Утилизация и обезвреживание жидких отходов

Основную массу жидких отходов составляют сточные воды.

Применение конкретного метода очистки сточной вода зависит, прежде всего, от характера примесей. Наиболее часто употребляемые приемы очистки сточных вод можно объединить в такие группы:

1. для суспензионных и эмульгированных примесей — отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование (для грубодисперстных частиц) . коагуляция, флотация, электрические методы осаждения (для мелкодисперсных и коллоидных частиц) .

2. для очистки от неорганических соединений — дистилляция, яо-нообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы .

3. для очистки от органических соединений — экстракция, абсорб­ция, флотация, ионообмен, реагентные методы (регенерационные) .

биохимическое окисление, жидкофазное окисление, парофазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисле­ние (деструктивные методы) .

4. для очистки от газов и паров — отдувка, нагрев, реагентные ме­тоды .

5. для уничтожения вредных веществ — термическое разложение.

Очистку сточных вод от соединений фосфора и азота осуществля­йте помощью специальных методов. Например, удаление соединений фосфора проводят при помощи сульфатов алюминия и железа, а осво­бождение стоков от соединений азота — аммиака, нитритов и нитратов — методами абсорбции и ионообмена.

Эффективность различных методов очистки сточных вод показана в табл.

Приведенные методы в большинстве случаев относятся к типовым процессам химической технологии (или их сочетанию), поэтому уде­лим внимание особенностям биохимического и химического окисле­ния примесей в сточных водах.

Метод биологической очистки сточных вод основан на использова­нии способности гетеротрофных микроорганизмов питаться разнообразными органическими соединениями, подвергая последние биохи­мическим превращениям. Использование свойств адаптации бактерий активного ила позволяет успешно решать вопросы биологической очи­стки стоков воды химических производств, содержащих сложные орга­нические соединения неприродного происхождения.

Контактируя с органическими веществами микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфатионы и др. Другая часть вещества идет на образование их биомассы. Разрушение органических соединений называют биохимическим окис­лением, оно происходит избирательно, поэтому некоторые соединения разрушаются легко, другие — медленно или совсем не окисляются.

Методы биохимической очистки сточных вод делятся на аэробные и анаэробные. Первые методы основаны на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых требуется постоянный приток кислорода и температура 293—313 К. При измене­нии кислородного и температурного режимов состав и число микро­организмов меняется, а соответственно меняется и эффективность очистки стоков. В случае анаэробной очистки микроорганизмы куль­тивируются в активном иле или биопленке, где биохимические про­цессы протекают без доступа кислорода. Этот метод используют глав­ным образом для обезвреживания осадков.

С точки зрения организации безотходного производства биохими­ческая очистка не может считаться универсальной, так как поступающие со сточными водами ценные органические вещества не извлека­ются из них, а перерабатываются в избыточный ил, также требующий обезвреживания. Однако пока это единственный метод, который обеспечивает очистку сточных вод до показателей, позволяющих ис­пользовать их в оборотных системах охлаждения.

Сооружения биологической очистки могут иметь различные техно­логические схемы, которые выбирают в зависимости от характеристик поступающих в них сточных вод. Наиболее часто используется схема, указанная на рис. Сточные воды первоначально поступают в усреднительные емкости 1, а затем в смесительную камеру 3. Сюда же поступают хозяйственно-бытовые сточные воды из накопителя 2, а также условно-чистая вода. Накопитель хозяйственно-бытовых сточ­ных вод играет роль усреднителя, поскольку эти воды имеют перемен­ный характер загрязнения. Смешанный сток поступает в аэротенк 4, куда подается воздух. Иловая смесь из аэротенка направляется во вто­ричный отстойник 5, где очищенная вода отделяется от активного ила и направляется в водоем или на подпитку водооборотных систем (по­сле соответствующей доочистки). Активный ил из вторичных отстой­ников возвращается в аэротенк в виде возвратного ила, а частично в виде избыточного ила направляется на обработку.

Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод. В термо­окислительных методах обезвреживания органические примеси в сточных водах окисляются кислородом воздуха при повышенной тем­пературе до безвредных продуктов (Н₂О, СО₂). Это пламенный («огне­вой») метод, жидкофазное окисление и парофазное каталитическое окисление.

Выбор метода обезвреживания зависит от объема сточных вод, их теплотворной способности, экономичности процесса и требований к очищенным стокам. По теплотворной способности загрязненные сто­ки делятся на сточные воды, способные гореть самостоятельно за счет содержащихся в них органических веществ и воды, термоокислительное обезвреживание которых возможно только с вводом топлива (при теплотворной способности стоков ниже 8400 кДж/кг).

Огневой метод обезвреживания сточных вод является универсальным и обладает высокой степенью очистки (98-99,9%). В этом методе сточная вода вводится в распыленном состоянии в высокотемператур­ные продукты сгорания топлива (1200—1300К). Вода испаряется, а ор­ганические примеси сгорают, образуя продукты полного сгорания (СО₂ Н₂О). Минеральные примеси при этом образуют твердые или расплавленные частицы, которые выводятся из камеры печи

Недостатком метода является высокий расход топлива на испарение воды и перегрев пара до 1200-1300 К. В связи с этим сетевой ме­тод рекомендуется использовать в следующих случаях:

1. при большом количестве сточных вод, содержащих высокоток­сичные органические примеси, обезвреживание которых другими ме­тодами невозможно или экономически невыгодно .

2. при наличии горючих вторичных энергоресурсов, которые могут быть использованы вместо топлива.

Схема установки огневого обезврежива­ния сточных вод состоит циклонный реактор 2, парогенератор (котел-утилизатор) 3 и струйный аппарат 4. Из реактора продукты сго­рания поступают в камеру охлаждения парогенератора. Наличие эжек­тора позволяет исключить дымосос. Циркуляционный насос 5 исполь­зуется для подачи раствора минеральных веществ из емкости 6 в реак­тор 2 и в струйный аппарат 4. Пройдя каплеотделитель 7, очищенные газы поступают в дымовую трубу 8 и из нее — в атмосферу. На некото­рых установках для утилизации теплоты используют водогрейные кот­лы, водоаммиачные абсорбционные холодильные машины и циклоны для сухой очистки газа.

В процессе обезвреживания сточных вод, содержащих органичес­кие соединения серы, хлора, нитросоединения, образуются SО₂, SО₃, Р₂О₅, НС1, Сl₂, (NО)_х. Эти вещества могут взаимодействовать с обра­зованием новых более токсичных соединений, что необходимо иметь в виду при удалении отходящих газов в окружающую среду.

Метод жидкофазного окисления основан на окислении органичес­ких веществ, растворенных в сточной воде, кислородом воздуха при температурах 370-620 К и давлении 2-28 МПа. Повышение давления ускоряет процесс и глубину окисления вследствие увеличения раство­римости в воде кислорода. Жидкофазное окисление осуществляется как на катализаторах, так и без них.

Воздух

Схема установки огневого обезвреживания сточных вод:

1 – нагнетательный насос . 2 – циклонный реактор . 3- парогенератор (котел-утилизатор) . 4 – струйный аппарат . 5 – циркуляционный насос . 6 – емкость . 7 – каплеотделитель . 8 – дымовая труба.

В качестве катализаторов используются металлы (Рt, Рd, Сu, Zn, Мn), нанесенные на оксид алюминия или активированный уголь.

В методе парофазного каталитического окисления используется ге­терогенное каталитическое окисление кислородом воздуха летучих ор­ганических соединений, находящихся в сточных водах. Процесс окис­ления интенсивно протекает в присутствии меднохромовых, медноцинковых, медномарганцевых катализаторов. При высокой температуре (350-400°С) большинство органических веществ подвергается полному окислению (98,5-99,9%). В данном процессе могут быть ис­пользованы конструкции реакторов, характерные для гетерогенно-каталитических процессов.

Автор статьи

Анастасия

Задать вопрос

Эксперт