза, т. е. наличия кислорода в очищаемой воде.

По технологическим причинам, запрещается сбрасывать следующие типы сточных вод: Ø Воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения. Ø Воды, содержащие цепные примеси, которые подлежат утилизации на данном или других предприятиях. Ø Воды, содержащие вредные вещества, в количествах, превышающих нормативы технологических потерь. Ø Воды, содержащие вредные вещества, для которых не установлено нормативов ПДК. Ø Воды, которые с учётом их состава и местных условий могут быть использованы для топлива в сельском хозяйстве.

Методы очистки сточных вод

Основные способы улучшения качества воды Осветление Обеззараживание Обесцвечивание

Механические методы очистки делятся на три группы: n Процеживание. n Отстаивание. n Фильтрование. сточных вод Используются для удаления из растворов твёрдых нерастворимых примесей. Выбор метода зависит: n От размера твёрдых частиц. n От физико-химических свойств частиц. n От концентрации загрязняющих частиц. n От требуемой степени очистки.

Процеживание Используется для удаления из раствора нерастворимых примесей крупных размеров. Осуществляется через решетки и сетки. Решетки бывают подвижные, неподвижные и совмещенные с механическим дроблением. Чаще всего, используются неподвижные решётки, расположенные на пути следования раствора под углом 60°-75°.

Схема установки решетки 1 — подводящий лоток; 2 — решетка; 3 — настил; 4 — отводящий лоток

Отстаивание - выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей), а также нефтеловушках, маслои смолоуловителях.

Отстойные сооружения: n по характеру работы: периодического действия (контактные) и непрерывного действия (проточные); n по технологической роли: первичные отстойники, вторичные отстойники и третичные отстойники; n по направлению движения потока воды: вертикальные, горизонтальные, радиальные и наклонные тонкослойные; n по способу обеспечения флокуляции взвешенных веществ: активная флокуляция и пассивная; n по способу выгрузки осадка: сооружения со скребковыми механизмами, илососами и гидросмывом.

Отстаивание Под действием силы тяжести. Для этого используются отстойники и песколовки. Вертикальный отстойник. Вода подаётся в отстойник через трубу 1, затем движется вниз по кольцевому каналу, который образован цилиндрическим корпусом 2 и цилиндрической перегородкой 3. В процессе вертикального движения сточная вода встречает на своём пути отражающее кольцо 4, которое направляет воду во внутреннюю полость перегородки 3, а более тяжёлые частицы примеси продолжают своё движение вниз и накапливаются в сборнике 5. Чистая вода удаляется через трубу 6. Накопившийся осадок периодически удаляют через трубу 7.

Танк-отстойник первичной очистки

Первичные отстойники

Песколовки это механические сооружения для задержания тяжелых минеральных и органических примесей при расходе стоков более 100 м 3/сут. Они задерживают частицы размером более 0, 15 мм или гидравлической крупностью более 13, 2 мм/с.

Схема горизонтальной песколовки 1 – цепной скребковый механизм, 2 - гидроэлеватор

Песколовка с гидроэлеватором ПГ

Песколовки с круговым движением воды

Песколовка вертикального типа

Фильтрование Применяется для отделения от раствора нерастворимых примесей малых размеров и коллоидных соединений. Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу. n n Выбор перегородки зависит: От свойств сточной воды. От температуры сточной воды. От давления фильтрования. От конструкции аппарата. n Фильтры подразделяются по следующим признакам: По характеру протекания процесса (периодические непрерывные). n По виду процесса (Для разделения, для сгущения или для очистки). n По давлению при фильтровании (Под действием гидростатического давления столба жидкости, под повышенным давлением перед перегородкой, под вакуумом за перегородкой, по направлению фильтрования, по конструктивным особенностям). или

Схема двухслойного фильтра

Химические методы очистки сточных вод 1) Нейтрализация. 2)Окисление. З) Восстановление. Нейтрализация n n n n n Существуют следующие схемы нейтрализации: Смешение кислых и щелочных сточных вод. Добавление реагентов. Фильтрование сточных вод через нейтрализующие материалы. Абсорбция кислых газов щелочными сточными водами. Абсорбция аммиака кислыми водами. Выбор метода зависит: От объёма сточных вод. От концентрации сточных вод. От режима поступления сточных вод. От наличия и стоимости реагентов.

Окисление Здесь за счёт реакции окисления загрязняющие вещества разрушаются и переводятся в безвредное состояние. В качестве окислителя чаще всего используется газообразный или сжимаемый хлор, кислород воздуха или озон. Восстановление Применяется, когда в растворе содержатся легко восстанавливающиеся вещества. Прежде всего, ионы тяжёлых металлов, таких как хром, ртуть и другие.

Физико-химические методы очистки сточных вод Электрохимическая очистка Состоит из корпуса , положительного электрода-анода , и отрицательного электрода-катода. Электролизёры могут быть проточные и непроточные. На аноде ионы отдают электроны, т. е. происходит реакция электрохимического окисления. На катоде ионы получают электроны, т. е. происходит реакция электрохимического восстановления. Коагуляция Это слипание частиц коллоидной системы при столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты, т. е. более крупные вторичные частицы, состоящие из более мелких первичных частиц.

Технологический процесс очистки воды коагулянтами

Существует несколько видов коагуляции: n Термокоагуляция - когда за счёт повышения температуры увеличивается скорость движения молекул и, следовательно, количество их столкновений, и мелкие частицы быстро слипаются и коллоидный раствор коагулирует. n Электрокоагуляция во внешнем электрическом поле или под действием электрического тока. n Реагентная реагентов. коагуляция при добавлении

Флотация Это процесс молекулярного прилипания загрязняющего вещества к поверхности раздела двух фаз - газ-жидкость. n n Существуют следующие конструктивные схемы флотации: С механическим добавлением газа. Электрохимическая флотация, когда газ выделяется на одном или обоих электродах электролизера. Химическая флотация, когда газ выделяется в результате химических реакций. Биохимическая флотация, когда газ выделяется в результате деятельности микроорганизмов.

Принципиальная схема электрофлотационного аппарата 1 -3 - секции аппарата; 4 - конечный продукт; 7 -12 – электроды

Электрофлотационный модуль МУОВ-М 4 -5

Сорбция делится на адсорбцию и абсорбцию. Ионный обмен Применяется для извлечения из сточных вод ионов металла, а также соединений мышьяка, фосфора, цианосоединений, а также радиоактивных веществ. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твёрдой фазой, причём эта твёрдая фаза обладает свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твёрдую фазу практически нерастворимы в воде, и называются ионитами.

Мембранные методы n Подразделяют в зависимости от вида сил: Экстракция: примеси переходят через мембрану под воздействием разности химических потенциалов, т. е. под воздействием химических сил. Экстракция может проводиться без мембраны в том случае, если жидкости в обеих частях аппарата не смешиваются. n Обратный осмос. Ультрафильтрование: примеси переходят через мембрану под воздействием разности давлений. n Электродиализ: в аппарат опускаются два электрода, и переход через мембрану осуществляется под действием электрического поля.

Установки очистки сточных вод мембранным методом

Используется примесей. Выпаривание для повышения концентрации Кристаллизация Основан на различные растворимости содержащихся в растворе примесей, которые завися как от вида примеси, так и от температуры. При понижении температуры сначала образуются пересыщенные растворы, а затем выпадают кристаллы. Дистилляция Этот метод основан на различных температурах, испарениях разных веществ.

Биохимические методы Аэробные (присутствие кислорода воздуха). Они проводятся в естественных условиях: на полях орошения или прудах или в искусственных условиях - в биофильтрах и биоскрубберах. Анаэробные (без кислорода воздуха). Используются для нейтрализации высококонцентрированных растворов и осадков. Сточные воды, которые не могут быть подвержены очистке вышеперечисленными методами, подвергаются термической нейтрализации, или сжиганию, а также закачиваются в глубинные скважины.