Удаление взвешенных частиц из сточных вод под действием центробежных сил и отжиманием.

Гидроциклоны. Для очистки сточных вод используют напорные и от­крытые (низконапорные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяются для осаждения твердых примесей, а открытые - для удаления осаждающихся и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по конструкции, компактны, их легко обслуживать. Они отличаются большой производительностью и невысокой стоимостью. На эффективность работы гидроциклонов влияют физические свойства жидкости и твердой фазы (вязкость, удельный вес, диаметр твердых частиц), а также конструктивные параметры гидроциклонов (диаметр аппарата, диаметры и уст­ройство входного и сливных патрубков). Из напорных гидроциклонов наи­большее распространение получили аппараты конической формы. Эффективность гидроциклонов находится на уровне 70-80%. Гидроциклоны малого диаметра объединяют в общий агрегат (батарею), в котором они рабо­тают параллельно. Такие аппараты называют мультигидроциклонами. Они наиболее эффективны при очистке сточных вод от тонкодисперсных твердых частиц. Открытые гидроциклоны.Их применяют для очистки сточных вод от крупных примесей. От напорных гидроциклонов они отличаются большей производи­тельностью и меньшим гидравлическим сопротивлением. Центрифуги. Центробежное фильт­рование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенах бара­бана. Его удаляют вручную или ножевым съемом. Центрифуги могут быть периодического или непрерывного действия; горизонтальными, вертикальными или наклонными. Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твердых веществ, удаление которых отстаивани­ем затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенно­го давления над перегородкой или вакуума после перегородки.

41. Коагуляция и флокуляция в очистке сточных вод. Схема установки для очистки сточных вод коагуляцией. Коагуляция– это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция может происходить самопроизвольно, под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ – коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидратов оксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости (соли железа, различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси, шлаки, содержащие кремнекислоту).Флокуляция– это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. Флокуляцию проводятдля интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагулирования и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.Для очистки сточных вод используют природныеи синтетические флокулянты.При выборе состава и дозы флокулянта учитывают свойства его макромолекул и природу диспергированных частиц. Механизм действия флокулянтов основан на: адсорбции молекул флокулянта на поверхности коллоидных частиц; ретикуляции (образовании сетчатой структуры) молекул флокулянта; слипании коллоидных частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирования и смешения реагентов со сточной водой; хлопьеобразования и осаждения хлопьев.

42. Сорбционная очистка сточных вод: теоретические основы метода, способы проведения процесса.Сорбционная очистка – это метод очистки, основанный на поглощении загрязняющих веществ из сточных вод твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называют сорбентом, а поглощаемое вещество – сорбатом.Сорбция, сопровождающаяся химичесим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией. Сорбционная очистка может применяться сомостоятельно или совместно с другими методами очистки для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ, а также в целях последующего использования очищенной воды в системах оборотного водоснабжения. Метод применим для очистки сточных вод от ароматических соединений, красителей, углеводородов, слабых электролитов. В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины, уголь и др. Процесс сорбции может проводиться в статических и динамических условиях. Статическая активность сорбента характеризуется максимальным количеством вещества, поглощенного единицей объема или массы сорбента к моменту достижения равновесия при постоянных температуре жидкости и начальной концентрации вещества. Динамическая активность сорбента характеризуется максимальным количеством вещества, поглощенного единицей объема или массы сорбента до момента появления сорбируемого вещества в фильтрате или при пропуске сточной воды через слой сорбента.Сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих секций, состоящих из 3-5 последовательно расположенных фильтров. При достижении предельного насыщения головной фильтр отключается на регенерацию, вода подается на следующий фильтр. После регенерации головной фильтр включается в схему очистки уже в качестве последней ступени. Смесители применяются при проведении процесса сорбционной очистки в статических условиях с последовательным введением сорбента.Сорбционная очистка может быть:- регенеративной, когда извлеченные вещества утилизируются,- деструктивной, когда извлеченные вещества уничтожаются.

43. Флотация: теоретические основы метода, способы флотационной обработки сточных.Флотация – это процесс выделения мелкодисперсных загрязнений из воды с диспергированными пузырьками воздуха.Прилипание частиц загрязнений к поверхности газового пузырька возможно при несмачивании или плохом смачивании частицы данной жидкостью.Флотационные установки применяют:- для удаления загрязняющих веществ из сточных вод перед биологической очисткой; - для отделения активного ила во вторичных отстойниках; для глубокой очистки биологически очищенных сточных вод; - при физико-химической очистке с применением коагулянтов и флокулянтов; в схемах повторного использования очищенных вод.Эффективность процесса флотацииот 22 до 99 %. Наиболее часто флотационный метод очистки применяют в локальных сооружениях для удаления основной массы загрязнений. Способы флотационной обработки производственных сточных вод: 1)Флотация с механическим диспергированием воздуха. Энергичное перемешивание сточной воды во флотационных импеллерных установках создает в ней большое количество мелких вихревых потоков, что позволяет получить пузырьки определенной величины. Степень диспергирования воздуха зависит от окружной скорости вращения импеллера. Недостатком импеллерных флотаторов является относительно высокая обводненность пены. 2)Флотация с подачей воздуха через пористые материалы.Этот метод отличается простотой аппаратурного оформления процесса и относительно малыми расходами энергии. Воздух во флотационную камеру подается через мелкопористые фильтросные пластины, трубы, насадки, уложенные на дне камеры. Проводится пропусканием воздуха через пористые керамические пластины или колпачки, трубы, насадки, уложенные на дне флотационной камеры. Недостатком метода является возможность зарастания и засорения пор, а также трудности выбора материалов, обеспечивающих выход мелких, близких по размеру пузырьков. 3)Электрофлотация-пузырьки газа образуются при электролизе воды. На катоде происходит восстановление воды с образованием молекулярного водорода, на аноде выделяется кислород. 4)Биологическая флотация применяется для уплотнения осадков сточных вод. Осадок из первичных отстойников подогревается паром в специальной емкости до 35 – 55^ОС и при этих условиях выдерживается несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые флотируют частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. 5)Химическая флотация-для получения пузырьков газа в очищаемую воду добавляются специальные реагенты. При реакции реагентов с водой или загрязнениями воды выделяются газообразные вещества: О₂, СО₂, Сl₂ и другие.

44. Экстракционная очистка сточных вод: теоретические основы, способы проведения процесса. Экстракционная очисткасточных вод основана на распределении загрязняющего вещества между двумя несмешивающимися жидкостями в соответствии с растворимостью в них. Отношение равновесных концентраций извлекаемого вещества в двух взаимно несмешивающихся жидкостях величина постоянная, зависит от химической природы веществ, температуры и других факторов, влияющих на состояние равновесия в рассматриваемой системе. Метод экстракционной очистки целесообразно применять при значительной концентрации растворенных в воде органических веществ (3-4 г/л) или при высокой стоимости извлекаемого вещества. Стадии очистки: 1) подготовка воды перед экстракцией (отстаивание, фильтрование, нейтрализация, охлаждение); 2) интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем) в экстракционных колоннах; 3) регенерация экстрагента из экстракта 4) регенерация экстрагента из рафината.Для успешного проведения процесса экстракции экстрагент должен отвечать следующим требованиям:иметь большое значение коэффициента распределения по отношению к экстрагируемому веществу и малую растворимость в воде; обладать большой селективностью по отношению к одному веществу или групе извлекаемых веществ; не образовывать с водой устойчивых эмульсий; значительно отличаться по плотности от сточной воды; иметь температуру кипения, значительно отличающуюся от температуры кипения экстрагируемого вещества, малую токсичность и взрывоопасность; не взаимодействовать химически с извлекаемым веществом и материалами оборудования; регенерироваться простым и дешевым способом и др.

При ступенчато-противоточной схеме применяются установки, каждая ступень которых состоит из смесителя и сепаратора для разделения воды и экстрагента. Вода и экстрагент по ступеням перемещаются навстречу друг другу таким образом, что на последней ступени почти чистая вода контактирует со свежим экстрагентом, а неочищенная – с концентрированным раствором экстрагируемого вещества на первой ступени. При ступенчатой экстракции роль смесителей выполняют насосы, во всасывающую трубу которых подается экстрагент, или специальные баки. Разделение жидкостей осуществляют в трехкамерных отстойниках. Смесь подается в среднюю камеру, где расслаивается. При этом легкая жидкость перетекает в боковую камеру по переточному патрубку в верхней части перегородки, а тяжелая – в другую боковую камеру через нижний переточный патрубок.

45. Ионный обмен (ионообменная сорбция) в очистке сточных вод: теоретические основы метода, процессы ионообменной очистки. Регенерация ионитов.Это метод очистки сточных вод, основанный на реакции обмена между ионами, находящимися в составе очищаемой воды, и подвижными ионами, входящими в состав полиэлектролита – ионита. Данным методом извлекают из сточных вод соединения мышьяка, фосфора, ионы металлов, ПАВ, радиоактивные вещества. Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на фильтрах непрерывного и периодического действия.В качестве ионитов применяются неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроксиды и соли многовалентных металлов; иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы, лигнина.Наибольшее применение в промышленности находят синтетические органические иониты – ионообменные смолы.

46. Химическая (реагентная) очистка сточных вод.Химическая очистка сточных вод основана на добавлении в сточные воды определенных реагентов, которые могут вступать в химические реакции с загрязнениями, переводя их в менее или нетоксичную химическую форму. Основными методами химической очистки производственных сточных вод являются нейтрализация и окисление.Химическая очистка может применяться как самостоятельный метод очистки, а также перед биологической или физико-химической очисткой. При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам. Нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.Нейтрализации подвергаются сточные воды с рН‹ 6,5 и рН›8,5.Применяют следующие способы нейтрализации сточных вод:1 взаимная нейтрализация кислых и щелочных вод;2 нейтрализация реагентами;3 фильтрование через нейтрализующиематериалы;4 обработка дымовыми газами.Выбор способа нейтрализации зависит от вида и концентрации загрязняющих кислот (оснований),расхода и режима поступления сточных вод на нейтрализацию,наличия реагентов и др. Окисление, как метод очистки, применяют в тех случаях,когда нужно удалить токсичные химические вещества или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод. Для окисления загрязнений применяют различные окислители: хлор, кислород, озон и др.Окисление активным хлором – один их самых распространенных методов очистки сточных вод от цианидов, сероводорода, сульфидов, меркаптанов и др. В качестве окислителя выступает молекулярный хлор, хлорноватистаякислотаHOCl или гипохлорид – ионOCl-Если воду обрабатывают газообразным хлором, то процесс окисления проводят в абсорберах; если хлор или гипохлориты находятся в растворе, то реакция проводится в контактном резервуаре, в котором обеспечивается эффективное перемешивание раствора в течение определенного времени контакта реагента с очищаемой сточной водой. Окисление кислородом воздуха применяется значительно шире, чем окисление активным хлором.Реакция окисления проходит в жидкой фазе при повышенных температуре и давлении. Окисление сульфидов и гидросульфидов протекает через ряд последовательных стадий, состав продуктов зависит от рН среды.Озонирование является эффективным методом очистки сточных вод от многих органических веществ, сероводорода, цианидов.Например, По сравнению с другими окислителями озон обладает рядом преимуществ: его можно получать непосредственно на очистных установках из технического кислорода или кислорода воздуха, при очистке сточная вода не загрязняется солями, процесс поддается полной автоматизации..

47. Биологическая очистка сточных вод. Схемы установок биологической очистки сточных вод.Биологическая очистка- предполагает очистку растворенной части загрязнений сточных вод специальными микроорганизмами(бактериями, простейшими). Заключается в окислении органических загрязнений микроорганизмами. Микроорганизмы используют загрязняющие вещества для образования биомассы или окисляют их, превращая в нетоксичные вещества,поступающие в окружающую среду.Этот метод имеет ряд преимуществ, обусловленных особенностямижизнедеятельности микроорганизмов: 1 широкий спектр удаляемых органических и неорганических соединений,в том числе токсичных; 2 образование простых конечных продуктов, основные из которых: диоксид углерода, нитраты, сульфаты (в аэробных условиях), метан, аммиак, сероводород (в анаэробных условиях); 3 отсутствие вторичного загрязнения воды.Биологически окисляемые загрязнения – это многие органические и некоторые неорганические загрязнения,которые утилизируются микроорганизмами в условиях промышленнойочисткисточных вод.Биологически неокисляемые загрязнения – это загрязнения, для которых невозможно биологическое окисление из-за высокой токсичности загрязнений по отношению к известным микроорганизмам или на современном этапе развития технологии очистки сточных вод не найдены микроорганизмы и не определены условия, при которых в производственных условиях может протекать процесс их биологического окисления.

Биологическая очистка производственных сточных вод проводится в естественных и искусственных условиях. Методы биологической очистки сточных вод в естественных условиях включают почвенную очистку с использованием полей орошения и полей фильтрации, а также очистку сточных вод в биологических прудах. Биологическая очистка в искусственных условиях проводится в аэротенках, окситенках, биофильтрах. Поля фильтрации, поля орошения и биофильтры функционируют за счет почвенных биоценозов, а биологические пруды и аэротенки — за счет биоценозов водоемов.

48. Естественный состав и основные техногенные загрязнения литосферы. Последствия загрязнения литосферы. Нормирование загрязняющих веществ в почве.Литосфера ( земная кора) - верхняя твердая каменная оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу - поверхностью субстрата мантии, устанавливаемой по сейсмическим данным. Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудноразлагаемыхотходов.Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки.Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.Установление предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве в настоящее время находится ещё в самом начале разработки. ПДК установлены примерно для 50 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов, применяемых для защиты растений от вредителей и болезней. Однако почва не принадлежит к тем средам, которые непосредственно воздействуют на здоровье человека, тогда как воздух и вода вместе с загрязнителями потребляются живыми организмами.

49. Обращение с отходами производства и потребления. Классификация отходов. Роль безотходных и малоотходных технологий в процессе обращения с отходами.Отходами производства и потребления принято называть остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.Отходы I класса опасности (чрезвычайно опасные), к ним относятся например, ртутные лампы, отработанные люминесцентные ртутьсодержащие трубки. Отходы II класса опасности (высокоопасные), например отходы, содержащие пыль и/или опилки свинца. Отходы III класса опасности (умеренно опасные): пыль цементная. отходы IV класса опасности (малоопасные): коксовая пыль, отходы абразивных материалов в виде пыли и порошка;отходы V класса опасности (практически неопасные): отходы песка, не загрязненного опасными веществами.Безотходных и малоотходных технологий– такое производство, результаты которого при взаимодействии их с ОС не превышают уровня, допустимого санитарно- гигеиническими нормативами, т.е. ПДК.

50. Способы переработки твердых отходов. Механическая переработка твердых отходов (измельчение, прессование). Обогащение при рекуперации твердых отходов. Термохимическая обработка твердых отходов.Первый, и самый распространенный – сжигание мусора или термическая обработка. Такой способ утилизации отходов используется человечеством уже довольно давно, и его преимущества и недостатки хорошо изучены. Существенными недостатками являются – загрязнение атмосферы, сложность стабилизации процесса сжигания, полное уничтожение ценных компонентов, содержащихся в мусоре. Существенными достоинствами этого метода утилизации отходов является уменьшение их объемов в 10 раз, значительное снижение рисков заражения почв и воды вредными веществами. Второй способ утилизации отходов – компостирование мусора. Этот метод представляет собой биохимический процесс разложения органических составляющих отходов. В процессе биохимической реакции мусор саморазогревается до довольно высоких температур, и таким образом в нем уничтожаются вредные микроорганизмы. Так же преимущество этот способа в том, что в результате процесса компостирования образуются органические удобрения и биотопливо. Третий способ переработки мусора - анаэробная ферментация, которая приводит к получению и утилизации биогаза. Этот метод предотвращает попадание вредных веществ в атмосферу. Четвертый способ утилизации и переработки твердых бытовых отходов – это их сортировка, с извлечением ценных компонентов для вторичного использования. Это метод считается наиболее перспективным. Помимо других значимых и очевидных преимуществ – он позволяет так же наиболее рационально, быстро и эффективно вывозить мусор из городов. Измельчение. Метод измельчения используют для получения из кус­ковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм. При переработке твердых отходов используют агрегаты грубого и тон­кого измельчения: стержневые, шаровые и ножевые мельницы, дезинте­граторы, дисковые и кольцевые мельницы, бегуны. В качестве несущей среды при сухом измельчении чаще всего применяют воздух, реже дымо­вые или инертные газы, а при мокром - воду. Измельчение отходов пласт­масс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах (криогенное измельчение).Методы термической переработки твердых отходов основаны на гетерогенных процессах в системе твердое - газ, твердое - жид­кость - газ и многофазных, осуществляемых при повышенных и вы­соких температурах