Оборудование для очистки окружающей среды от промышленных выбросов

Оборудование для очистки окружающей среды от промышленных выбросов
Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами, очистка промышленных выбросов входит в комплекс глобальных проблем охраны природы. Каждый год в атмосферный воздух попадает свыше тысячи тонн промышленной пыли и вредных газообразных веществ.
Основные источники загрязнения воздушной среды:
· промышленные предприятия, в частности химические нефтехимические, металлургические заводы;
· теплогенерирующие установки: тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные;
· транспорт, в первую очередь автомобильный.
Загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий приводит к значительному уменьшению солнечной радиации, снижению видимости, освещенности, к увеличению частоты туманов, что отрицательно сказывается на экологии и здоровье населения. Присутствие в воздухе различных загрязняющих веществ в сочетании с другими факторами окружающей среды вызывает повреждение материалов, конструкций, в частности подвергаются разрушению сооружения, имеющие большую художественную и историческую ценность.
Без специальных мероприятий по снижению загрязнения воздуха выбросы могут стать источником серьезного ухудшения экологической обстановки, а расширение производств и постоянный рост объемов транспортных средств только усугубляют сложившуюся обстановку.
Основной вклад в загрязнение воздуха промышленными газовыми выбросами вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.
Способы очистки газовых выбросов в атмосферу:
· Адсорбционный— вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости— щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки — необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.
· Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.
· Каталитический— пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.). Напомним, что катализаторы— это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.
Применение тех или иных методов зависит от физико-химических свойств загрязняющего вещества, его агрегатного состояния, концентрации в очищаемой среде. Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционно-окислительный метод или каталитическое окисление).
Установка аспирации вредных выбросов в атмосферу
Предлагаемое устройство концентрирует плотный поток пыли с воздухом, отделяет его от основного потока чистого воздуха и направляет его в циклон или кассетный циклон, но воздуха при этом поступает в пылеуловительное устройство на несколько порядков меньше, чем его в основном потоке. Относительно очищенный воздух из пылеосадительного устройства (циклона) вновь поступает в пылеотделитель и снова участвует в процессе пылеотделения и так многократно.
Пыле-газоочистки на промышленных предприятиях и в тоннелях – газоразрядный очистной комплекс «ГРОК».
Газоразрядный очистной комплекс "ГРОК" предназначен для очистки выбросов от твердых частиц и вредных газообразных веществ:
· неорганические вещества: оксиды углерода, оксиды и диоксиды азота, диоксид серы, озон;
· органические вещества: углеводороды, метан, бензин нефтяной;
· ароматические соединения: бензол, толуол, параксилол, стирол;
· полициклические ароматические соединения: нафталин, бензапирен;
· кислородсодержащие органические вещества: формальдегид, ацетальдегид, фенол, сажа (углерод С);
· пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм: пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух;
· пыли с медианным размером частиц 1-3 мкм: возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляные аэрозоли;
· частиц размером менее 1 мкм: природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке.
. В системах газоочистки «ГРОК» применяется технология плазмо-каталитической очистки воздуха, лежащая в основе ряда серийно выпускаемых промышленных газоочистных установок. Плазмо-каталитический метод газоочистки - это довольно новый способ очистки, объединяющий в себе два известных метода – плазмохимический и каталитический.


Рисунок 1- Типовой пример комплекса газоочистки - «ГРОК»:
выброс очистка искусственный освещение
Плазмо-каталитическая очистка воздуха является наиболее эффективной и экономичной современной технологией газоочистки.
Газоочистка проводится в несколько этапов:
· 1 ступень – грубая очистка от пыли и взвешенных частиц.
· 2 ступень – тонкая очистка от взвешенных частиц и аэрозолей.
· 3 ступень – плазмохимическое разрушение вредных компонентов вентиляционных выбросов.
· 4 ступень – каталитическое разложение газообразных загрязнителей.
· 5 ступень – финишная очистка, нейтрализация технологического озона и конверсия остаточного содержания угарного газа.
После финишного блока, очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.
Эффективность очистки по результатам проведенных испытаний независимой экспертизой «Ростехнадзора» составляет:
· 81,5 % от оксидов углерода СО;
· 83,6% от окислов азота NOх: суммарное содержание окси азота (NO) и двуокиси азота (NO2) в пересчете на NO2) – продукты окисления азота воздуха.
· 80-95 % от пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм (пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух)
· 45-60% от пыли с медианным размером частиц 1-3 мкм (возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляный аэрозоль)
· 20% от частиц размером менее 1 мкм (природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке).
· Прочие
Отличительные особенности данного комплекса:
· Газоочистной комплекс состоит из отдельных модулей.
· Температура рабочего состояния: предельная наибольшая: плюс 40°C предельная наименьшая: минус 30°C.
· производительность по воздуху: от 600 000 м3/час до 1 200 000 м3/час
· невзрывоопасно;
· не пожароопасно;
· Общая эффективность очистки: 75-98%;
· Индивидуальное конструктивное решение позволяет монтировать комплекс ГРОК на малых площадях;
· Комплекс ГРОК в промежуточной фазе очистки синтезирует озон, поэтому параллельно с очисткой воздуха от вредных токсичных веществ происходит и глубокая бактериальная дезинфекция воздуха;
истема проста в эксплуатации.
Нормирование выбросов
В целях обеспечения требуемой чистоты состояния атмосферного воздуха должно осуществляться нормирование (ограничение) выбросов вредных (загрязняющих) веществ, поступающих в атмосферу в результате антропогенной деятельности.
Концепция нормирования выбросов базируется на двух основных подходах.
Первый подход ориентирован непосредственно на источник выделения (выброса) загрязняющих веществ в атмосферу, при этом нормируются основные параметры конкретного источника, меры по уменьшению выбросов определяются исключительно исходя из критериев, основанных на параметрах конкретного источника, таких, как минимальные (предельные) значения выбросов, стоимость мер по их достижению и т.д. При данном подходе не устанавливается четкой взаимосвязи с экологическими последствиями выбросов.
Второй подход ориентирован на результаты воздействия. В рамках этого подхода определяется требуемая степень снижения негативного воздействия выбросов, исходя из фактических результатов воздействия выбросов из конкретного источника на наиболее уязвимые составляющие экосистемы. Для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного влияния выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника.
На первом подходе основаны многие международные соглашения. Справедливость в нем достигается за счет установления "Равного процента", на который все стороны - участники данного проекта - должны единообразно снизить уровни своих выбросов. Недостаток данного подхода состоит в том, что тяжесть бремени для разных стран неодинакова (поскольку данный подход не учитывает различий в структуре источников выбросов и вытекающих из этого различий в расходах).
Этот подход, основанный на применении нормативов выбросов, используется рядом стран Западной Европы в рамках национальных экологических программ, а также в рамках международного сотрудничества. При этом подходе ограничения выбросов из источников регламентируются определенными предельными значениями (нормативами).
Указанные предельные значения определяются, исходя из наличия и стоимости технических мер сокращения выбросов из конкретных источников. В прошлом в различных международных соглашениях использовались предельные значения выбросов, определенные, исходя из концепций "наилучшей имеющейся технологии" (НИТ) или "наилучшей имеющейся технологии, не связанной с чрезмерными затратами" (НИТНЧЗ).
Основным преимуществом данного подхода является то, что промышленность во всех странах ориентируется на единые технические стандарты, независимо от экологической обстановки в конкретной стране.
Главным недостатком данного подхода является отсутствие гарантий того, что указанные меры являются адекватными для предотвращения экологического ущерба, и что выбранная совокупность мер обеспечит снижение ущерба экономически эффективным образом, т.е. при наименьших затратах будет получен наибольший экологический эффект.
Поэтому у нас в стране уже в течение более 20 лет развивается второй подход к нормированию выбросов, при котором для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного воздействия выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника. При нормировании выбросов устанавливаются нормативы предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) для каждого источника и предприятия в целом.
На первом этапе работ по нормированию выбросов нормативы ПДВ (ВСВ) разрабатывались для основных загрязнителей-предприятий. В последние годы в результате структурных изменений в экономике и промышленности страны происходит разукрупнение производственных объектов, перепрофилирование производств, на территориях крупных промышленных предприятий размещаются десятки мелких производств разного профиля. Это приводит к увеличению как числа источников загрязнения атмосферы, так и спектра поступающих в атмосферу вредных веществ.
К настоящему времени степень охвата предприятий и объектов, имеющих источники загрязнения атмосферы (ИЗА), работами по нормированию выбросов составляет более 85%. Причем основная работа сейчас идет за счет вовлечения в систему нормирования вновь образуемых мелких предприятий и объектов (в т.ч. мелкого бизнеса и транспортной инфраструктуры).
Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности.
Качество воздушной среды. Микроклимат помещений
Задача 1
Определить потребный воздухообмен L в помещении, если в результате технологического процесса выделяется моноксид углерода в количестве G1 г/ч и избыточное тепло в количестве Q1 ккал/ч. Температура приточного воздуха равна 18 оС, температура в рабочей зоне равна t1. Высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки равна 3 м. В приточном воздухе моноксида углерода не содержится.
Примечания:
1) ПДКСО=20 мг/м3;
2) плотность воздуха ρвозд=1,29 кг/м3, удельная теплоемкость воздуха суд возд.= 0,24 кал/г·К.
Дано:
G1 = 21,5 г/ч
Q1=2250 ккал/ч
tприт=18 оСt1=21 оСh=3м
ПДКСО=20 мг/м3;
ρвозд=1,29 кг/м3,
суд возд.= 0,24 кал/г·К.
Решение:
Потребный воздухообмен LQ м3/ч, для отвода избыточной теплоты рассчитывается по формуле:

где Q – избыточное количество теплоты, Дж/ч или кал/ч;
с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) или кал/(г·К);
r – плотность воздуха, кг/м3 (r = 1,29 кг/м3);
tвыт – температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;
tприт – температура приточного воздуха, °С.
Температура вытяжного воздуха tвыт определяется по выражению:

где tрз – температура воздуха в рабочей зоне, 0С;
Dt – температурный градиент по высоте, 0С/м (Dt=1 0С/м);
Н – высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м.
tвыт= 21+1*(3-2)=22 0С
=1817,4 м3/ч.
Потребный воздухообмен, LВВ м3/ч, для удаления вредных веществ рассчитывается по формуле:

где G – количество выделяемого вредного вещества мг/ч;
qвыт – концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе, мг/м3;
qприт – концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3.
По санитарным нормам концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе не должна превышать его предельно допустимую концентрацию, т.е. qвыт ≤ ПДК, а концентрация вредного вещества в приточном воздухе должна быть qприт ≤ 0,3ПДК.
Следовательно,

= 1075 м3/ч
Ответ:
LQ = 1817 м3/ч
LBB = 1075 м3/ч
Задача 2
Оценить пригодность цеха (т.е. соответствие потребного и фактического воздухообмена: цех пригоден для работы, если рассчитанное значение фактического воздухообмена не меньше значения потребного воздухообмена) объемом V м3 для выполнения работ, в ходе которых выделяется G2 г/ч моноксида углерода СО , G3 г/ч этилена С2Н2, G4 г/ч аммиака NH3 , G5 г/ч диоксида серы SO2, а также Q2 кДж/ч избыточного тепла. Вентиляционная система обеспечивает полную замену воздуха в цехе К = 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна 22 0C, температура в рабочей зоне равна t2 0C. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5 м от рабочей площадки.
Примечания:
1) ПДКСО=20 мг/м3; ПДКС2Н2 = 1 мг/м3; ПДКNH3=20 мг/м3; ПДКSО2=10 мг/м3;
2) плотность воздуха ρвозд=1,29 кг/м3, удельная теплоемкость воздуха суд возд.= 1005,6 Дж/кг·К.
3) аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации;
4) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной 0,3ПДК.
Дано:
V =1500 м3
GСO = 79,5 г/ч
GC2H2 = 6,5 г/ч
GNH3 =115 г/ч
GSO2= 25 г/ч
Q2=1550 кДж/ч
tприт = 220С
tр.з. = 260С
Н= 5 м
ПДКСО=20 мг/м3
ПДКС2Н2 = 1 мг/м3;
ПДКNH3=20 мг/м3
ПДКSО2=10 мг/м3
суд возд.= 1005,6 Дж/кг·К.
Решение:
Потребный воздухообмен LQ м3/ч, для отвода избыточной теплоты рассчитывается по формуле:

где Q – избыточное количество теплоты, Дж/ч или кал/ч;
с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) или кал/(г·К);
r – плотность воздуха, кг/м3 (r = 1,29 кг/м3);
tвыт – температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;
tприт – температура приточного воздуха, °С.
Температура вытяжного воздуха tвыт определяется по выражению:

где tрз – температура воздуха в рабочей зоне, 0С;
Dt – температурный градиент по высоте, 0С/м (Dt=1 0С/м);
Н – высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м.
tвыт= 26+1*(5-2) = 29 0С
=170,7 м3/ч.
Фактический воздухообмен определим по формуле:
Lф = k*V,
Где k - количество полных замен воздуха в цехе в течении часа;
V- объём цеха.
Получим следующее значение:
Lф = 5*1500=7500 м3/ч.
Определим значение потребного воздухообмена для каждой концентрации вредных веществ в воздухе. Так как необходимо, считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной нулю, формула преобразуется в следующий вид:

Таким образом получим:
1. потребный воздухообмен для монооксида углерода СО:

2. потребный воздухообмен для этилена :
3. потребный воздухообмен для аммиака :
4. потребный воздухообмен для диоксида серы :
5. так как аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации:

Для оценки пригодности цеха используем следующее условие:
Lф<Lвв макс , 7500 >11 785, неравенство не выполняется, значит данный цех не пригоден.
2.2 Производственное освещение. Расчет искусственного освещения методом коэффициента использования светового потока
Задача 1
Произвести расчет искусственного общего (люминесцентного) освещения методом коэффициента использования светового потока в помещении, где проводятся работы, соответствующие разряду X зрительных работ. Размеры помещения: длина 6 м, ширина 3 м, высота подвеса светильника 2,15 м, коэффициенты отражения стен и потолка соответственно равны 50% и 70%. Принять коэффициент запаса К=1,3, коэффициент неравномерности Z=1,1. Число ламп в светильнике n равно 2.
Дано:
а= 6 м
б= 3 м
hп=2,15 м
rс =50%
rп = 70%
К = 1,3
Z = 1,1
n = 2
Разряд работы – очень высокой точности.
Решение:
Индекс помещения i определяется по выражению:
,
где a и b – основные размеры (длина и ширина) помещения, м.
,
Для расчета задаются числом светильников N:
,
где S – площадь помещения, м2;
L – расстояние между опорами светильников, м (L = 1,75·hп);
M – расстояние между параллельными рядами светильников, м (M ≥ 0,6·hп);
hп – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м, определяется по формуле.

Основное уравнение метода:
,
где F – световой поток лампы, лм;
EН – минимальная нормируемая освещенность (определяется по СниП 23-05-95(2003) «Естественное и искусственное освещение»);
S – площадь помещения, м2;
К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К=1,2…1,5);
Z – отношение средней освещенности к минимальной (для люминесцентных ламп принимается Z = 1,1);
N – число светильников, шт.;
n – число ламп в светильнике;
h – коэффициент использования светового потока (в процентах %), т.е. отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп, равный 32.
лмВыбрали лампу типа ЛД 80, необходимо найти ΔF – величину отклонения рассчитанного значения светового потока лампы от ее фактического светового потока:

где Fф – фактический световой поток лампы, лм
Fр – рассчитанный световой поток лампы, лм.

На практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы от расчетного до –10% и +20%. Величина отклонения попадает в допустимый диапазон, значит для данного помещения необходимо 4 светильника по две лампы типа ЛД 80.
2.3 Производственный шум
Задача 1
Определить верхний и нижний граничные частоты для октавы со среднегеометрической частотой fСГ = 500 Гц.
Октавная полоса – полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2.
Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой fСГ:



fн = 500/
fн=357 Гц
fв=2* fн=357*2=714 Гц
Ответ: верхняя граничная частота равна 714 Гц, нижняя граничная частота равна 357 Гц.
2.4 Электромагнитные поля и излучения
Задача 1
Считается, что наиболее вредными для человеческого организма являются электромагнитные излучения с длиной волны 20-30 см. Какова частота этих волн? Какие параметры нормируются для этого диапазона?
Решение:
Частота волны определяется по следующей формуле:
,
гдес – скорость света в вакууме ;
– длина волны,
Определим частоты волн для крайних точек диапазона длин волн :

Таким образом получаем, что для диапазона длин волн соответствует следующий диапазон частот .Задача 2
Действующее значение напряженности электрического поля, измеренное на расстоянии 1 м от экрана телевизора, оказалось равным Е В/м. Эффективным способом защиты от электромагнитных излучений является защита расстоянием. Считая, что напряженность Е убывает с расстоянием
пропорционально кубу, определить, на каком расстоянии будет измерено принимаемое рядом исследователей за безопасное значение Едоп.= 0,5 В/м? Чему равно Е на расстоянии х=2 м и на рекомендуемом гигиенистами расстоянии 4 м?
Решение:
Так как напряженность Е убывает с расстоянием пропорционально кубу, определим на каком расстоянии будет измерено принимаемое рядом исследователей за безопасное значение Едоп.= 0,5 В/м:

Так же определим напряженность Е на различных расстояниях от экрана телевизора:

И в заключении определим напряженность Е на рекомендуемом расстоянии просмотра телевизора :
Таким образом, получим, что напряженность убывает с увеличением расстояния от источника излучения, в данном случае – телевизора. Наиболее рекомендуемое расстояние r = 4 м предпочтительнее, так как является оптимальным вариантом, при котором обеспечивается наиболее комфортный просмотр ТВ, а так же происходит не значительное значение действующего напряжения.
2.Сточные воды
Защита гидросферы от вредных выбросов
 Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов.
В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже, водная среда более ранима и чувствительна к загрязнениям.
Защита гидросферы от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств:
* рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода;
*  разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков;
* использованием средств очистки стоков.
Для стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовывать водозабор на технологические нужды ниже по течению реки, чем сброс сточных вод.
Если при этом для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков.
Рассредоточенные выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные поперек русла реки, этим увеличивается интенсивность перемешивания и кратность разбавления стоков.
Методы очистки сточных вод можно подразделить на:
* механические;
* физико − химические;
* биологические.
Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц (твердых частиц, частиц жиро−, масло− и нефтепродуктов) осуществляется:
*  процеживанием;
* отстаиванием;
* обработкой в поле центробежных сил;
* фильтрованием;
* флотацией.
Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных волокнистых включений.
Процесс реализуют на вертикальных и наклонных решетках с шириной прозоров 15...20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит.
Очистка решеток и волокноуловителей от осадков частиц осуществляется вручную или механически.
Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды.
Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.
Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм.
Песколовки бывают с горизонтальным, вертикальным и круговым движением воды.
Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах.
Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму действия газоочистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вращающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных частиц от потока воды.
Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки.
Часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц.
В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.
Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ.
По направлению движения основного потока воды различают отстойники вертикальные, горизонтальные, диагональные и радиальные.
Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены.
В зависимости от способа образования пузырьков различают флотацию пневматическую (напорную, вакуумную), пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию.
На практике наибольшее распространение получила пневматическая, которая основывается на уменьшении растворимости газа в воде при снижении его давления.
При резком снижении давления происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков.
Если вода с атмосферным давлением направляется в камеру под вакуумом, такая флотация называется вакуумной; если из −под напора в открытую камеру, − напорной.
Флотация осуществляется во флотационных камерах.
Физико − химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей.
Как правило, физико − химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ.
Из физико −химических методов наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реагентные, ионообменные и др.
Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей.
Она осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, возникающего между парами электродов (железные, стальные, алюминиевые).
В результате электролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего легкого водорода, а также кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность.
Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках.
Коагуляция − физико − химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения.
В результате коагулирования устраняется мутность воды.
В качестве веществ − коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа, сульфат железа и др.
Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием.
Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа иногда получают электрохимическим путем.
Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими веществами − реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые соединения.
Последние затем могут быть удалены одним из описанных выше методов удаления взвесей и осветления воды.
Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хлоридов, фторидов и т.д.
Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточных вод.
Согласно действующим нормативным документам сбросы сточных вод в системы канализации населенных пунктов и в водные объекты допустимы только в случаях, если имеют рН = 6,5…8,5.
Если -н сточных вод соответствует кислой или щелочной среде, сточные воды подлежат нейтрализации до установленных значений рН.
Ионообменная очистка сточных вод заключается в пропускании сточных вод через ионообменные смолы, которые подразделяются на катионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену катионы (чаще всего водорода Н+), и анионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену анионы (чаще всего гидроксильную группу ОН-).
При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствующего знака токсичных примесей. Например, катион тяжелого металла заменяет катион водорода, а токсичный анион соли металла − анион ОН-, происходит сорбирование токсичных ионов смолой.
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности.
При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа.
Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно − коричневую или черную жидкую массу, обладающую землистым запахом.
С биологической точки зрения активный ил − это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микробов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), черви, личинки насекомых, водные клещи в биофильтрах.
Биологическую очистку ведут или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), или в специальных сооружениях: аэротенках; биофильтрах.
Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом.
Эффект биологической очистки обеспечивается постоянным перемешиванием сточных вод с активным илом и непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка.
Активный ил затем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк.
Биологический фильтр − это сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов.
Крупные промышленные предприятия имеют различные производства (механообрабатывающее, гальваническое, литейное, окрасочное, кузнечное и т. д.), которые дают различный состав загрязнения сточных вод.
Водоочистные сооружения таких предприятий выполнены следующим образом: отдельные производства имеют свои локальные очистные сооружения, аппаратурное обеспечение которых учитывает специфику загрязнения и полностью или частичке удаляет их, затем все локальные стоки направляются в емкости − усреднители, а из них на централизованную систему очистки до значений, установленных для предприятия предельно допустимых сбросов. Возможны и иные варианты системы водоочистки в зависимости от конкретных условий