Очистка загрязненных (сточных) вод

Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на четыре группы: механические, химические, физико-химические, биологические.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение содержания взвешенных веществ в воде на 90 %, а органических – на 20 %. Сооружения для механической очистки сточных вод представляют собой решетки, песколовки, усреднители, отстойники, фильтры, нефтеловушки.

К химическим методам очистки сточных вод относят химическую нейтрализацию, окисление и восстановление загрязняющих веществ. Химический способ очистки может использоваться на стадии предварительной очистки перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод. Химическая очистка связана с использованием различных реагентов, которые вводятся в стоки и вступают во взаимодействие с вредными примесями. При этом последние окисляются или восстанавливаются с получением малотоксичных веществ либо переводятся в малорастворимые соединения и отделяются в виде осадков, которые захороняют, складируют или используют как сырье.

К физико-химическим методам очистки относятся коагуляция, адсорбция, флотация, экстракция, ионный обмен, диализ и др. Для коагуляции используют соли алюминия и железа. Коагулирующее действие есть результат гидролиза указанных солей, который происходит вслед за их растворением и приводит к образованию хлопьев гидроксидов металлов. Оседая под действием силы тяжести, хлопья способны улавливать растворенные частицы загрязняющих веществ, агрегировать их и увлекать в осадок. Флотация применяется для очистки производственных сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые частицы. Процесс флотации заключается в насыщении толщи воды газовыми пузырьками (чаще воздушными), прилипании загрязняющих частиц к поверхности раздела газовой и жидкой фазы с образованием своеобразных комплексов, всплывании этих комплексов на поверхность обрабатываемой сточной воды и механическом удалении образовавшегося пенного слоя, содержащего загрязнители. При адсорбции происходит поглощение твердым веществом компонентов сточной воды. Материал, на поверхности или в объеме пор которого происходит концентрирование поглощаемого вещества, называют сорбентом, а само вещество – сорбатом. Сорбционные явления основаны на физическом и химическом взаимодействии сорбата и сорбента.

Биологические методы очистки применяется в первую очередь для очистки сточных вод, содержащих органические загрязнители. Сущность метода заключается в минерализации органических загрязнителей активным илом. Активный ил – это скопление бактерий, простейших организмов, водорослей, использующих органические соединения сточной воды, прежде всего в качестве источников углерода в процессе питания. Естественная биологическая очистка осуществляется на полях орошения, полях фильтрации, в биологических прудах, искусственная – в аэротенках и биофильтрах.

Цель работы: осуществить очистку модельного стока, содержащего красители и взвешенные вещества; оценить эффективность используемых методов очистки.

Материалы и оборудование: колонки для очистки загрязненной воды методом фильтрации, загрузочный материал (песок, древесные опилки, асбестоцементная стружка и т.д.), емкости для сбора фильтрата объемом 250 мл, цилиндры (500 мл), модельные загрязненные воды (содержащие механические примести и краситель), секундомер, шкала цветности.

Порядок выполнения работы

1. Очистка воды методом отстаивания

Налить 300–500 мл предварительно перемешанной загрязненной воды в мерный цилиндр. Наблюдать изменение столба осветленной жидкости во времени. Построить кривую зависимости высоты столба осветленной жидкости, мм, от времени, мин. Рассчитать степень очистки, %, определив отношение высоты столба очищенной жидкости к высоте столба анализируемой пробы воды.

2. Очистка воды методом фильтрации

Собрать две фильтрационные установки. Заполнить их на высоту
5–10 см загрузочным фильтрующим материалом (песок, опилки, стружки, шелуха подсолнечника и т.д.). Медленно пропустить 200 мл загрязненной воды через предварительно смоченный водой фильтрующий материал, собрать фильтрат. Фильтрат налить в цилиндр с ровным плоским дном. Высота столбика воды должна быть равна 10 см. Рассмотреть пробу в цилиндре сверху на белом фоне при рассеянном дневном освещении. По шкале цветности определить изменение интенсивности окраски очищаемой воды относительно контроля (исходный раствор). Рассчитать эффективность очистки по изменению концентрации красителя в растворе (концентрации соотнесены с интенсивностью окраски и указаны на шкале цветности) до и после фильтрации.