Методы очистки воды
Источники загрязнения воды и виды загрязнителей гидросферы приведены в п. 2.2.3. Ими являются атмосферные и талые воды городов, бытовые и промышленные сточные воды, животноводческие стоки и грунтовые воды, загрязненные удобрениями и пестицидами. Основные загрязнители морей — разливы нефти из танкеров, стоки прибрежных городов.
Критерии качества воды. Качество воды — характеристика свойств и состава воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Критерий качества воды — признак, по которому оценивается качество воды.
В зависимости от прозрачности воды, содержания в ней кислорода, нитратов, аммиака определяют 4 класса воды: I — чистая питьевая вода; II — чистая техническая вода; III — умеренно загрязненная вода для водопоя скота, пригодная для промышленных нужд; IV — недопустимо загрязненная вода.
В таблице 4.2 приведены нормативы качества питьевой воды.
Таблица 4.2. Нормативы качества питьевой воды (СанПиН 2.1.4.559-96)
|
Показатель |
Ед. изм. |
ПДК, не более |
Вещество |
ПДК, мг/л |
Вещество |
ПДК, мг/л |
|
Кислотность |
рн |
6,5-8,5 |
Нефть |
0,1 |
Марганец |
0,1 |
|
Сухой остаток |
мг / л |
1000 |
ПАВ* |
0,5 |
Медь |
1,0 |
|
Общая |
Альдегид2* |
0,05 |
Молибден |
0,25 |
||
|
жесткость |
ммоль/л |
7 |
Акриламид |
2,0 |
Мышьяк |
0,05 |
|
Окисляемость |
мгО2 / л |
5 |
Анилин |
0,2 |
Никель |
0,1 |
|
а-радио- |
Хлор своб. |
0,3-0,5 |
Ртуть |
110-4 |
||
|
активность |
Бк /л |
0,1 |
Озон остат. |
0,05 |
Свинец |
0,03 |
|
Р-радио- |
CCI4 |
0,006 |
Селен |
0,01 |
||
|
активность |
Бк /л |
1,0 |
ДДТ, изомеры |
0.002 |
Стронций |
7,0 |
|
Запах. |
Y-ГХЦГ3* |
0,002 |
Хром |
0,05 |
||
|
Привкус |
Баллы |
2 |
2,4-Д4* |
0,03 |
Цинк |
5,0 |
|
Цветность |
град |
20 |
Фенолы |
0,25 |
Нитраты |
45 |
|
Мутность |
мг/л |
1,5 |
Алюминий |
0,5 |
Силикаты |
10 |
|
Микробное |
Барий |
0,1 |
Сульфаты |
500 |
||
|
число |
В 1 мл |
< 50 |
Берилий |
2 • 10-4 |
Фосфаты |
3,5 |
|
Колифаги, спо- |
- |
Отсут- |
Бор |
0,5 |
Фториды |
1,2-1,5 |
|
ры, бактерии |
ствие |
Железо |
0,3 |
Хлориды |
350 |
|
|
Кадмий |
0,001 |
Цианиды |
0,035 |
* — поверхностно-активные вещества; 2* — формальдегид; 3* — линдан; 4* — 2,4-дихлорфено-уксусная кислота.
Сточная вода — это вода, бывшая в бытовом, промышленном или сельскохозяйственном употреблении или прошедшая с загрязнением через какую-либо территорию.
По размеру твердых частиц в сточных водах различают: грубые суспензии — >100 мкм, тонкие суспензии — 10-100 мкм, весьма тонкие суспензии — 1-10 мкм, мути — 0,1-1 мкм, коллоиды <0,1 мкм.
Производственные стоки по содержанию примесей делят на 4 группы: I — до 0,5 г/л; II — 0,5-5 г/л; III — 5-30 г/л; IV — более 30 г/л.
В технологических процессах образуются различные сточные воды: реакционные, промывные, охлаждающие воды, маточные растворы, водные экстракты, абсорбционные жидкости и др.
Наибольшее количество воды в промышленности — 65-80% тратится на охлаждение веществ в теплообменниках. В промышленных стоках наибольшую долю составляют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности, около 20%, химической промышленности — 17%, теплоэнергетики — 13%.
В мире ежегодно сбрасывается в водоемы около 30 млрд м3 неочищенных вод.
В Российской Федерации в 90-х гг. в поверхностные водоемы ежегодно сбрасывается от 28 до 24 млн м3 загрязненных сточных вод. Из них сбросы городских канализаций составляют около 50%, промышленные — 35%, сельскохозяйственные — 13%.
Норма водопотребления — это оптимальное количество воды, необходимое для производственного процесса, установленное на основании передового опыта или научно обоснованного расчета. Например, средние удельные расходы воды (м3/т) на производство стали составляют 220-245, чугуна — 280, никеля — 4000, серной кислоты — около 100, пластмассы — 500-1000.
Норма водоотведения — это установленное среднее количество сточных вод, отводимое от производства в водоем при оптимальной норме водопотребления. Например, укрупненная норма водоотведения при выплавке 1 т стали или чугуна равна 0,1 м3 сточных вод, при добыче нефти — 0,4 м3, угля — 0,3 м3, при производстве соды — 8-10 м3, вискозного волокна — 230 м3, при выработке 1 МВт- ч электроэнергии — 5 м .
Нормирование выпуска сточных вод
Допустимая степень загрязнения сточных вод и их сбрасываемое количество зависят от возможностей водоема, куда они сбрасываются, и от санитарных требований к воде этого водоема. Это количество определяется расчетами в соответствии с технологическим регламентом.
где Совзв — допустимая концентрация взвешенных частиц в сточной воде; Св,взв — их концентрация в водоеме до сброса сточной воды; ПДКвзв — предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в водоеме; n — кратность разбавления сточных вод в водоеме.
Расчет состава сточных вод по концентрации вредных веществ:
Расчет кратности разбавления сточных вод:
где Со,а — допустимая концентрация вредного вещества A; СвА концентрация вредного вещества A в воде водоема до сброса сточных вод; n — кратность разбавления; Cm A — максимально допустимая концентрация вредного вещества A в присутствии других i-х вредных веществ одного лимитирующего показателя вредности,
где Со — концентрация загрязняющих веществ в сточной воде; Св и С — концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после спуска в него сточных вод.
Расчет кратности разбавления для водоемов с направленным течением:
где Qe — объем воды, расходуемый водоемом; Qv — объем сбрасываемых сточных вод; m — коэффициент смешения, показывающий долю воды в водоеме, затрачиваемой на смешение.
При условии полного перемешивания сточных вод концентрация примесей в водоеме С в произвольный момент времени равна:
Расчет допустимого состава сточных вод по концентрацта взвешенных веществ Св взв проводится по формуле ПДС = Q^ Сст:
где V — объем водоема; t = V / (Qv + — Q„) — период полного обмена воды в водоеме; Q п — потери чистой воды водоема, например при испарении.
Очистка сточных вод. Очистка — это разрушение или удаление загрязнений из воды. Обеззараживание — уничтожение в сточных водах патогенных организмов.
Для очистки сточных вод используют: гидромеханические, физико-химические, химические, электрохимические, термические, биохимические методы. Конкретный способ их очистки зависит от количества вод, от вида и концентрации в них загрязняющих веществ.
Для отделения нерастворимых примесей, кроме отстойных сооружений, применяют гидроциклоны, центрифуги, фильтры, флотаторы.
Физико-химические методы очистки: коагуляция, окисление, сорбция, ионообмен, экстракция, мембранные способы. Они позволяют удалять ионы тяжелых металлов, растворенные соли, кислоты, щелочи, биогенные соединения.
Биохимические методы используют для разложения органических веществ, поскольку некоторые микроорганизмы способны употреблять органические вещества сточных вод для питания. Очистку ведут с применением аэротенков, биофильтров, окситенков; биологических прудов и полей.
Возможности очистки сточных вод разными методами иллюстрирует таблица 4.3.
Таблица 4.3 Степень очистки промышленных сточных вод
|
Методы очистки |
Степень очистки,% |
|
|
по нерастворимым веществам |
по БПКп |
|
|
Гидромеханические |
60-90 |
30-40 |
|
Химические |
80-90 |
40-50 |
|
Физико-химические |
90 |
50-75 |
|
Биологические |
90 |
80-90 |
БПКп — биологическая потребность в кислороде.