Как известно, сточные воды ряда промышленных объектов содержат такие примеси, в том числе токсические, которые нельзя устранить без привлечения химических реагентов. Химические способы находят широкое применение в практике сточных вод предприятий химической и текстильной промышленности, цветной металлургии, машиностроения и т.д.
В одних случаях химическую обработку используют для конечной очистки сточных вод, например в цветной металлургии при очистке сточных вод, содержащих тяжелые металлы, в других — для предварительной подготовки перед последующими методами очистки (производство органических красителей и т. д.). Химическая очистка — непременный участник водоподготовки питьевой воды, воды для питания паровых котлов и т. д.
К настоящему времени разработаны и апробированы способы химической очистки сточных вод, загрязненных красителями, синтетическими детергентами, простыми и комплексными цианидами, хроматами, кислотами, катионами металлов (меди, цинка, свинца, железа и др.).
В ряде отраслей промышленности широко используются методы очистки сточных вод, в основу которых положены физические и физико-химические процессы: выпаривание, испарение, экстракция, сорбция, нейтрализация, флотация, отгонка с паром и др., а также электрохимические процессы.
Так, сорбционные методы применяются для улавливания из сточных вод: цианидов, меди, цинка, хрома, фенолов; отгонка с водяным паром — для фенолов; нейтрализация известью — для обработки кислых сточных вод травильных отделений прокатных и трубопрокатных цехов, экстракции — для извлечения из сточных вод и т. д.
Огромное значение для защиты водных источников имеет устройство на промышленных предприятиях локальных очистных сооружений, которые позволяют удалить из промышленных стоков специфические загрязнители, а также не допускают смешения различных по агрессивности стоков. В зависимости от принимаемых схем очистки локальные сооружения могут быть как последней стадией очистки для промышленных стоков, так и промежуточной— перед направлением стоков на биохимическую очистку: для нормального течения процессов при биохимическом разрушении веществ необходима строго определенная начальная концентрация загрязняющих ингредиентов.
Всеобщее признание получили методы биохимической очистки сточных вод от органических загрязнителей. Биохимическое окисление органических веществ в сточных водах осуществляется в аэротенках благодаря жизнедеятельности целой группы микроорганизмов. Для того чтобы могли протекать эти биохимические процессы, нужны соответствующие условия. Так, при биохимическом окислении органических веществ в аэротенках необходимы определенная начальная концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, подача воздуха, добавление в ряде случаев биогенных веществ (солей азота, фосфора), отсутствие токсических веществ (свинец, медь), тормозящих биохимическое окисление.
Методы биологической очистки сточных вод позволяют снизить содержание органических загрязнителей в сточных водах до 95%. Именно с такой эффективностью работает комплекс биохимических очистных сооружений. В эти сооружения входят биологические пруды, в которых живут карпы.
Сравнительно недавно было предложено вместо станций биологической очистки применять для очистки городских сточных вод физико-химический способ. В сточную воду после отделения грубых примесей и песка вводится катионный полиэлектролит или минеральный коагулянт с полиакриламидом в оптимальных дозах. Смесь реагентов и сточной воды поступает в камеру хлопье-образования, а затем в отстойники. После отстаивания вода попадает на гравийно-песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Очищенная вода подвергается обеззараживанию.
Таблица 1
Наименование показателя | Удаление загрязнений в процессе физико-химической очистки, % | |
| с использованием катионного полиэлектролита | с использованием минерального коагулянта | |
| Взвешенные вещества | 99 | 99 |
| Общий азот | 50-58 | 50-54 |
| Общий фосфор | 50-58 | 83—88 |
| Нефтепродукты | 99—100 | 90 |
| Поверхностно-активные вещества (ПАВ) | 80—90 | 70-80 |
| Соди тяжелых металлов | 80—90 | 50 -70 |
Результаты очистки по предложенной схеме приведены в табл. 1.
Этот способ по капитальным затратам оказался в 1,5— 2,0 раза дешевле работы станций полной биологической очистки.
Относительно невысокая степень очистки сточных вод уже в настоящее время в ряде случаев не может обеспечить необходимую чистоту водоема, куда сбрасываются прошедшие очистку сточные воды. В будущем, когда все отрасли промышленности многократно увеличат объем своего производства и соответственно возрастет абсолютное количество остаточных загрязнений в сточных видах, прошедших очистку, рассматриваемая степень очистки совершенно не обеспечит требуемую чистоту водоемов.
Отсюда, в частности, вытекает неотложная задача изыскания новых путей интенсификации процессов разрушения органических веществ и их комплексов в аэробных и анаэробных условиях на основе изучения стадийности процесса, роли отдельных видов микроорганизмов, влияния концентрации загрязнений, реакции и температуры среды и прочих факторов, определяющих динамику биохимических процессов. Столь же необходимо ускорение разработки теоретических основ обезвоживания осадка, образующегося при биохимических методах разрушения органических веществ, на основе воздействиявысоких и низких температур, высокочастотных колебаний, центрифугирования и других методов.
Наряду с необходимостью повышения эффективности работы существующих схем очистки сточных вод важна и разработка методов конструкций для глубокой (до 99%) очистки сточных вод. В эту же проблему включаются вопросы снижения в стоках концентрации различных солей, глубокой очистки сточных вод от азота, фосфора, СПАВ и других веществ, неблагоприятно действующих на флору и фауну водоемов. При разработке технологических схем и конструкций очистных сооружений для глубокой очистки промышленных, и городских сточных вод, в зависимости от характеристики этих стоков, следует учитывать ряд прогрессивных на перспективу методов.
В первую очередь к ним относится применение озона, полиэлектролитов, органических коагулянтов, сильных окислителей с созданием новых реагентов, а также методов обратного осмоса, электрохимических и других, им подобных.
Очень важной задачей является разработка новых, надежных по санитарным показателям способов очистки многих видов сточных вод на основе окисления при высоких температурах и давлениях, применении ультразвука, ионообменных масс и т. д. Прошедшие очистку сточные воды могут повторно использоваться в производстве, таким образом сокращая потребления свежей воды.
Для обезвреживания особотаксичных сточных вод возможен метод подземного-захородения жидких промышленных отходов в глубокозалегающих горизонтах, изолированных от водоносных слоев. Однако решение о возможности применения этого метода выносится только после того, как выясняется, что подземные воды не будут загрязнены промышленными отходами. Поэтому этот метод нельзя рассматривать как универсальный.
Многие сточные воды и отходы промышленности приходится сжигать: иначе их нельзя обезвредить. Термический метод уничтожения получает достаточно широкое распространение. Уничтожается некоторая часть сточных вод на Щекинском «химическом комбинате, на Черниговском комбинате химических волокон, на Горьковском заводе органического синтеза, на Волгодонском химическом заводе им. 50-летия ВЛКСМ.
Термическим методом обезвреживания промышленных отходов следует пользоваться очень осторожно. С дымовыми газами в атмосферу могут попасть токсические элементы (бериллий, цинк, свинец, кадмий, ртуть). Поэтому сжигать отходы, содержащие эти элементы, недопустимо. Перспективным термическим методом обезвреживания отходов является жидкофазное окисление — окисление органических веществ растворимым в воде кислородом воздуха. Процесс ведется в водной среде при повышенных температуре и давлении.
К числу мероприятий по охране водных ресурсов можно отнести также использование сточных вод в сельском хозяйстве. В этом случае почвенная очистка сточных вод сочетается с получением высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, причем затраты окупаются в короткие сроки.
В связи с этим все земледельческие поля можно поливать коммунальными и промышленными сточными водами, пригодными по своему составу для орошения сельскохозяйственных культур, при наличии площадей и местных благоприятных условий (гидрология, почва, климат, рельеф и т. д.). На земледельческих полях могут обезвреживаться и использоваться сточные воды ряда промышленных предприятий, в том числе химических, содержащих фенолы, нефтепродукты, ацетон, бензол, формальдегид.
В нашей стране тысячи гектар земель орошаются сточными водами. Прекрасным примером новой службы отработанных вод служат поля орошения совхоза «Химик». Сюда подаются условно чистые сточные воды ряда химических предприятии, расположенных в г. Волжском.
Рассмотренные основные способы очистки сточных вод, образующихся в промышленном и коммунальном хозяйстве, и применение прогрессивных технологических схем позволяют достигнуть необходимой степени их очистки, определяемой санитарными требованиями к качеству воды в водоемах.
Заключение.
Специфика современных технологических процессов, применяемых в таких отраслях промышленности, как химия, нефтехимия, металлургия, и во многих других делает необходимым изыскание и использование новых методов борьбы с вредными выбросами в атмосферу. К решению этих вопросов в большинстве отраслей промышленности привлечены значительные научные и технические силы.
При описании предлагаемых методов очистки сточных вод приводится характеристика сточных вод, указываются их количество на единицу продукции, требования к составу сточных вод, направляемых на сооружения биохимической очистки.
Рекомендованные методы эффективны и экономичны. Они используются с учетом местных условий во всех странах — членах СЭВ.
Работой, выполненной в рамках СРВО—СЭВ, стали «Унифицироваиные методы исследования качества вод». В ней изложены методы химического, радиохимического, биологического и микробиологического анализов вод.