Очистка промышленных сточных вод

Очистка промышленных сточных вод

Вода используется в промышленности для технологических нужд, для охлаждения, для производства пара, для пылеподавления и многих других целей. Промышленные сточные воды – это водные отходы, образующиеся в результате использования воды для указанных выше целей. Промышленные сточные воды образуются в результате растворения или взвешивания в воде веществ, отличных от воды.

Очистка промышленных сточных вод охватывает механизмы и процессы, используемые для очистки вод, которые были так или иначе загрязнены в результате использования воды в вышеуказанных видах деятельности. Целью очистки является удаление растворенных и взвешенных веществ из сточных вод, чтобы очищенная вода могла безопасно сбрасываться в окружающую среду или повторно использоваться в том же процессе или использоваться в другом процессе.

Составные части сточных вод

Промышленные сточные воды содержат следующие компоненты, требующие надлежащей очистки.

• Взвесь – это загрязняющие вещества, которые видны невооруженным глазом и обычно могут быть отфильтрованы из воды с помощью обычной фильтровальной бумаги. Хотя четкого определения не существует, размеры взвешенных твердых частиц, как правило, превышают 1–2 микрона. Если оставить воду стоять, не беспокоя ее, взвешенные твердые частицы со временем осядут на дно контейнера.
• Растворенные твердые вещества — это загрязняющие вещества, которые не видны невооруженным глазом и не могут быть удалены из воды путем фильтрации. Растворенные твердые вещества определяются как материалы, размер которых обычно меньше 0,45 мкм. Растворенные твердые вещества являются либо нормально растворимыми веществами, либо обратно растворимыми веществами. К нормально растворимым веществам относятся те вещества, которые становятся более растворимыми с повышением температуры. Обратно растворимые вещества обычно называют ионами «жесткости» и обычно ограничиваются солями кальция, магния, стронция и бария при очистке воды. Эти материалы становятся менее растворимыми при повышении температуры. Эти материалы образуют накипь на горячих поверхностях труб котла или теплообменника.
• Коллоидные твердые вещества — это твердые вещества, которые недостаточно малы, чтобы их можно было считать растворенными, но и недостаточно велики, чтобы считаться взвешенными твердыми частицами. Как правило, коллоидные материалы появляются в воде в виде дымки, и невозможно увидеть отдельные частицы невооруженным глазом. Коллоидные материалы обычно имеют размер от ~ 0,45 до ~ 2,0 микрон. Коллоидные твердые вещества не осаждаются из воды, потому что они настолько малы, что на них сильно влияет заряд их ионной поверхности. Коллоидная суспензия в воде называется стабильной суспензией.
• Цвет – разновидность коллоидной суспензии. Органические молекулы, придающие цвет неочищенной поверхностной воде, представляют собой просто макромолекулы, попадающие в меньший диапазон коллоидных размеров. В воде эти макромолекулы приобретают ионный поверхностный заряд, который стабилизирует их, и они не могут осаждаться.
• Биологическая потребность в кислороде (БПК) и химическая потребность в кислороде (ХПК). БПК — это показатель количества кислорода, потребляемого бактериями при разложении органических веществ. Безопасный уровень БПК в сточных водах необходим для получения качественных сточных вод. Если уровень БПК слишком высок, может возникнуть риск дальнейшего загрязнения воды, что помешает процессу очистки и повлияет на конечный продукт. Есть несколько факторов, которые могут способствовать высокому уровню БПК, например нитраты и фосфаты, присутствующие в сточных водах, температура воды и другие. Каждый фактор влияет на жизнь растений в воде, таких как водоросли, и, в свою очередь, также влияет на организмы, которые помогают разлагать загрязнители воды в процессе очистки сточных вод. Очистка сточных вод наилучшего качества будет происходить в среде, которая поддерживает жизнь этих бактерий, сохраняя при этом их контролируемую популяцию, чтобы не стимулировать быстрое бактериальное разложение, которое может привести к более высоким уровням БПК. Аналогично БПК является ХПК. ХПК измеряет количество кислорода, потребляемого водой в процессах разложения и окисления, особенно при разложении органических веществ и окислении неорганических веществ или химических веществ. ХПК – это приложение, которое обычно используется для промышленных сточных вод.

Технологии очистки сточных вод

Технологии очистки промышленных сточных вод обычно делятся на следующие четыре категории, а именно (i) химические технологии, (ii) физические технологии, (iii) биологические технологии и (iv) мембранные технологии.

Химические технологии. Ниже перечислены основные химические технологии для промышленных сточных вод.

• Нейтрализация — это доведение щелочности и кислотности сточных вод до нейтрального значения с pH 7.
• Осадки. Осаждение представляет собой добавление химикатов в сточные воды для изменения химического состава загрязняющих веществ таким образом, чтобы новообразованное соединение оседало во время осаждения. Осаждение обычно используется для удаления тяжелых металлов из сточных вод, которые обычно осаждаются в виде гидроксидов. Однако необходимо предварительно очищать сточные воды от веществ, препятствующих осаждению тяжелых металлов.
• Коагуляция – это использование химических веществ для агломерации загрязняющих веществ и последующего осаждения во время осаждения. Коагуляция применяется для осветления сточных вод, содержащих коллоидные и взвешенные вещества. Силикагель или полиэлектролит способствуют образованию быстрооседающего материала. Отходы, содержащие эмульгированные масла, могут быть очищены с помощью процесса коагуляции. Этот процесс очень эффективен для снижения цвета сточных вод, но менее эффективен для снижения ХПК (требования к химическому окислению).
• Адсорбция. Адсорбция – это использование химического вещества, при котором определенные загрязняющие вещества прилипают к поверхности этого химического вещества для последующего удаления. Для адсорбции используется активированный уголь или синтетические активные поверхности.
• Ионный обмен. Процесс ионного обмена обычно используется для удаления нежелательных анионов и катионов из сточных вод. Катионы обмениваются на водород или натрий, а анионы на гидроксильные ионы. Ионообменные смолы состоят из органической или неорганической сетчатой ​​структуры с присоединенными функциональными группами. Большинство ионообменных смол, используемых при очистке сточных вод, представляют собой синтетические смолы, полученные путем полимеризации органических соединений.

Физические технологии. Ниже перечислены основные физические технологии очистки промышленных сточных вод.

• Просеивание — это удаление крупных твердых частиц из сточных вод с помощью фильтрующего устройства.
• Осветление и осаждение. Осветление и отстаивание сточных вод является обычным и важным процессом на промышленных очистных сооружениях. Осветлители состоят из резервуаров или бассейнов, в которых сточные воды хранятся в течение определенного периода времени, позволяя твердым или другим материалам, взвешенным в воде, оседать на дно.
• Флотация – флотация осуществляется с помощью небольших пузырьков воздуха/газа, впрыскиваемых в сточные воды. Пузырьки воздуха/газа заставляют частицы загрязняющих веществ в сточных водах подниматься на поверхность для последующего удаления. Процесс флотации обычно используется для отделения нефти. Свободная нефть всплывает на поверхность резервуара, а затем снимается.
• Отгонка воздухом — это удаление летучих и полулетучих органических соединений из сточных вод с помощью потока воздуха.

Биологические технологии. Биологическая очистка является более естественным процессом очистки сточных вод, чем другие методы очистки сточных вод. Микроорганизмы питаются сложными веществами, присутствующими в сточных водах, и превращают их в более простые вещества, подготавливая воду к дальнейшей очистке. Основной задачей биологических технологий является снижение уровня БПК. Основные биологические технологии очистки промышленных сточных вод следующие.

• Процесс с воздушным активным илом — это аэробный процесс, в котором бактерии потребляют органические вещества, азот и кислород из сточных вод и выращивают новые бактерии. Бактерии взвешены в аэротенке за счет смешивания воздуха, вдуваемого в сточные воды.
• Процесс с активным илом высокой чистоты. Это аэробный процесс, аналогичный процессу с воздушным активным илом, за исключением того, что вместо воздуха в сточные воды впрыскивается чистый кислород.
• Процесс в аэрируемом пруду/отстойнике – это аэробный процесс, аналогичный процессу с воздушным активным илом. В этом процессе механические аэраторы используются либо для нагнетания воздуха в сточные воды, либо для сильного перемешивания сточных вод и воздуха для переноса кислорода в сточные воды.
• Процесс капельной фильтрации. Это аэробный процесс с фиксированной пленкой, в котором используется резервуар, содержащий среду с высоким отношением площади поверхности к объему. Сточные воды сбрасываются в верхней части резервуара и стекают (просачиваются) вниз по среде. Бактерии растут на средах, использующих органические вещества и азот из сточных вод. Типичный процесс капельной фильтрации показан на рис. 1.
• Вращающийся биологический процесс. Это аэробный процесс с фиксированной пленкой, аналогичный процессу капельного фильтра, за исключением того, что среда поддерживается горизонтально поперек резервуара для сточных вод. Среда, на которой растут бактерии, постоянно вращается, так что она попеременно находится в сточных водах и в воздухе.
• Процесс окислительного канала — этот процесс аналогичен процессу активного ила. Физически кислородная канава имеет кольцевую форму и оснащена механическими аэрационными устройствами.

Рис. 1. Типичный процесс капельного фильтра

Мембранные технологии. При очистке промышленных сточных вод все большее значение приобретают мембранные технологии. С помощью этих технологий можно удалять частицы, коллоиды и макромолекулы, чтобы можно было обеззараживать сточные воды. Мембранные технологии обычно классифицируют в зависимости от диапазона размеров разделяемых видов.

Основные мембранные технологии очистки промышленных сточных вод следующие.

• Обратный осмос. Процесс обратного осмоса используется для отделения растворенных солей и мелких органических веществ.
• Нанофильтрация. Этот процесс используется для селективной деминерализации воды или концентрирования органических растворов. Этот процесс используется для разделения антибиотиков.
• Ультрафильтрация. Этот процесс используется для разделения эмульсий, коллоидов, макромолекул или белков.
• Микрофильтрация. Этот процесс используется для отделения мелких частиц, крупных коллоидов и микробных клеток.






Процесс прокатки стали Добыча железных руд