Защита гидросферы

РАЗДЕЛ 4. ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ. ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

ЛЕКЦИЯ № 4.

Мероприятия по защите поверхностных вод от загрязнения:

1. внедрение систем оборотного водоснабжения. Наиболее действенный способ защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами;

2. очистка сточных вод.

При механической очистке путем процеживания, отстаивания и фильтрования из производственных сточных вод удаляются до 90% нерастворимых примесей (песок, глинистые частицы и др.), из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками.

Химические способы - нейтрализация и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят реагенты (известь, аммиак), во втором — окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных компонентов.

При физико-химической очистке используются:

а) коагуляция — введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

б) сорбция — способность веществ (активированный уголь, цеолиты, силикагель и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно из­влечение из сточных вод ценных растворимых веществ и по­следующая их утилизация;

в) флотация — пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пу­зырьки захватывают при движении вверх поверхностно-актив­ные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бу­мажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использо­вать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак и т. д.).

3. обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и пр. Наиболее распространен­ным способом борьбы с бактериальным загрязнением метод обеззаражива­ния воды хлором. Однако оказа­лось, что хлорирование воды несет в себе серьезную опасность для здоровья людей.

[из лк по ЭКОЛОГИИ – только из «Коробкин, Передельский»]

Рассмотрели виды загрязнений и способы очистки:

механическое, химическое, бактериальное, тепловое загрязнение;

механические химические, физико-химические, биологические (биохимические) методы очистки.

Рассмотрим, в каких случаях (при каких загрязнениях) применяются перечисленные выше способы очистки сточных вод. Для этого остановимся на составе сточных вод, на том, какие типы «стоков» выделяют.

Категории сточных вод:

1. хозяйственно-бытовые.

Поступают от жилых домов, бытовых производственных помещений и пр. Подразделяются на фекальные и хозяйственные. Содержат микроорганизмы, органические загрязнения (это примеси растительного и животного происхождения - белки, жиры, углеводы), неорганические примеси (это минеральные загрязнения - кварцевый песок, глина, соли, кислоты, минеральные масла).

2. производственные. И минеральные, и органические примеси. Соотношение примесей зависят от характера производства.

3. атмосферные. Талые, поливочные. Из неорганических примесей - высокая концентрация кварцевого песка, глины, мусора, нефтепродуктов. Наблюдаются органические вещества.

Используется понятие «городские сточные воды» - смесь бытовых и производственных сточных вод.

Выделяют четыре группы примесей в соответствии с размером частиц.

1. нерастворимые в воде грубодисперсные примеси. Нерастворимыми могут быть примеси органической или неорганической природы. К этой группе относят также микроорганизмы (простейшие, водоросли, грибы), бактерии и яйца гельминтов. Они могут выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды. Значительная часть загрязнений этой группы может быть выделена из воды в результате осаждения.

2. вещества коллоидной степени дисперсности с размером частиц менее 10^{-6 см. Примеси этой группы образуют с водой системы с осо­быми молекулярно-кинетическими свойствами. К этой группе относятся и высокомолекулярные соединения, так как их свойства сходны с коллоид­ными системами. В зависимости от физических условий, примеси этой группы способны изменять свое агрегатное состояние. Малый размер час­тиц их затрудняет осаждение под действием сил тяжести. При разрушении} устойчивости примеси выпадают в осадок.

3. примеси с размером частиц менее 10^{-7 см. Они имеют молекулярную степень дисперсности. При их взаимодействии с водой образуются растворы. Для очистки сточных вод от таких примесей применяют биологические и физико-химические методы.}

4. размер частиц менее 10^{-8 см, ионная степень дисперсности. Это растворы кислот, солей и оснований. Частично удаляются из воды с помощью биологической очистки. А для снижения концентрации солей используют физико-химические методы очистки: ионный обмен и т.д.}

Сооружения механической очистки сточных вод являются первой стадией. При механической очистке городских сточных вод удается задержать до 60% нерастворенных за­грязнений. Первым элементом механических очистных сооружений являются решетки, улавливающие из сточных вод крупные, нерастворенные, плавающие загрязнения органического и минерального происхождения. Попадание таких от­ходов в последующие очистные сооружения может привести к засорению труб и каналов, поломке движущихся частей обору­дования, т. е. к нарушению нормальной работы. Далее устанавливаются аппараты, предназначенные для осаждения примесей из стоков (песколовки, отстойники, фильтры, илоуплотнители, нефтеловушки, смоложиромаслоуловители); их работа основана на гидродинамических закономерностях процесса отстаивания или на процессах всплывания. При отстаивании наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и мелких частиц. Производственные сточ­ные воды, содержащие примеси с плотностью меньше плотно­сти воды (всплывающие примеси) — нефть, смолы, масло, жиры и другие им подобные — очищают также отстаиванием в неф­теловушках, смоло- и маслоуловителях.

Химические и физико-химические методы, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод. Эти методы для очистки городских сточных вод используют весьма редко (с учетом технико-экономических показателей). На городских очистных сооружениях – как правило, на стадиях доочистки.

К таким методам очистки производственных сточных вод относятся: реагентная очистка, сорбция, экстракция, дегазация, ионный обмен, флотация, хлорирование, озонирование, электродиализ и др. (+ электрохимические методы очистки – электролизеры, установки для электрокоагуляции, обрабатываемая вода протекает между электродами).

Биологическая очистка больших количеств сточных вод обычно осуществляется в аэротенках — емкостных проточ­ных сооружениях со свободно плавающим в объеме обрабаты­ваемой воды активным илом, бионаселение которого.использу­ет загрязнения сточных вод для своей жизнедеятельности.

Биофильтры. В этих сооружениях биоразлагаемые органиче­ские вещества жидких отходов сорбируются и окисляются в условиях популяций бактерий, образующих биологическую пленку на поверхности насадки. Для орошения насадки вода с загрязнениями периодически или непрерывно по­дается в верхнюю часть сооружения через неподвижные раз­брызгиватели (спринклеры) или реактивные вращающиеся во­дораспределители.

Конструкции аппаратов рассмотрим на практических занятиях.

В процессе очистки сточных вод об­разуются осадки, которые подвергаются обезвреживанию, обеззаражива­нию, обезвоживанию, сушке, возможна последующая утилизация (например, сжигание, пиролиз) осадков. Если по условиям сброса сточных вод в водоем требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки.

[из лк по ПР и АПП, в частности, из книг: «Родионов»; «Воронов: Водопотребление и водоотведение» -???]