Який метод очищення стічних вод необхідно застосовувати на підприємстві?

Для того щоб зрозуміти який саме метод  очищення стічних вод необхідно застосовувати на підприємстві необхідно здійснили лабораторні дослідження води щоб визначити  концентрації та  шкідливості домішок.

Домішки у воді різноманітні, тож їх класифікують за різними критеріями. 

За природою:

• мінеральні – частинки піску, глини, руд, шлаків, мінеральні масла, солі, кислоти;
• органічні – забруднення рослинного, тваринного і штучного походження;
• рослинні – залишки рослин, водоростей, продукти їх розкладання;
• тваринні – фізіологічні виділення людини і тварин, залишки тканин тварин, клейові речовини;
• штучні – органічні домішки, що утворюються, наприклад, із продукції підприємств органічної хімії, харчової промисловості та багатьох інших видів виробництв;
• біологічні – мікробні домішки, представлені мікроорганізмами, до яких відносять мікроскопічні водорості і гриби, бактерії і віруси, часто звані мікрофлорою. До мікрофауни відносять інфузорій, жгутикових, черв’яків, рачків.

За ступенем розчинності:

• нерозчинні (зважені) – частинки піску, глини, мулу;
• розчинні:

– колоїди – розчини, в яких частинки мають прозорий вид; окремі частинки можна побачити за допомогою мікроскопа – їх розмір сягає від 1 до 150 нм;

– істинно розчинні молекули та іони – однорідні системи, в яких частинки розчиненої речовини не можна побачити навіть за допомогою мікроскопа (істинний розчин NaCl). 

За фазовим станом:

• тверді (глинисті частинки, водорості);
• рідкі (емульсії, нафтопродукти, жири);
• газоподібні (гази в нерозчиненому стані).

Домішки води класифікують також за походженням:

• природні
• штучні

за щільністю щодо води

плаваючі, \потопаючі та зависаючі), іншими ознаками.

Також можна виділити особливий вид забруднень – «тепловий», що характеризується підвищеною температурою після відводу води від охолодженого обладнання. Підвищену температуру мають також природні термальні води (до 50°С і вище). 

Очищення стічних вод – це руйнування або видалення з них певних забруднюючих речовин, знезараження та видалення патогенних мікроорганізмів. 

Методи очищення стічних вод:

• механічні (проціджування, подрібнення, відстоювання, фільтрування);
• хімічні (окислення, нейтралізація, відновлення, коагуляція, флокуляція);
• фізико-хімічні (флотація, сорбція, екстракція, евапорація, іонний обмін, електрохімічні методи (електрокоагуляція, електроосмос, електродіаліз));
• біологічні (біофільтри, біологічні ставки, аеротенки);
• комбіновані.

• Механічні методи очищення.

Найпростіший спосіб очищення води. Забезпечується вловлюванням частинок нерозчинених речовин за рахунок різниці розмірів самих частинок і каналів фільтра, по яких протікає вода. Механічна фільтрація широко застосовується на муніципальних станціях водоочищення. Цей вид очищення особливо актуальний у разі забору води з відкритих джерел (річок, озер, водосховищ). У міських квартирах механічна фільтрація представлена використанням предфільтрів (фільтрів попереднього очищення).

• Хімічні методи очищення

Застосовуються для виділення зі стічних вод розчинних неорганічних домішок. Використовуються процеси переводу розчинних та зважених домішок у нерозчинну форму або їхнє повне розкладання до безпечних складових за допомогою речовин, що додаються у воду. Під час обробки стічних вод реагентами відбувається їх нейтралізація, знебарвлення і знезаражування. У процесі хімічної очистки може накопичуватися досить велика кількість осаду, який потім видаляють за допомогою фільтрування або фізичним методом.

• Фізико- Хімічні методи очищення

Коагуляція – це процес укрупнення диспергованих частинок внаслідок їх взаємодії і об’єднання в агрегати. При очистці стічних вод її використовують для прискорення осадження тонкодиспергованих домішок і емульсованих речовин. Коагуляція може проходити самовільно під впливом хімічних і фізичних процесів і це явище має велике значення для самоочищення водних джерел. Під час коагуляції додають такі коагулянти, як неорганічні солі алюмінію або заліза, які нейтралізують зважені частинки.

Флокуляція – це процес агрегації завислих частинок при додаванні в стічну воду високомолекулярних сполук, які називаються флокулянтами.

 На відміну від коагуляції, при флокуляції агрегація проходить не тільки при безпосередньому контакті частинок, але і внаслідок взаємодії молекул адсорбованого на поверхні частинок флокулянту.

Додають флокулянт, такий як органічний полімер, який бере участь у зв’язуванні та зміцненні флокулів. Це також збільшує вагу флокулів і збільшує швидкість осідання

Поділяються флокулятори  на гідравлічні та механічні пристрої.

У гідравлічних флокуляторах створення вихрових потоків відбувається за рахунок природного руху рідин у трубах або змішувачах.

У флокуляторах механічного типу турбулентний (вихровий) рух рідини утворюється за рахунок зовнішніх факторів, за допомогою мішалок різної конструкції. При цьому швидкість як природних, так і штучних потоків повинна бути розрахована таким чином, щоб виключити можливе руйнування утворених пластівцевих згустків. Флокулятор – це не просто вигнута пластикова труба, це обладнання, спроектоване для ефективного утворення пластівців та їх подальшого збереження, а не руйнування, чим відрізняються флокулятори від невідомих виробників.

Найчастіше флокуляція є продовженням коагуляції, коли спочатку під впливом розчинених у воді солей – коагулянтів утворюються дрібні згустки суспензій, що вилучаються, а потім, під дією полімерних флокулянтів, поданих по черзі, утворюються вже великі просторові пластівеподібні структури. Великі та об'ємні пластівці значно простіше відокремлюються від рідини, ніж дрібніші утворення, отримані внаслідок коагуляції. Крім цього процесу поділу отриманої твердої фази сприяє додаткова аерація, тобто насичення потоку повітрям.

Флотація

• плівкова флотація
• пінна флотація
• вакуумна флотація
• компресійна флотація
• адгезійна сепарація
• йонна флотація
• хімічна флотація
• Електрофлотація
• пінна сепарація
• йонна флотація
• соляна флотація
• масляна флотація
• флотація з носієм. 

Сорбційний метод очищення полягає в пропущенні газу або рідини через посудину, заповнену сорбентом (сорбційний фільтр). Якщо режим фільтрації та сорбент обрані правильно, то досягається бажаний результат – видалення з газу або рідини шкідливих домішок. Саме так працюють протигази й фільтри для води. Активоване вугілля – найбільш широко використовуваний сорбент. 

Метод іонного обміну – це специфічний випадок сорбції заряджених частинок (іонів), коли поглинання одного іона супроводжується виходом у розчин іншого іона, що входить до складу сорбенту. При цьому іон, присутність якого у воді небажана, фіксується на сорбенті. Таким чином, відбувається «заміщення» одних іонів («шкідливих») на інші («нешкідливі»). Найчастіше в процесі водоочищення іонний обмін використовується для видалення з води катіонів важких металів (наприклад, свинцю), що становлять небезпеку для здоров’я людини, а також для позбавлення від нітратів. 

Електрохімічний метод очищення заснований на складних окисно-відновних реакціях, які відбуваються у воді під впливом сильного електричного струму і призводять до утворення так званої «живої» та «мертвої» води. Цей спосіб економічний, бо дозволяє досягти високої продуктивності за невеликих витрат. Метод дозволяє очистити воду від усіх мікроорганізмів, але при цьому руйнується також частина органічних речовин. Крім того, оскільки точний склад вихідної води невідомий, ніхто не знає, як під впливом сильного електричного струму речовини, що містяться у воді, відреагують між собою. У результаті цих реакцій можуть вийти зовсім «неїстівні» з’єднання. 

Дистиляція – менш поширений метод очищення води, що полягає у випаровуванні рідини з подальшою конденсацією пара. При цьому відбувається поділ рідких багатокомпонентних сумішей на різні за складом фракції шляхом часткового випаровування суміші і конденсації утвореного пару.  

Зворотний осмос – метод очищення води за допомогою зворотноосмотичної мембрани. Вода пропускається через мембрану (своєрідне «сито»), пори якої пропускають воду, а не розчинені в ній домішки (правда, установка не пропускає ніякі домішки, ані шкідливі, ані корисні). Система зворотного осмосу дозволяє отримувати воду дуже високого ступеня очищення (близьку до дистильованої). Зворотним осмосом можна видаляти з води навіть одновалентні іони, наприклад, іони натрію і хлору.

Зворотньоосмотичні установки обов’язково повинні містити активоване вугілля, бо сама мембрана не затримує низькомолекулярну високолетку органіку (типу хлороформу) і бактерії. Якість води, профільтрованої такою установкою, стабільна.

• Біологічні.

Біологічні методи очищення застосовуються для виділення тонкодисперсних і розчинених органічних речовин. Вони засновані на здатності мікроорганізмів використовувати для харчування органічні речовини, що містяться в стічних водах (кислоти, спирти, білки, вуглеводи тощо). Для цього застосовуються біофільтри з тонкою бактеріальної плівкою, біологічні ставки з мікроорганізмами, аеротенки з активним мулом, бактеріями та мікроорганізмами. Біологічне очищення здійснюють у природних і штучних умовах.

Біологічні методи використовуються для очищення господарсько-побутових стічних вод на підприємствах, що займаються централізованим водовідведенням, а також на виробництвах, що відносяться до целюлозно-паперової та нафтопереробної промисловості.

• Комбіновані.

Комбінований метод передбачає використання одночасно двох і більше з вищевказаних методів очищення води з метою досягнення максимального ефекту. Вибір методів очищення для комбінування залежить від особливостей промислових стоків і водойми, у яку зливають очищену воду. Стандартною схемою комбінування методів очищення є послідовність механічного, біологічного та фізико-хімічного очищення.

В окремих випадках виникає потреба у  поєднанні різних методів очищення стічних вод.   Під час реалізації очищення стічних вод адсорбційним методом використовують природні та синтетичні матеріали. 

• Чи допускається скидання стічних вод у водні об’єкти?
• У яких випадках встановлюється спеціальне водокористування?
• Що не належить до спеціального водокористування?
• Перелік забруднюючих речовин, скидання яких у водні об’єкти нормується?
• Як розрахувати ефективність роботи локальних очисних споруд (ЛОС)?
• Які можливі шляхи утилізації чи видалення мулу після ЛОС?
• Які можливі шляхи утилізації чи видалення мулу після ЛОС?
• Чи можна передавати активний мул на полігони побутових відходів?
• Які умови передачі стічної води на очищення іншому підприємству?
• Як відбувається моніторинг якості стічних вод?
• Як здійснюється контроль якості зворотних (стічних) вод, що скидаються до систем централізованого водовідведення?
• Про контроль якості зворотних (стічних) вод, що скидаються до водних об’єктів

Відповіді на ці та більше питань у статті «Поводження зі стічними водами підприємства:

Які існують методи очищення стічних вод» журналу «ECOBUSINESS. Екологія підприємства» №4, 2022.

Читати статтю в ЖИВИЙ ЖУРНАЛ

Дивитись повний зміст випуску