🗊Презентация Системы защиты среды обитания. Методы и способы защиты водного бассейна

ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» Системы защиты среды обитания Методы и способы защиты водного бассейна

Методы и способы защиты водного бассейна Качество воды - это совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленном производстве, сельском хозяйстве, коммунальном водоснабжении, а также обеспечивающих предотвращение нарушения или уничтожения биоценозов. Выполнение задачи сохранения стабильного качества воды в объектах водного бассейна достигается только при отведении в них всех сточных вод после надлежащей очистки с доведением их качества до показателей, обеспечивающих предотвращение изменения качества воды водных объектов.

Современные проблемы гидросферы: Эвтрофикация Высокая степень токсического загрязнения Снижение биоразнообразия Загрязнение нефтепродуктами

В зависимости от условий образования сточные воды подразделяются на: Атмосферные или дождевые и талые Городские, включающие преимущественно бытовые, хозяйственно-фекальные сточные воды Сельскохозяйственные Промышленные

Методы очистки сточных вод Механические или физические; Химические; Физико-химические; Биологические или биохимические; Термические.

По принципу воздействия на загрязняющие вещества, методы подразделяются на: Рекуперационные – предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку ценных или токсичных веществ и возврат воды на повторное использование в технологических процессах. Деструктивные – токсичные вещества, загрязняющие воду, подвергаются разрушению или видоизменению путем их окисления или восстановления или другими превращениями до нетоксичных веществ. Образующиеся продукты деструкции удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде в растворенном состоянии в виде нетоксичных или малотоксичных соединений, удаляемых (при необходимости) другими методами.

Механические методы применяются для отделения нерастворимых твердых, суспендированных или эмульгированных примесей. Они заключаются в процеживании сточных вод через решетки или сетки (отделение грубодисперсных примесей), отстаивании, воздействии центробежными силами в гидроциклонах или центрифугах, фильтровании через пористые перегородки или зернистые загрузки. Для интенсификации этих процессов в воду вводятся коагулянты или флокулянты.

Для механической очистки применяются: процеживание, отстаивание, фильтрование и центрифугирование. При применении этих методов очистки нет необходимости во введении реагентов, только в некоторых случаях, для повышения эффекта осветления применяются коагулянты и флокулянты. В зависимости от требований к качеству очищенной воды применяют сооружения и агрегаты: - для процеживания – решетки и сетки, предназначенные для задерживания крупных частиц; - для задержания более мелких тяжелых минеральных частиц – песколовки; - для выделения взвешенных осаждающихся или всплывающих примесей – отстойники и фильтры с зернистой загрузкой (кварцевый песок, гранитный щебень, дробленый антрацит и керамзит, доменные шлаки), с плавающей загрузкой (пенополистирол), или сетчатые фильтры и микрофильтры, а также гидроциклоны, сепараторы и осадительные центрифуги. Механическая очистка, как правило, является предварительным, и реже, окончательным способом очистки производственных сточных вод.

Решетки. Для извлечения из производственных сточных вод крупных частиц применяются неподвижные малогабаритные вертикальные механизированные решетки РМВ и РММВ и наклонные решетки с механическими граблями типа МГ с механизированной выгрузкой задержанных примесей на транспортирующие устройства. Для дробления задержанных крупных предметов при этих решетках устанавливаются дробилки.

Песколовки По способу ввода сточных вод, форме, виду движения воды и другим показателям и конструктивным особенностям подразделяются на : - горизонтальные с круговым движением воды (разновидность – аэрируемые песколовки с круговым движением воды); - горизонтальные песколовки с прямолинейным движением сточной воды; - горизонтальные квадратные песколовки с механическим удалением песка. Осадок из песколовок удаляют гидроэлеваторами. Подача рабочей жидкости и отвод пульпы осуществляется напорными трубопроводами. Некоторые типы песколовок оборудованы устройствами для сбора нефтепродуктов. Для сокращения количества воды, отводимой с песком и расходуемой на отмывку его от нефтепродуктов, применяются гидроциклоны.

Песколовки. Предназначаются для удаления песка и других тяжелых частиц из сточных вод, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию. Задача песколовок состоит еще и в том, чтобы выделить тяжелые минеральные частицы в относительно чистом виде, отмытые от органических примесей.

Отстаивание предназначено для очистки сточных вод от крупнодисперсных примесей (песка и взвесей) и может быть организовано двумя способами: под действием силы тяжести (отстойники) или центробежной силы. Подобные установки водоочистки способны удалять из стоков песок с размером частиц не менее 0,15–0,20 мм. Часто для очистки сточных вод прибегают к организации многокаскадных отстойников, когда частично осветленная на первых стадиях отстаивания вода по напорным коллекторам подается на следующие стадии очистки. Отстаивание предназначено для очистки сточных вод от крупнодисперсных примесей (песка и взвесей) и может быть организовано двумя способами: под действием силы тяжести (отстойники) или центробежной силы. Подобные установки водоочистки способны удалять из стоков песок с размером частиц не менее 0,15–0,20 мм. Часто для очистки сточных вод прибегают к организации многокаскадных отстойников, когда частично осветленная на первых стадиях отстаивания вода по напорным коллекторам подается на следующие стадии очистки.

Процессы отстаивания, отстойники. Отстаивание – один из основных процессов выделения из сточных вод нерастворимых оседающих или всплывающих механических примесей: взвешенных веществ, эмульгированных масел и т.п. Отстаиванием можно выделить из воды взвешенные частицы определенного размера с плотностью, большей или меньшей плотности воды. Закономерности движения тел в жидкости под действием сил тяжести позволяют определить скорость свободного осаждения частиц монодисперсной взвеси при условии, что частицы в процессе осаждения не слипаются и не изменяют своей формы и размеров.

Химические методы применяются для удаления из воды растворенных или коллоидных примесей. Они заключаются в обработке воды различными реагентами, вступающими в химические реакции с удаляемыми веществами, в результате которых образуются нетоксичные или малотоксичные продукты (окисление «активным» хлором, озоном, кислородом, пероксидом водорода; восстановление, гидролиз) или трудно растворимые соединения, выделяемые из воды в виде осадков (реакции нейтрализации, замещения и т.п.).

Способы нейтрализации для очистки сточных вод: Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод (если на данном предприятии имеются те и другие); Нейтрализация реагентами, вводимыми в обрабатываемую воду в виде растворов или суспензий; Фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк – CaCO3, долмит – CaCO3∙MgCO3, магнезит – MgCO3, обожженный магнезит – MgO, мрамор – CaCO3 – CaCO3∙MgCO3).

Биологические (биохимические) методы применяются для деструкции органических веществ, присутствующих в воде в коллоидном или растворенном состоянии и окисляющихся микроорганизмами до нетоксичных соединений (преимущественно до диоксида углерода и воды). При этом наиболее распространено применение аэробных процессов в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или при искусственной аэрации (аэротенки, биофильтры, окситенки, биосорберы и т. д.) Анаэробные процессы используются для обезвреживания органических осадков и высококонцентрированных сточных вод, образующихся при биохимической очистке сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод Аэротенки - обширная группа биологических окислителей, принцип действия которых основан на минерализующей способности активного ила, представляющего собой суспензию аэробных микроорганизмов. Для их нормальной жизнедеятельности в аэротенке необходимо поддержание определенной концентрации кислорода, что достигается постоянной подачей в аэротенк воздуха. Для окисления органических веществ, запасённых микроорганизмами ила, и восстановления окислительной способности необходима регенерация активного ила. Аэротенки – смесители – сооружения, в которых поступающие сточные воды и активный ил почти мгновенно перемешиваются со всей массой иловой смеси резервуара. В этом сооружении обеспечивается равномерное распределение органических загрязнений и растворенного кислорода. Конструктивная особенность – рассредоточенный впуск смеси сточных вод и активного ила и такой же выпуск их. Высоконагружаемые аэротенки – сооружения, работающие с нагрузками на активный ил более 0,8 г БПК/ г ила в 1 сутки.

Деструктивные методы очистки сточных вод. К основным деструктивным методам обезвреживания сточных вод от органических и неорганических веществ относятся: химическое и электрохимическое окисление, термоокисление, гидролиз. Эти методы применяются при невозможности или нецелесообразности извлечения примесей из сточных вод или удаления их другими, более дешевыми способами. Выбор деструктивного метода производится с учетом расхода и состава сточных вод, концентраций и свойств удаляемых примесей, требований к качеству очищенной воды и возможности ее повторного использования.

Химическое окисление «Активным хлором» Химическое окисление наиболее часто применяется при очистке сточных вод от цианидов, фенолов, сульфидов, СПАВ и других органических примесей. В качестве окислителей широко применяются соединения, содержащие «активный хлор», пероксид водорода, озон, перманганат калия и оксиды марганца, кислород воздуха и технический кислород. До последнего времени одним из наиболее широко применяемых в практике водоподготовки и очистки сточных вод является «активный хлор». Под термином «активный хлор» понимают суммарное содержание свободного хлора (Cl2), хлорноватистой кислоты (HOCl), гипохлорит-ионов (ClO-) и хлораминов (NH2Cl, NHCl2, NCl3) – в пересчете на Cl2.

Окисление озоном Высокая окислительная способность озона обуславливает быстрое протекание реакций окисления многих органических веществ при взаимодействии с ним. В процессе озонирования воды возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание воды и насыщение её кислородом. Озон самопроизвольно диссоциирует на воздухе и в воде с образованием кислорода. Распад его резко увеличивается с ростом рН и температуры. Озон весьма токсичен – его ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 0,0001 мг/л.

Физико-химические методы коагуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, кристаллизация, дистилляция, ректификация, ультрафильтрация, обратный осмос, электролиз и электродиализ, эвапорация, дезодорация и др. применяются для удаления из воды суспендированных, эмульгированных, а также растворенных и коллоидных примесей как органических, так и минеральных.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. Ионообменные методы очистки сточных вод. Применение ионного обмена в технологии очистки сточных вод позволяет обеспечить любую заданную степень извлечения загрязняющих примесей, в ряде случаев утилизировать извлекаемые ценные вещества и повторно использовать очищенную воду в производстве.

Баромембранные процессы. Обратный осмос Обратным осмосом называется метод очистки и опреснения жидких сред (растворов), основанный на фильтровании воды под избыточным давлением через полупроницаемую мембрану, пропускающую молекулы воды, но задерживающую ионы растворенных в воде солей. Если растворитель и раствор разделить полупроницаемой перегородкой, пропускающей молекулы растворителя и задерживающей молекулы растворенного вещества, то растворитель начнет переходить через перегородку в раствор. Этот самопроизвольный переход молекул растворителя под действием разности концентраций называется осмосом.

Основные принципы создания бессточных систем водопользования Наиболее эффективный способ защиты водных объектов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий заключается в создании замкнутых систем оборотного водоснабжения и переходе на бессточный режим водоиспользования, лучше всего отвечающий задаче сохранения природных ресурсов и защите окружающей среды. При переходе на бессточные системы должен учитываться технико-экономический фактор. Достижение бессточности любыми средствами может приводить к непомерным капитальным и эксплуатационным расходам. Поэтому при проектировании систем водного хозяйства с переходом на бессточный режим водоиспользования должен предшествовать ряд мероприятий, направленных на максимальное внедрение безводных или маловодных технологических процессов производства, сокращение объемов водопотребления, количества сточных вод и утилизацию уловленных из сточных вод продуктов.

Аэробное окисление в биологических прудах - процесс минерализации органических веществ под действием МО, обитающих в воде. Строительство биологических прудов целесообразно как для доочистки сточных вод, так и для очистки воды рек, впадающих в водохранилища. Аэробное окисление в биологических прудах - процесс минерализации органических веществ под действием МО, обитающих в воде. Строительство биологических прудов целесообразно как для доочистки сточных вод, так и для очистки воды рек, впадающих в водохранилища.

Список литературы Мирошкина Л.А. Промышленная экология : Лекции