Охрана природных ресурсов

Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ.

Это, во-первых, возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений, достижение более глубокой и стабильной степени очистки; во-вторых - меньшие разм

еры очистных сооружений, меньшая чувствительность к изменениям нагрузок, возможность полной автоматизации, в-третьих - возможность рекуперации различных веществ.

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата и разлагать многие вредные органические и некоторые неорганические вещества и соединения, присутствующие в сточных водах.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление очистных сооружений горных предприятий зависят от состава и концентрации загрязняющих веществ, объема сточных вод, санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования, климатических условий, наличия у предприятий необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты и т.п.) и других факторов. Во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Одна из типовых схем очистки сточных вод показана на рис.5.10. Ниже приводится описание методов очистки сточных вод, наиболее широко применяемых на карьерах.

3.5 Удаление взвешенных частиц из сточных вод

В сточных водах горных предприятий присутствуют в достаточно большом количестве взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяют на твердые и жидкие. Они образуют с водой дисперсные системы, которые классифицируют на три группы:

[1] грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии);

[2] коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм;

[3] истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [50].

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Процеживание. Сточные воды перед тонкой очисткой процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы.

Решетки выполняют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Они могут быть подвижные и неподвижные. Очистку решетки ведут механическими граблями, которые конструктивно могут быть различно оформлены. Снятые с решеток загрязнения направляют на переработку. Для измельчения отходов используют дробилки. Решетки, совмещенные с дробилками, называются коммутаторами. Они позволяют измельчать отходы, не извлекая их из воды.

Для удаления более мелких взвешенных веществ применяют сита, которые могут быть двух типов: барабанные и дисковые. Первые представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды (снаружи или внутрь). Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб.

Для разделения взвешенных веществ на фракции могут быть использованы фракционаторы, представляющие собой емкость, разделяющуюся на две части вертикальной сеткой с диаметром отверстий 60-100 мкм (рис.5.11). Сточная вода через сопло 2 поступает внутрь фракционатора и делится на сетке 3 на грубую и тонкую фракции. При разделении 50-80% взвешенных частиц остается в емкости с грубой фракцией.

Отстаивание - это метод очистки вод от взвешенных в ней частиц путем их осаждения под действием силы тяжести.

Механическое отстаивание применяют для осаждения грубодисперсных примесей. Этот метод обеспечивает лишь грубую очистку сточных вод от взвешенных частиц (до 50-150 мг/л).

Скорость осаждения мелких частиц, включая коллоидные системы, незначительна, они могут долгое время находиться в воде. Это явление объясняется малой начальной массой частиц, отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. слипаемости друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности.

Для ускорения процесса отстаивания и усиления его эффективности применяют химические методы обработки сточных вод - вносят реагенты-коагулянты и флокулянты.

С точки зрения коагулирования мелкие частицы несут одноименные электрические заряды, взаимное отталкивание которых препятствует слипанию частиц. Заряженные частицы отталкиваются друг от друга, если расстояние между ними превышает критическое. При расстоянии, меньшем критического, частицы соединяются и коагулируются. Коагулирование можно усилить вследствие уменьшения поверхностного заряда за счет добавки в сточные воды растворов солей, содержащих многовалентные ионы. Эти ионы, адсорбируясь на поверхности частиц, уменьшают их поверхностный заряд, а броуновское движение способствует сближению частиц на расстояние, при котором происходит их самопроизвольное слипание.

При другом способе коагулирования в сбрасываемую воду вводят растворы сернокислых солей алюминия или железа. В результате их гидролиза образуются коллоидные частицы гидроокиси металла, имеющие заряд, противоположный по знаку заряда взвешенных частиц, что способствует нейтрализации зарядов и интенсивному образованию хлопьев.

В качестве коагулянтов обычно используют неорганические соли: сернокислый алюминий, алюминат натрия, гидроокись алюминия, сернокислое железо, железный купорос, хлорное железо, активированный золь кремниевой кислоты.

Интенсификация осаждения взвесей, особенно при их высокой концентрации (до нескольких десятков граммов в кубическом метре) в большинстве случаев достигается введением в сточную воду флоку-лянтов, которые способствуют образованию механических связей из макромолекул между отдельными частицами, объединяемыми в крупные агрегаты, называемые флокулами.

В процессе осаждения взвесей при разделении твердой и жидкой фаз в гравитационном или центробежном поле условно выделяют три зоны: I - зона осветления, II - зона осаждения, III - зона уплотнения осадка.

В зоне осветления концентрация частиц в воде невысокая и поэтому частицы под действием гравитационных сил свободно осаждаются. В зоне осаждения концентрация частиц шлама увеличивается, осаждение происходит в условиях стесненного падения. В зоне уплотнения осадка концентрация частиц достигает максимума, а скорость осаждения их приближается к нулю. Осадок обезвоживается под действием веса частиц.

 Скачать реферат