Заполнить опросный лист
Содержание статьи (кликни для быстрого перехода в нужный раздел):
В XXI веке проблема загрязнения окружающей среды выходит на первый план. Проблема связана в первую очередь с несанкционированным сбросом сточных вод в природные источники. Государство обращает внимание на незаконную утилизацию бытовых и промышленных отходов. Ежегодно принимаются новые директивы в отношении необходимости переработки и утилизации стоков перед их сбросом.
Руководители промышленных предприятий обязаны установить очистные сооружения, на этих установках сточная вода перерабатывается, а затем в очищенном виде сбрасывается в водоемы, которые для этого предназначены.
На этом фоне сложно переоценить значение эффективности утилизации сточных вод. Для расчета этого показателя предназначены специальные формулы. На основе точных вычислений можно выбрать технологию очистки, чтобы с максимальной степенью гигиенической эффективности очищать стоки от примесей.
Формула оценки эффективности очистки стоков
При расчете эффективности процесса используют следующую формулу:
hi = (сi ci вых)/ сi, где:
ci концентрация конкретной примеси, образующаяся на входе в очистное сооружение (мг/л);
ci вых концентрация этой примеси на выходе из устройства, (мг/л).
В зависимости от сложности состава загрязнений выбирают методику, которая наилучшим образом решает задачу утилизации стоков. В формулу можно подставить значения концентрации веществ, которые обычно составляют вредные примеси. К этим веществам относятся нефтепродукты, фенолы, другие химические соединения.
При расчетах используются также математические формулы для вычисления состава веществ, при помощи которых происходит процесс очистки: к ним относят железо, медь, азот, биологические компоненты. Окончательные расчеты показывают значение гигиенической эффективности операций очистки по той или иной технологии.
Методы утилизации загрязнений
Развитие инновационных технологий позволяет применять несколько методов очистки. Сточные воды можно очистить механически, с применением законов физики, а также химических веществ, которые растворяют вещества в жидких отходах.
Выбор способа основывается в первую очередь на степени загрязнений. К примеру, для нефтехимического предприятия недостаточно механических процессов по фильтрации воды, так как в ней содержатся агрессивные вещества, которые требуют переработки. Напротив, для ливневых стоков, которые не проходят по загрязненным территориям, достаточно применить методику фильтрации.
Другим основанием к выбору методики является экономическая целесообразность. Нет смысла устанавливать сложную и дорогостоящую очистную установку в месте, где не ожидается сильно загрязненных стоков.
На фоне модернизации технологий новое значение приобретают биологические методики. Разработанные на основе правил защиты окружающей среды они наилучшим образом справляются с поставленными задачами. Далее рассмотрим особенности каждого метода очистки и степень эффективности их применения.
Методики очистки: особенности
Развитие науки и техники позволило применять несколько способов очистки сточных вод. От выбора технологической методики зависит оценка эффективности процесса и результат утилизации стоков. Хорошим результатом их переработки является 95–98% очистки загрязнений в сточных водах.Наиболее востребованными методами являются следующие:
- механический: когда примеси удаляются с поверхности загрязненных жидкостей при помощи фильтров и других приспособлений. К ним также относятся решетки, способные задерживать крупные фракции мусора, а также листву, палки, камешки и т.д. Методика подходит для переработки ливневых стоков, которые не загрязнены ядовитыми химикатами. Для промышленных отходов требуются другие способы;
- физико-химическим способом удаляют загрязнения в промышленных жидких отходах. Эта технология предполагает использование физических процесов. Применяют коагуляцию, основанную на внесении в очистные установки солей аммония и железа. Флокуляция происходит под влиянием добавок диоксида кремния и синтетического полиакриламида, а также добавляют реагенты и поддерживают заданную температуру. Адсорбция: технология, основанная на способности некоторых веществ поглощать вредные примеси. К таким веществам относят активированный уголь, торф, силикатные материалы. Экстракционный метод предполагает применение экстракта: соединения двух компонентов. Вредные примеси концентрируются в экстракте, а потом удаляются вместе с ним. Технология ионного обмена особенно эффективна при высоком содержании токсикантов в составе сточных примесей;
- биологические методы предполагают применение микроорганизмов, под воздействием воздуха бактерии вступают в контакт с примесями, разлагая их. Биологическое очищение загрязнений происходит в аэротенках, некоторые из них оснащены специальным компрессорным оборудованием для подачи воздуха и откачки отработанной воды. Разработчики относят эту технологию к передовым, что связано с ее экологической чистотой и безотходностью процесса утилизации. На выходе оказывается чиста вода, которая может использоваться для технического полива и других хозяйственных нужд;
- химическая технология с применением реактивов: озона, хлора, соды, извести, кислот. Реактивы способны преобразовать вещества, содержащиеся в загрязненных средах, во взвеси, которые легко удаляются с поверхности загрязненной воды. Очистка стоков химическим способом предполагает проведение химических реакций нейтрализации и окисления. В первом случае кислоты и щелочи можно смешивать в виде жидкостей, при окислении реагентами выступают озон, калий, хлор и др. Озон дорогостоящий реагент, взрывоопасен, поэтому его нечасто применяют в комплексах очистки.
Перечисленные методики можно сочетать, добиваясь максимальной степени эффективности на каждом из объектов.
Подготовка реагентов в основе расчета эффективности процесса очистки
Эффективность применения очистных технологий зависит от качества реагентов и их правильного соединения в условиях функционирования очистной установки. От правильного выбора формул для подготовки реагентов зависит не только степень очистки, но и эффективность работы очистного оборудования. Таким образом появляется возможность экономить ресурсы, заранее рассчитать их количество.
Для проведения процессов применяются коагулянты: сульфат алюминия, хлорид алюминия и железа, другие составляющие. Используются также сульфаты железа, соли алюминия, смешанные с солями железа. Реже в качестве коагулянтов применяют алюмоаммонийные и алюмокалиевые квасцы. Для их подготовки используют электрохимический способ, эксплуатационные показатели коагулянтов таким образом улучшаются. Главными критериями подготовки химических реагентов являются электропроводность, степень помутнения, возможность проведения окислительно-восстановительных реакций.
Научные исследования в этой области ведет ВНИИ Водгео, в институте подготавливают современные системы для смешивания и подготовки реагентов. Внимание уделяется автоматизации рабочих операций по подбору веществ и их смешиванию, что позволяет модернизировать процессы очистки и сократить производственные расходы.
ВНИИ Водгео занят также разработкой дозирующих технических комплексов для своевременного добавления коагулянтов и флокулянтов. Дозаторы раегентной очистки должны надежно подавать растворы, содержащие взвешенные частицы и осадки. Если используются растворы реагентов, которые были предварительно осветлены, понадобится установка насосов, работу этих агрегатов регулируют вручную. Реагентные растворы предварительно очищают, иначе рабочие механизмы насосов могут быть забиты частицами загрязнений.
Оптимизация процесса подготовки растворов
В процессе подготовки коагулянтов и флокулянтов важна экономическая составляющая. Для очистных сооружений требуются сотни тысяч тонн химических веществ. Их использование необходимо регулировать, для чего созданы научные методики. Регулирование количества реагентов сложная задача, так как не всегда имеется возможность предугадать, сколько примесей нужно утилизировать, и какого качества стоки поступят на переработку.
Эффективность переработки грязной воды в очистных сооружениях определяется показателем плотности структуры коагулянта. Увеличение прочности или плотности веществ можно достигнуть воздействием на них гидродинамических условий перемешивания, а также повышением количества коагулянта или флокулянта. Важно при этом точно рассчитать дозу реагента перед помещением его в воду и для обработки в дальнейшем загрязненной воды электрохимическим способом. Если дозу удастся рассчитать с высокой точностью, то можно добиться оптимизации значений плотности тока и подобрать нужный временной период для обработки, который находится в зависимости от состава сточных вод.
Применяя технологии математического моделирования, можно рассчитать оптимальный режим электрохимической обработки. Современные механизмы автоматического замера количества реагентов позволяют рассчитывать и поддерживать только их расход. Поддержание оптимальной дозы реагентов для следования качественным параметрам процесса коагуляции пока еще не представляется возможным. Ученые продолжают исследования.
