Технология очистки сточных вод
Загрязнение окружающей среды, в том числе источников водоснабжения, представляет собой реальный фактор, оказывающий существенное негативное влияние на здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), от использованиянедоброкачественной питьевой водыежегодно в мире страдает каждый десятый житель планеты. До 50% речного стока мира ежегодно подвергается антропогенному воздействию, в том числе и в результате сброса 420 миллиардов тонн сточных вод. Высокая загрязненность водоисточников и неэффективные технологии водоподготовки — основные причины неудовлетворительного качества питьевой воды. По ее физико-химическим (каждая 5-я проба) и микробиологическим (каждая 9-я проба) показателям отмечены случаи нарушения требований ГОСТ во всех субъектах Российской Федерации. Из всего объема сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, более 90% сбрасываются загрязненными.
Очевидно, что на качество воды большое влияние оказывают вещества, которые находятся в воде в различных концентрациях и фазовых состояниях. Избыточная концентрация некоторых из них может оказывать негативное влияние как на человека, так и на биологическую обстановку в природном водоеме. Поэтому при сбросе воды после технологического процесса необходимо проводить извлечение из стоков многих загрязняющих веществ и добиваться установленной предельно допустимой концентрации (ПДК) в сточных водах.
Все химические соединения, присутствующие в воде, можно разделить на органические и неорганические, а также классифицировать по их фазовому состоянию в растворе. Наиболее удачной считается классификация загрязнителей, предложенная академиком Л. А. Кульским (см. табл.).
Классификация и методы извлечения веществ при очистке сточных вод
| Тип загрязнителя | Примеры методов очистки сточных вод |
| Нерастворимые в воде грубодисперсные примеси — взвеси, суспензии и эмульсии (первая группа), образуют с водой гетерогенные кинетически неустойчивые соединения | Методы, основанные на использовании сил гравитации |
| Вещества коллоидной степени дисперсности (R-0,1 мкм), образующие с водой гидрофильные и гидрофобные системы, близкие к коллоидным растворам (вторая группа) | Флотация, седиментация, коагуляция, фильтрация |
| Вещества молекулярной степени дисперсности (R<0,01 мкм). Растворимые органические соединения (третья группа) | Сорбция с применением активированных углей |
| Ионные растворы (R<0,001 мкм). Растворы солей, кислот, щелочей, ионы металлов — электролиты (четвертая группа) | Метод обессоливания, реагентный метод — перевод ионов в малорастворимые соединения |
Для определенных типов загрязнителей применяется своя группа методов очистки сточных вод. Используя классификацию по фазовому состоянию веществ в растворе, можно сгруппировать методы обработки стоков.
Для каждого типа химических производств характерен свой состав сточных вод. Так, например, можно уверенно сказать, что на предприятии, производящем печатные платы, в сточных водах будут присутствовать ионы тяжелых и цветных металлов, однако в стоках не будет нефтепродуктов и масел. И, наоборот, на нефтеперерабатывающем предприятии в стоках будут содержаться фенолы, нефтепродукты, но не будет ионов хрома или никеля.
Выбор оптимальных технологических схем очистки сточной воды
Выбор оптимальных технологических схем очистки сточной воды — достаточно сложная задача, обусловленная многообразием находящихся в воде примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству воды. Например, для снижения солесодержания в сточных водах с целью их повторного использования применяются следующие методы: ионный обмен, обратный осмос, электродиализ, дистилляция, выпаривание. Воду, прошедшую стадию обессоливания, можно использовать для технологических нужд: промывки деталей, охлаждения оборудования, получения пара и т. п. Кроме того, из сточных вод возможно извлечение ценных компонентов, кислот, щелочей. Использование воды на этих стадиях зависит от требований к качеству оборотной воды. На основании информации о присутствующих в стоках загрязнителях можно подобрать очистное оборудование для того или иного процесса. Очевидно, что выбор установки для обработки сточных вод необходимо осуществлять путем сопоставления данных о качестве воды с характеристиками этих установок.
Технологические схемы очистки сточных вод разрабатываются в зависимости от концентрации загрязнений. Применяютсядеструктивные методы очистки промышленных стоков, предусматривающие разрушение вредных примесей или перевод их в нетоксичные продукты, и регенеративные, основанные на извлечении и утилизации примесей из сточных вод.
В зависимости от количества сточных вод и состава загрязнений могут применяться различные методы их очистки: механические, химические, физико-химические, физические, биохимические и комбинированные. Классификация методов очистки стоков представлена на рисунке. Теоретические основы методов очистки сточных вод изложены в ряде монографий и учебников.