Охрана поверхностных и подземных вод
родукты и масла являются
характерными для сточных вод металлургических, машиностроительных,
нефтехимических предприятий, ТЭС, АЭС и других промышленных объектов с
большими объемами сбросов.
Нефтепродукты образуют в воде гетерогенные системы и по своему фазово-
дисперсному состоянию могут быть отнесены к I и II группе классификации
загрязняющих веществ по Л.А. Кульскому. [З].
I группа веществ представляет собой нерастворимые грубодисперсные
примеси с величиной частиц 10-2-10-4 см, образующие с водой суспензии,
эмульсии или пены. Эти примеси обуславливают мутность воды, в некоторых
случаях могут придавать ей цветность. Системы, образованные примесями этой
группы, кинетически неустойчивы. Нерастворимые вещества удерживаются во
взвешенном состоянии динамическими силами потока воды. В состоянии покоя
для таких систем характерна седиментация взвешенных частиц. Она может
протекать без слипания частиц или с их агрегацией в процессе осаждения.
II группа веществ объединяет гидрофильные и гидрофобные коллоидные
примеси, а также высокомолекулярные вещества. Частицы коллоидной степени
дисперсности имеют размеры 10-5-10-6 см. Характерная особенность примесей П
группы - их способность образовывать с водой сравнительно устойчивые
коллоидно-дисперсные системы с сильно развитой межфазной поверхностью,
довольно интенсивным тепловым движением частиц и относительно высокой
кинетической устойчивостью. При очистке воды от загрязнений такого рода
основной задачей является разрушение коллоидной системы, обеспечение
быстрой коагуляции дисперсных примесей и отделение их от дисперссионной
среды.
Загрязнение промышленных сточных вод, обуславливающие показатели ХПК
и БПК, образуют в воде гомогенные системы и по своему фазово-дисперсному
состоянию относятся к Ш группе классификации по Л.А.Кульскому. [З].
III группа веществ включает растворенные в воде газы и органические
соединения антропогенного происхождения. К ним относятся фенолы, спирты,
альдегиды и другие органические вещества, попадающие в воду со стоками.
Они придают воде разнообразные привкусы и запахи, а иногда и окраску.
Некоторые вносимые со сточными водами примеси обладают токсичностью.
Обычно - это соединения с ковалентной связью. Ионогенные группы,
встречающиеся в них, малодиссоциированы. Вследствие незначительной
диссоциации, а иногда и полного ее отсутствия, вещества, относящиеся к Ш
группе примесей, образуют с водой растворы неэлектролитов.
2. Выбор и обоснование методов очистки воды.
Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие и образуют с
водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные
системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами
размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с
частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие
частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или
ионов. [I].
Для удаления из воды веществ I группы используются главным образом
методы, основанные на действии гравитационных сил и сил адгезии. [З]. К ним
относятся следующие методы.
Механическое безреагентное разделение: отстаивание для
грубодисперсных примесей с концентрацией более 500 мг/л в водозаборных
ковшах и отстойниках (степень очистки - 50-70%); фильтрование на медленных
фильтрах для взвешенных веществ с концентрацией до 50 мг/л (степень очистки
- 95-99%); фильтрование на предварительных фильтрах для взвешенных веществ
с концентрацией до 1000 мг/л (степень очистки - 60-80%);
центрифугирование на центрифугах и гидроциклонах для грубо- и
тонкодисперсных примесей (степень очистки - 80-90%).
При реагентном методе осветления и обесцвечивания воды проводят
специальную обработку химическими веществами - коагулянтами (иногда с
добавкой флокулянтов), которые обеспечивают более полное и быстрое
осаждение взвешенных частиц, обуславливающих мутность и цветность воды.
Адгезия на гидроокисях алюминия или железа и на высокодисперсных
материалах: 1) фильтрование коагулированной взвеси через зернистые загрузки
для коагулированной взвеси после сооружения первой ступени с концентрацией
не более 10-15 мг/л осуществляется на двухслойных и грубозернистых фильтрах
с использованием флокулянтов для интенсификации процесса; 2) фильтрование с
использованием явления контактной коагуляции на контактных осветлителях и
фильтрах для взвесей с концентрацией до 150 мг/л с применением сернокислого
алюминия или хлорного железа, полиакриламида и активной кремниевой кислоты;
3) обработка воды коагулянтами с последующим удалением взвесей
осуществляется при помощи комплекса сооружений: установки для приготовления
реагентов, смесители, камеры хлопьеобразования, электролизеры и осветлители
Агрегация при помощи флокулянтов включает обработку воды коагулянтами
с применением флокулянтов и последующим удалением агрегатов отстаиванием и
фильтрованием (без ограничений по концентрации взвешенных веществ).
Флотация безреагентная и с применением реагентов для удаления нефти и
масла концентрацией 50-150 г/м3 осуществляется при помощи флотаторов
(степень очистки - 95-99%).
Наиболее эффективным и широко распространенным методом для очистки от
грубодисперсных взвешенных веществ является метод механического
безреагентного разделения. Так как по условию задания производственные
сточные воды содержат нефтепродукты с болей высокой концентрацией
грубодисперсных частиц чем коллоидных (соответственно 150 мг/л и 100 мг/л),
то на первом этапе целесообразно осуществить очистку путем отстаивания в
нефтеловушках. Эти очистные установки позволяют удалить 96-98%
грубодисперсных примесей. Также этот метод является более дешевым с
экономической точки зрения, так как не требует использования реагентов и
дополнительных установок для их приготовления.
Для удаления из воды веществ II группы - коллоидных примесей применяют
следующие методы.
1) Обработка воды хлором, озоном и другими окислителями при повышенном
содержании в воде коллоидных и высокомолекулярных соединений,
обуславливающих окисляемость и цветность воды.
2) Адсорбция на гидроокисях алюминия или железа, а также на
высокодисперсных глинистых минералах:
- коагуляция в свободном объеме - обработка воды коагулянтами с
последующим удалением взвеси при повышенном содержании коллоидных и
высокомолекулярных соединении, также обработка воды
высокодисперсными замутнителями и коагулянтами при низкой температуре и
малой мутности воды, при высокой загрязненности воды вирусами;
- контактная коагуляция для коллоидных и высокомолекулярных веществ,
обуславливающих цветность воды при малой мутности воды.
3) Агрегация при помощи флокулянтов катионного типа для коллоидных и
высокомолекулярных веществ.
Коагуляция является одним из основных методов очистки промышленных
сточных вод от тонкодисперсных примесей, эмульгированных и
суспендированных частиц нефтепродуктов, а также растворенных примесей. В
качестве коагулянтов применяют в основном соли алюминия и железа. В
процессе коагуляционной очистки происходит соосаждение части
растворенных в воде примесей, поэтому уменьшаются значения ХПК и БПК
сточных вод. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет не более
10-30 мг/л.
Для удаления из воды примесей III группы, которые обуславливают
окисляемость воды, применяются следующие методы. [З].
1) Десорбция газов и летучих органических соединений методом аэрирования,
которая позволяет снизить содержание углекислоты и сероводорода.
2) Окисление (хлорирование, озонирование, обработка воды перманганатом
калия) позволяет устранить привкусы и запахи при не слишком загрязненных
водах.
3) Электролиз - электрообработка воды для удаления кислорода.
4) Адсорбция на активированных углях для устранения неприятных запахов и
привкусов естественного происхождения, а также вносимых со сточными водами
(степень очистки - 80-95%).
5) Экстракция органическими растворителями для удаления фенолов из
производственных сточных вод.
6) Биохимический распад - разложение микроорганизмами: аэробное применяется
для удаления загрязнений из сточных вод и анаэробное - для
концентрированных стоков (степень очистки - 90-98%).
Биохимический метод применяют для очистки хозяйственно-бытовых и
промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых
неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ.
Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти
вещества для питания в процессе жизнедеятельности -органические вещества
для микроорганизмов являются источником углерода.
Промышленные сточные воды, прошедшие очистку в нефтеловушке и
коагуляционной установке, содержат не более 25 мг/л нефтепродуктов, по
условию задания не содержат фенолов, не требуют утилизации ценных примесей.
Поэтому целесообразно провести очистку сточной от примесей Ш группы при
помощи биологического метода в аэротенках. Биологические методы очистки
остаются наиболее дешевыми, экологически чистыми и поэтому наиболее
распространенными.
3. Теоретические основы и оптимальные параметры методов очистки
воды.
Взвешенные вещества образуют в воде гетерогенные системы, что
обусловлено наличие
| |  скачать работу |
Охрана поверхностных и подземных вод |
