Вступ
| Вид материала | Документы |
- Вступ, 323.48kb.
- Програма дисципліни кредитний модуль " основи радіоелектроніки" (для груп фф) Вступ, 153.44kb.
- Питания з Програми з курсу «Механіка», що виноситься на зм 1 вступ, 86.8kb.
- Робоча навчальна програма здисципліни: Принципи І методи аналізу художнього твору Спеціальність, 222.75kb.
- План, вступ, викладення змісту теми (як правило, 2 глави), висновок, а також список, 24.79kb.
- Вступ України до Світової огранізації торгівлі. Законодавчі зміни. Галузеві стратегії”, 72.41kb.
- Робоча навчальна програма Модуля Вступ до спеціальності Для студентів спеціальності, 404.17kb.
- Вступ до історії україни 5-й клас (35 годин), 86.86kb.
- Вступ до історії україни 5-й клас (35 годин), 104.36kb.
- М. В. Ломоносов; [вступ ст., сост., примеч. А. А. Морозова]. Ленинград : Сов писатель,, 249.18kb.
Розділ 16. Утилізація і очищення стічних вод
В 1995 році було скинуто 11 млрд. м3 використаної води, з них без очищення 911 млн. м3, а 3740 млн. м3 недостатньо очищеної води Вико-| ристано вже 25 млрд. м3 що на 10 млрд. м3 менше ніж 1990 році Житло-| во-комунальне господарство скидає біля 50% від загальної кількості стіч-3 них вод, а промисловість - 45,4% В цьому році у водні басейни скинуто* 4,3млн т забруднюючих речовин, що на 10% нижче ніж у 1994 році Найпоширенішими забруднюючими речовинами басейну Дніпра є нітрати і нітрити, амонійний азот, біогенні і органічні сполука, важкі метали та нафтопродукти
16.1. Склад стічних вод.
Стічні води, як промислового характеру, так і комунально-житлові, характеризуються різнорідним складом в залежності від наявності тих чи
інших підприємств в даному населеному пункті і кількості мешканців Крім нерозчинених неорганічних і органічних речовин, вони можуть містити колоїдні домішки, а також зважені частинки разом з розчиненими і 11 сірководнем, аміаком та іншими
В залежності від токсичності забруднюючих з'єднань встановлюється і ступінь шкідливості стічних вод
Солі важких металів, ціанідів, ртуть, синтетичні миючі засоби, нафтові продукти, а також феноли викликають особливо високу токсичність стічних
г »д
Нижче вказані гранично допустимі концентрації (ГДК} деяких речовин дня води
ГДК речовин у воді, мг/л:
фенол 0,001 ртуть 0,005 ціаніди 0,1-0,2 іринітробензол 0,1 миш'як 0,1-0,2 свинець 0,1-0,2 мщьО,1-0,2 хром0,1-0,2 хлор 0,25-1,0 фтор 0.5-1,0 сірковуглець 1,0 сірководень 1,0-2,0 і бензол 5,6 аміак 5,0 метил фенол 5,0
черкаптани2,0 нафтенові смоли 20-30 кислоти 5,0-10,0
соляна кислота 30-35 азотна кислота 30-35 сірчана кислота 20-30 нафта 25-30
При наявності у воді 0,05 мг/л нафтопродуктів вода і риба пахнуть нафтою, при 0,1 мг/л - гине планктон, 1,4 мг/л - гине бентос, 2,2 мг/л - гинуть личинки риб, а при 15 мг/л - гине риба
При наявності у воді 1,0 мг/л синтетичних миючих засобів гине планктон, 3 мг/л - гинуть дафнії, 5 мл/л - гинуть риби
Складність складу, широкий інтервал концентрації домішок і зміна їх у часі забруднюють аналіз промислових стоків і відповідно їх нейтралізацію тому всі мікропідприємства по визначенню методів очищення починаються з розробки схеми вивчення складу стічних вод, конкретних технологічних процесів і в першу чергу умов їх виникнення, попадання шкідливих речовин І МОЖЛИВІСТЬ IX ІЗОЛЯЦІЇ
На мал 38 показана схема утворення стічних вод на машинобудівному підприємстві В цій схемі також не показані господарсько-побутові води, які неминуче супроводжують діяльність кожного виробництва
Забруднення промислових стоків господарсько-побутовими водами веде до їх біологічного отруєння, тому останні повинні мати окрему систему виводу
Використання BMP передбачає роботу підприємства з повною відсутністю промислових стоків, тобто коли вся вода, яка використовується в технологічних процесах, після відповідного очищення знову повертається ' систему водопостачання Однак, таке можливо лише на новозбудованих
підприємствах. На діючих об'єктах повинно бути передбачено локальне очищення у вигляді очисних споруд, які можуть бути використані для зворотної системи водозабезпечення
Мал. 38. Схема утворення стічних вод на машинобудівному заводі
16.2. Методи очищення стічних вод.
Методи очищення стічних вод зображені на мал. 39.
Всі роботи по очищенню стічних вод починаються з виділення з них нерозчинених домішок відстоюванням, флотацією, фільтруванням і т.п. Методи такого освітлення дозволяють вилучати із стічних вод цінні домішки і використовувати їх у виробництві.
Для відділення частинок менше, ніж 5-10 км, необхідно попередньо їх збільшити коагуляцією або флотацією. Вказані методи очищення стічних вод є стандартним і реалізуються на типовому технологічному обладнанні.
Нижче розглянемо флотацію, коагуляцію, іонообмінне очищення і термоокислююче обеззаражування стічних вод
Мал. 39. Методи очищення стічних вод
Флотація полягає в утворенні комплексів-частинок-бульбашок, випливанні цих комплексів на поверхню у вигляді шару і його виділення. У воду, що очищують, пропускають стиснуте повітря і додають поверхневоактивну речовину (ПАР), Зважені частинки з нафтопродуктів, жирів, сірки і інші продукти, які супроводжують відходи, добре змочуються ПАР і підіймаються на поверхню апарата-флотатора.
Мінеральні частинки піску, глини, ґрунту добре змочуються водою і падають на дно апарата. Поверхневий шар у вигляді піни з забруднюючими речовинами відкидається в шламозбірник, а очищена вода знов поступає у виробництво.
Коагуляція Відстоювання, фільтрування і флотація дозволяють виділяти частинки розміром більше 10-50 км Для очищення стічних вод від більш дрібних і колоїдних частинок використовують коагуляцію, тобто злипання або збільшення дрібних частинок з утворенням стійких агрегатів, які осідають, або седиментують
Наприклад, забруднена вода з пофарбованих камер стікає в басейн для коагуляції, туди ж додається коагулянт-сірчанокислий алюміній або сірчанокисле залізо. Ці солі гідролізують у воді, утворюють гідроксиди у
вигляді рихлих частинок, на поверхні яких і осідають колоїдні малодиспе):
сні частинки
80%-ний розчин коагулятора виготовляють в окремій ємності і періодично додають в басейн для коагуляції так, щоб концентрація коагулянту підтримувалась постійною біля 4 г/д Внаслідок коагуляції відбувається розділення відходів лакофарбових матеріалів на легку і важку фракції співвідношенні 1'2
Осад і шлам, що спливає, відбирають окремо при допомозі скребкового механізму
Очищена вода знов повертається у пофарбовану камеру. Ефективність очищення води складає 80%, що дозволяє повторно використовувати воду для рециркуляції більше місяця. Втрати води зменшуються в чотири рази
Іонообмінне очищення застосовується для запобігання утворення не кипу, біологічних зрощувань і корозії, тобто для повного знесолюванні води Повне знесолювання води при попередньому фільтруванні прохс дить у три стадії" 1) Н-катіонування, при якому виділяються всі катіони, вода збагачується мінеральними кислотами, 2) ОН-анюнування на слаЕ кому основному аніоніті, в результаті якого виділяються іони кислотниз залишків і проходить часткова нейтралізація води; 3) ОН-аніонування не дуже основному аніоніті для обміну іонів слабких кислот І повної" нейтралі зації води
Таке триступеневе очищення використовується у випадках високо концентрації" реакційне здатних речовин
Термоокислювальне обеззараження стічних вод застосовують тоді коли інші методи очищення не ефективні До таких стічних вод відносятьс» ті промислові стоки, які мають фенол, формальдегід, фталевий ангідрид Їм подібні речовини Вони е компонентами смол, полімерлих і лакофарбо вих матеріалів.
Найбільш розповсюдженим способом термічного обеззараження стічних вод е їх спалювання в печах циклонного типу, які забезпечують добре їх перемішування з киснем повітря при 1000°С і коли забруднюючі компоненти СТІЧНОЇ ВОДИ ПОВНІСТЮ ОКИСЛЮЮТЬСЯ.
Димові гази, що виходять з печі через жарові труби, віддають своє тепло воді, яка нагрівається при цьому до 95°С
Якщо стічні води мають хлорні, сірчані і фосфатні з'єднання, в полум'я печі вдувають соду. щоб зв'язати і повністю вилучити високооктанові компоненти. При спалюванні утворюються тверді, рідкі і газоподібні речовини і виділяється велика кількість тепла.
Утилізація всіх компонентів цих фракцій, а також тепла е дуже важливою справою, оскільки тільки в цьому випадку будуть виправдані витрати палива і фізичне виділення компонентів, які є в стічних водах
Тверда фаза являє собою розплав мінеральних солей, які накопичуються на дні печі. Це - вихідна сировина для підприємств кольорової металургії
Рідка фаза-сконцентрована водяна пара, яка після охолодження утворює воду, що може бути використана для технічних потреб
Газоподібна фаза-це вуглекислий газ, азот та його сполуки, а також невеликі домішки інших нейтральних газів Гази, як правило, не утилізую-ться. Але з метою збору і утилізації азоту і вуглекислого газу кожна камера знешкодження стічних вод повинна мати додаткове обладнання для розподілу і поглинання цих газів
Теплота використовується для попереднього підігріву стічних вод Встановлено, що при згорянні 1 м3 стоків, які містять відходи лакофарбової промисловості, утворюється така кількість тепла, яка дозволяє нагріти 40 м холодної води Це тепло необхідно використовувати в системах опалення або нагрівальної апаратури
На мал 40 зображена блок-схема установки по обробці стічних вод Чикаго Щоденно тут переробляються стічні води, які містять 750 т сухих речовин. Необроблені стічні води містять 99,99% рідини і 0,01% твердих частинок, а завис що відстоялась містить 97-95% рідини і 3-5% твердої фази. Осад містить метали, солі і органічні сполуки.
Мал. 40. Блок-схема установки обробки відходів у вигляді стічних вод (Чикаго)
1 — реактор; 2 — теплообмінники; 3 — сепаратор; 4 — ємність для зберігання відстою; 5 — живильний насос; 6 — насос високого тиску;
7 — компресор; 8 — ресивер
Шлам у кількості 50-500 т/га на рік додавали на зрошення неродючих ґрунтів, таких, як пісок для утворення верхнього шару родючого ґрунту
Осад також може поєднуватися із знову поступаючими стічними водами і піддаватися аерації з метою утворення флокуляційного осаду активного мулу Тоді простіші однокліткові організми і бактерії розклада'ють органічні речовини і перетворюють розчинені харчувальні матеріали в кліткові компоненти,
Флокуляційні осади активного мулу переносять в останні відстійники і перекачують в автоклави
Речовини твердої фракції поділяють на нелеткі-мінеральні і леткі (органічні) 90% суспензованих речовин, тобто таких, що випали в осад, відділяють зі стічних вод у вигляді необробленого шламу.
Нижче наведений склад оброблених осадків по трьох установках США за 1966-1967 рр.
Всього твердих речовин від 22430 до 317500 мг/л, в тому числі мінеральних від 10200 до 210500, органічних від 12230 до 116000 густина 16,03-18,02 кг/м3, РН 7-8,1 максимальний розмір частинок 10-20 меш, електропровідність від 2000 до 6000 мксм, розчинність в гексані від 1727 до 17600 мг/л, лужність по вуглекислому кальцію 2130 мг/л або 2750.
Алюмінію від 229 до 28960, бору 0,69-14,0; кадмію 1-120; кальцію 811-1180, хлору 150-490. хрому 26-860, міді 24-690; заліза 661-12500; калію 105-150, магнію 105-152, молібдену 194-332, марганцю 5-143 І кобальту 0,03-0,06: азоту 1538-1767 мг/л
Азоту у вигляді аміаку 528-1338, натрію 78-129 нікелю до 1670 мг/л.
16. 3. Вилучення солей із стічних вод виробництва хлору і каустичної соди.
Сульфат натрію - основна сіль, яка утворюється при виробництві хлору і каустичної соди.
Метод вилучення сульфату натрію із стічних вод полягає у зміні його розчинності в залежності від температури При охолодженні вміст сульфатів стічних вод в розчині понижується до 5-Ю г/л Потім розчин поступає в кристалізатори, які розроблені інститутом загальної! і неорганічної хімії Академії Наук України
Робота кристалізатора полягає в тому, що вихідний розчин у суворо визначеній кількості подається в камеру, де охолоджується за рахунок забору тепла ладоагентом, який подається в змійовик Розчин перемішується якірною мішалкою для кращого теплообміну Кристали, які виділяються падають вниз на транспортер, а маточний розчин потрапляє у відстійну зону, де з нього також вилучаються кристали Вони переміщуються в камеру плавлення, де підтримується 33°С. При цій температурі вилучається кристалізаційна вода. Сульфат натрію випадає в осад у вигляді безводної солі, а частина його розчиняється в кристалізаційній воді і утворюється насичений розчин солі-флегма. Вона разом з первинним маточником ви водиться через патрубок
16.4. Очищення стічних вод від ртуті.
| В стічних водах отримання натрію і каустичної соди ртутним методом міститься до 15 мг/л ртуті, в цей час коли ГДК ртуті дорівнює 0,005 мг/л І Найбільш поширеним методом очищення стічної води від ртуті є метод обробки цієї води сірчистим натрієм.
Внаслідок чого утворюється сірчиста ртуть згідно рівняння
NaaS + Нд24 - HgS-i/ + 2Na'
Сірчиста ртуть добре розчиняється в залишку сірчистого натрію з творенням комплексного з'єднання
HgS + Na2S -> Na2HgS2;
яке гідролізується При цьому утворюється сірчиста ртуть, гідросульфіт натрію і гідроксид натрію'
Na2HgS2 + НзО - NaOH + NaSH + HgS
Осад сірчистої ртуті відфільтровують і з цієї солі вилучається руть Іонний метод очищення стічних вод від ртуті також знайшов широке застосування. В якості іонообмінних смол використовуються стиролдиві-яілбензольні смоли, які мають - ЗОзН4 групу Ємність поглинання цих груп то ртуті складає 100-200 г/л смоли
Смоли, які містять SH' - групу - 240 г/л смоли
Регенерація цих смол здійснюється обробкою їх концентрованою сажою кислотою
Іонообмінний спосіб вилучення ртуті із стічних вод розповсюджений у іони Процес проходить у декілька етапів У першому етапі очищення стічних вод від ртуті проходить до концентрації 10 мг/л, на другому до ,002-0,005 мг/л.
16.5. Очищення стічних вод виробництва полівінілхлориду.
Стічні води виробництва полівінілхлориду, який одержується емульсійною полімеризацією, утворюються від промивання автоклавів і Вони мають наступний склад РН 6 7, сухий залишок 1000 мг/л, 5лівінілхлориду 500-900 мг/л, мерсолі 20-200 мг/л Окисленість 100-500мг г/л
У стічні води полімеризації мономера суспензійним методом входять Чию полімеризаційні рідини від центрифуг, води від промивання приміщень і апаратів, їх склад: РН 7,6, сухий залишок 2700 мг/л, полівінілхлориди 9500 мг/л, також сополімер малеїнової кислоти зі стиролом Окисленість 200 мг Оа/л, хімічна потреба в кисні 3000 мг Оа/л, БПК5 120 мг Оа/л і В Польщі, Німеччині та Чехії очищення стічних вод виробництва полірілхлориду здійснюється коагуляцією в зваженому прошарку з послідуючі біохімічною до очисткою, В якості емульгаторів застосовують етилцелюлозу
16.6. Очищення стічних вод, які мають токсичні речовини.
Спеціальна очистка надається стічним водам, які утворюються при хімічній і електрохімічній обробці металів: травленні, нікелюванні, хро- муванні, цинкуванні і інше Вони містять найбільш токсичні речовини солі важких металів, кислоти і інші речовини
Спочатку такі води поступають на нейтралізацію, де при безперерв- ному переміщуванні обробляються суспензією гашеного вапна При цьому утворюється рихлий осад гідроксиду заліза Із нейтралізатора суміш поступає в барбатер, куди подається стиснуте повітря І оксид заліза випадає в осад.
Далі розчин потрапляє в бак-відстійник, який має магнітний транспортер Тут проходить розділення оксиду заліза від гіпсу. Оксиди заліза направляються на переплавку, а шлам-гіпс - на виготовлення будівельних матеріалів Вода знов використовується для приготування вихідних розчинів.
Друга технологічна схема переробки токсичних стічних вод полягає в тому, що на першій стадії стоки обробляють аміачною водою або кальцинованою содою. Утворюються гідроксиди заліза І хрому. Їх відфільтрують поміщають в піч і пропалюють. Волога випаровується, а гідроксиди перетворюються в оксиди, які застосовуються для легування сталей, отримання полірувальних порошків або пігментів. Розчин, який залишився і містить солі нікелю і кобальту, підлягає обробці сірчанокислим натрієм При цьому випадають в осад сірчанокислий нікель і сірчанокислий кобальт. Ці солі прокалюють, відновлюють і отримують чисті метали.
Залишок розчину після вилучення нікелю і кобальту потрапляє на центрифугу для відділення рідкої" фази від твердої - сульфату амонію який використовується як добриво
Зараз запропонована нова технологія очистки стічних вод які містять солі заліза, хрому, нікелю, кобальту, інших металів, а також хлориди і ніт- рати натрію Ця технологія заснована на ступінчатій нейтралізації кислих розчинів з наступним виділенням компонентів у тверду фазу і відділення її від розчину фільтрування На першій стадії фільтрат обробляється вапняковим молоком для нейтралізації вільної" кислоти і виділення хрому у вигляді гідроксиду.
На другій стадії після від фільтру ванн я гідроксиду хрому розчин обро- бляють аміачною водою і в осад випадає закис - окис заліза при аерації повітрям
Осад також відфільтровують. Фільтрат, який залишився, містить нікель у вигляді комплексної солі з аміаком і сульфат амонію. Фільтрат обробляють розчином хлористого кальцію. Випадає осад сульфату кальцію, який відфільтровують
Розчин, який залишився містить суміш хлористих солей нікелю і амонію. Його подають у піч "киплячого шару". Вода і хлористий амоній випаровується, а хлористий нікель кристалізується і збирається у вигляді готового продукту
16.7. Сільськогосподарське використання стічних вод.
Очищення стічних вод в природних умовах на хліборобських полях зрошення дає також добрі результати, кращі, ніж на спорудженнях штучного біологічного очищення.
Нижче представлені результати очищення стічних вод на Люберець-ких полях фільтрації при нормі завантаження 285-300 м3 на добу.
| Показники | До очищення | Після ца V і — IJC П Л Л | Ступінь очи- 111 a LJ LJ a *?/L |
| Зважені речовини, мг/л Розчинений кисень, мг/л БПКй | 183 не має 170 | 32 5,2 10,0 | m,vnn>if /o 82,5 94,1 |