Основные методы очистки природных и сточных вод

Понятие об основных процессах самоочищения водоемов.

Понятие о методах умягчения воды.

Жесткость воды. Виды жесткости воды.

Характеристика природных и сточных вод.

По содержанию солей вода делится на

пресную (менее 1 г/л),

засоленную (до 25 г/л),

соленую (более 25 г/л).

Основные характеристики сточных вод, влияющих на состояние водоемов:

а) температура, °С;

б) минералогический состав примесей;

в) содержание кислорода, мг/л;

г) кислотность, рН;

д) концентрация вредных примесей, мг/л.

Особенно большое значение для процессов самоочищения водоемов имеет кислородный режим водоемов.

Сточные воды характеризуются следующими признаками:

1) мутность (мг/л) - определяется с помощью мутномера, в котором исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором;

2) цветность - определяется путем сравнения интенсивности окраски испытуемой воды со стандартной шкалой, выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют раствор солей свинца и кобальта;

3) сухой остаток (мг/л) - это масса солей и веществ, которые остаются после выпаривания воды;

4) кислотность (рН), природная вода обычно имеет щелочную реакцию среды;

5) жесткость (мг-экв/л солей Ca+2 и Mg+2 или градусы жесткости);

6) растворимый кислород (мг/л). Содержание его в воде зависит от температуры воды и от барометрического давления;

7) ХПК (мг O2/л);

8) БПК (мг O2/л).

Жесткость воды обусловлена наличием Ca⁺² и Mg⁺².

Жесткость бывает

1) карбонатная (устранимая, временная, устраняется кипячением)
CaCO₃ и Ca(HCO₃)₂

2) постоянная – все другие соли кальция и магния (кипяченая вода)

3) общая (временная + постоянная) (водопроводная)

По наличию солей различают различные типы воды

≤1,5 мг-экв/л – оч. мягкая

1,5-3 мг-экв/л – мягкая

3-6 мг-экв/л – средней жесткости

6-9 мг-экв/л – жесткая

>9 – оч. жесткая

Процессами самоочищения водоемов называют процессы, связанные с возвращением экосистем водоемов в первоначальное состояние.

К важнейшим процессам самоочищения водоемов относятся:

1) осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

2) окисление (минерализация) органических примесей;

3) окисление минеральных примесей кислородом;

4) нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости водоема;

5) гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и т.д.

Таким образом, хозяйственная деятельность человека привела к сокращению количества воды в водоемах суши, к росту водопотребления, к исчерпанию самоочищающей способности водоемов и к деградации природных вод.

1. Механическая очистка

Этот метод очистки используется для удаления из сточных вод нерастворимых примесей. Для удаления крупных кусков примесей применяют решетки, на которых происходит осаждение примесей. Для удаления твердых частиц, например песка, используют песколовки. В специальных отстойниках происходит осаждение взвешенных частиц на дно. Сбор нефтепродуктов, жиров, смол и других нерастворимых в воде жидкостей с поверхности стоков осуществляют в нефтеловушках, в жироуловителях, в смолоуловителях, на кварцевых фильтрах, а также с помощью устройств типа механических рук. Для удаления очень мелких частиц применяют фильтры или слой песка примерно 1,5-метровой толщины.

2. Физико-химическая очистка

Методы физико-химической очистки сточных вод основаны на изменении физического состояния загрязнителей и в большинстве случаев требуют применения реагентов:

· коагуляция - метод, позволяющий увеличить размер загрязняющих частиц, что облегчает их осаждение;

· флотация - метод, позволяющий придать примеси плавучие свойства, что облегчает ее удаление.

3. Химическая или реагентная очистка

Одним из видов обработки сточных вод является реагентная очистка, которая представляет собой сочетание различных типов химических реакций, приводящих к удалению из сточных вод токсичных компонентов.

А. Нейтрализация сточных вод - это химическая реакция, ведущая к уничтожению кислотных свойств раствора с помощью щелочей, а щелочных свойств раствора - с помощью кислот.

Б. Реакции осаждения - это химические реакции, приводящие к осаждению загрязняющих веществ или ценных компонентов.

В. Реакции окисления-восстановления - это одновременное окисление одних компонентов и восстановление других.

4. Биохимическая очистка

Методы биохимической очистки применяются для удаления из сточных вод органических веществ.

А. Аэробная биохимическая очистка - это минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков в результате его окисления при содействии аэробных микроорганизмов (минерализаторов) в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания в условиях интенсивного потребления микроорганизмами растворенного кислорода.

Б. Анаэробная биохимическая очистка (метановое брожение или ферментация) - это минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков в результате его окисления при содействии анаэробных микроорганизмов в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания.

5. Удаление остаточных органических веществ

После биохимической очистки могут остаться органические, вещества плохо усваиваемые микроорганизмами. Лучший способ их удаления - адсорбция активированным углем, который впоследствии регенерируют.

6. Специальные методы очистки воды

А. Дистилляция (выпаривание) - это процесс разделения растворов путем выпаривания и последующей конденсации растворителя.

Б. Вымораживание - это метод разделения водных растворов путем их медленного охлаждения, в результате чего в первую очередь выпадают кристаллы льда, практически не содержащие солей.

В. Ионный обмен - этот метод извлечения из воды растворенных в ней солей с помощью ионообменных смол.

Г. Мембранные методы. К ним относятся электродиализ и гиперфильтрация (обратный осмос).

7. Обеззараживание воды

Многие годы обеззараживание воды осуществляли, обрабатывая ее хлором. Однако при таком способе обработки воды в ней образуются полихлорированные бифенилы, которые являются токсичными веществами. Во многих странах Европы и в США в 80-е годы перешли к фторированию воды, но оказалось, что оно тоже вредно. Поэтому во всем мире и в России тоже отдают предпочтение озонированию воды.

Дата добавления: 2015-04-24