Суды тазалау әдістері

Таза сарқынды сулар - өндіріс технологиялық процесіне қатысып іс жүзінде ластанбай, су объектісінің сапа нормативтерін бұзбай тазаланбай шығарыла алатын суларды айтады.

Ластанған сарқынды сулар - бұл сулар қолдану барысында әр түрлі компоненттермен ластанып, тазаланбай ағызылады, сонымен бірге тазалануы жүргізілетін сарқынды сулар, бірақ тазалау дәрежесі жергілікті бақылаушы органдар (санитарлық-эпидемиологиялық, қоршаған ортаны қорғау) тарапынан белгіленген нормалардан төмен болады. Бұндай сулардың ағызылымы су объектісіндегі су сапасының нормативтерін бүзады.

Өндірістің сарқынды суларын тазалау - бұл үнемі кешенді әдістермен жасалады. Көбінесе, кең түрде қолданылатын тазалау әдісі, бұл механикалық тазалау мен өндіріс сарқынды суларын бейтараптандыру немесе реагентті тазалау және биохимиялық тазалаумен комбинациялау арқылы жүргізіледі. Бұл операциялар іс жүзінде барлық кешенді тазалағыш қондырғыларда, сонымен қатар тұрмыстық сарқынды сулармен аэрациялау станцияларында да тұрмыстық қалдықтардан тазалауда қолданылады.

Осылардың кейбіреуін толығырақ қарастырайық.

1.Сарқынды суларды механикалық тазалау.

Бұған арнайы тұндырғыштардағы сарқынды сулардың тұндырылуы, яғни тұндырғыш қондырғы түбіне қалқып жүрген, бөлшектер мен жүзгіндердің тұнуы; мұнай және басқа да суда ерімейтін сұйықтардың сарқынды сулар қоймасынан механикалық қол қондырғысы көмегімен жинау және 1,5 метрлік құм қабатынан суды өткізу арқылы сүзу.

2. Химиялық немесе реагенттік тазалау.

а) Сарқынды суларды өңдеудің бір түрі - бейтараптандыру реакциясы. Бейтараптандыру - ерітіндінің қышқылдық қасиетін сілтілер қосу арқылы жою, ал сілтілік қасиеттерін қышқылдар қосу арқылы жоятын химиялық реакциялар болып табылады. Химиялық қалдықтардың табиғаты әр түрлі болатындықтан, қалдықтардың бір түрін бейтараптандыру үшін қышқылдығын азайту қажет болса, басқа түрлі қалдықтар үшін сілтілігін азайту қажет болады. Ерітіндінің қышқылдығын немесе сілтілігін оның рН-на қарап анықтайды.

Бейтараптану реакциясының толық жүріп жүрмегенін бақылау үшін титриметриялық әдісті қолданып қосылатын қышқылдың немесе сілтінің мөлшерін титрлеу графигі бойынша есептейді.

б) Тотығу-тотықсыздану реакциялары. Тотығу-тотықсыздану дегеніміз бір мезгілде бір компоненттердің тотығын екіншілерінің тотықсыздануы болып табылады.

Жиі қолданылатын тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштар: тотықтырғыштар тотықсыздандырғыштар

оттек немесе ауа хлорит

озон сульфат ұны²⁺

хлор, гипохлорит гидросульфит

пергидроль күкірт диоксиді

калий перманганаты күкіртгі сутек

Ең маңызды тотықтырғыштар қатарына хлор жатады, сондықтан сарқынды сулардың өңделуі алдымен хлорлаудан басталады, сөйтіп реагеттік өңдеудің соңында жоғары токсикологиялық хлор судан біршама бөлініп тасталады. Тотығу-тотықсыздану реакциялары улы заттарды залалсыздандыру үшін де қолданылады.

3. Биохимиялық тазалау.

а) Аэробтың биохимиялық тазалау. Өндіріс немесе тұрмыстық қалдықтардың органикалық минералдануы олардың аэробты микроорганизмдер қатысында тотығуы (минералдаушылар) жүріп, микроорганизмдердің суда еріген оттекті пайдалануы жағдайында бұл затты олар тамақ көзі ретінде қолданады.

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

Егер бактериялар үшін жағдай жасалған болса, яғни дер кезінде оттек берілсе және микроорганизмдер жетілуі үшін тасығыш-орта колайлы жағдай тудырса, өлген организмдерден түзілген органикалық заттарды бактериялар ыдыратады. Тасығыш-орта ретінде 1,5 м қалыңдығында құм колданылады. Оттек табиғи ағынмен немесе ауаландырғыш арқылы айдалады. Сарқынды сулар тәулігіне 6 сағат бойы жіберіліп, қалған 18 сағат биохимиялық процестердің жүруі үшін қалдырылады. Микробтар құмның жоғарғы қабаттарында өсіп дамиды.

Тазалаудың бұл әдісі тамшылы сүзу әдісі деп аталып, алғаш рет 1866 ж. Лондонда қолданылған. Бұл әдісте 1 га құмды топырақ 1,038 ' 10Ә л/с тазалай алады, ал кейінгі жылдары сарқынды сулар мөлшері 1,57 10⁹ л/с болғандықтан бұл мақсатқа 810 га алаңды қолдану қажет болған. Бұл, әрине өте үлкен алқап.

Тамшылы сүзу әдісін жетілдіру арқылы бұл қиындықтардан аса бастаган. Ол үшін сарқынды суларды үгітілген тас қабатына шашыратады. Ал қазір бұл әдіс пластмассадан жасалған айналғыш дискілерді қолдану арқылы өнімділігі арттырылған. Дискілер жартысына дейін сарқынды суларға кіріп түрады да, дискі айнала бастағанда бактериялар коректік заттар және оттекнен қамтамасыз етіледі. Қазір тамшылы сүзу әдісі арзан топырақты жұмсақ климаіты жерлерде әлде қолданылуда.

Сарқынды суларды өңдеудің универсалды әдісі ретінде оны активті құмды шөгінді саз-топырақпен өңдеу жиі қолданылады. Сарқынды суларды судың алдын-ала тотығуы нәтижесінде түзілген активті шөгінді сазбен (илмен) араластырады. Сондықтан әдісті осылайша атаған. Шөгінді саз дегеніміз белгілі болғанындай әр түрлі бактериялар, саңырау қалақтар және басқа флорадан түрады. Осы кешенді қоспамен сарқынды суларды араластырғанда тез арада тепе-теңдік орнап органикалық заттардың СО₂ және Н₂О түзілуі арқылы ыдырауы жүреді.

Белсенді шөгінді саз - аморфты коллоидты құрғақ зат. Беттік ауданы 100 м²/г, 3-150 мкм мөлшеріндегі ұсақ қоңыр сары борпылдақ ұнтақ. Құрғақ заттың 1 грамында 10^8.-10¹² дана бактериялар болады. Оның үстіне бактериялардың әрбір түрі заттың белгілі түрін ғана тотықтырады.

Белсенді шөгінді саз қүрамьшдағы бактериялар активті шөғінді сазды жасаған сарқынды суларды ғана өңдей алады. Сондықтан тазаланатын сарқынды сулар құрамына басқа өндірістің сарқынды сулары қосылатын болса, мысалы технологиясы өзгеруі нәтижесінде басқа құрамды сарқынды суларды тотықтыру үшін басқа бактериялардың өсіп дамуы қажет, ал бұл уақытты қажет етеді. Кейде бұл кемшілікті болдырмау үшін сол өндірістің саз шөгіндісін әкеліп яғни сол заттарды тотықтыра алатын бактериялар бар, сазды әкеліп қосу арқылы тазалау жұмысы қамтамасыз етіледі.

б) Анаэробты биохимиялық тазалау. Егер оттегін биологиялық тұтыну (ОБТ) (сарқынды сулардағы микроорганизмдердің сіңіретін оттек мөлшері) нормадан өте жоғары болса, немесе ауыл шаруашылық өндірісінің сарқынды сулары қосылатын жағдай болса, анаэробты биохимиялық тазалаудың жылу алмастырғышты араластырылушы реакторы қолданылады (метантен). Бұл жағдайда судағы оттек көзі ролін оттекті аниондар:NO₃ SО₄^2-, СО₃^2- - атқарады.

Метандық ашу негізінде ерекше микроорганизмдер тобы, яғни алдымен қышқылды сутектік ашыту фазасында бактериялар көмегімен күрделі органикалық заттарды жай заттарға дейін гидролиздеп, содан соң метан түзуші бактериялар көмегімен оларды метан мен көмір қышқылына айналдырады.

Тотығу-тотықсыздану процесі - бұл электронның субстратдонордан соңғы акцепторға өтуі болып табылады. Аэробты реакция үшін соңғы акцептор оттек болады, ал ферменттеуде (анаэробты тазалауда) сутектің бір органикалық молекуладан басқа органикалық молекулаға "жай ауысуынан" түзілген органикалық қосылыс болады.

С₆Н₁₂О₆ = 3СН₃СООН + 15 ккал

2СН₃СООН = 2СН₄ + 2СО₂

Түзілген газдың 65% метан және 33% көміртек (ІV) оксиді СО₂ тұрып, және реакторды 40-55ӘС-қа дейін қыздыруға қолданылады, сөйтіп анаэробты ашу процесі толығымен жүреді. Ашыған тұнба жоғары ылғалды болады (95-98%), сондықтан оны кептіріп, тығыздап тыңайтқыш ретінде қолданады, ал егер құрамында улы заттар болса, оны өртеп жібереді.

Биохимиялық тазалау стансаларында барлық органикалық заттар ыдырайды деп айтуға болмайды. Мысалы, бензин, бояулар, мазут және т.б. Жаңа технологиялық тазалағыш қондырғылардағы органикалық заттар бойынша тазалау тиімділігі 90%-ке жетеді, ал бейорганикалық заттар үшін 20-40% құрайды, яғни түздың мөлшері іс жүзінде азаймайды. Фенолдардың 1000 мг/л, спирттердің 300 мг/л, мүнай өнімдерінің 25 мг/л мөлшерінен жоғары шамадағы сулар бұл әдіспен тазаландырыла алмайды. Анаэробты әдістің тиімділігі орташа 40%-ті құрайды. Сарқынды суларды әр түрлі әдістермен тазалаудың салыстырмалы бағалануы төмендегі кестеде келтірілген.

Мысалы, АҚШ-та ірі қара кешенді фермасының сарқынды суларын анаэробты тазалауда алынған метанды жағу нәтижесінде электр энергиясын пайдаланады, әр кешенді қыс айларында жылытуға пайдаланып қажетін толық қамтамасыз етеді, ал жаз айларында ендірілген электр энергиясын сата да алады.

4. Суды залалсыздандыру.

Суды ішуге және басқа қажеттерге жұмсау алдындағы лайындығының соңғы сатысы (стадиясы) оны залалсыздандыру, яғни ауру жұқтырғыш микроорганизмдерден тазалау болып табылады. Көлтеген жылдардан келе жатқан әдістердің ішінде ең кең тарағаны хлорлау болатын. Бірақ, қазіргі деректерге жүгінетін болсақ ол әдістің зияны да аз емес екені айқындалып отыр, өйткені полихлорлы бифенилдер (майлы өнімдермен хлор қосылыстары) улы заттар, ал олар тотығып өте күшті улар-диоксиндер түзеді. Диоксиндердің малдар организмін өлтіретін мөлшері 10 мкг/кг. Бұл мәліметтер ғалымдарды 80-ші жылдарда хлорлауды фторлау мен алмастыруға мәжбүр етті. Бірақ ол да зиянды екені анықталды. Дүние жүзінде, Қазақстанда да қазір суды хлорлауды көбінесе озондаумен алмастыруда, өйткені озондау әрі тиімді, әрі зиянсыз деп қабылданылуда. Ауыз суында 1000 мг/л тұздардың болуы қажет екені мәлім, оның 350 мг/л хлоридтер, 500 мг/л сульфаттар, ал биологиялық әдістермен тазалау суды тұссыздаңдыра алмайтыны жоғарыда айтылды. Сондықтап, техникалық мақсаттарға қолданылатын тұщы суларды сарқынды және табиғи сулардан тұздарды балу арқылы алады.

5.Суды тазалаудың арнайы әдістері.

Табиғи және сарқынды сулардан тұздарды болудің көптеген арнайы әдістері белгілі.

а) Дистилдеу (буландыру) кең тұрде қолданылады. Қазақстандағы Маңғыстаудағы (Ақтаудағы) атомдық реактор (жылдам нейтрондармен істейтін) қуаты 15-30 мың м³ суды тәулігіне буландырып тазалайды. Негізгі кемшілігі көп электр энергиясын жұмсауы.

б) Тоңдыру. Баяу тоңдыру кезінде алдымеы тұздары болмайтын мүз кристалдары түзіледі. Дистилденуден арзан, техпологиялық жағын тиімді әдіс.

в) Мембраналы әдіс. Бұл электродиализ және гипер сүзу, немесе кері осмос. Электродиализ - ерітінділерді диминералдау және концентрлеудің жаңа әдісі. Диссоциацияланған тұз иоңдарының тұрақты ток өрісінде синтетикалық немесе табиғи иомтандағыш мембранадан бағыгтты өткізілуіне негізделген. Бұл әдісті шет елдерде мұхит суларын тұзсыздандыруда жиі қолданады.

Тұзсыздандырылған су

Тазаланатын су