Очистка сточных вод после цеха гальваники

На различных предприятиях, даже при одинаковых технологических  процессах, состав производственных сточных  вод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции весьма разнообразны.

Большое значение в формировании состава  производственных сточных вод имеет  вид перерабатываемого сырья.

Для разработки рациональной схемы  водоотведения и оценки возможности  повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения. При этом анализируются физико-химические показатели сточных вод и режим поступления в канализационную сеть не только общего стока промышленного предприятия, но и сточных вод от отдельных цехов, а при необходимости от отдельных аппаратов.

Для разработки рациональной схемы  водоотведения и оценки возможности  повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения. При этом анализируются физико-химические показатели сточных вод и режим поступления в канализационную сеть не только общего стока промышленного предприятия, но и сточных вод от отдельных цехов, а при необходимости от отдельных аппаратов.

В анализируемых сточных водах  должны определяться: содержание компонентов, специфичных для данного вида производства (фенолов, нефтепродуктов, поверхностно-активных, ядовитых, радиоактивных, взрывоопасных веществ), общее количество органических веществ, выражаемое величинами  БПК _полн и ХПК; активная реакция; интенсивность окраски; степень минерализации. Необходимо установить такие параметры, как кинетика оседания и всплывания механических примесей и их объем, коагулируемость стока и др. Эти данные позволяют наиболее целесообразный и экономически обоснованный метод очистки сточных вод для определенного предприятия.

Физико-химические показатели производственных сточных вод отдельных предприятий  свидетельствуют о широком диапазоне  колебаний состава этих вод, что  вызывает необходимость тщательного  обоснования выбора оптимального метода очистки для каждого вида производственных сточных вод.

Значительное влияние на состав и количество производственных сточных  вод имеет система водообеспечения: чем больше используются воды оборотного цикла на технологические нужды  в тех же или в других операциях данного или соседнего предприятия, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем большее количество загрязнений в них содержится.

Количество производственных сточных  вод определяется в зависимости  от производительности предприятия  по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.

Нормой водопотребления считается  целесообразное количество воды, необходимое  для производственного процесса, установленное на основании передового опыта или научно обоснованного расчета. Нормой водоотведения является установленное среднее количество сточных вод, отводимых от производства в водоем, при целесообразной норме водопотребления.

В укрупненную норму водопотребления  входят все расходы воды на предприятии, как производственные, так и хозяйственно-питьевые, на души и т.п. Норма водоотведения включает количество выпускаемых в водоем сточных вод – очищенных производственных и бытовых, производственных, не требующих очистки, фильтрационных из прудов-осветлителей, хвостохранилищ и шламонакопителей.

Укрупненные нормы водопотребления  и водоотведения выражаются в  м³ воды на единицу готовой продукции или используемого сырья.

Укрупненные нормы  расхода производственных сточных  вод следует применять при  проектировании вновь строящихся и реконструируемых систем канализации промышленных предприятий. Эти же нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии [7].

 

3. Методы очистки сточных вод

 

Методы, применяемые для очистки  сточных вод, могут быть разделены на пять групп:

1. механические;
2. химические;
3. физико-химические;
4. биохимические;
5. термические.

Развитие техники очистки сточных  вод должно идти в направлении  интенсификации приемов биологической  очистки, создания высокоэффективных  методов физико-химической очистки, разработки технологических процессов, сочетающих принципы биологической и физико-химической очистки с одновременным изысканием путей повторного использования очищенных городских сточных вод в различных отраслях народного хозяйства и, в первую очередь, в промышленности.

Повышение требований к степени  полной биологической очистки определило развитие так называемой доочистки  сточных вод.

Образующийся при очистке сточных  вод осадок подвергается обработке  с целью утилизации в качестве органо-минерального удобрения.

Для ликвидации бактериального загрязнения  сточных вод применяют их обеззараживание.

 

1. Механические методы очистки сточных вод

Одним из основных видов загрязнений производственных сточных вод являются нерастворимые (легкие и тяжелые) минеральные и органические примеси, концентрация которых колеблется в широких пределах. Усреднение концентрации и регулирование расхода сточных вод, а также выделение нерастворимых примесей из воды в очистных сооружениях составляют задачу механической очистки.

Для механической очистки применяются  процеживание, отстаивание и фильтрование. При применении этих методов очистки  нет необходимости в добавлении реагентов лишь в особых случаях  для повышения эффекта отстаивания  и высокоскоростного фильтрования требуется тот или иной реагент (коагулянт и флокулянт).

Для задержания крупных загрязнений  и частично взвешенных веществ применяют  процеживание воды через различного рода решетки и сита. Для выделения  из сточной воды взвешенных веществ, частицы которых имеют большую  или меньшую плотность, чем плотность воды, применяют отстаивание. При этом тяжелые частицы осаждаются на дно под действием силы тяжести, а легкие всплывают на поверхность.

Взвешенные частицы минерального происхождения, главным образом  песка, выделяют из сточной воды путем осаждения в сооружениях, называемых песколовками.

Основную массу более мелкой взвеси, преимущественно органического  характера, выделяют из сточных вод  в отстойниках.

Вещества, более легкие, чем вода, - жиры, масла, нефть, смолы и другие всплывающие на поверхность вещества – выделяются в сооружениях, называемых жироловушками, маслоуловителями, нефтеловушками и смолоуловителями; эти сооружения применяются для очистки производственных сточных вод.

Отдельные жироловушки для выделения  жиров из бытовых сточных вод в настоящее время не применяют, так как эту задачу выполняют отстойники, оборудованные специальными устройствами.

Наконец, для  освобождения сточных вод от частиц очень мелкой суспензии, находящейся  во взвешенном состоянии, применяют  фильтрование сточных вод путем пропуска их через ткань (сетку) или слой зернистого материала, на поверхности и в толще которого задерживается выделяемая из сточных вод взвесь. Фильтрование находит применение при механической очистке главным образом производственных сточных вод.

Механическую очистку как самостоятельный  метод применяют в тех случаях, когда достигаемое при ее применении освобождение сточных вод от загрязнений  позволяет (по местным условиям и  в соответствии с санитарными  правилами) использовать осветленную воду для тех или иных производственных целей или спускать эти воды в водоем. Во всех других случаях механическая очистка служит предварительной стадией перед биологической очисткой.

Как показали данные эксплуатации отстойников  на ряде очистных станций, в осадок выпадает не более 80 % осаждающихся веществ, находящихся в сточных водах. Более высокий эффект может быть получен путем применения различных средств интенсификации процесса осветления. К числу их относятся биокоагуляция, осветление со взвешенным фильтром и преаэрация с избыточным активным илом или без него.

 

1.3.2 Химические методы очистки сточных вод

 

К химическим методам очистки сточных  вод относятся: нейтрализация, окисление  и восстановление. Все эти методы связаны с расходом различных  реагентов, поэтому дорогие. Их применяют для удаления растворенных веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Химическую очистку проводят иногда как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточной воды. Сточные воды, содержащие минеральные кислоты и щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5-8,5.

Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только в тех случаях, когда вещества, загрязняющие сточную воду, нецелесообразно или нельзя извлечь другими способами. Например, очистка от цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.

Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжижженый хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, бихромат калия и др. Методы восстановительной очистки сточной воды применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используют для удаления из сточной воды соединений ртути, хрома, мышьяка.

 

3. Физико-химические методы очистки сточных вод

 

Данные методы заключаются  в  том, что  в очищаемую воду вводят какое-либо вещество – реагент. Вступая  в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, реагент способствует более полному выделению нерастворенных веществ и тем самым способствует уменьшению их концентрации в сточной воде; переводит растворимые соединения в нерастворимые, но безвредные; изменяет реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют их; обесцвечивает окрашенную воду и тд.

К физико-химическим методам очистки  относится электролитический метод. Сущность его заключается в том, что через сточную воду пропускают электрический ток. Образующиеся при  этом ионы электролитов, находящихся  в растворе и самой воде, направляются соответственно к аноду и катоду и, разряжаясь там, образуют новые соединения как между собой, так и в некоторых случаях с материалом электрода. Эти новые соединения (например, гидрат окиси железа), действуя в дальнейшем как реагент, вступают в реакции и тем самым способствуют очистке воды.

Для выделения из сточной воды взвешенных веществ с удельным весом, близким  к единице, находит применение флотация – способ, основанный на способности  дисперсных частиц всплывать вместе с мельчайшими пузырьками воздуха. Этот способ применяют обычно для обработки производственных сточных вод отдельных отраслей промышленности (бумажной, нефтяной и др.).

Физико-химические методы очистки  применяют преимущественно для  производственных сточных вод. При этом в зависимости от местных условий тот или иной метод может явиться окончательной стадией (если достигаемая степень очистки достаточна для возможности выпуска сточных вод в водоем) или предварительной стадией (например, при удалении ядовитых соединений или каких-либо других веществ, препятствующих нормальной работе канализационных сооружений).

В очистке сточных вод для  ускорения процесса осаждения тонкодисперсных  примесей и эмульгированных веществ  применяют коагуляцию. Коагуляция –  это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц размером 1-100мкм.

Адсорбционные методы очистки широко применяются для глубокой очистки  сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика, и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно,

Если вещество хорошо адсорбируется  при небольшом удельном расходе  адсорбента. Адсорбцию используют для  обезвреживания сточной воды от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических  нитросоединений, красителей и др. Достоинством метода является высокая эффективность, возможность очистки сточной воды, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ.

Ионный обмен применяют для  извлечения из сточной воды металлов меди, хрома, никеля, свинца, кадмия, цианистых  соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды.

Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточной  воды, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Целесообразность использования экстракции для очистки сточной воды определяется концентрацией органических примесей в них. Экстракция может быть экономически выгодным процессом, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на его проведение. Для каждого вещества существует концентрационный предел рентабельности извлечения его из сточной воды. В общем случае для большинства веществ можно считать, что при концентрации выше 3-4 г/л их рациональнее извлекать экстракцией, чем адсорбцией. При концентрации меньше 1 г/л экстракцию следует применять только в особых случаях.

Обратный осмос и ультрафильтрация – это процесс фильтрования растворов  через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающее осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества. Обратный осмос широко используется для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ и предприятий различных отраслей промышленности (полупроводников, медикаментов и др.). Достоинствами метода является: отсутствие фазовых переходов, что позволяет вести процесс при небольшом расходе энергии; возможность проведения процесса при комнатных температурах без применения или с небольшими добавками химических реагентов; простота конструкции аппаратуры. К недостаткам метода можно отнести: возникновение явления концентрационной поляризации, которое заключается в росте концентрации растворенного вещества у поверхности мембраны (что приводит к уменьшению производительности установки, степени разделения компонентов и срока службы мембран); проведение процесса при повышенных давлениях, что вызывает необходимость специальных уплотнений аппаратуры.