Очистка сточных вод после цеха гальваники

Для очистки сточной воды от различных  растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, элекрокоагуляции, электрофлокуляции, элекродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока.  Электрохимические методы позволяют извлекать из сточной воды ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологической схеме очистки без использования химических реагентов. Основными недостатками этих методов является большой расход электроэнергии.

Использование физико-химических методов  для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими, имеют  ряд преимуществ:

1. возможность удаления из сточных вод токсичных биохимически неокисляемых органических загрязнений;
2. достижение более глубокой и стабильной степени очистки;
3. меньшие размеры сооружений;
4. меньшая чувствительность к изменениям нагрузок;
5. возможность полной автоматизации;
6. более глубокая изученность кинетики некоторых процессов, а также вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры;
7. возможность рекуперации различных веществ.

 

4. Биохимические методы очистки сточных вод

 

Основаны на жизнедеятельности  микроорганизмов, способствующих окислению  или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов и в растворе.

Существующие в настоящее время  сооружения для биохимической очистки  сточных вод могут быть разделены  на два основных типа:

1. сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;
2. сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

Сооружения для  биохимической очистки в естественных условиях в свою очередь могут  быть разделены на сооружения, в  которых происходит фильтрование очищаемых  сточных вод (поля орошения и поля фильтрации), и на сооружения, представляющие собой бассейны (пруды), заполненные протекающей очищаемой сточной водой. В сооружениях первого типа питание кислородом идет за счет непосредственного поглощения его микроорганизмами из воздуха. В сооружениях второго типа питание кислородом идет главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация).

Для биохимической очистки сточных  вод в искусственных условиях применяются биологические фильтры  и аэротенки.

В этих сооружениях процесс очистки протекает более интенсивно, чем в естественных условиях.

Интенсивностью процесса очистки  сточных вод в том или ином сооружении определяется окислительная  мощность сооружения, под которой  понимается количество граммов кислорода, получаемое с 1 м³ сооружения в сутки и используемое для снижения биологической потребности в кислороде сточных вод, окисления аммонийных солей до нитритов и нитратов, а также повышения содержания в сточных водах растворенного кислорода. Величина окислительной мощности для различных сооружений колеблется в широких пределах. При повышенных требованиях к степени очистки биохимически очищенная вода подвергается фильтрации на песчаных фильтрах.

Возможность биохимической очистки  сточных вод на биофильтрах и  в аэротенках определяется допустимой для этих сооружений концентрацией органических веществ, содержащихся в сточных водах. Некоторые виды производственных сточных вод имеют настолько высокую БПК, что без предварительного ее снижения такие воды не могут направляться ни на биофильтры, ни в аэротенки.

Для уничтожения бактериальных  загрязнений сточную воду перед  спуском в водоемы подвергают дезинфекции (обеззараживанию).

При очистке сточных  вод любым из описанных выше методов  образуется осадок вследствие выпадения нерастворенных веществ в первичных отстойниках. Кроме того, в результате биохимической очистки образуется большое количество осадка, который выделяется во вторичных отстойниках. Осадок состоит из твердых веществ, сильно разбавленных водой. В сыром состоянии при очистке бытовых и некоторых производственных вод этот осадок имеет неприятный запах и является опасным в санитарном отношении, так как содержит огромное количество бактерий (в том числе могут быть и болезнетворные) и яиц гельминтов.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов (сбраживанию) в соответствующих сооружениях. К таким сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки.

Первые два типа сооружений выполняют  одновременно две задачи:

1. выделение из сточных вод нерастворенных веществ путем отстаивания;
2. сбраживание образующегося осадка.

Метантенки предназначаются преимущественно  для сбраживания осадка; реже они  применяются для предварительной очистки высококонцентрированных сточных вод.

Для уменьшения влажности осадка сточных  вод и его объема служат иловые пруды (для небольших станций), иловые площадки и установки для механического  обезвоживания (вакуум-фильтры, фильтр-прессы). При большом количестве осадка может быть применена сушка предварительно обезвоженного осадка. В отдельных случаях при благоприятных местных условиях устраивают накопители осадка, выделяемого из производственных сточных вод.

При выборе метода очистки сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типов очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность сельскохозяйственного использования сточных вод и осадка.

5. Термические методы очистки сточных вод

 

На  химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные  минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также органические вещества . Такие воды могут быть обезврежены термическими методами:

1) концентрированием сточных вод  с последующим выделением растворенных веществ;

2) окислением органических веществ, в присутствии катализатора при атмосферном давлении;

3) жидкофазным окислением органических веществ;

4) огневым обезвреживанием.

Концентрирование сточных вод в основном используют для обезвреживания минеральных сточных вод. Он позволяет выделить из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Концентрирование сточной воды может быть проведено в испарительных, вымораживающих  и кристаллогидратных установках непрерывного и  периодического действия.

Достоинства кристаллогидратных и  вымораживающих установок опреснения и концентрирования:

- низкий расход энергии;

- возможность обезвреживания вод  различного состава;

- отсутствие образования накипи на стенках аппаратов;

- снижение коррозии оборудования.

К недостаткам можно отнести  следующее:

- необходимость применения дорогостоящих  теплоносителей и усложнения  в связи с этим технологических  схем установок;

- невысокая степень концентрирования кристаллов льда и вязкой суспензии;

- повышение расхода энергии  с ростом степени концентрирования  вследствие понижения температуры  замерзания при повышении концентрации  раствора.

Эти методы не нашли  широкого применения в промышленности. При использовании термоокислительных методов все органические вещества, загрязняющие сточную воду, полностью окисляют с кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам относятся:

1) метод жидкофазного каталитического окисления;

2) пламенный метод (или «огневой»  метод).

Метод жидкофазного окисления основан  на окислении органических веществ, растворенных в воде кислородом при  температурах 100-350 ˚С и давлениях 2-2,8 мПа. При высоких давлениях растворенного  в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ.

Достоинствами метода являются:

- возможность очистки большого объема сточных вод без предварительного концентрирования;

- отсутствие в продуктах окисления  вредных органических веществ;

- легкость комбинирования с  другими методами;

- безопасность в работе.

 

Недостатки:

- неполное окисление некоторых  химических веществ;

- значительная стоимость оборудования  установки;

- большая коррозия оборудования  в кислых средах.

Метод начинают использовать для очистки  сточных вод в азотной, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, фармацевтической и др. отраслях промышленности.

Метод парофазного каталитического  окисления представляет собой гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при повышенной температуре летучих органических веществ, находящихся в промышленных сточных водах. Установки характеризуются высокой производительностью по сточной воде и высокой степенью обезвреживания, достигающей  99,8 %. Основной недостаток установки – возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы. Поэтому необходимо предварительно удаление каталитических ядов из сточной воды.

Основной метод обезвреживания сточной воды является наиболее эффективным  и универсальным из  термических методов.

Сущность его заключается в  распылении сточной воды непосредственно  в топочные газы, нагретые до 900-1000 ˚С, при этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Содержащиеся в воде минеральные  вещества образуют твердые или оплавленные частицы, которые улавливают в циклонах или фильтрах. Основной метод нецелесообразно применять для обезвреживания небольшого объема строчных вод, содержащих высокотоксичные органические  вещества, очистка от которых другими методами невозможна или не эффективна. Кроме того, огневой метод целесообразно использовать, если имеются горючие отходы, которые можно использовать как топливо.

 

 

 

 

2  ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Местоположение

 

Очистные сооружения являются составной  частью Вятско-Полянского машиностроительного завода «Молот». Проектное здание на строительство очистных сооружений разработано институтом ГСПИ-7 в 1961 году. Сами же сооружения с первоначальной производительностью 6000 м³/сут построены в 1967 году. Площадка насосной станции перекачки расположилась на восточной окраине г. Вятские Поляны на правом коренном склоне реки Вятка. Абсолютные отметки поверхности земли по трассе напорного трубопровода изменяются от 79,6 м (у насосной станции) до 119,8 м (у очистных сооружений). Трасса пересекает два оврага.

 

2.2 Климат

 

Город Вятские Поляны расположен в  южной климатической зоне умеренно-прохладного  континентального климата Кировской  области, характеризующегося значительной разностью температур по временам, господствующими южными, юго-западными и западными ветрами и неравностью выпадающих осадков.

Самые высокие температуры приходятся на июль (+39 ºС), самые низкие – на январь (-47 ºС).

Средняя многолетняя сумма осадков  в Вятско-Полянском районе составляет 420-482 мм, максимальная 296мм. Устойчивый снежный покров устанавливается в середине декабря при средней толщине 40-55 см и продолжительности 150 дней.

 

2.3 Техническая  характеристика исходного сырья

 

Исходным сырьем являются сточные  воды. К основным поставщикам вод  на очистные сооружения относится машиностроительный завод, а также коммунальное и бытовое хозяйство.

Нормативы допустимого сброса в  реку Вятка на водохозяйственном  участке ОАО ВПМЗ «Молот» г. Вятские  Поляны:

1. Цели использования водного объекта: сброс сточных вод.
2. Место сброса сточных вод (географические координаты): с.ш. 56°13¢53,9¢¢; в.д. 51°06¢51,1¢¢.
3. Категория сточных вод: хозяйственно-бытовые, ливневые и производственные.
4. Утвержденный расход сточных вод для установления НДС: 557,45 м³/час.
5. Утвержденный норматив допустимого сброса веществ в водный объект указан в таблице 1.

 

Таблица 1. Результаты контроля сточной  воды до очистных сооружений за 2008 г.

№ выпуска, наименование вредных веществ	Класс опас-ности	Концентрация вредных  веществ в мг/л
		январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль
РН	-	7,77	7,96	7,98	8,07	7,89	7,72	7,72
Взвешенные в-ва	4	118	101	128	181	235	171	172
Хлориды	4	75	70	64	71	78	77	70
Сульфаты	4	181	119	130	160	117	125	114
БПК полн.	4	202	155	144	143	-	125	-
Нитриты	-	0,46	0,0093	-	0,5	0,037	0,042	0,211
Ион аммония	4	36	39	35	33	34	36	33
Фосфаты по Р	4	3,88	4,09	3,86	4,15	4,09	4,55	3,59
Медь	3	0,068	0,048	0,083	0,102	0,047	0,045	0,024
Цинк	3	0,148	0,108	0,118	0,28	0,152	0,074	0,135
Железо общ.	4	2,75	2,33	2,15	4,24	3,39	2,93	3,0
Никель	3	0,045	0,026	-	0,019	0,0105	0,0115	0,021
Нефтепродукты	3	1,2	1,68	-	1,72	1,52	1,16	3,7
СПАВы	4	1,56	1,54	1,51	1,89	3,3	2,6	2,5
Хром шестивал.	3	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,016	<0,01
Хром трехвал.	3	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01	<0,01
Сухой остаток	4	735	753	670	756	736	742	766
Жиры	-	27,3	-	-	14,6	11,2	20,4	20,5
ХПК	4	217	216	-	292	331	260	341
Кадмий	2	-	-	0,00049	-	-	-	-
Свинец	2	-	-	0,00299	-	-	-	-