Очистка сточных вод от ПАВ
Содержание статьи
ЧТО ТАКОЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ?
Природа обладает удивительной способностью справляться с небольшим количеством отходов и загрязнений.
Но она была бы перегружена, если бы мы не обрабатывали загрязненную ими воду, прежде чем выпустить обратно в окружающую среду.
Сточные воды — это отработанная использованная жидкость. Она включает в себя человеческие, пищевые отходы, масла, мыло, различные химические продукты и прочие вредные вещества.
В домах она — от раковин, ванн, туалетов, стиральных машин. Предприятия разных отраслей промышленности также вносят свою долю загрязнений, от которых необходимо избавляться.
Сюда же относят и ливневые стоки. Хотя некоторые люди предполагают, что дождь довольно чистый, это не так. Вредные продукты с дорог, парковок и крыш, смываясь с дождём, могут нанести вред рекам и озерам.
Зачем нужно очищать?
Это вопрос не только заботы об окружающей среде, но и о нашем здоровье.
Есть много веских причин, почему сохранение нашей воды в чистоте является приоритетным:
- Рыболовство. Чистая вода имеет первостепенное значение для растений и животных, которые живут в ней. Это важно для рыболовной отрасли, любителей спортивной рыбалки и будущих поколений
- Сохранение мест обитания животных и птиц. Изобилие видов, их жизнедеятельность напрямую зависят от чистоты вокруг, т.к. водоёмы являются их непосредственной средой обитания. Перелетные водоплавающие птицы используют водные просторы и прилегающую к ним землю для отдыха и кормления
- Отдых и качество жизни. Многих людей привлекают водные развлечения, такие как плавание, рыбалка, катание на лодках и пикники. Живописность мест, пригодность их для отдыха тоже зависят от содержания в чистоте окружающей среды
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
Благодаря специфической структуре молекул поверхностно-активных веществ они применяются в различных областях человеческой деятельности. В домашнем хозяйстве или промышленных производствах различные соединения из группы ПАВов используются довольно активно. Это объясняется тем, что их присутствие ведет к повышению эффективности различных процессов. После использования и выгрузки с очистных сооружений в качестве стоков поверхностно-активные вещества выбрасываются в различные элементы окружающей среды и циркулируют в ней. Могут в значительной степени способствовать нарушению водного цикла в различных экосистемах. Исследование экологической судьбы поверхностно-активных веществ может способствовать повышению уровня знаний о путях миграции загрязняющих веществ и лучшей защите живых организмов в различных экосистемах от них.
Поверхностно-активные вещества представляют собой группу соединений со специфическим химическим составом их молекул (одна часть растворима в полярной среде — гидрофильная и вторая в неполярной среде — гидрофобная).
Основная классификация ПАВ основана на делении по заряду гидрофильных частей их молекул: катионные, анионные и неионные соединения. Поверхностно-активные вещества характеризуются склонностью к поглощению на различных типах поверхностей. Еще одно свойство — это способность к объединению в растворе и образованию мицелл.
В процессе формирования мицелл поверхностно-активные вещества способны задерживаться на границе фаз для удаления гидрофобной части из H2O для улучшения ее качеств.
ВЛИЯНИЕ ПАВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Загрязнения в составе стоков предприятий попадают в озера, водохранилища, пруды.
Недостаточное разложение ПАВ негативно воздействует на природу и приводит к активному образованию ила.
Стоки, в которых есть продукты распада полифосфатных ПАВ, служат причиной чрезмерного пенообразования и бурного роста растений, это плохо сказывается на чистоте водоемов. После омертвения растений идет бурный процесс гниения, вода обедняется кислородом, ухудшается воздухообмен, что затрудняет естественное её очищение.
Соли фосфатных кислот в чистом виде плохо влияют на окружающую среду, а при поступлении с обработанной жидкостью в водоемы начинают действовать как удобрение.
Водоросли в водоемах под влиянием ПАВов растут очень быстро. При распаде они начинают выделять много водородных соединений неметаллов, убивая все живое. Из-за того, что угроза для человека от солей фосфатных кислот высока, природоохранные организации установили жесткие требования по наличию фосфатов в сточной, питьевой воде и продуктах питания. В западных странах содержание фосфатов в стоках должно быть не более 1мг/литр.
Время биоразложения в отстойниках дает возможность узнать, просчитать, сколько ПАВов может попасть в окружающую среду. Существуют два параметра — скорость биоразложения, в ходе которого главную роль берут на себя бактерии. Молекула ПАВ превращается в углекислый газ и окиси других элементов. Если продукт не подвержен естественному биоразложению, он устойчив и накапливается в окружающей среде. Скорость биоразложения зависит от типа ПАВ и колеблется от 1-2 часов. Второй параметр — это степень токсичности в водной среде. Он определяет возможное влияние ПАВ на окружающую среду. Этот показатель измеряют экспериментально на рыбах, дафниях, водорослях. Значения неопасных ПАВ должны быть не выше 10 мг/ л.
ВЛИЯНИЕ СПАВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
СПАВы — это вещества, которые способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз (вода-воздух) и понижать их поверхностную энергию.
Наиболее распространенными являются анионоактивные и неионогенные ПАВ. Производство анионактивных и неионогенных, а также моющих средств на их основе составляет 95-98% общего количества вырабатываемых промышленностью СПАВ.
Неиногенные опасны из-за гниения. Все СПАВ на очистных сооружениях и в природных средах плохо и медленно разрушаются. Совокупность окислительных процессов в живом организме протекает с обязательным участием кислорода, при температуре выше 10℃, pH-нейтральной и слабощелочной от 7,0 до 9,0.
При концентрации СПАВ в воде более 0,3-0,5 мг/дм3 образовывается много пены на поверхности водоемов, вследствие чего нарушается подача воздуха в аэротенки и происходит неблагоприятный рост микробной флоры, что требует биологической очистки.
На очистных сооружениях из-за присутствия СПАВ увеличивается вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников, уменьшается нагрузка активности ила и постепенно падает качество очистки. В аэротенках пена может быть два и три метра. Перенесенная ветром, она является источником заболевания, характеризующегося появлением паразитов в организме человека, имеет общее название – гельминтоз. СПАВы в стоках понижают качество процесса первичного отстаивания и тормозят процессы переноса кислорода в клетки микроорганизмов активного ила.
По степени биохимического распада, подразделяются на:
- биохимически легко окисляемые — «биологически мягкие», для которых биохимическое окисление в течение 6 ч составляет более 25% по показателю ХПК
- трудно биохимически окисляемые, 6 ч составляет 25% по показателю ХПК
- вещества промежуточной группы
В ходе биологического очищения уходят до 80 % «биологически мягких». Потребление кислорода «биологически жесткими», составляет не более 10% ХПК, а в процессе очистки они и удаляются не более чем на 40%, главным образом, за счет сорбции активным илом и образования промежуточных продуктов распада. При этом присутствие в стоках «биологически жестких» веществ в концентрациях более 10 мг/дм 3 ухудшает степень их очистки.
Содержание в неочищенных городских стоках колеблется от 5 до 40 мг/дм 3 .
Устранение СПАВов в аэротенках происходит несколькими путями: биохимическим распадом и сорбцией активным илом.
Биохимическая очистка может дать хороший результат в случае содержания в сточных водах «биологически мягких» СПАВов в количестве не более 20-30 мг/дм 3 .
Аэротенки эффективнее биофильтров по степени удаляемости СПАВ.
В аэротенках нужно поддерживать, по необходимости, высокую дозу активного ила (2-3 г/дм 3 ), что будет улучшать процессы обмена бактериальных клеток через поры с окружающей средой. Одновременно за счет повышения дозы активного ила частично снижается пенообразование, что особенно важно при поступлении с водами не очень «мягких» СПАВ.
Источник
Очистка воды от ПАВ
Использованные ПАВ сбрасываются вместе со сточными водами. Они могут значительно загрязнять водоемы и почву, поскольку их содержание в сбрасываемой воде достигает граммовых концентраций.
Причина величины потенциального воздействия ПАВ на окружающую среду заключена в их способности к усилению воздействия других загрязнений. Они облегчают попадание в водоемы других загрязнений, смывая их с поверхности почвы и легко просачиваясь в грунтовые воды. Далее ПАВ из подземных вод почти беспрепятственно проходят в поверхностные источники воды. В водоемах ПАВ, активно участвуя в перераспределении и трансформации таких загрязняющих веществ как железо, цинк, хлорофос, пестициды, тяжелые металлы и нефтепродукты и др., способствуют активизации их токсического действия. Опасность, которую представляют ПАВ для среды обитания человека, диктует необходимость очистки воды от этих веществ. На практике наиболее зарекомендовали себя такие методы водоочистки от ПАВ как флотация, реагентная обработка и сорбционный метод. Методы обладают как достоинствами, так и недостатками.
Метод флотации достаточно эффективен, но применим для удаления из воды не всех типов ПАВ. Кроме того, на его реализацию требуются большие количества реагентов (флокулянтов и коагулянтов).
Реагентный метод очистки воды от ПАВ предполагает окисление поверхностно-активных веществ с помощью определенных химических реагентов. Наиболее распространенный реагент — гипохлорит натрия. Однако его применение приводит к другой проблеме — повышению концентрации активного хлора в очищенной воде, что требует ее последующего дехлорирования.
Очистка воды сорбционным методом осуществляется за счет способности фильтрующих материалов к поглощению химически-активных веществ (ПАВ, в том числе). Самый распространенный фильтрующий материал — активированный уголь, так как он имеет сильнопористую структуру, облегчающую адсорбцию. Очистку посредством фильтров с активированным углем целесообразно применять для вод с низким содержанием ПАВ. Кроме того, система сорбционной очистки часто требует использования коагуляции в качестве предварительной ступени очистки.
Сложность проблемы очистки воды от ПАВ заставила специалистов искать новые решения. Результатом научных изысканий стала разработка еще одного способа, основанного на применении мембранных технологий. Были созданы и опробованы пилотные установки, тестирование которых дало положительный результат и легло в основу создания промышленных образцов.
Достоинства использования мембранных обратноосмотических установок для очистки воды от поверхностно-активных веществ заключается в том, что эффективность очистки воды мембранной обратноосмотической установкой не зависит от колебаний концентрации поверхносто-активных веществ в исходной воде. Установка отличается простотой обслуживания за счет высокой степени автоматизации и занимает не так много места. Этот метод позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты и расходы реагентов. Полученную в результате очистки деминерализованную воду можно использовать повторно.
Однако, для выбора наиболее подходящего метода очистки воды от ПАВ необходимо комплексно рассматривать химический состав исходной воды. Например, в случае повышенного содержания органических соединений в некоторых случаях возникает необходимость обработки воды окислителями, что ведёт также к разрушению ПАВ. А использование мембранных систем в подобных схемах влечёт потребность в дехлорировании воды, которое может быть достигнуто применением сорбционных фильтров. Итого, в определённых случаях может наблюдаться комбинация всех трёх методов в одной технологической цепочке.
Источник
Способы очистки от пав
18.2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПАВ
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) или детергенты находят широкое применение в промышленности и в быту в качестве моющих средств. Попадая со сточными водами в водоемы, они вызывают вспенивание, ухудшают органолептические свойства воды, нарушают процессы обмена кислорода, токсически действуя на фауну.
Моющие средства имеют вид порошков, жидкостей или паст и не создают нерастворяющихся осадков в жесткой воде. На две трети детергенты состоят из ПАВ, которые в подавляющем большинстве случаев представляют собой органические высокомолекулярные соединения. Молекулы их полярны и состоят из гидрофильной и гидрофобной частей. Гидрофобная часть молекулы всегда неполярна, обычно эта часть молеукулы является алкильной или алкиларильной углеводородной группой. Гидрофильная часть молекулы полярна и представляет собой карбоксильную (-COOH), сульфатную (. ), сульфонатную (. ) группы, а также группы (. ) или содержащие азот, фосфор и др.
В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекул ПАВ делятся на классы: анионоактивные, катионоактивные, амфотерные (амфолитные) и неионогенные. Принадлежность ПАВ к одному из перечисленных классов определяется зарядом ионизированной части молекул.
Детергенты широко применяются в текстильной промышленности при обработке хлопчатобумажных и шерстяных тканей, в производстве искусственного волокна. Их используют при обработке мехов, в процессе обезжиривания металлов перед нанесением покрытий (эмалей), для изготовления искусственного каучука, красок и т.д.
ПАВ используются также в коксохимическом производстве, в технологических процессах нефтяной промышлености, на предприятиях черной и цветной металлургии, при обогащении и флотации цветных и железных руд.
В присутствии солей молекулы детергентов способны образовывать мицеллы, от этого зависит их моющий эффект. Механические загрязнения, масла и другие примеси, имеющиеся в растворе, вовлекаются внутрь мицеллы, что и определяет моющий эффект ПАВ. Практически все растворы ПАВ обладают способностью в определенных условиях создавать пену. Практика работы существующих очистных сооружений свидетельствует о неблагоприятном влиянии ПАВ, особенно
Источник
