Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Сточные воды и их очистка

Сточные воды — это воды, загрязненные производственными и бытовыми отходами и удаляемые с территорий (обычно системами канализации). К сточным водам также относят воды, образующиеся в результате атмосферных осадков в пределах территорий населенных мест и предприятий.

В зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик сточные воды подразделяют на три основные категории:

  • а) производственно-промышленные;
  • б) бытовые (хозяйственно-фекальные);
  • в) атмосферные.

В зависимости от количества примесей производственные сточные воды подразделяют на загрязненные, подвергаемые перед выпуском в водоем (или перед повторным использованием) предварительной очистке, и «условно чистые» (слабозагрязненные), выпускаемые в водоем (или вторично используемые в производстве) без обработки. Для приема и отведения сточных вод с территории населенных пунктов и предприятий существуют системы канализации 1 и канализационные сети. Различают внутреннюю и наружную канализации.

Внутренняя канализация служит для приема сточных вод (в местах их образования) и отведения их в наружную канализационную сеть. Наружная канализационная сеть включает трубопроводы, насосные станции и очистные сооружения.

Системы наружной канализационной сети могут быть общесплавными (все категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов) и раздельными (дождевые и «условно чистые» производственные воды удаляются по одной сети труб и каналов, а бытовые и производственные — по другой).

Отстойник-накопитель для очистки производственно-дождевых и поверхностных вод
Рисунок. 26.7. Отстойник-накопитель для очистки производственно-дождевых и поверхностных вод:
1 — распределительная камера с водосбором; 2 — песколовка для частиц крупностью > 1 мм; 3 — отстойник-накопитель; 4 — отстойник для постоянно отбираемого расхода воды; 5 — боковой водослив для расхода выше максимального (р > 1); 6 — шибер; 7 — в водоем; 8 — водослив (с шибером) на отметке максимального уровня; 9 — решетка для плавающего мусора; 10 — отвод масла; 11 — шланг для отвода воды; 12 — шланг для отвода масла; 13 — поплавковый водозабор; 14 — пандус для бульдозера

Глубина заложения канализационных сетей зависит от глубины промерзания почвы и должна быть достаточной для предохранения труб от разрушения наземным транспортом. Для средней полосы России она составляет около 2 м.

Выбор материала канализационных труб зависит от состава сточных и грунтовых вод и назначения трубопроводов (керамические, асбоцементные, бетонные, железобетонные конструкции и др.).

Ниже приведен перечень технологий и оборудования, используемых для очистки сточных вод.

Отстаивание — медленное расслоение жидкой дисперсной системы на составляющие ее фазы, происходящее под действием силы тяжести. Концентрированный слой у поверхности, возникший при отстаивании, называют сливками; частицы, скопившиеся у дна, образуют осадок. Отстаивание часто сопровождается коагуляцией или флокуляцией. Резервуары или бассейны для отстаивания называют отстойниками. Отстойники (рис. 26.7) очистных сооружений делят на первичные (этап механической очистки) и вторичные (отделение активного ила при биологической очистке).

Осветлитель — сооружение для водоочистки в системе водоснабжения. Служит для удаления из воды взвешенных примесей и коллоидных загрязнений путем пропускания воды осветляемой зоны снизу через слой хлопьевидного осадка, выпавшего ранее под действием коагулянта. Обычная высота слоя осадка не менее 2 м, защитного слоя осветленной воды над ним — не менее 1,5 м. Избыток осадка отводится через осадкоприемные окна или трубы в осадкоуплотнитель.

Декантация 1 — сливание жидкости с отстоявшегося осадка.

Коагуляция 2 — слипание частиц при их столкновении в процессе движения. В результате коагуляции образуются более крупные (вторичные) частицы (это как бы скопление более мелких, первичных частиц; первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей дисперсистой среды).

*1 От франц. decanter — сцеживать, сливать.

*2 От лат. coagulatio — свертывание, сгущение.

Коагуляция может завершиться слиянием частиц — коалесценцией. Коалесценция — самопроизвольный процесс, который в соответствии с законами термодинамики является следствием стремления системы перейти в состояние с более низкой свободной энергией. Для ускорения процесса используются различные способы: повышение температуры (термокоагуляция), введение коагулирующих веществ (коагулянтов) и др.

Минимальная концентрация введенного вещества, вызывающая коагуляцию, называется порогом коагуляции. Коагуляция может наступить и без какого-либо внешнего воздействия на систему (автокоагуляция). Коагуляция широко используется в процессах очистки сточных вод, в борьбе с загрязнением воздушного пространства. В случаях специального приготовления порошков для технологических целей (например, при вдувании реагентов в металл) коагуляция, напротив, нежелательна.

Коагулянты — вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы, вызывает коагуляцию этих частиц. Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). В качестве коагулянтов используют также водорастворимые органические высокомолекулярные соединения (полимеры). В отличие от неорганических коагулянтов их иногда называют флокулянтами.

Коалесценция 1 — слияние капель (или пузырей) при соприкосновении, сопровождающееся укрупнением капель (пузырей) и обусловленное действием сил межмолекулярного притяжения. Это самопроизвольный процесс, сопровождающийся уменьшением свободной энергии системы. Эмульсии и пены в результате коалесценции могут перестать существовать как дисперсные системы и полностью разделиться на две макрофазы: жидкость - жидкость или жидкость - газ.

*1 От лат. coalesce — срастаюсь, соединяюсь.

Отстойники — резервуары или бассейны для выделения из жидкости взвешенных примесей осаждением их под действием силы тяжести при пониженной скорости потока. Для очистки воды в системах оборотного промышленного водоснабжения применяют обычно радиальные отстойники, оборудованные скребковыми механизмами для непрерывного удаления выпавшей взвеси.

Отмучивание — отделение медленно оседающих мелких частиц полидисперсной суспензии от быстро оседающих более крупных и тяжелых частиц путем сливания жидкости, содержащей еще не осевшие частицы, с отстоявшегося осадка. Обычно осуществляют в последовательно соединенных отстойниках (камерах).

Песколовки — устройства для выделения из сточных вод механических примесей (главным образом песка); их устанавливают обычно перед отстойниками. Применяемые горизонтальные песколовки представляют собой железобетонные резервуары, в которых вода движется со скоростью 0,15— 0,30 м/с; продолжительность пребывания воды в резервуаре 30—60 с; песок (крупностью 0,25 мм) выпадает под действием силы тяжести.

Нефтеловушки — бетонные или железобетонные резервуары (горизонтальные отстойники), разделенные продольными стенками на несколько параллельно работающих секций; такие устройства позволяют улавливать до 98 % нефтепродуктов.

Жироловки — резервуары для отделения и задержания из сточных вод жиров, минеральных масел и др. Жировые вещества, содержащиеся в сточных водах, нарушают работу очистных сооружений; попадая в водоем и покрывая тонкой пленкой большие площади водной поверхности, затрудняют доступ кислорода и тем самым тормозят процессы самоочищения водоема. Наряду с этим жиры и подобные вещества являются сырьем, которое может быть переработано для технических целей.

Жироловки устанавливают у выпусков сточных вод из отдельных зданий (заводских столовых, участков, где используют машинные масла, и т. п.). В жироловках (своего рода отстойниках) скорость потока снижают до ~ 10 м/с; продолжительность пребывания сточных вод в них колеблется в широких пределах (от 5 до 15 мин). Задерживаемые жиры удаляются с поверхности насосами или вакуумными установками; при этом жиры подогревают до температуры 45—50 °С.

Флокуляторы, флокуляция 1 — вид коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, образуют рыхлые хлопьевидные скопления (флокулы). Эти процессы ускоряются при введении специальных добавок — флокулянтов. Флокулянты (поликремниевая кислота, полиакриламид и др.) используют в процессах обезвреживания и утилизации сточных вод. Образующиеся при флокуляции хлопья сравнительно легко удаляют отстаиванием или фильтрованием.

Флотаторы, флотация 2 — процесс разделения мелких твердых частиц, основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз (обычно газа и воды) и таким образом отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых) частиц. Флотация, при которой мелкие частицы вместе с пузырьками газа образуют пену, которая затем удаляется, называется пенной флотацией. Существуют также масляная, пленочная, ионная и другие виды флотации.

Метантенк, или метантанк, — железобетонный резервуар значительной емкости (до нескольких тысяч кубических метров) для биологической переработки (сбраживания) с помощью бактерий и других микроорганизмов в анаэробных условиях (без доступа воздуха) органической части осадка сточных вод. Смесь газов, выделяющихся при сбраживании, состоит преимущественно из метана СН4 (до 70 %) и СО2 (до 30 %). Метан обычно сжигают в котельной, т. е. используют для получения пара, которым подогревают сбраживаемую массу.

Септик — сооружение для очистки небольших количеств (до 25 м3, реже до 50 м3 в сутки) бытовых сточных вод; представляет собой подземный отстойник горизонтального типа, состоящий из 1—3 камер, через которые последовательно протекает сточная жидкость. Предварительно обработанные (осветленные) в септике сточные воды подвергаются затем биологической очистке либо на полях подземной фильтрации, либо в песчано-гравийных фильтрах. В септиках задерживается до 90 % взвешенных веществ.

Биологическая очистка заключается в биохимическом разрушении (минерализации) микроорганизмами органических веществ (загрязнений органического происхождения), растворенных и эмульгированных в сточных водах. Микроорганизмы (бактерии) используют эти вещества как источник питания и энергии для своей жизнедеятельности. В процессе дыхания микроорганизмов органические вещества окисляются. В минерализации органических соединений сточных вод участвуют бактерии, которые в зависимости от отношения их к кислороду делятся на две группы: аэробы (использующие при дыхании растворенный в воде кислород) и анаэробы (развивающиеся в отсутствие свободного кислорода).

Аэробная очистка осуществляется обычно в условиях, близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и т. д.).

Охлаждение горячих сточных вод после их использования в качестве охлаждающей среды происходит в процессе очистки и отстаивания. В тех случаях, когда очистка не нужна, для охлаждения обычно используют градирни.

Градирня — в настоящее время этим словом обозначают устройство в системах оборотного водоснабжения для охлаждения воды. Охлаждение происходит в основном за счет испарения воды, стекающей по оросителю в виде пленок или капелек (испарение 1 % воды понижает ее температуру примерно на 6 °С).

Дезинфекция (обеззараживание) — заключительный этап обработки сточных вод. Наиболее распространенный способ — хлорирование — основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микробов. При хлорировании применяют хлор, диоксид хлора, хлорамин и хлорную известь. Необходимые дозы препарата определяют в зависимости от конкретной ситуации.

Страница 2 из 2. Вернуться на первую >>

Источник [6] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Охрана природы и ресурсосбережение в металлургии
Вернуться на главную: Черная металлургия