Классификация и способы очистки воды

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение  
высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский  политехнический университет»

Березниковский филиал

(БФ ПНИПУ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине «Экология»

тема: «Классификация и способы отчистки сточных вод»

Вариант 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение 3

Типы сточных вод и методы очистки 4

Стадии очистки сточных вод промышленных предприятий 8

Выбор технологической схемы очистки сточных вод 11

Заключение 12

Список литературы 13

 

 

Введение

 

Вода - ценнейший природный ресурс. Она  играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом  70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На  современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых  технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

 

 

Типы сточных вод и  методы очистки

 

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему  канализации  или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности  человека.

Загрязнение биосферы, в том числе источников водоснабжения, является реальным фактором, который оказывает отрицательное  влияние на здоровье людей. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от использования некачественной питьевой воды каждый год в мире страдает каждый десятый человек. До 50% речной воды каждый год подвергается техногенному воздействию, в том  числе и в результате сброса 425·10⁹ м³ сточных вод. Значительная загрязненность водных объектов и мало эффективные технологии подготовки поды это главные причины низкого качества питьевой воды. Нарушения требований СанПиН 2.1.4.10749-01, в которых установлены физико-химические и микробиологическим показатели питьевой воды отмечены во всех субъектах РФ. Более 90% сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, сбрасываются загрязненными.

 

Очистка сточных вод проводится с целью  устранения вредных и опасных  свойств, которые могут привести к пагубным последствиям в окружающей среде. Применение различных технологий очистки направлено на нейтрализацию, обезвреживание или утилизацию ценных компонентов. Таким образом, выбор  технологии очистки и оборудования зависит в первую очередь от свойств  сточных вод и их отклонений от свойств природных вод. Другими  словами, выбор метода очистки стоков зависит от вредных факторов (ВФ), которыми обладает сточная вода.

В качестве вредных факторов могут  выступать не только токсические  вещества – нефтепродукты, ПАВ, ионы тяжёлых металлов, но и такие обобщённые показатели, как агрессивность среды, общая жёсткость (выше допустимой), содержание аммонийного азота, окисляемость и др.

Наличие в сточной воде тех или  иных вредных факторов определяется из анализа характеристик воды. Каждому  ВФ может соответствовать группа показателей, т.е. наличие в воде ВФ может определяться несколькими  характеристиками, и в случае отсутствия в воде какой-то характеристики отсутствует  и ВФ. Кроме того, один и тот  же показатель сточной воды может  свидетельствовать о наличии  сразу нескольких ВФ.

Вредные факторы сточных вод  удобно выделить в классы и каждому  классу сопоставить один или группу показателей, которые бы однозначно определяли этот класс. Эту группу показателей  будем называть идентификатором  класса ВФ.

Анализ многочисленных литературных источников позволил выявить несколько  классов ВФ и множество методов, способных обезвреживать эти классы

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

• по источнику происхождения:
• производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации
• бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации
• поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые-образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»^[1]

Производственные сточные  воды, в отличие от атмосферных  и бытовых, не имеют постоянного  состава и могут быть разделены:

• по составу загрязнителей на:
• загрязнённые по преимуществу минеральными примесями
• загрязнённые по преимуществу органическими примесями
• загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями
• по концентрации загрязняющих веществ:
• с содержанием примесей 1—500 мг/л
• с содержанием примесей 500—5000 мг/л
• с содержанием примесей 5000—30000 мг/л
• с содержанием примесей более 30000 мг/л
• по свойствам загрязнителей
• по кислотности:
• неагрессивные (pH 6,5—8)
• слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)
• сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)
• по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:
• содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)
• содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)
• содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений

 

 Загрязнение водных источников включает в себя любые изменения физических, химических, биологических свойств  воды в водных объектах, обусловленных  сбросом в них твердых, жидких и газообразных веществ, причиняющих  или создающих проблемы, делающих воду опасной для потребления, нанося ущерб деятельности человека, здоровью человека и экологической безопасности населения.  
Загрязнения поверхностных водоемов и грунтовых вод можно классифицировать следующим образом:      

• Механические - увеличение содержания механических примесей, относящееся в основном к поверхностным видам загрязнений,      
• Химические - присутствие в воде неорганических и органических веществ токсичного и нетоксичного действия,       
• Биологические и бактериологические - присутствие в воде разнообразных патогенных бактерий, грибов и водорослей,      
• Тепловые - сброс в водоемы нагретых вод ТЭЦ и АЭС,      
• Радиоактивные - наличие радиоактивных веществ в поверхностных или грунтовых водах.

 

       Основными источниками загрязнений  водных объектов являются недостаточно  очищенные стоки производственных  предприятий и коммунальных объектов, животно- и птицеводческих фабрик, твердые отходы, образующиеся при  разработке полезных ископаемых, сточные воды горнодобывающих шахт, сточные воды, образующиеся при обработке и сплаве леса; сточные воды железнодорожного и водного видов транспорта, техногенные отходы металлургических предприятий.  
       Загрязняющие вещества, попадая в водные объекты, вызывают качественные изменения, которые проявляются в изменении физических и химических свойств воды (появление запаха, неприятного привкуса и пр.).  
       Промышленные сточные воды как правило загрязнены выбросами и отходами производства. Качественный количественный и состав данных сточных вод различен и зависит от отрасли промышленности и производственных процессов. По составу стоки подразделяют на три основных класса, содержащих:      

• Неорганические загрязнения, включая токсичные,       
• Органические загрязнения,       
• Неорганические и органические загрязнения.

 

       К первому типу относятся  сточные воды содовых, сульфатных, азотных предприятий, обогатительных заводов марганцевых, свинцовых, никелевых, цинковых, руд, в которых содержатся кислоты, щелочи, катионы тяжелых металлов и пр. Сточные воды этого типа как правило изменяют физические свойства воды. 
       Сточные воды второго типа сбрасываются НПЗ и нефтехимическими предприятиями, предприятиям органического синтеза и пр. В сточных водах присутствуют различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и прочие вредные вещества. Токсикологическое воздействие стоков данного типа заключается, в основном, в процессах окисления, в результате которых снижается содержание кислорода в воде, возрастает биологическая (БПК) и химическая (ХПК) потребность в кислороде, происходит ухудшение органолептических свойств воды. 
       Сточные воды третьего типа образуются в процессах гальванической обработки поверхностей, производстве печатных плат приборостроительной и радиоэлектронной промышленности и прочих технологических процессах. В составе данных сточных вод присутствуют неорганические: щелочи, кислоты, катионы тяжелых и цветных металлов, и органические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, красители и другие вещества.  
       Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются основными загрязняющими веществами внутренних вод и морей мирового океана. Попадая в водные объекты, они создают различные классы загрязнений: нефтяную пленку, плавающую на поверхности воды, растворенные или эмульгированные нефтепродукты, осевшие на дно водоема тяжелые нефтяные фракции. В результате происходит изменение вкуса, запаха, цвета, поверхностного натяжения и вязкости воды, снижается количество кислорода, образуются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и начинает представлять угрозу для животного мира и человека. При содержании нефти всего 0,01 г/л вода становиться непригодной для употребления.  
       Особо опасным загрязняющим веществом является фенол. Фенол присутствует в сточных водах большинства нефтеперерабатывающих и коксохимических предприятий. В присутствии фенолов значительно снижаются биологические процессы водных объектов, процесс самоочищения, вода приобретает довольно неприятный запах. 

Стадии очистки сточных вод  промышленных предприятий

 

Очистка сточных вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах. Обычно осуществляется в КОС установках.

Процесс очистки сточных  вод производственного предприятия, как правило, включает несколько стадий, на каждой из которых возможно применение различные методов очистки сточных вод и соответствующего технологического оборудования. Данная ситуация обусловлена в первую очередь тем, что многие методы, в особенности тонкой очистки сточных вод нельзя использовать, если в них присутствуют взвешенные вещества и эмульсии. Кроме этого, большинство методов очистки стоков имеет верхний предел концентраций по загрязняющим веществам, от которых данный метод должен очищать сток. Следовательно возникает необходимость предварительной обработки стоков перед применением основных методов их очистки. Применение стадийной очистки сточных вод промышленных предприятий обусловлено также тем, что комбинированием нескольких типов процессов обработки возможно достигнуть требуемой степени очистки с минимальными затратами.

На различных промышленных производствах используется различное  количество стадий очистки воды. Это  зависит от организации очистных сооружений, используемых методов очистки  и состава стоков. Для разработки информационной системы процессы очистки  стоков следует рассматривать на основе более обобщенного подхода.

Наиболее рациональным, очевидно, будет разделение процесса очистки стоков на четыре этапа, в  соответствии с разделением загрязняющих веществ на основе их агрегатного  состояния по классификации академика  Кульского.

На первой стадии очистки сточных  вод необходимо извлечь крупные частицы взвешенных веществ и грубодисперсных примесей, нейтрализовать токсины и удалить из сточных вод масла. Если данные загрязнения в сточных водах отсутствуют, следует начать очистку сточных вод со второй стадии, на которой происходит извлечение практически всех механических примесей, а также проводится подготовка стоков к дальнейшей очистке, а именно, снижение агрессивности сточных вод, понижение неприемлемых концентраций отдельных загрязняющих веществ. На третей стадии очистки стоков производится извлечение всех загрязняющих веществ до определенного заданного уровня. Если степень очистки недостаточна, требуется четвертая стадия очистки сточных вод, на которой используются методы, позволяющие извлекать соединения, находящиеся в растворимом состоянии.

Применение конкретных способов очистки сточных вод  либо их комбинирование на каждом этапе  обработки определяется химическим составом и физическими свойствами сточных вод. В зависимости от наличия или отсутствия определенных классов загрязняющих веществ в  стоке возможно исключать некоторые  стадии водоочистки. Не трудно обнаружить, что вторая и третья стадии очистки  являются неотъемлемой частью любой технологической схемы очистки сточных вод. Данные стадии очистки – первая и вторая стадии обработки сточных вод это основа любого технологического процесса очистки. Первая стадия является предварительной обработкой, а последняя - глубокой очисткой сточной воды. Все стадии техпроцесса обработки сточных вод производственного предприятия представлены на Рисунке: