Нейтрализация это способ очистки сточных

Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Классификация

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

1. Механические.
2. Химические.
3. Биологические и биохимические.
4. Физико-химические.

Каждая из перечисленных технологий очистки включает в себя несколько ступеней, требующих применения определенных технических устройств, химикатов и биологически активных препаратов.

Способы очистки сточных вод

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Химические методы очистки сточных вод

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

1. Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
2. Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
3. Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

Биохимические

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

1. Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
2. Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое охранная зона водопровода и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте тут.

А в этой статье http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/ot-zheleza.html вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

Биологические

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

1. Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
2. Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

• Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
• Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Для удаления фосфора в воду добавляют известь, а также соли алюминия или железа. Фосфор вступает в реакцию, в результате которой образуются выпадающие в осадок соединения.

Физико-химические методы очистки

В данную категорию входят следующие способы:

1. Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
2. Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
3. Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают фильтры для воды. Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в этом материале.

Механические и физические методы

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Отстаивание

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают. К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители). Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке. В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей. Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Процеживание

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Фильтрование

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

Видео на тему

Источник

Нейтрализация сточных вод

Нейтрализация сточных вод проводится с целью получить показатель pH равным 7 ед. Процесс основан на взаимодействии кислот или щелочей, содержащихся в жидкости с веществами, приводящими концентрации к нужным показателям. Данная реакция практически осуществляется двумя способами: добавление в жидкость химикатов или фильтрация через нейтрализующие материалы.

Материалы для нейтрализации сточных вод

Для нейтрализации сточных вод с большим включением кислот используется: известь, доломит, мрамор. Для приведения к нужным показателям стоков с высоким содержанием щелочей – техническая серная кислота. Самым доступным реагентом является известь, чаще ее используют в виде известкового молочка, но актуальны материалы в виде пасты или сухого порошка.

Расчет процесса нейтрализации

Расчеты процесса нейтрализации заключаются в установлении нужных объемов реагента. Удобнее пользоваться выражениями г-экв/л. Если концентрация выражена в г/л, ее легко перевести в соответствие так:

• обозначаем 1/Э = a,
• получаем b = aC г-экв/л.

Актуален показатель d, он равен 10 a. В таблице ниже приведены показатели a и d для некоторых реагентов.

Значение коэффициентов a и d для пересчета весовых (в г/л) и процентных концентраций некоторых кислот и щелочей в г·экв/л

Наименование кислот и щелочей

Количество реагентов для нейтрализации устанавливаются на основании стехиометрических соотношений. Ниже приведены расчетные данные для наиболее популярных кислот.

Расход химически чистых щелочей в г на 1 г кислоты

В следующей таблице приведены показатели для часто применяемых щелочей.

Расход кислоты в г на 1 г щелочи

Данные таблиц приведены для реагента в формате сухого порошка, и требуют корректировок. Например, для известкового молочка и пасты, используемой для удаления окиси кальция, реагенты берутся 105% или 95% — соответственно.

Соли, образующиеся в процессе реакции

В процессе нейтрализации образуются соли с различными показателями растворимости. Этот фактор нужно учитывать для установления остаточной их концентрации в жидкости и объемов осадка.

Растворы некоторых солей

Растворимость в г на 1 л воды при температуре в град

Сернокислый натрий, гидрат

Сернокислый кальций (гипс)

Азотнокислый кальций, гидрат

практически не растворим (1,45*10 -2 при t=25°)

Сернокислый магний, гидрат

Суммарный объем солей, образующийся при нейтрализации 1 грамма кислоты, приведен в таблице ниже:

Количество образующихся солей и углекислот при нейтрализации серной, соляной и азотной кислоты

Растворимость в г на 1 л воды при температуре в град

Фильтрация азотной и соляной кислоты

Этот способ эффективен при содержании азотной и соляной кислоты в сточных водах в пределах от 6 до 8 г/л. При более высоких показателях нейтрализующий материал загипсовывается и непригоден к работе. Кроме этого, в водах не должно быть тяжелых солей.

Вертикальные фильтры

На вертикальном фильтре минимальная высота загрузочного материала рассчитывается по формуле Вознесенского:

H = KD n ( 3 + lg b ) √v, где:

• H – высота загрузки фильтра в см;
• D – диаметр зерен загрузочного материала в мм;
• b – концентрация кислоты в г-экв/л;
• v – скорость фильтрации в м/час;
• K и n – эмпирические константы, n – относительно постоянна и равна значению в 1,47, а K – варьируется в пределах от 0,62 до 1,31, и зависит от сорта доломита.

Это справедливо для серной кислоты, для других кислот нужно экспериментально устанавливать эмпирические константы.

Показатели скорости фильтрации обычно располагаются в пределах от 4 до 8 м/ч. Точное значение зависит от высоты загрузочного слоя и концентрации примеси.

Длина горизонтального фильтра определяется по формуле:

• l – длина фильтра в метрах;
• v – скорость движения потока в фильтре в м/сек;
• t – продолжительность контакта загрузочного материала и сточной воды в сек.

Стандартные показатели v находятся в пределах: от 0,01 до 0,03 м/сек. Длительность контакта t определяется по формуле:

t = 6KD1,5/ √v ( 3 + lg b ), где

• D – средний диаметр зерен загрузочного материала в см;
• b – концентрация кислоты в г-экв/л;
• K – коэффициент, характеризующий активность реагента – доломита.

Горизонтальные фильтры

Горизонтальный фильтр должен располагаться под уклоном, его значения i определяются по формуле:

i = v 2 /DS 2 p₀ 2 , где:

• v – скорость потока воды в см/сек;
• D – крупность зерен загрузочного материала в см;
• p₀ – порозность загрузки, стандартные показатели: от 0,35 до 0,45;
• S – коэффициент, находящийся в зависимости от D в пропорции, рассчитываемой по формуле Избаша: S = 20 – 14/ D.

Соотношение между B – шириной и H – высотой фильтра определяются для каждого конкретного случая индивидуально.

Суммарные потери напора в фильтре устанавливаются по формуле:

Площадь поперечного сечения фильтра рассчитывается таким уравнением:

• q – приток сточных вод в м 3 /сек;
• v – скорость фильтрации в м 3 /сек.

Для установления расхода загрузочного материала за 1 сутки определяется формула:

• Q – количество нейтрализуемых стоков в сутки в м 3 /сутки;
• C – концентрация кислоты в стоках в г/л или кг/м 3 ;
• m – коэффициент стехиометрического соотношения, его значения берутся из таблиц выше.

Поскольку 100-процентное использование загрузочного материала невозможно, то фактическое M_ф превышает расчетное M. Например, при использовании доломита M_ф = 1,5 M.

Расчетная работа фильтра без перезагрузки определяется по формуле:

• P – вес загрузочного материала на фильтр.

Рассмотрим пример расчета. Количество нейтрализуемых стоков в сутки составляет 100 м3/сутки. Они загрязнены соляной кислотой в концентрации 5 г/л. Загрузочный материал – известняк с активностью 50%. Требуется определить расход нейтрализатора.

M = 100 х 1,37 х 5 = 685 кг/сутки.

Увеличив на 5% (о чем сказано выше) получим:

M = 685 х 5 = 720 кг/сутки.

Но поскольку активность известняка составляет 50%, делается еще один расчет:

M = 720 / 0,5 = 1440 кг/сутки.

Комплекты оборудования для станции нейтрализации

Станции для нейтрализации сточных вод состоят из многих рабочих модулей: песколовки, резервуары-усреднители, склады реагента, аппараты для приготовления реагента, дозаторы, смесители, камеры реакции, отстойники, накопители, шламовые площадки. Каждый из агрегатов интегрируется в систему по необходимости. Так, если в стоках есть песок – устанавливается песколовка.

Если на предприятии есть и кислотные, и щелочные стоки – минимальное количество усреднителей должно быть не менее двух. И они, согласно нормативам, должны быть доступны для чистки

Подача извести в пределах предприятия должна быть механизирована. Гашение реагента выполняется в специальных машинах, конструкции Руссола и Полякова. Крупные фракции извести должны предварительно дробиться. Известковое молочко приготовляется в мешалках с оборотами лопастей не менее 40 об/минуту. Его концентрация определяется по активности окиси кальция в пределах от 5 до 10%.

Для стоков, содержащих только соляную кислоту продолжительность контакта с реагентом должна быть 5 минут. Если в составе жидкости есть тяжелые металлы, время увеличивается до 30 минут. При повышенной мощности мешалки – уменьшается до четверти часа.

Объемы накопителей зависят от количества осадка при нейтрализации сточных вод. В таблице ниже приведены показатели для нейтрализации стоков известковым молочком с 50-процентной активностью окиси кальция.

Количество осадка, накапливаемого за 1 год от 1м 3 нейтрализованной воды

Концентрация кислоты и ионов тяжелых металлов в кг * м 3

Источник