Класифікація стічних вод.
Стічні води - це води, використані на побутові, виробничі або інші потреби, і забруднені різними домішками, що змінили їх первісний хімічний склад і фізичні властивості, а також води, що стікають з територій населених пунктів і промислових підприємств в результаті атмосферних опадів або поливання вулиць. Залежно від походження, виду і складу стічні води підрозділяються на:
· Побутові стічні води (від туалетних кімнат, душових, лазень, пралень, їдалень, лікарень), що надходять від житлових і громадських будівель. від побутових приміщень виробничих будівель;
· Поверхневі стічні води, утворені атмосферними опадами, таненням снігів, поливом і миттям вулиць.
У практиці використовується також поняття міські стічні води, які представляють собою суміш побутових і виробничих стічних вод в самих різних кількісних співвідношеннях. Відведення побутових, виробничих і поверхневих вод може бути як спільним, так і роздільним.
Склад стічних вод
Стічні води являють собою складні гетерогенні суміші, що містять домішки органічного і мінерального походження, які знаходяться в нерастворенном, колоїдному і розчиненому стані. Ступінь забруднення стічних вод оцінюється концентрацією, тобто масою домішок в одиниці об'єму, мг / л або г / м 2. У побутових стічних водах органічні забруднення становлять близько 58%, а мінеральні - около42%. Найбільш складні за складом стічні води промислових підприємств, вони відрізняються різноманітністю і багаторазовим перевагою за кількістю забруднювачів і ступенем токсичності. Виробничі стічні води діляться на води забруднені і не забруднені (умовно чисті) .Загрязненние виробничі стічні води поділяються на три групи:
1. Забруднені переважно мінеральними домішками (підприємства металургійної, машинобудівної, рудо-і вугледобувної промисловості; заводи по виробництву кислот, будівельних виробів і матеріалів, мінеральних добрив та ін.).
2. Забруднення переважно органічними домішками (підприємства м'ясної, рибної, молочної, харчової целюлозно-паперової, мікробіологічної, хімічної промисловості).
3. Забруднені мінеральними і органічними домішками (підприємства нафтовидобувної, нафтопереробної, текстильної, легкої, фармацевтичної промисловості, заводи з виробництва цукру, консервів, продуктів органічного синтезу та ін.).
Крім вищевказаних трьох груп забруднених виробничих стічних вод має місце скидання нагрітих вод у водойми, що є причиною так званих теплових забруднень.
В даний час існує велика кількість методів очистки стічних вод. Відповідно до процесом, що реалізується при очищенні, прийнято розділяти всі методи на три групи: механічні, фізико-хімічні та біологічні.
Механічне очищення стічних вод.
Для очищення стічних вод від зважених речовин використовують проціджування, відстоювання, обробку в поле дії відцентрових сил, фільтрування.
Проціджування, як первинна стадія обробки, реалізується в гратах і волокноуловітелях, в яких відокремлюються нерозчинені домішки розміром 25мм і більше.
Відстоювання грунтується на вільному осіданні (Спливання) нерозчинених домішок з щільністю більшою (меншою) щільності води. Для цього використовуються пісколовки, відстійники, жироуловлювачі. Песколовки, використовувані для важких мінеральних домішок, встановлюються перед іншими відстійниками.
Відділення механічних домішок в поле дії відцентрових сил здійснюється у відкритих або напірних гидроциклонах, центрифугах. Гідроциклони значно продуктивніше відстійників, в них відбувається сепарація частинок твердої фази, в обертовому потоці рідини видаляються скло, будівельні матеріали, окалина, кераміка та ін.
Фільтрування стічних вод призначене для очищення їх від тонкодисперсних твердих домішок з невеликою концентрацією. Процес фільтрації застосовується також після фізико-хімічних і біологічних методів очищення, так як ці методи супроводжуються виділенням в рідину, що очищається механічних забруднень. В якості фільтруючих матеріалів використовують кварцовий пісок, подрібнений шлак, гравій, антрацит і т.п.
Фізико-хімічне очищення стічних вод.
Флотація використовується для очищення забруднених вод від маслопродуктов. Подача повітря під напорів в флотационную камеру сприяє інтенсифікації процесу спливання маслопродуктов і утворення піни на водній поверхні. Піна згрібається зверху спеціальним механізмом у пеносборнік, а очищена (осветвленная) вода відводиться з нижньої частини камери. Час процесу 15-20 хв.
Екстракція заснована на процесі перерозподілу домішок стічних вод в суміші двох взаємно нерозчинних рідин (стічної води і екстрагенту).
Нейтралізація призначена для вилеленія з стічних вод кислот, лугів, а також солей металів на основі кислот і лугів. Нейтралізація кислот і їх солей здійснюється лугами або солями сильних лугів: їдким натром, їдким калієм, вапном, вапняком, доломітом, мармуром, крейдою, магнезитом, содою, відходами лугів і т.п. Широко використовується дешевий і доступний реагент - гідроокис кальцію (гашене вапно). Для нейтралізації лужних вод (стічні води целюлозно-паперової, текстильної промисловості) використовують сірчану, соляну, азотну і інші кислоти. В результаті процесу нейтралізації створюється нейтральне середовище з показником рН = 6-7.
Сорбція застосовується для очищення стічних вод від розчинних домішок. В якості сорбенту використовують золу, торф, тирса, шлаки, глину, активоване вугілля. З стічних вод витягують цінні розчинені речовини, придатні для подальшого застосування, а очищені води часто застосовують для оборотного водопостачання.
Ионообменная очітка застосовується для забезпечення і очищення стічних вод від іонів металів і їх домішок. Очищення здійснюється іонітами - синтетичними іонообмінні смоли, що застосовуються у вигляді гранул розмірами від 0,2 до 2,0 мм. Іоніти - це практично нерозчинні в воді полімерні речовини, які мають іон (катіон або аніон), який за певних умов вступає в реакцію обміну з іонами того ж знака, що містяться в стічній воді.
Електрична очистка, зокрема електрохімічне окислення, здійснюється електролізом і застосовується для очищення стічних вод гальванічних процесів, що містять прості іоніди (КCl, NaCl) або комплексні ціаніди цинку, міді, заліза та інших металів. В ході електролізу на аноді відбувається окислення ціанідів з перетворенням їх у малотоксичні і нетоксичні продукти (ціанати, карбонати, вуглекислий газ, азот), а на катоді - розряд іонів водню з утворенням газоподібного водню і розряд іонів міді, цинку, кадмію.
Гіперфільтрація передбачає перенесення води і розчиненої речовини через мембрану, виготовлену з полімеру (ацетат целюлози, поліамід і т.п.) з ресурсом роботи 1-2 роки. Цей метод має малі енерговитрати, досить простий, легко автоматизується, ефективний в системах оборотного водопостачання.
Евапорація реалізується обробкою парою стічних вод з летючими органічними речовинами, які переходять в парову фазу і разом з парою видаляються зі стічної води. Процесом евапораціі видаляють аміак, етиламін, діетиламін, фенол тощо
Біологічний метод очищення стічних вод.
Біологічне очищення стічних вод застосовується для виділення з них тонкодисперсних і розчинених органічних речовин і заснована на здатності мікроорганізмів використовувати для свого харчування містяться в стічних водах органічні речовини (кислоти, спирти, вуглеводи і т. П.). Процес очищення реалізується в дві стадії, що протікають одночасно, але з різною швидкістю. В ході першої стадії відбувається адсорбція з стічних вод тонкодисперсних і розчинених органічних речовин. В ході другої стадії відбувається руйнування адсорбованих речовин всередині клітин мікроорганізмів при протікають в них біохімічних процесах (окислення або відновлення). Обидві стадії реалізуються як в аеробних, так і в анаеробних умовах в залежності від виду і властивостей мікроорганізмів.
Біологічне очищення здійснюють і в природних, і в штучних умовах. У природних умовах очищення відбувається на полях фільтрації, на полях зрошення, в біологічних ставках. Для штучної біологічної очистки застосовують спеціальні споруди - аеротенки (залізобетонні резервуари), який очищає початком в яких служить активний мул (біоценоз). Активний мул являє собою сукупність мікроскопічних рослин і тварин, створену штучним шляхом. Такий компонент в природі не існує. Аеротенк знизу продувається потужним потоком найдрібніших бульбашок повітря, що створює надлишок кисню. У середовищі органічних речовин (стічних вод), при надлишку кисню в активному мулі бурхливо ростуть і розвиваються бактерії і мікрофауна. Бактерії склеюються в пластівці, що володіють великою робочою поверхнею, при цьому виділяються ферменти, що розщеплюють органічні забруднення до простих мінеральних речовин. Бактерії активно діляться, їх маса збільшується, склеюється в пластівці і разом з мулом осідає на дно, відділяючись від чистої води. Таким чином здійснюється мінералізація забруднень стічних вод. Очищена вода після біологічної очистки проходить процес хлорування, а мул включається в новий цикл очищення. Час процесу - 6-12 годин.
Сумарні витрати на очистку стічних вод в середньому складають 10-15% загальної вартості промислових підприємств. Іноді ці витрати досягають 30%. Крім того за допомогою очисних споруд не завжди вдається вирішити проблему захисту біосфери від шкідливих промислових викидів. Актуально стоїть завдання економії водокористування, вирішення якої можливе шляхом створення ресурсозберігаючих технологічних процесів, а також використання оборотного і повторного водопостачання (замкнутих водооборотних систем).
Методи контролю якості стічних вод
Контроль складу стічних вод здійснюється системою наступних показників:
· Органолептичних показників води;
· Значенням рН середовища;
· Величиною біологічного споживання кисню (величиною БПК);
· Величиною хімічного споживання кисню (величиною ГПК);
· Кількістю розчиненого у воді кисню;
· Концентраціями шкідливих речовин, для яких існують значення ГДК.
З органолептичних показників води (колір, запах, температура, прозорість) в реальних практичних ситуаціях використовують лише колір і запах. Колір води встановлюється виміром її оптичної щільності на спектрофотометрі при різних довжинах хвиль світла, що проходить.
Значення рН визначають електрометричним способом.
При визначенні грубодисперсних домішок вимірюють масову концентрацію механічних домішок і фракційний склад частинок. З цією метою проби води фільтрують, випарюють і вимірюють кількість «сухого» залишку.
Під БПК мається на увазі кількість розчиненого у воді кисню (мг), необхідного для окислення органічних речовин, що містяться в 1 л стічної води, за певний період часу. На практиці зазвичай використовують 5-ти добове біологічне споживання кисню - БПК5 .. Однак такий показник нічого не говорить про забруднення біологічно нерозкладними або важко розкладними речовинами. Тому додатково застосовують показник ГПК, що визначає витрата кисню на хімічне окислення. Для точного -Визначення цього показника застосовують хімічні окислювачі (наприклад, розчин біхромату калію в сірчаної кислоти).
Вимірювання концентрацій шкідливих речовин, для яких встановлені значення ГДК, проводять на різних щаблях очищення, в тому числі і перед скиданням у водойми.