Химические и физико-химические методы очистки сточных вод

Введение

Вот уже тысячи лет человечество пользуется водой, которая играет ключевую роль в существовании жизни на нашей планете. Больше 70% поверхности земного шара покрывают моря и океаны. Состояние пресной воды на планете вызывает беспокойство и является огромной проблемой, которую пытаются решить экологи и специалисты.
В условиях грандиозного развития промышленности, окружающая
среда находится в плачевном состоянии. В первую очередь загрязняется воздух и вода.
Развитие городов, увеличение населения на планете безусловно сказывается на проблеме обеспечения чистой водой, потребности в которой возрастают с каждым годом. Значительная часть использованной хозяйственно-бытовым способом воды возвращается в водоемы подвидом сточных вод.
Вопрос очистки сточных вод сегодня является актуальным во всем мире. Ведущие специалисты в сфере экологии борются с проблемой очистки сточных вод, пытаясь найти все новые решения.


1. ПОНЯТИЕ СТОЧНЫХ ВОД. ИХ ВИДЫ И ОСОБЕННОСТИ

Сточные воды — это атмосферные воды и осадки, то есть талые и дождевые, а также воды от полива уличных растений и воды, которые отводятся в водоёмы с предприятий и населённых пунктов через систему канализации либо самотёком, имеющие ухудшенные свойства вследствие деятельности человека.
Одной из основных причин загрязнения природных водоемов является попадание в них сточных вод. Все крупные населенные пункты сегодня оборудованы специальными системами для сбора сточных вод, многие из них оснащены системами отведения и очистки сточных вод.
Все стоки содержат в своем составе загрязнения, именно поэтому они требуют очистки. Но для того, чтоб правильно очистить сточные воды, нужно знать их состав, а он бывает разный.
Для очистки бытовых и промышленных сточных вод должны применяться разные методы.
Также классифицировать сточные воды можно и по видам загрязнений:
- механические (воды с примесью нерастворимого мусора);
- химические (сточные воды, имеющие органические или неорганические примеси. Бывают токсичными и нетоксичными);
- биологические (содержат в составе бактерии, грибки и прочие патогенные примеси);
- радиоактивные (стоки, загрязненные радиоактивными продуктами).
Также, особое внимание стоит уделить классификации сточных вод по видам происхождения. Они бывают:
- атмосферные (дожди);
- производственные (продукты деятельности предприятий)
- бытовые (сточные воды из домов).
Самыми чистыми можно считать дождевые (атмосферные) стоки, так как они не содержат каких-либо примесей органического и химического происхождения. Но такие стоки влекут за собой много уличного мусора и поэтому нуждаются в очистке, которая проводится методом фильтрации от механических элементов.
Вопрос очистки производственных стоков является более глобальным, так как такие сточные воды содержат органические и неорганические примеси.
Обработка бытовых стоков заключается очищении от бактерий и органических примесей.

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД

Для правильного определения метода очистки сточных вод следует определить их состав. Делается это с помощью показателей, характеризирующих свойства воды без определения отдельных веществ. То есть, оценка проводится суммарно (запах- есть или нет, цвет- есть или нет).
Для выяснения состава сточных вод используется санитарно-химический анализ, который включает химические, физико-химические и санитарно-биологические показатели. Для выполнении полной процедуры анализа сточных вод оцениваются такие показатели как: температура, наличие запаха, наличие цвета, прозрачность, уровень кислотности, сухой остаток, содержание азотных соединений, фосфатов, сульфидов, хлоридов, наличие тяжелых металлов, радиоактивных и токсических веществ, содержание поверхностно активных веществ, нефтепродуктов, растворенного кислорода, вычисление микробного числа, присутствия бактерий группы кишечных палочек, яиц гельминтов.
3.МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИТКИ СТОКОВ
Вода в водоемах имеет свойства к самоочищению, но это занимает очень много времени, да и с большим количеством примесей природе вряд ли удастся справиться. Именно из-за присутствия в сточных водах различных видов примесей, использовать стоки без очистки запрещено.
Способы, которыми обрабатывают сточные воды, можно разделить на несколько групп, это:
-механические;
- физико-химические;
- химические;
- биологические.
В данном реферате я предлагаю детально рассмотреть два вида очистки сточных вод: химический и физико- химический.
Задачами физико-химических способов очистки сточных вод являются: удаление мелкодисперсных твёрдых элементов, выведение растворённых веществ неорганического характера, расщепление трудноокисляемых элементов и разложение органики.
Такие способы очистки сточных вод должны включать следующие функции: нейтрализацию, окисление и восстановление

.
Физико-химические являются эффективными в случае, когда используются для очистки воды, загрязненной трудноудаляемыми загрязнениями или в случае необходимости глубокой очистки жидкости.
Преимуществами физико-химических методов очистки являются:
- тщательная очистка;
- эффективное разрушение неокисляемых токсинов;
- возможность принимать большие объемы стоков;
- использование полностью автоматизированных процессов;
- отсутствие необходимости применения больших резервуаров для очистки;
- возможность рекуперации веществ.
Недостатками такого метода очистки можно назвать:
- образование, в некоторых случаях, побочных токсичных продуктов.
- необходимость применения довольно дорогого оборудования.
Физико-химические способы очистки стоков наиболее часто используются в промышленных производственных процессах. Использование таких методов очистки является нерациональным на частном уровне или в системах автономной канализации.
Важно знать, что физико-химические методы не используются в качестве самостоятельных.
Среди множества подвидов физико-химических способов очистки сточных вод можно выделить следующие:
- коагуляция;
- флотация;
- ионизация; коагуляция;
- флокуляция;
- абсорбция;
- экстракция;
- сорбция;
- диализ.
Очистными сооружениями не используется весь комплекс физико-химических методов очистки: избирательно выбирается одна или несколько технологий, которые могут решить задачи очистки стоков, учитывая их состав. Перед использованием физическо-химических методов выполняется механическая очистка, а после -и биологическая.
Коагуляция – сгущение определённых элементов и частиц в жидкости, образование крупных частиц из мелкодисперсных. Метод подразумевает добавление в жидкость активных коагулянтов, которые активируют процессы формирования крупных соединений. Следствием такой процедуры является выпадение образованных таким образом структур в осадок. В качестве коагулянтов применяются специальные виды солей или металлы. Метод коагуляции часто используется в качестве одного из этапов очистки на промышленных предприятиях. После завершения этапа коагуляции, стоки проходят механическую очистку от осадка.
Электрохимическая коагуляция является видом коагуляции. Для её проведение используются электролиты, на которые подаётся ток.
Флокуляция- это разновидность процессов коагуляции. В качестве флокулянтов используются высокомолекулярные соединения- органические и неорганические. После завершения реакции очищенная жидкость выводится дальше, а образовавшиеся хлопья убираются с помощью механических приспособлений.
Сорбция- поглощение загрязнений жидким или твёрдым телом (сорбентом). Подвидами этого метода является адсорбция (поглощение сорбентом поверхностных слоёв загрязнений) и абсорбция (объёмное поглощение по всему пространству загрязнений). Сорбция является эффективным и универсальный способом очистки, недостатком которого является высокая стоимость.
Абсорбция- процесс химических реакций, при которых одно вещество поглощается другим. В результате реакции абсорбирующий материал увеличивается в объёме и массе, изменяются его физические характеристики. В качестве эффективного абсорбента наиболее широко используется активированный уголь, реже- торф и глины. Такой метод имеет ряд преимуществ- одновременная обработка большого количества стоков, возможность удаления определённых видов загрязнений, а также последующая регенерация абсорбента и абсорбирующего вещества. При применении абсорбции эффективность очистки достигает 95%.
Флотация- производится под действием кислорода и реагентов, которые перемешивают и связывают массу загрязнений, таким способом удаляются продукты переработки нефти, масел и т.д. Образовавшаяся пенистая плёнка легко удаляется механическим путём.
Экстракционный метод основывается на различных свойствах, благодаря которым жидкости не имеют возможности растворяться друг в друге. В стоки добавляется другая жидкость, свойства которой позволяют удалять и расщеплять органические элементы. Принцип основан на закономерностях распределения, когда при соприкосновении двух не растворяющихся друг в друге жидкостях, вязкие вещества из одной начинают перераспределяться на другую. Таким образом, из стоков выводятся загрязнения органического характера. Метод эффективен в производственной очистке стоков, где в стоках находится большое количество полезной органики (фенолы, жирные кислоты).
Эвапорационный метод подразумевает применение термической и паровой обработки. Стоки нагреваются до температуры кипения и обрабатываются парами. Пар вбирает примеси, которые при этом испаряются. В специальном резервуаре из паров выделяются загрязнители, а сам газ используется по циклу далее. Метод обладает рядом преимуществ- он экономичен, технически прост, не нуждается в применении реагентов.
Ионный метод является эффективным для очистки высокотоксичных стоков