Методы и способы очистки сточных вод от примесей.
В соответствии с действующим законодательством все сточные воды должны перед сбросом в водоем подвергаться очистке от токсичных примесей. Для выполнения этих требований в зависимости от состава сточных вод применяются различные методы и способы.
Из известных способов обработки и утилизации производственных жидких отходов, включая и пастообразные, в мировой практике наибольшее распространение нашли следующие методы: биологическое окисление и физико-химическая очистка, складирование в поверхностных хранилищах, захоронение в глубинные горизонты и подземные пустоты естественного и искусственного происхождения, сброс в глубинные части морей и океанов, термическая обработка, захоронение отходов в наземных герметических резервуарах.
Сточные воды промышленных предприятий очищают механическими, физико-химическими и биологическими методами. Выбор схемы очистки определяется рядом факторов, включающих показатели очищаемого стока, возможность утилизации примесей и повторного использования воды для производственных нужд, состояние водоема, качество воды в нем и т.д.
Вследствие сильной загрязненности сточных вод промышленных предприятий их очистка от примесей производится в несколько этапов. Во всех случаях очистки стоков первой стадией является механическая очистка, предназначенная для удаления наиболее крупных механических примесей, взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. Последующая очистка от химических веществ осуществляется различными методами: физико-химическими (флотация, абсорбция, ионообмен; дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация и др.), химическими (реагентная очистка), электрохимическими (электрохимическое окисление и восстановление, электродиализ, электрокоагуляция, электрофлотация и т.п.), биологическими. Если в сточных водах имеются весьма вредные вещества, применяют термические методы, позволяющие уничтожить примеси.
Как правило, во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Одна из типовых схем очистки сточных вод показана на рис.1.1.
В качестве наиболее употребительных методов следует указать:
1. Для суспензированных и эмульгированных примесей – отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование (для грубодисперсных частиц); коагуляция, флокуляция, электрические методы осаждения (для мелкодисперсных и коллоидных частиц).
2. Для очистки от неорганических соединений – дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы осаждения, электрические методы.
3. Для очистки от органических соединений – экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, реагентные методы (регенерационные методы); биологическое окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление (деструктивные методы).
4. Для очистки от газов и паров – отдувка, вакуумирование, нагрев, реагентные методы.
5. Для уничтожения вредных веществ – термическое разложение.
На разных предприятиях применяются различные методы очистки сточных вод.
На нефтехимических комбинатах (при производстве синтетического спирта, фенола, ацетона, синтетических жирных кислот, каучука и др.), основными местами образования загрязненных сточных вод являются цехи пиролиза углеводородов, гидратации этилена и ректификации спирта. Сточные воды цеха пиролиза углеводородов содержат этилен, пропилен, бутан, изобутан, бензол, толуол, ксилол, нафталин. В сточных водах цеха гидратации этилена и ректификации спирта присутствуют спирты, ацетальдегид, продукты полимеризации, смола. При применении биологических методов очистки содержание органических веществ (бензола, толуола, ксилола, нафталина и др.) в сточных водах значительно снижается.
На заводах синтетического каучука в сточные воды попадают полимеры, смолы, масла, ацетилен, винилацетат, ацетальдегид, акрилонитрил, бутадиен и др. Методами биологической очистки достаточно полно могут быть окислены этиловый спирт и карбоновые кислоты, хуже — ароматические углеводороды. Весьма устойчивы к окислению диметил и триметилформамид. В этом случае применяется комплексная очистка, включая и утилизацию, физико-химическими (сорбция, дистилляция, ионный обмен) и биологическими методами. Сточные воды предприятий органического синтеза, содержащие бензол, толуол, пиридин, нейлон и другие, подвергаются механическим и физико-химическим методам очистки. При очистке сточных вод производства капролактама от нитроциклагексанона может быть применено мокрое сжигание. Сточные воды, содержащие трудноокисляемые примеси, проходят двух- и трехступенчатую биологическую очистку. Для очистки сточных вод от анилина, нитробензола, нитротолуола, нитрофенола, хлорбензола, альдегидов, кетонов применяются сорбционные методы очистки. При производстве этилена и пропилена содержащиеся в сточных водах смолы, сажа и ароматические углеводороды могут быть экстрагированы бензином, в результате чего концентрация эфирорастворимых веществ снижается в 30 раз.
В ряде случаев после полной биологической очистки для снижения цветности и разрушения трудноокисляемых компонентов применяются следующие методы глубокой очистки: коагулирование, фильтрование, ионный обмен, озонирование и др.
Таким образом, для удаления из сточных вод органических веществ наиболее универсальным методом является биологическая очистка в аэротенках или на биофильтрах как самостоятельный метод, а также в сочетании с другими методами предварительной очистки и доочистки. Для удаления трудноокисляемых биологическим путем органических веществ, а также неорганических применяются механические, химические и физико-химические методы очистки. Применение тех или иных методов осуществляется на основании экспериментальных исследований реальных сточных вод или при их отсутствии имитата, составленного на основании технологического регламента производства. Как правило, производственные сточные воды перед очистными сооружениями должны быть максимально утилизированы.
В случае расположения промышленного предприятия или группы промышленных предприятий в городской черте либо в непосредственной близости от жилого массива, имеющего централизованную канализацию, необходимо в первую, очередь рассматривать вопрос о совместном отведении и очистке производственных и городских сточных вод. При невозможности совместной очистки следует предварительно обрабатывать
производственные сточные воды либо на очистных сооружениях, расположенных на территории предприятия, либо на общих очистных сооружениях. Совместная очистка этих сточных вод, как правило, экономически целесообразна, а с санитарной точки зрения более надежна.
При значительном удалении объектов канализования друг от друга вопрос о целесообразности совместной или раздельной, очистки сточных вод этих объектов решается путем технико-экономического сравнения вариантов централизованной и децентрализованной схем канализации. На рис. 1.1 приведен пример очистных сооружений централизованной схемы канализации города и группы промышленных предприятий.
Таблица 1.1.
Рекомендуемые методы обезвреживания сточных вод.
| Концентрация загрязняющих веществ, мг/л | Методы очистки сточных вод, содержащих вещества | |||
| преимущественно органические с температурой кипения, °С | Преимущественно неорганические | |||
| <120 | 120—250 | >250 | ||
| 1-500 | Биологический, химический, сорбционный | Химический, сорбционный | Механический, химический, сорбционный | |
| 500—5000 | Химический (озонирование, хлорирование), сорбционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжиганием в печах | Химический, сорбционный, экстракцион- ный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжиганием в печах | Сорбционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжигание в печах | Механический, сорбционный, выпаривание |
| 5000—30000 | Химический, экстракционный, жидкофазное окисление с биологической доочисткой, сжигание в печах | Механический, выпаривание, сброс в море, захоронение в земле, сушка в кипящем слое | ||
| >30000 | Экстракционный, жидкофазное окисление с раз- личными методами доочистки, сжигание в печах | То же |