Состав сточных вод

Содержание

 

 

Введение

 

Данная работа посвящена  защитным устройствам,  используемым для уменьшения химической опасности загрязненных сточных вод.

В природе не существует воды, которая не содержала бы примесей. Даже атмосферные осадки содержат до 100 мг / л различных загрязнителей. По степени минерализации вода делится на маломинерализованную (до 200 мг / л солей), среднеминерализованную (200 – 500 мг / л) и сильноминерализованную (до 1000 мг/л). Природные воды содержат также коллоидные, мелкодисперсные газы – кислород, диоксид углерода (СО₂) и другие.

Централизованное снабжение водой городов, поселков и промышленных предприятий представляет собой сложный комплекс технико-экономических и организационных мероприятий. Их рациональное решение определяет уровень санитарного благоустройства городов и поселков, обеспечивает нормальные условия жизни населения, гарантирует бесперебойную работу промышленности.

Запасы пресной воды ограничены и распределены по поверхности  и в земной коре неравномерно.

Огромное количество пресной воды необходимо для функционирования промышленных предприятий. Около 65 % получаемой подземной воды используется для промышленных целей. Многие предприятия расходуют подземные воды в большом количестве прямотоком для технологических целей, охлаждения машин и какой либо. Еще большее количество пресной воды используется в сельском хозяйстве, в рыбоводческих хозяйствах. Повышение жизненного уровня населения также требует больших расходов пресной воды на хозяйственные и бытовые нужды. В среднем один человек расходует около 250 литров воды в сутки. Создается диспропорция между естественным запасом пресной воды и ее потреблением. Возникает угроза дефицита воды. В этой связи возникает вопрос о рациональном использовании водных ресурсов.

Состав сточных  вод

 

Водоотводящие системы  и сооружения – это один из видов  инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимый санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Объектами водоотведения  являются здания различного назначения, а также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки, промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.

Сточные воды – это  воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.[4]

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории:

- бытовые (поступают  от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений  и промышленных предприятий);

- производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых);

- атмосферные (дождевые  и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей).

В практике используется также понятие городские сточные  воды, которые представляют собой  смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся  как совместно, так и раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном коллоидном и растворенном состоянии. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т.е. массой примесей в единицу объема мг/л или г/куб.м. Состав сточных вод регулярно анализируется. Проводятся санитарно-химические анализы по определению: величины ХПК (общая концентрация органических веществ); БПК (концентрация органических соединений, окисляемых биологическим путем); концентрация взвешенных веществ; активной реакции среды; интенсивности окраски; степени минерализации; концентрации биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и др. Наиболее сложны по составы сточные воды промышленных предприятий. На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и др. Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования сточных вод изучается состав и режим водоотведения не только общего стока промышленного предприятия, но также сточных вод от отдельных цехов и аппаратов. Помимо определения основных санитарно-химических показателей в производственных сточных водах определяются концентрации специфических компонентов, содержание которых предопределяется технологическим регламентом производства и номенклатурой применяемых веществ. Поскольку производственные сточные воды представляют собой наибольшую опасность для водоемов, мы рассмотрим их более подробно.

Производственные сточные  воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно  чистые). Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три  группы.

1.Загрязненные преимущественно  минеральными примесями (предприятия  металлургической, машиностроительной, рудо – и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.).

2.Загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности).

3.Загрязненные минеральными  и органическими примесями (предприятия  нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности).

Кроме вышеуказанных 3 групп  загрязненных производственных сточных  вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной так называемых тепловых загрязнений.

Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т.д. Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки в каждом конкретном случае. [1]

 

Механическая очистка  сточных вод

 

Способы очистки сточных  вод разделяются на: механические, химические, физико-химические, биологические, термические.

Указанные методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Выделяют следующие методы очистки  сточных вод:

–Очистка от суспензированных и  эмульгированных примесей.

1. Методы очистки от грубодисперсных примесей: отстаивание, процеживание и фильтрация, флотация, осветление во взвешенном осадке, центробежное фильтрование и отстаивание.

2. Методы очистки от мелкодисперсных примесей: коагуляция, флокуляция, электрокоагуляция, электрофлотация.

– Очистка от растворенных примесей.

1. Методы очистки от минеральных примесей: дистилляция, ионный обмен, обратный осмос, электродиализ, замораживание, реагентные.

2. Методы очистки от органических примесей.

2.1 Регенеративные: экстракция, ректификация, адсорбция, обратный осмос и  ультрафильтрация.

2.2 Деструктивные: биохимические, жидкофазного окисления, парофазного окисления, окисления, радиационного окисления, электрохимического окисления.

3. Методы очистки от газов: отдувка, нагрев, реагентные методы.

– Методы устранения и уничтожения  нерастворенных и растворенных примесей: устранение, закачка в скважины, захоронения, закачка в глубины морей, термическое уничтожение.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление процесса производятся с  учетом следующих факторов:

1) санитарных и технологических  требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования;

2) количества сточных вод;

3) наличия у предприятия необходимых  для процесса обезвреживания  энергетических и материальных  ресурсов (пар, топливо, сжатый  воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты), а также необходимой площади для сооружения очистных установок;

4) эффективности процесса обезвреживания.[2]

Перед более тонкой очисткой сточные  воды процеживают через решетки  и сита, которые устанавливают  перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы.

Решетки могут быть неподвижными, подвижными, а также совмещенными с дробилками (комминуторы). Наибольшее распространение имеют неподвижные  решетки. Решетки изготовляют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Стержни могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Стержни с круглым сечением имеют меньшее сопротивление, но быстрей засоряются, поэтому чаще используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды, в решетку.

Рисунок 1 – Решетки  с граблями для очистки: 1 – решетка; 2 – бесконечная цепь; 3 – грабли

Решетки очищают граблями, которые  могут быть установлены по-разному (рисунок 1). Ширина прозоров в решетке  равна 16-19 мм. Скорость сточной воды между стержнями принимается равной 0,8-1 м/с.

Снятые с решеток загрязнения  направляют на переработку. Для измельчения  отходов используют дробилки. Решетки-дробилки представляют собой агрегат, совмещающий  функции решетки и дробилки. Дробилки измельчают отходы, не извлекая их из воды.

Для удаления более мелких взвешенных веществ, а также ценных продуктов  применяют сита, которые могут  быть двух типов: барабанные или дисковые. Сито барабанного типа представляет собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность и в зависимости от подвода воды снаружи или внутрь. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб. Сита применяют в текстильной, целлюлозно-бумажной и кожевенной промышленности.

Для разделения взвешенных частиц на фракции могут быть использованы фракционаторы, основной частью которых  является вертикальная сетка, разделяющая  емкость на две части (рисунок 2). Диаметр отверстий сетки 60-100 мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракции. При разделении 50-80% взвешенных частиц остается в грубой фракции.

Рисунок 2 – Фракционатор: 1 – корпус; 2 – сопло; 3 – сетка

Отстаивание применяют для осаждения  из сточных вод грубодисперсных  примесей. Осаждение происходит под  действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.

Песколовки. Их применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений (0,2-0,25 мм) из сточных вод. Горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с треугольным  или трапецеидальным поперечным сечением. Глубина песколовок 0,25-1 м. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал. Применяются при расходах до 7000 м3/сут. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.

Конструкцию песколовки выбирают в  зависимости от количества сточных  вод, концентрации взвешенных веществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки.

Горизонтальные отстойники. Они  представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два и более одновременно работающих отделения (рисунок 3а). Вода движется с одного конца отстойника к другому.

Глубина отстойников равна Н = 1,5-4 м, длина 8-12 м, а ширина коридора 3-6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%. Горизонтальную скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания 1-3 ч.

Рисунок 3 – Отстойники: а – горизонтальный: 1 – входной  лоток, 2 – отстойная камера, 3 –  выходной лоток, 4 – приямок; б –  вертикальный: 1 – цилиндрическая часть, 2 – центральная труба, 3 – желоб, 4 – коническая часть; в – радиальный: 1 – корпус, 2 – желоб, 3 – распределительное устройство, 4 – успокоительная камера, 5 – скребковый механизм; г – трубчатый; д – с наклонными пластинами: 1 – корпус, 2 – пластины, 3 – шламоприемник