Уровень токсичности и опасности отходов

ОТХОДЫ

Коагуляция – это, как было показано в главе 2, слипание частиц коллоидной системы при их столкновении в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты – более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей дисперсной среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением общего их числа в объеме дисперсной среды. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных – гетерокоагуляцией.

Для очистки сточных вод применяют следующие коагулянты:

1. Соли алюминия: сульфат алюминия (глинозем) Al₂(SO₄)₃ *18H₂O, алюминат натрия NaAlO₂, оксихлорид алюминия Al₂(OH)₂Cl, полихлорид алюминия [Al₂(OH)nCl 6-n]m(SO₄)x где 1<n<5m<10, алюмокалиевые [AlK(SO₄)₂ *18H₂O] и алюмоаммонийные [Al(NH₄)(SO₄)₂ *12H₂O] квасцы.

2. Соли железа: сульфат двухвалентного железа FeSO₄ * 7H₂O, гидроксид железа, хлорид железа FeCl₃ *6H₂O, сульфат трехвалентного железа Fe₂(SO₄)₃ *9H₂O;

3. Соли магния. Хлорид магния MgCl₂ *6H₂O, сульфат магния MgSO₄ * 7H₂O.

4. Известь.

5. Шламовые отходы и отработанные растворы отдельных производств, содержащие перечисленные выше реагенты.

Количество коагулянта зависит от его вида, расхода, состава и требуемой очистки воды и определяется экспериментально.

Однако коагуляция, идущая с применением неорганических коагулянтов, имеет ряд недостатков, к которым относятся: неуправляемость процесса и малая эффективность работы аппаратуры, связанная с медленным гидролизом коагулянтов и малой скоростью хлопьеобразования. Поэтому стали применять процесс флокуляции. Флокуляцией называется процесс, при котором мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых неорганических и органических веществ – флокулянтов образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.

Типы флокулянтов.

1. Неорганические флокулянты – активная кремниевая кислота или жидкое стекло mNa₂O * nSiO₂. m, n модули жидкого стекла (чаще всего равны 2 и 5)

2. Вещества получаемые из растительного сырья – крахмал, эфиры.

3. Синтетические органические флокулянты – полиакриаламид, полиэтиленамин.

Коагуляция и флокуляция происходит в специальных камерах смешения, после которых осуществляются те или иные механические методы очистки.

Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, селикагели, алюмогели, активные глины. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок.

Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/т) и она колеблется в пределах от 1 до 50 кг/т.

Процесс сорбции может осуществляться в статических условиях, при которых частица жидкости не перемещается относительно частицы сорбента (аппараты с перемешивающими устройствами), а также в динамических условиях, при которых частица жидкости перемещается относительно сорбента. Поэтому различают статическую и динамическую активность сорбента. При этом динамическая активность составляет 45-90% относительно статической.

Сорбционная очистка может быть регенеративной, когда извлеченные вещества утилизируются или десорбируются, или деструктивной, когда извлеченные вещества уничтожаются. В зависимости от назначения сорбционной очистки применяются различные методы регенерации сорбента или его уничтожения.

К одному из видов сорбции относится ионный обмен. Ионообменная сорбция – процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы – ионита.

Очистка сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси, ПАВ, радиоактивные вещества, очищать сточную воду до ПДК с последующим использованием ее в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку обменивающихся ионов иониты делятся на катиониты и аниониты. Ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам – ионообменным смолам, которые подразделяются на следующие виды:

1) сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы SO₃H и сильноосновные аниониты, содержащие четвертичные аммониевые основания;

2) слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные СООН и фенольные группы, диссоциирующие при рН>7, а также слабоосновные аниониты, содержащие первичные NH₂ и вторичные NН аминогруппы, диссоциирующие при рН <7,

3) иониты смешанного типа, проявляющие свойства смеси сильных и слабых кислот или оснований.

Иониты характеризуются полной и рабочей емкостью. Полная емкость – количество ионов, которое может поглотить 1 кг ионита до полного насыщения, а рабочая емкость – количество находящихся в воде ионов, которое может поглотить 1 кг ионита до начала проскока в фильтрат.

Если катиониты находятся в Н- или Na-форме, обмен катионов будет проходить по реакциям:

Ме⁺ + Н(К) = Ме(К) + Н⁺

Ме⁺ + Na(К) = Ме(К) + Na⁺

Где Ме⁺ - катион, находящийся в сточной воде, (К) – сложный комплекс катионита.

Регенерация катионитов осуществляется промывкой кислотой (при Н-катионите) или раствором хлористого натрия (при Na-катионите)

2Ме(К) + Н₂SО₄ = 2Н(К) + МеSО₄

Ме(К) + NaCl = Na(K) + MeCl

Поскольку в сточных водах, как правило, содержится несколько катионов, большое значение имеет селективность их поглощения. Для каждого вида катионита установлены ряды катионов по энергии их вытеснения.

Слабоосновные аниониты поглощают анионы сильных кислот

2(А)ОН + Н₂SО₄ = (А)₂SО₄ + 2Н₂О

Регенерация слабоосновных анионитов достигается фильтрованием через слой анионита 2-4%-ных водных растворов NaOH, Na₂CO₃, NH₄OH

Флотация процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Процесс очистки сточных вод, содержащих ПАВ, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов «частицы-пузырьки», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости. Прилипание частицы к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью.

На рис. 58 представлена схема ионообменной очистки сточных вод ванн хромирования от соединений хрома. Сточные воды поступают в приемный резервуар 1, откуда насосом 2 подаются в фильтр 3 для очистки от механических примесей. Очищенная от механических примесей сточная вода поступает в последовательно расположенные анионитовые фильтры 4 и 5, заполненные иономебменной смолой АВ-17 в ОН-форме. Очищенная таким образом вода вновь подается в ванну хромирования 12. Вспомогательный катионовый фильтр 6 предназначен для дополнительной обработки сточной воды в пусковой период. В бак 7 поступают выделенные соединения хрома. Бак 8 предназначен для сбора отработанного раствора. Емкости 13 – со щелочью и 14 – с кислотой предназначены для промывки фильтров. Промывной раствор нейтрализуется в баке 11, куда дозатором 9 одновременно подается необходимое для нейтрализации количество извести из бака 10.

Рис. 58. Схема ионообменной очистки сточных вод ванн хромирования:

1 – приемный резервуар; 2 – насос; 3 – фильтр; 4 и 5 – анионитовые фильтры, заполненные ионообменной смолой; 6 – катионитовый фильтр; 7 – бак для сбора соединений хрома; 8 – бак для сбора отработанного раствора; 9 – дозатор; 10 – бак для известкового молока; 11 – бак для нейтрализации промывного раствора; 12 – ванна хромирования; 13 и 14 – емкости со щелочью и кислотой.

Жидкостная экстракция. При относительно высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (например, фенолы и жирные кислоты), эффективным методом очистки является экстракция органическими растворителями – экстрагентами. Этот метод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения

Кр = С_э/С_воды = const. (91)

После достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте значительно выше, чем в сточной воде. После экстракции вода и насыщенный экстрагент разделяются. Затем сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после этого используется вновь в технологическом процессе очистки.

Флотация. Наиболее существенные принципиальные отличия способов флотации связаны с насыщением жидкости пузырьками воздуха определенной крупности. По этому принципу выделяются следующие способы флотации:

1)флотация с выделением воздуха из раствора (вакуумные, напорные, эрлифтные флотационные установки);

2)флотация с механическим диспергированием воздуха (импеллерные, безнапорные и пневматические флотационные установки);

3)флотация с подачей воздуха через пористые материалы;

4)электрофлотация;

5)биологическая и химическая флотация.

Флотация с выделением воздуха из раствора применяется при очистке сточных вод, содержащих очень мелкие частицы загрязнений. Поскольку позволяет получать самые мелкие пузырьки воздуха. Сущность его заключается в создании перенасыщенного раствора воздуха в сточной воде (воду обрабатывают в аэрационной камере 1-3 мин). Затем ее перемещают во флотационную камеру. Выделяющийся из такого раствора воздух образует микропузырьки, которые и флотируют содержащиеся в сточной воде загрязнения. Количество воздуха, которое должно выделиться из пересыщенного раствора обычно составляет 1-5% объема обрабатываемой сточной воды.

Флотация с механическим диспергированием воздуха. При перемещении струи воздуха в воде в ней создается интенсивное вихревое движение, под действием которого воздушная струя распадается на отдельные пузырьки. Энергичное перемешивание сточной воды во флотационных установках создает в ней большое число мелких вихревых потоков, что позволяет получить пузырьки определенной величины.

Флотация с подачей воздуха через пористые материалы отличается простотой аппаратурного оформления и относительно малым расходом энергии. Воздух во флотационную камеру подается через мелкие фильтросные пластины, трубы, насадки, уложенные на дне камеры. Величина отверстий должна быть 4-20 мкм, давление воздуха 0,1-0,2 Мпа, продолжительность флотации 20-30 мин, расход воздуха определяется экспериментально.

Электрофлотация. Сущность электрофлотационного способа очистки сточных вод заключается в переносе загрязняющих частиц из жидкости на поверхность с помощью пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. В процессе электролиза воды на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород. Основную роль играют мелкие пузырьки, образовавшиеся на катоде. При применении растворимых анодов (в основном железных и алюминиевых) происходит переход катионов железа и алюминия, приводящий к образованию хлопьев гидроокиси. Одновременное образование хлопьев коагулянта и пузырьков газа в стесненных условиях межэлектродного пространства создает предпосылки для надежного закрепления газовых пузырьков на хлопьях и интенсивной коагуляции загрязнений, что обеспечивает эффективность флотационного процесса. Такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными.

Электродиализ – процесс сепарации ионов солей, осуществляемый в мембранном аппарате под действием постоянного электрического тока, применяемый для опреснения высокоминерализованных сточных вод. Электродиализатор разделен чередующимися катионитовыми и анионитовыми мембранами, образующими концентрирующие (рассольные) и обессоливающие (дилюатные) камеры. Под действием постоянного тока катионы, двигаясь к катоду, проникают через катионитовые мембраны, но задерживаются анионитовыми, а анионы, двигаясь в направлении анода проходят через анионитовые мембраны, но задерживаются катионитовыми. В результате этого из одного ряда камер ионы обоих знаков выводятся в один ряд камер (рис. 59).

Рис. 59. Схема процесса электродиализа:

А – анионитовые мембраны; К – катионитовые мембраны; 1 – выход газообразного водорода; 2 – подача сточной воды; 3 – выход газообразных хлора и кислорода; 4 – выпуск обессоленной воды; 5 – выпуск рассола

Обратный осмос (гиперфильтрация) – непрерывный процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полунепроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично молекулы или ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического (равновесного) осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки (рис. 60). Необходимое давление, превышающее осмотическое, составляет при концентрации солей 2-5 г/л 0,1-1 МПа и при концентрации солей 20-30 г/л - 5-10 МПа.

Рис. 60. Схема обратного осмоса

Ультрафильтрация – мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Этот метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц, коллоидов. Ультрафильтрация по сравнению с обратным осмосом – более высокопроизводительный процесс, так как высокая производительность мембран достигается при давлении 0,2-1 Мпа.

Биологические методы очистки сточных вод

Различают очистку в естественных и искусственных условиях. К методам биологической очистки сточных вод в естественных условиях относятся: почвенная очистка, биологические пруды, биоплато. Методы биологической очистки сточных вод в искусственных условиях: биофильтры, аэротенки, окситенки, погружные биофильтры, биотенки-биофильтры, анаэробные биофильтры.

Методы биологической очистки сточных вод в естественных условиях

Почва – это сложный комплекс органических и неорганических веществ, заселенный большим числом различных микроорганизмов. В почве отсутствуют благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры, паразитирующей в организме человека, вследствие чего почва представляет собой надежный и мощных фактор обезвреживания сточных вод. В результате почвенной очистки одновременно решаются две основные задачи – минерализация внесенных органических веществ и обеззараживание.

Сооружения почвенной очистки сточных вод по мощности разделяют на малые (с расчетной пропускной способностью 0,5-700 м3/сут), средние (1400-80000 м3/сут) и крупные (100000-280000 м3/сут). К таким сооружениям относятся площадки подземной фильтрации, фильтрующие колодцы, песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи с естественным или искусственным слоем грунта, а также коммунальные поля орошения, земледельческие поля орошения и поля наземной фильтрации. Применяют несколько видов систем орошения: сплошной залив, залив по бороздам и полосам, дождевание и подпочвенное орошение. Считают, что из всех способов орошения подпочвенное наиболее удовлетворяет эпидемиологическим, санитарно-техническим, агроэкономическим, эстетическим и водохозяйственным требованиям.

К сожалению, орошение сточными водами не позволяет достаточно эффективно очищать их от органических веществ и не исключает возможность загрязнения почвы и выращиваемых культур патогенными бактериями и яйцами гельминтов. В связи с этим почвенная очистка по масштабам применимости значительно уступает методам естественной очистки в искусственных сооружениях и методам искусственной биологической очистки.

Биологические пруды – искусственно созданные водоемы, в которых для очистки сточных вод используются естественные процессы. Эти пруды могут применяться как для очистки, так и для глубокой очистки сточных вод, прошедших биологическую очистку. Это последнее назначение биологических прудов имеет преимущественное распространение.

Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Аэрация способствует улучшению деятельности микрофлоры, а также прямому окислению органики за счет кислорода воздуха. Конструкция биологического пруда с искусственной аэрацией для очистки и доочистки сточных вод пропускной способностью 1400 м3/сут приведена на рис. 61.

Рис. 61. Аэрируемые биологические пруды для очистки и доочистки сточных вод пропускной способностью 1400 м3/сут:

Потоки: І – сточная вода, поступающая на первую ступень очистки; П – то же, поступающая на П и Ш ступени очистки; Ш – сточная вода после биологической очистки; ІУ – то же, после доочистки; 1, 2, 3 – аэрируемый биологический пруд соответственно І, П, Ш ступени; 4, 5 – биологический пруд соответственно І и П ступени с естественной аэрацией; 6 – контактная емкость; 7 – аэраторы.

Кроме окислительного действия микрофлоры и кислорода воздуха значительную активность в очистке принимает высшая водная растительность, которая своей корневой системой сорбирует и поглощает органические и неорганические вещества-загрязнители. Кроме этого водная растительность играет существенную роль в окислительных процессах, а также способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема.

Методы биологической очистки сточных вод в искусственных условиях

Всю совокупность сооружений биологической очистки разделяют на три группы по признаку расположения в них активной биомассы (или активного ила): 1)когда активная биомасса закреплена на неподвижном материале, а сточная вода тонким слоем скользит по материалу загрузки;

2)когда активная биомасса находится в воде в свободном (взвешенном состоянии);

3)когда сочетаются оба варианта расположения биомассы.

Первую группу сооружений составляют биофильтры, вторую – аэротенки, циркуляционные окислительные каналы, окситенки, третью – погружные биофильтры, биотенки, аэротенки с заполнителями.

Биофильтры. Важнейшей составной частью биофильтра является загрузочный материал (рис. 62). По его типу все биофильтры делятся на две категории: с объемной и плоской загрузкой. Строго говоря, плоская загрузка тоже объемная, хотя занимаемый ею объем невелик. Отсутствует принципиальная разница между биофильтрами, загруженными шлаком, гравием, керамзитом, пластмассовыми материалами. Важной составляющей любого биофильтра является создание условий для закрепления биомассы на его разветвленной поверхности и образование биопленки, которая способствует интенсивному окислению содержащихся в сточной воде органических веществ.

Рис. 62. Типы загрузки биофильтров:

а – кольца Рашига; б – кольца с перегородкой; в – кольца с крестообразной перегородкой; г – кольца Палля; д – седла Берля; е – седла «Инталокс»; ж – полые цилиндры с отверстиями; з – жесткая блочная загрузка; и – мягкая загрузка.

Биофильтры классифицируются на капельные (рис. 63) и с объемной загрузкой (рис. 64). Биофильтры с плоской загрузкой делятся по категориям по типу загрузки: с жесткой засыпной, жесткой блочной и мягкой.

Рис. 63. Капельный биофильтр:

1 – дозирующие баки сточной воды; 2 – спринклеры; 3 – железобетонная стенка; 4 – загрузка биофильтра; 5 – подача сточной воды; 6 – отводящий лоток.

Рис. 64. Высоконагружаемый биофильтр с реактивным оросителем.

Аэротенки. Их можно классифицировать по следующим признакам.

По структуре потока – аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости, так называемые аэротенки промежуточного типа.

По способу регенерации активного или – аэротенки с отдельно стоящими регенераторами ила, аэротенки, совмещенные с регенераторами.

По нагрузке на активный ил – высоконагружаемые, обычные и низконагружаемые.

По числу ступеней – одно-, двух- и многоступенчатые.

По конструктивным признакам – прямоугольные, круглые, комбинированные, противоточные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др.

По типу систем аэрации – с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической.

Схема работы аэротенков приведена на рис. 65.

Рис. 65. Схемы аэротенков:

а – вытеснители; б – смесители; в – с рассредоточенным выпуском воды; г – типа АНР (по К.Бойте); д – с регенераторами; е – ячеистого типа; І – сточная вода; П – активный ил; Ш – иловая смесь; 1 – аэротенк; 2 – вторичный отстойник; 3 - регенератор.

Период аэрации в аэротенке, работающем по принципу смесителя, определяется по формуле:

t = (L_a – L_t)/ρ a (1 – S), (92)

где L_a и L_t – БПК соответственно поступающей и очищенной сточной воды;

а – количество возвратного ила, выраженное в долях единицы от расхода воды;

ρ – скорость окисления загрязнений, мг БПК на 1 г беззольного вещества или в 1 ч;

S – зольность или, доля единицы.

Окситенки. Это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом. Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяющей зону аэрации от зоны илоотделения (рис. 66). В средней части цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части – для поступления возвратного ила в зону аэрации. Илоотделитель работает со взвешенным слоем активного ила, уровень которого стабилизируется автоматически путем сброса избыточного ила через трубу.

Рис. 66. Конструкция окситенка:

1 – продувочный трубопровод; 2, 5 – задвижки с электроприводом; 3 - электродвигатель; 4 – турбоаэратор; 6 – герметичное перекрытие; 7 – трубопровод для подачи кислорода; 8 – вертикальные стержни; 9 – сборный лоток; 10 – трубопровод для сброса избыточного ила; 11 – резервуар; 12 – окно для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; 13 – цилиндрическая перегородка; 14 – скребок; 15 – окно для перепуска возвратного ила в зону аэрации; 16 – зона аэрации; 17 – трубопровод для подачи сточной воды в зону аэрации; 18 - илоотделитель; 19 – трубопровод для выпуска очищенной воды.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна поступает в илоотделитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость в нем медленно движется по окружности. В сочетании с перемешивающим устройством все это значительно интенсифицирует процесс отделения и уплотнения ила. Очищенная вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила, дочищается от взвешенных и растворенных органических веществ, поступает в сборный лоток и отводится по трубке. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна поступает в камеру аэрации. Окситенк оборудуется системой автоматики, обеспечивающей подачу кислорода в зону аэрации в соответствии со скоростью его потребления.

Расчет времени пребывания сточной воды в окситенке (t) выполняют по формуле, учитывающей снижение удельной скорости окисления при повышении концентрации ила:

t = (L_a – L_t)/ρ a k_н (1 – S), (93)

где L_a и L_t – БПК соответственно поступающей и очищенной сточной воды;

а – количество возвратного ила, выраженное в долях единицы от расхода воды;

ρ – скорость окисления загрязнений, мг БПК на 1 г беззольного вещества или в 1 ч;

S – зольность или, доля единицы;

k_н – коэффициент, зависящий от количества возвратного ила (при а = 1 г/л

k_н = 1,8, при а = 5 г/л k_н = 0,7, при а = 10, k_н = 0,4, при а = 15 г/л k_н = 0,3).

Погружные биофильтры состоят из вращающегося вала с насажденными на нем дисками и резервуара со сточной водой, в которую диски погружаются на 1/3-1/2 своего диаметра. Диски изготовляются их легкого материала и располагаются на расстоянии 10-20 см друг от друга. Число пластин на валу от 20 до 200. Диаметр дисков 0,5-3 м. Частота вращения вала около 1 оборота в минуту. Сточная вода протекает по резервуару с различной скоростью в зависимости от требуемой степени очистки. На дисках нарастает биопленка толщиной до 4 мм. Попеременно погружаясь в воду и выходя из нее, биопленка извлекает загрязнения и окисляет их с помощью кислорода, который она получает непосредственно из атмосферы. Отмершая часть биопленки попадает в воду, выносится ею во вторичный отстойник. Кроме биопленки в очистке принимает участие и активный ил, развивающийся в резервуаре из-за продолжительного нахождения жидкости в нем. Схема погружного биофильтра приведена на рис. 67, а на рис. 68 приведена схема биотенка-биофильтра.

Рис. 67. Схема установки дисков в погружном биофильтре:

1 – камера впуска сточных вод; 2 – лоток; 3 – биодиски; 4 – илопровод; 5 - отстойник; 6 – камера выпуска обработанных сточных вод; 7 – двигатель-редуктор биодиска; 8 – трубопровод к иловой насосной станции.

Рис. 68. Схема биотенка:

1 – корпус; 2 – элементы загрузки.

Доочистка сточных вод

В большинстве случаев производственные сточные воды после очистки могут быть использованы для технического водоснабжения. Иногда допускается выпуск в водоемы воды после биологической очистки с БПК = 15-20 мг/л и примерно с таким же количеством взвешенных веществ. Эти показатели являются практически предельно достижимыми на современных очистных сооружениях биологической очистки. Содержащиеся в биологически очищенных сточных водах суспензированные частицы активного ила, остаточные органические соединения, ПАВ, биогенные элементы и бактериальные загрязнения оказывают вредное влияние на водоемы, вызывают их эфтрофикацию и создают трудности при повторном использовании воды. В связи с этим необходима глубокая очистка (доочистка) производственных сточных вод, предусматривающая:

- уменьшение количества взвешенных веществ в очищенных сточных водах;

- снижение величин БПК, ХПК и содержания ПАВ, фосфора и азота;

- обеззараживание сточных вод;

- насыщение очищенных сточных вод кислородом при спуске их в водоемы рыбохозяйственного назначения.

В результате глубокой очистки достигается возможность:

- полного повторного использования очищенных сточных вод в технологических процессах на промышленных предприятиях, что позволит сэкономить значительное количество свежей природной воды и особенно воды питьевого качества;

- полной очистки сточных вод с удалением всех вредных веществ перед сбросом их в водоемы.

Для доочистки сточных вод применяются все те же методы очистки, которые приведены выше. Более подробно о глубокой очистке сточных вод можно прочитать в книге Яковлева С.В. Карелина Я.А. и др. «Очистка производственных сточных вод [11].

Глава 5. УТИЛИЗАЦИЯ И ЛИКВИДАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

Лекция 17. Опасность отходов для окружающей природной среды

План лекции

1. Основные виды отходов: бытовые, промышленные, сельскохозяйственные, строительные, производственного потребления.

2. Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве.

3. Классификация отходов.

Урбанизация городов, приведшая к образованию крупнейших мегаполисов, и постепенно возрастающая хозяйственная деятельность человека создают одну из острейших проблем ХХ1 века – проблему защиты окружающей среды от негативного воздействия отходов производства и потребления. Практически во все времена своего существования человек стремился как можно быстрее и дешевле избавиться от отходов, ссыпая их в ближайшие овраги или в понижения рельефа, не задумываясь при этом о последствиях.

Большинство городов мира практически построены на свалках. Дальнейший рост городов, развитие промышленности и сельского хозяйства нередко приводят к нарушению экологической обстановки, особенно в крупных городах, где хозяйственная деятельность наиболее сконцентрирована на ограниченной территории и где сосредоточена значительная часть населения. Как показывает практика, в таких городах происходит наиболее интенсивное накопление отходов, а неправильное и несвоевременное удаление их и обезвреживание нередко приводят к экологическому кризису. Повсеместно возникающие вокруг городов плохо организованные, а порой и просто «стихийные» свалки являются наиболее серьезными источниками загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод.

Известно, что за всю историю существования человечество научилось использовать в среднем 2-5% исходного сырья. Остальная масса вещества превращается в отходы. В России ежегодно образуется 5-7 млрд т отходов производства и потребления. Под их складирование выведено из оборота более 1 млн га плодородных земель. Ежегодная прибавка токсичных отходов составляет 50 млн.т. Таких отходов накоплено свыше 1000 млн.т. Так, различными отвалами в Свердловской области занято до 5% территории, что привело к необходимости в разработке губернаторской и федеральной программ по переработке техногенных отходов, которые содержат значительное количество полезных компонентов. Бытовыми отходами по данным различных источников занято до 20% территории Московской области.

С целью охраны окружающей среды, а также утилизации содержащихся в отходах ценных компонентов разрабатывают и внедряют различные промышленные технологии обезвреживания и переработки отходов, включая методы термического и биологического обезвреживания и другие технологические приемы их переработки.

Учитывая все возрастающие требования к защите окружающей среды необходим поиск новых рациональных путей снижения экологического ущерба, наносимого природной среде повседневной жизнедеятельностью человека.

Вначале остановимся на понятии «отходы» и на их классификации.

Отходы – продукты производства, быта, транспорта и др., не используемые непосредственно в местах их образования, которые могут быть реально или потенциально использованы как исходное сырье в других отраслях народного хозяйства или в ходе регенерации. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации и захоронению, а неиспользуемые – считаться отбросами. Отходы могут быть бытовыми, промышленными, сельскохозяйственными, строительными и производственного потребления.

По данным международной организации «ВейстТэк» к отходам производства и потребления относятся: промышленные, муниципальные, медицинские, биологические, сельскохозяйственные, органические, техногенные образования, отходы строительства и сноса, транспортного комплекса, топливно-энергетического комплекса, отходы с низким уровнем радиоактивности, лом черных и цветных металлов, электронный и электротехнический лом, шламы, сточные воды, иловые осадки, воздушные выбросы и др.

Бытовые (коммунальные) отходы – твердые (в том числе твердая составляющая сточных вод – их осадок) отбросы, не утилизированные в быту, образовавшиеся в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей вещества.

Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или продукция, выполнившая и утратившая полностью или частично исходные потребительские свойства. В странах ЕЭС 60% бытовых отходов подвергаются захоронению, 33% сжиганию, а 7% компостированию, свыше 60% промышленных отходов и 95% отходов сельскохозяйственного производства подвергаются интенсивной переработке.

Отходы производственного потребления – не пригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и пр.

Источниками образования отходов на предприятиях по производству продуктов питания может быть переработка, упаковка и перевозка. При этом в отходы попадают мясо, жир, масло, кости, овощи, фрукты, упаковка и т.д. Подобные цепочки образования отходов можно проследить на любом производстве. Значительное количество отходов может возникать и на стадии перевозки продукции, в первую очередь на железнодорожном транспорте. Большинство отходов содержится в твердом состоянии. Твердые отходы промышленных предприятий весьма разнообразны как по своему составу и свойствам, так и по характеру воздействия на окружающую среду. Они содержат, как правило, активные вещества, которые, попадая в почву, подземные воды и в атмосферу, вызывают негативные в экологическом отношении последствия. В настоящее время накоплено и накапливается огромное количество отходов. Конечно, их можно было бы перевезти на предприятия и переработать там, но транспортировка их очень дорогое удовольствие (на уровне 10-50 руб/т). Поэтому разрабатываются технологии по их переработке на месте складирования.

Отходы производства и потребления классифицируются по агрегатному состоянию и опасности воздействия на окружающую среду (рис. 69).

ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВАОТХОДЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ

ГазообразныеЖидкиеТвердые

Дата добавления: 2014-01-07