Тема: КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
План:
1.МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ
2.ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА СТОКОВ И КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ
3. МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИИ ИЗ СТОКОВ И КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ
4. ДЕСТРУКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОКОВ
1. В технической литературе методы обработки и очистки производственных сточных вод принято подразделять на механические, химические, физико-химические и биологические. Указанными методами сточную воду либо кондиционируют для последующей очистки, либо очищают от примесей, при этом очистка может быть осуществлена как с выделением примесей в газообразную, твердую или жидкую фазы, так и с разрушением их. Поэтому целесообразно все многообразие приемов и методов очистки производственных стоков рассмотреть с точки зрения их назначения и способов удаления загрязнений и разделить их на методы подготовительной обработки, извлечения примесей и деструктивной очистки.
Задачей подготовительной обработки является кондиционирование сточных вод для обеспечения возможности их транспортирования и дальнейшей очистки. Сюда можно отнести такие методы, как нейтрализация кислых или щелочных вод, удаление взрывоопасных газов, смешение цеховых стоков в целях усреднения состава и сглаживания пиковых концентраций примесей, а также усреднения по расходу и т. п.
К методам извлечения примесей относятся: седиментация, флотация (как разновидность седиментации), побудительная седиментация под действием центробежных сил или с использованием коагулянтов и флокулянтов, отдувка газов, экстракция, эвапорация, сорбция, фильтрация и ряд других. Частным случаем методов извлечения являются такие, при которых фаза сконцентрированных в малом объеме примесей возвращается в производство как ценный продукт. Эти методы извлечения могут быть названы регенеративными. Из всех методов очистки регенеративный метод наиболее целесообразен, поскольку приводит к снижению общих затрат на стоимость продукции и обработку сточных вод.
Деструктивной очисткой воды называют такие способы, при которых происходит разрушение первоначальных загрязнений окислением или восстановлением с последующим удалением части продуктов реакции в виде осадков или газов. К деструктивным методам можно отнести: хлорирование, озонирование, обесцвечивание окрашенных растворов водородом, окисление под давлением, биохимическое окисление в аэробных и анаэробных условиях.
Многие методы обработки и очистки производственных сточных вод имеют общую основу с некоторыми методами очистки городских стоков. Очистка производится в аналогичных по конструкции сооружениях. Технологические процессы описываются теми же закономерностями, учитывающими, однако, специфику обрабатываемых стоков; управляются и контролируются по одним и тем же принципам. В связи с этим в данной главе будут рассмотрены только такие методы, которые, как правило, для обработки городских стоков не применяются.
2. Усреднение сточных вод—метод, используемый для выравнивания концентраций загрязнений и реакции среды при спуске кислых и щелочных стоков, а также для выравнивания расходов удаляемых стоков. Емкость усреднителей обычно соответствует 4—12-часовому притоку. Для предотвращения выпадения осадка усреднители часто оборудуют мешалками. Иногда для этой цели подают воздух с интенсивностью не менее 2— 5 м3/(ч-м2).
Повседневный контроль за работой усреднителя обеспечивается определением одного-двух показателей, например величины рН среды, перманганатной окисляемости, вида специфического загрязнения. Целесообразно использование экспресс-методов. Наиболее надежно контроль достигается путем применения автоматических измерителей качества воды.
По общему графику отбора среднесуточных проб 1—2 раза в 10 дней производится полный анализ воды на входе и выходе из усреднителя, позволяющий оценить возможность и эффективность его работы, а также работы последующих сооружений.
В качестве примера сточных вод, перед очисткой которых необходимо усреднение, могут служить стоки шерстомойной фабрики. В этих стоках в течение суток концентрация взвеси колеблется от 1 до 10 г/л, ХПК — от 10 до 50 г/л, ВПК полн — ОТ О до 22 г/л, количество шерстного жира — от 1,5 до 6 г/л. Шерстомойные стоки подвергаются реагентной обработке, и очевидно, что точное дозирование реагентов в техническом отношении было бы крайне затруднительным в условиях резкого колебания уровня загрязнений.
Нейтрализация сточных вод осуществляется чаще всего известковым молоком, если воды кислые, и раствором соляной кислоты, если воды щелочные. В качестве нейтрализующих агентов могут быть использованы и многие другие химические вещества. Наиболее удачными являются решения, предусматривающие использование в качестве реагентов отходов производства, а также взаимную нейтрализацию кислых и щелочных стоков отдельных цехов производства.
Процесс нейтрализации контролируют путем регистрации величины рН среды на выходе из нейтрализатора. Системы автоматики позволяют связать регистрацию величины рН с работой дозирующих устройств, чем обеспечивается стабильность операции.
В нейтрализаторах не должен выпадать осадок, поэтому сооружения оборудуются мешалками или системой аэрации. Однако количество образующихся осадков вследствие реакций нейтрализации обязательно должно быть учтено, при этом системой сооружений должна быть обеспечена дальнейшая обработка этих осадков.
3. Седиментация, седиментация с последующей сорбцией. Удаление масел, нефтепродуктов и примесей, удельный вес которых меньше, чем у воды, чаще всего осуществляется путем седиментации, а также путем седиментации с последующей сорбцией. Легкие примеси седиментируют вверх и удаляются из сооружения специальными сборными устройствами, например подвижными желобами.
Улавливание нефти может быть отнесено к методам регенеративным, поскольку собранная в нефтеловушках масса направляется в общий сборник нефти. Контроль за работой нефтеловушки включает учет количества обработанной воды и продолжительности процесса, количества уловленной нефти, образующегося осадка, эффекта работы сооружения по результатам санитарно-химического анализа воды, расхода электроэнергии.
Эффект работы нефтеловушки достаточно высок: за 2 ч удаляется до 97—99% нефтепродуктов.
Флотация — метод побудительной седиментации, применяемый для удаления примесей с удельным весом, меньшим, чем у воды, преимущественно таких, которые легко образуют устойчивую пену с пузырьками воздуха. Этот метод широко применяется на предприятиях нефтехимической, химической и легкой промышленности.
Особенно эффективным оказывается применение метода флотации тогда, когда в обрабатываемой воде уже присутствуют пенообразующие СПАВ. Например, при использовании этого метода для очистки шерстомойных сточных вод, в которых концентрация пенообразующих жирных кислот мыла доходит до 4 г/л, очистка по ВПК, ХПК и взвешенным веществам проходит на 30—35%, а выделение шерстного жира — на 70—80%. Контроль за процессами флотации аналогичен контролю за процессами седиментации, но включает определение параметров, специфичных для этого метода. Так, фиксируется общее и удельное количество воздуха, подаваемого во флотатор; давление, под которым воздух вводится в сооружение; объем образующейся пены и ее состав. Из химических характеристик чаще всего определяется изменяемый показатель, например концентрация удаляемых СПАВ. Общий анализ воды проводится 1— 2 раза в 10 дней.
Сорбция многих примесей производственных стоков эффективно проходит на активированном угле. Кроме активированного угля в качестве сорбентов находят применение глины, торф, опилки, зола, ионообменные смолы, оксигидраты железа и алюминия и др.
Сорбцию осуществляют в статических и динамических условиях. В первом варианте сорбент в виде крошки или порошка вводится в очищаемую сточную воду; после определенного времени контакта смесь отстаивается. Второй вариант предусматривает фильтрацию обрабатываемой сточной воды через слой сорбента.
Основной технологической характеристикой процесса сорбции является сорбционная способность, определяемая количеством загрязнений, снимаемых 1 м3 или 1 кг сорбента. Эта величина обусловливает общий расход сорбента, а следовательно, одну из основных статей расхода на очистку сточных вод. Отнесенная ко времени процесса величина сорбционной способности позволяет определить объем сорбционных колонн.
Наиболее сложной частью сорбционного процесса является регенерация сорбента. Иногда затраты на регенерацию оказываются настолько высокими, что исключают возможность применения сорбционного метода очистки. Сорбционными методами эффективно могут быть удалены многие виды СПАВ, сложные органические вещества, красители, многие металлы.
Реагентная обработка с последующей седиментацией—один из наиболее широко применяемых методов очистки. Этот метод можно рассматривать как одну из разновидностей сорбционной очистки. В качестве реагентов чаще всего применяют соли трехвалентных железа и алюминия, известь, полимерные флокулян-ты. Реагентную очистку используют при обработке сточных вод производства абразивных материалов, предприятий текстильной промышленности, черной и цветной металлургии и многих других.
При контроле за процессом особое внимание уделяется соблюдению оптимальных условий коагуляции и флокуляции, а также введению минимально возможных доз коагулянтов в целях снижения стоимости очистки стоков. В ряде случаев наибольшая эффективность реагентной очистки может быть обеспечена лишь в условиях довольно узкого интервала значений рН. Поэтому наряду с контролем подачи основных реагентов регистрируется и автоматически поддерживается требуемая реакция среды путем введения дополнительного реагента.
Седиментация под действием центробежных сил — один из видов побудительной седиментации. Очистка в этом случае осуществляется в гидроциклонах (открытых или напорных) для выделения взвесей с удельной массой более 1 г/см3.
Этот метод рекомендуется для очистки сточных вод производства проката, полихлорвиниловых смол, строительных материалов.
Аэрация—метод десорбции газов из жидкости при продувке «е воздухом. При продувке воды происходит выделение в газовую фазу веществ с низкой величиной парциального давления, а также химическое окисление некоторых примесей. Путем аэрации из воды можно удалить сероводород, сероуглерод, аммиак, углекислоту, сернистый газ, органические легкокипя-щие вещества.
Примером эффективного применения метода аэрации является очистка стоков химических производств от сероводорода и сероуглерода. При интенсивности подачи воздуха 120м3/(ч-м2) уже через 10 мин концентрация сероуглерода со 100 мг/л снижается до 10 мг/л, а сероводорода— с 20 до 2 мг/л. Если продолжительность продувки увеличить до 30 мин, то остаточная концентрация сероуглерода составит всего 5 мг/л, а сероводорода — следы.
При применении этого метода следует иметь в виду, что загрязненный извлеченными веществами воздух в свою очередь требует очистки, поэтому проблема очистки воды должна рассматриваться в комплексе с проблемой очистки использованного воздуха.
Эвапорация—метод десорбции газов и легколетучих веществ из сточной воды и переход их во вводимый в воду острый пар. Этот метод эффективен, в частности, для извлечения фенолов. Контроль метода в основном осуществляют по концентрациям остаточных загрязнений.
4. Биологические методы очистки. Из деструктивных методов первое место принадлежит биологическому методу очистки. С помощью микроорганизмов удается минерализовать огромное большинство органических и разрушить ряд неорганических веществ.
Считается установленным тот факт, что многие стоки обрабатываются гораздо легче и эффективнее, если их очистка осуществляется совместно с бытовыми стоками. Вот почему наиболее часто встречающаяся схема очистки сточных вод включает локальную очистку производственных стоков с последующей доочисткой их совместно с городскими сточными водами на общегородских канализационных очистных сооружениях. Однако не исключаются случаи полной биологической очистки на локальных сооружениях, если очищенные сточные воды используются повторно или сбрасываются в водоем.
Для стоков с высокой концентрацией по ВПК нашли применение двухступенчатые системы. Первая ступень процесса — анаэробное сбраживание в метантенках, а вторая — аэробное окисление в аэротенках. В частности, такое решение рекомендовано для очистки стоков производства антибиотиков и фабрик первичной обработки шерсти.
В целях интенсификации процессов биохимического окисления разрабатываются способы окисления в аэротенках, снабжаемых чистым кислородом или воздухом, обогащенным кислородом. По данным исследований, процесс в таких сооружениях (окситенках) протекает в 3—4 раза быстрее, чем в аэротенках.
В настоящее время предложены конструкции, в которых можно поддерживать более высокую концентрацию ила, чем в обычных аэротенках, что и обусловливает увеличение их производительности. К таким конструкциям можно отнести аэротенки-отстойники и фильтротенки. Разработана система двухступенчатой очистки в аэротенках, где вместо отстойника первой ступени использован флотатор. Интересными разновидностями сооружений биологической очистки являются биофильтры с погружными дисками и ряд новых конструкций аэротенков.
Работу биоокислителей, установленных на промышленных предприятиях, контролируют так же, как и работу аэротенков городских станций. Однако, если качество очищенных вод лимитируется по содержанию в них какого-либо определенного вещества (или суммы веществ), то помимо общих стандартных характеристик, периодически определяется и содержание именно этого вещества.
Методы химического окисления. При наличии в стоках примесей, биохимически неокисляемых или токсичных для микроорганизмов, используются методы химического окисления, из которых наибольшее признание получил процесс озонирования. При использовании методов химического окисления серьезное внимание при контроле за процессами уделяется составу конечных продуктов реакции. Не исключаются случаи, когда в процессе озонирования конечные продукты реакции оказываются более токсичными для микроорганизмов водоемов, чел: исходные продукты. В таком случае этот способ, безусловно, неприменим.
Озонированием удается разрушить такие трудно окисляемые вещества, как нефтепродукты, фенолы, красители, некоторые СПАВ, хиноны и др.
Контроль за процессом аналогичен контролю за реагент-ными методами очистки стоков; особое внимание уделяется определению потребного количества озона, которое обеспечивает заданную степень очистки, а также определяет стоимость процесса.
Химическое восстановление водородом применяется для обесцвечивания окрашенных сточных вод предприятий текстильной промышленности.
Окраска многих красителей обусловлена наличием в молекуле вещества двойной связи между атомами азота. Если эта связь разрушается, то вещество теряет окраску. На этом принципе и основан метод обесцвечивания водородом, который при гидрировании присоединяется по месту двойной связи. Водород получают в результате воздействия соляной кислоты на цинковую стружку и вводят его сразу же по получении, когда эффективность водорода наибольшая.
Метод обесцвечивания водородом не следует называть методом очистки воды, поскольку общая сумма примесей в ней по существу не изменяется.
Окисление под давлением рекомендуется проводить как при искусственном введении кислорода, так и без него. Обрабатываемую сточную воду (или осадок сточных вод) нагревают до температуры примерно 150° С под давлением 5—10 атм (0,5— 1 МПа). В этих условиях происходят реакции окисления и деструкции органических веществ, что сопровождается выделением газов и переходом части продуктов реакции в жидкость. Вода после подобной обработки полностью стерилизована. Метод изучен, в частности, применительно к стокам химико-фармацевтической промышленности.
Перечисленными методами не ограничивается все многообразие возможных приемов обработки стоков. Так, в последние годы большое число исследований было посвящено изучению методов электрохимической обработки воды, магнитной обработки, дезактивации радиоактивных сточных вод и некоторых других. Требования к технологическому контролю этих методов обычно достаточно высоки и многообразны, однако для любого процесса основной принцип контроля обработки воды заключается в регистрации наиболее доступных, аналитически несложных и эффективных индикаторов процесса. Эти индикаторы служат основой оперативного текущего контроля. При полном контроле фиксируются и анализируются параметры, которые определяют эффективность и глубину процесса и его стоимость. Параметры включают данные санитарно-химического анализа качества воды и осадков, расход воды, реагентов, пара, электроэнергии и т. п.
Список литературы
Основная:
1. Аксенов В.И. Контроль качества воды. – Екатеринбург: ГОУ, 2003, 82 с.
2. Журба М.Г. Водоснабжение. – М.: ВоГТУ, 2001. 324с.
Дополнительная:
5. Карюхина Т. А., Чурбанова И. Н. Химия воды и микробиология. М., Стройиздат, 1974.
6. Вода питьевая. Методы анализа. М., Изд. стандартов, 1974.
7. Методика проведения технологического контроля работы очистных сооружений городских канализаций. М., Стройиздат, 1971.
10.СНиП П-31-74. Нормы проектирования. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1975.
11.СНиП П-32-74. Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1975.
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 670;