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.
|
|