Методы утилизации сточных вод

Методы утилизации сточных вод

Содержание

В настоящее время известны механические, физико-химические, химические и биологические методы очистки сточных вод. Выбор метода или методов обуславливается характером и степенью загрязнения сточных вод, санитарно-гигиеническими, технологическими и экономическими требованиями, которые определяются при решении вопроса о дальнейшим использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения технологических процессов, либо при выборе способа ликвидации сточных вод.

Механические методы очистки сточных вод для отделения загрязнителей используют гравитационные и центробежные силы.

При процеживании сточных вод через решётки и сетки задерживаются крупные предметы и частицы с размерами соответственно 15-20 и 0,5 — 0,8 мм. Решётки бывают вертикальными и наклонными, неподвижными и механизированными. Для дробления крупных загрязнителей применяют специальные дробилки, совмещённые с решётками (типа РД – 200). Более мелкие загрязнители улавливают процеживание сточных вод через сетки (сита). Площадь сечения ячеек сетки обычно не превышает 0,5 * 0,8 мм.

Для улучшения очистки и удаления с сетки мелких загрязнителей, последней придаётся вращательное или возвратно-поступательное движение. На таком принципе работают вибросита (СВ-2 . СМ 2Б), широко используемые для грубой очистки промывочных жидкостей от выбуренной породы.

Отстаиванием выделяются минеральные и органические частицы, плотность которых больше или меньше плотности воды.

Предварительная очистка сточных вод от минеральных примесей организуется до поступления их на очистные сооружения.

Физико-химическая очистка сточных вод находит всё более широкое применение в качестве самостоятельного метода и в сочетании с другими видами очистки. Обусловлено это всё возрастающим использованием на нефтегазовых предприятиях оборотных систем водоснабжения, требующих глубокой очистки и кондиционирования сточных вод с жёсткими санитарно-гигиеническими ограничениями состава сточных вод при сбросе их в водоёмы, а также стремлением и максимальному извлечению из стоков полезных продуктов и веществ с целью их повторного использования. Известные физико-химические методы позволяют интенсифицировать отделение взвешенных или суспенсированных минеральных и органических загрязнителей (методы флотации, коагуляции), извлекать из стоков необходимые компоненты (экстрация, сорбция, электродиализ, гиперфильтрация эвапорация и др.), увеличивать концентрацию веществ для последующего их отделения выпариванием или кристаллизацией.

Читайте также:  Массажная кровать польза и вред

В практике очистки сточных вод в нефтяной и газовой промышленности наиболее широко используются методы коагуляции, флотации, экстракции и некоторые другие.

К химическим методам относятся такие, при которых в сточные воды вводятся специальные реагенты, вступающие с загрязнителями в химические реакции и обезвреживающие их или создающие условия для их удаления. В нефтяной и газовой промышленности используются озонирование, хлорирование и умягчение снижение жесткости воды. Планируется широкое внедрение опреснительных установок, в которых предполагается использовать большой комплекс химических методов очистки.

Для удаления из сточных вод растворённых в них органических веществ часто применяют биологическое окисление в природных или искусственно созданных условиях. В первом случае используются почвы, проточные и замкнутые водоемы, во втором — специально построенные для очистки сооружения (биофильтры, аэротенки и другие окислители различных конструкций). Для извлечения из воды тонкодисперсных растворённых органических веществ используются различные микроорганизмы, способные »поедать» содержащиеся в сточных водах органические вещества.

В настоящее время основными направлениями утилизации сточных вод являются: повторное использование их в бурении и заводнении продуктивных пластов после соответствующей подготовки; закачка в поглощающие горизонты; сброс в земляные амбары, на поля испарения и открытые водоемы и водотоки. Подготовка сточных вод для закачки их в продуктивные и поглощающие горизонты сводится к удалению из них механических примесей и нефти, а также и снижению коррозионной активности. Качество подготовляемой пластовой воды зависит от местных условий и коллекторских свойств пласта, поэтому содержание в закачиваемой сточной воде нефтепродуктов и механических примесей для различных нефтяных месторождений колеблется в широких пределах. Обработка сточных вод производится на очистных сооружениях: нефтеловушках, прудах, отстойниках, фильтрах, гидроциклонных и флотационных установках.

Сточные воды, поступающие с предприятий или домов, подлежат очистке перед сбросом в грунт или водоемы. Обязательное условие – степень чистоты, составляющая 95-98%. В процессе обработки появляется осадок, который повторно используется или утилизируется. Способ утилизации осадков сточных вод определяется составом и источником.

Состав осадков сточных вод

Виды осадков сточных вод:

  • отложения с поверхности решёток;
  • отложения с песчаными элементами;
  • тяжёлые формы отходов из первичных отстойников;
  • компоненты со дна, полученные путем взаимодействия с коагулирующими веществами;
  • активный ил, используемый для биохимической очистки воды в аэротенках;
  • пленка биологического происхождения, располагающаяся на поверхности сточных вод в биофильтрах;
  • смесь из активного ила и тяжёлых составляющих стоков.

Компоненты осадков сточных вод (ОСВ):

  1. 80-85% – составляющие жирового, белкового и углеводного характера.
  2. 60-80% – твердые органические вещества.
  3. Остаточный объём – элементы лигнина и гумуса.

В зависимости от преобладающего компонента ОСВ различаются:

Осадок, который состоит из сырых отложений, остающихся на дне очистных сооружений, содержит азот, калий фосфор. Микроэлементы часто применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Длительное нахождение подобных веществ приводит к загниванию, выделению биогазов. Также провоцируют парадоксальную реакцию, когда осадок вместо выпадения, всплывает на поверхность воды. Поэтому чистить контейнеры требуется регулярно.

Характеристики

Осадки, получаемые при очищении стоков, обладают определенными характеристиками:

Параметр
Реактивность среды в фазе активации 6-8
Температура среды 12-20 градусов
Влажность отходов, убираемых с решеток 80%
их объёмная масса 750 кг/м3
Влажность отложений из песколовок 60%
их зольность 70-90%
их объёмная масса 1500 кг/ м3
Влажность осадка из камеры-отстойника 93-95%

Наибольший объем ОСВ (90-99%) – вода. Она делится на гигроскопическую, свободную и коллоидно-связанную.

Вид воды Гигроскопическая Свободная Коллоидно-связанная
Способ очистки Для утилизации применяют способ сжигания. Фильтрация и отжим помогает отделить воду от тяжелых компонентов. Термическая обработка, флокуляция, коагуляция переводят коллоидно-связанную воду в свободную форму.

Обработка и стабилизация осадочных отложений

Обработка включает несколько этапов:

  • сгущение с удалением 60% влаги, уменьшением общего объема на 50%;
  • уплотнение;
  • стабилизация;
  • кондиционирование.

Обработка преследует цель – удалить жидкость и получить шлам. Последний представлен мелкодисперсными частицами, переработанными загрязнителями.

Чтобы провести уплотнение используют следующие технологические подходы:

  • вибрация;
  • гравитация;
  • флотация;
  • фильтрование;
  • комбинация нескольких методов.

Наиболее распространенным и простым способом уплотнения считается гравитационная методика. Предназначена для сжатия активного ила и осадков. Применяют отстойники вертикальной и радиальной ориентации. Продолжительность – от 5 до 24 часов. При необходимости ускорить процедуру используют:

  • коагуляцию с хлорным железом;
  • нагрев до 90 градусов;
  • перемешивание с другими осадками.

Метод флотации основан на способности пузырьков воздуха поднимать на поверхность воды фрагменты осадка. Управление скоростью осуществляется путем изменения потока подачи воздуха.

После обработки начинается фаза стабилизации. Необходима для разделения сложных органических соединений на воду, метан и диоксид углерода. Проводят в анаэробных и аэробных условиях. Если используют аэробную стабилизацию, то степень распада невысокая, но ОСВ характеризуется стабильностью. Недостаток кислородной обработки – сохранение яиц гельминтов, что требует дополнительной дезинвазии сточных вод.

Технологии утилизации осадков сточных вод

Сегодня существует несколько методик утилизации – депонирование, сжигание, пиролиз, использование в виде удобрений. Каждый вариант обладает преимуществами и недостатками. Но все выполняют важную задачу – перерабатывают осадки. Некоторые способны давать сырье для вторичного использования.

С экологической точки зрения перспективными считаются подходы утилизации, позволяющие повторно применять полученные вещества.

Депонирование на иловых площадках

На иловых площадках сегодня утилизируется до 90% всех осадков. Недостаток методики – испарения, загрязняющие атмосферный воздух. Выделяющийся биогаз, превышает допустимые границы, ухудшает качество воздуха. Поэтому дополнительно требуется кондиционирование осадков, полученных из сточных вод. При попадании в грунт – зашлаковывают грунтовые воды и водоемы.

Утилизация в качестве удобрений

По классу опасности относятся к 4 группе, как наименее опасные. Поэтому их разрешается утилизировать в качестве удобрений сельскохозяйственных угодий.

Исключение – осадки, содержащие тяжелые металлы, токсичные вещества. Для контроля загрязнения создаются нормативные документы, в которых установлены допустимые границы концентрации опасных компонентов.

В странах Западной Европы фермы, специализирующиеся на выращивании экологически чистых растений, отказались от применения подобных удобрений на своих землях.

Сжигание осадков сточных вод

Метод утилизации путем сжигания осадков сточных вод реализуется следующим образом:

  • активация факела из горячего песка;
  • расположение над потоком воздуха;
  • проведение жидкости с осадками через факел;
  • сжигание с образованием газа;
  • очищение газа.

Начало строительства заводов по утилизации, работающих по программе сжигания, датируется 1980 годом в США, Японии, странах Европы. Отрицательное влияние на окружающую среду приостановило дальнейшее использования данной методики уже в 1990 году.

В Европейских странах пользуется популярностью технологии утилизации осадков с получением сырья для вторичного использования. Также подобные способы сокращают эксплуатационные затраты.

Пиролиз

Пиролиз считается самым прогрессивным методом утилизации. В основе пиролиза – разложение органических компонентов под влиянием высоких температур (700 градусов) без участия кислорода (анаэробный способ).

Преимущество перед прямым сжиганием – исключение вредных веществ, попадающих в атмосферу вместе с газом. Причина данного явления заключается в технологии утилизации, ведь с помощью пиролиза обрабатываются исключительно органические компоненты.

Результат термического разложения:

  • 55% горючего газа;
  • 35% полукокса;
  • 15% жидких органических элементов.

Органика улетает вместе с газом, полукокс подвергается дальнейшей обработке (газификация) с получением горючего газа. После газификации оксиды металлов остаются в форме очищенного шлака, доступного дальнейшему использованию.

Использование шлака

Полученный в результате утилизации шлак, успешно применяют в строительстве и ремонте дорог. Предложено несколько способов вторичного применения:

  1. Если смешать шлак с цементом, подвергнуть вибропрессовке, то на выходе получается тротуарная плитка. Толщина каждой пластины составляет 10 см. Конфигурация и цвет вариабельны, меняются в зависимости от желания покупателя.
  2. Также с помощью шлака заполняют отвалы, ремонтируют поврежденные участки дорожного полотна.

Утилизация сегодня выходит на новый уровень, когда стремятся найти способ максимально полной переработки ОСВ. Применения вторичного сырья – показатель здоровой страны, желающей сохранить экологию для себя и будущих поколений.

Ежедневно в результате работы промышленных предприятий и жизнедеятельности людей образуются огромные объемы сточных вод. Современные технологии обработки предотвращают их отрицательное воздействие на экологию.

Как утилизируются сточные воды

Промышленные предприятия и городские канализационные системы ежедневно собирают значительные объемы жидких отходов. Высокое содержание токсических веществ в сточных водах создает угрозу для окружающей среды. Все компании в России обязаны организовывать переработку в промышленных предприятиях, а также продуктов жизнедеятельности человека.

Утилизация сточных вод – процесс сбора осадка и нейтрализации загрязняющих соединений с сопутствующим обеззараживанием жидких масс. В современной промышленности используются различные методы обработки:

  • механические;
  • химические;
  • физико-химические;
  • биологические.

Небольшие очистные устройства или крупные сооружения могут производить утилизацию на основании одного или нескольких указанных методов.

Переработка иловых осадков

Российские предприятия приобрели успешный опыт создания биогазовых электростанций. Такие объекты производят переработку собранных иловых осадков, содержащихся в сточных водах. В качестве продукта утилизации на станции получают природный газ, пригодный для дальнейшей выработки электроэнергии.

В Москве в период с 2009 до 2012 года построены крупные биогазовые станции мощностью по 10 МВт. В 2016 году подобный объект был построен на центральном водоканале города Иваново. Отлаженная переработка иловых осадков помогает добиться ряда целей:

  • сокращение расходов на утилизацию остатков сточных вод;
  • улучшение экологической ситуации в регионе;
  • снижение расходов на транспортировку ила;
  • создание надежных энергосберегающих систем.

Совершенствование перерабатывающих технологий сокращает время сбраживания иловой смеси и дает возможность отказаться от использования цеха обезвоживания при утилизации.

Монтаж очистных сооружений

Строительство крупных объектов или жилых комплексов осуществляет система отведения сточных вод. Создание очистных сооружений делает предприятие автономным, сокращает расходы на утилизацию отходов и снижает отрицательное влияние на окружающую среду.

Мощность и тип очищающей системы зависит от характера сточных вод и других собираемых отходов. Монтаж производится в несколько этапов:

  1. Выбор места. Допускается установка на дистанции не менее метра от основания здания. Ввиду периодического сброса в ходе утилизации отходов, очищенной воды обустраиваются пути для ее сбора или отведения.
  2. Земляные работы. Вырывается и обустраивается котлован, укладываются коммуникации для транспортировки стоков и продуктов переработки.
  3. Монтаж очищающего оборудования. В котлован, соответствующий по размерам используемой техники, устанавливается очистная станция. Для обеспечения ее работоспособности подключаются подающие и отводящие магистрали, подается энергоснабжение, устанавливается дополнительное оборудование.

В ходе заключительных земляных работ автономная канализация заливается и обсыпается, после чего сооружение можно использовать по назначению.

Очистные системы на промышленных предприятиях

Специфика работы большинства производственных объектов подразумевает утилизацию материалов различной степени опасности. Побочные продукты переработки могут содержать специфические вещества, для работы с которыми не приспособлены обычные очистные сооружения. Система переработки сточных вод на таких предприятиях может включать специфические подходы:

  1. Гравитационное отсеивание. Тяжелые частицы под собственным весом оседают на дно резервуара и отсеиваются механически.
  2. Химическая нейтрализация. Сточные воды подвергаются обработке нейтрализующими веществами. Содержащиеся в них специфические химические соединения вступают в контролируемую реакцию и становятся нетоксичными.
  3. Биопереработка. Аэробные и микроаэрофильные микроорганизмы, для которых содержащиеся в отходах вещества служат продуктом питания. В результате их жизнедеятельности сложные химические соединения разбиваются на более простые и обезвреживаются.

Если промышленное предприятие сбрасывает большое количество отходов разных видов, применяются физико-химические методы. Они подразумевают утилизацию посредством электролиза, ионного обмена, флотации и прочих процессов для обезвреживания сточных вод.

Утилизация шлама

При бурении земли образуется большое количество специфических отходов. Буровой шлам – результат бурения в почве или твердых породах. Это масса твердых частиц, содержащая землю, глину, бетониты и воду. Утилизация шлама проводится путем помещения в подземные пласты или захоронения на территории полигонов. Различные методы обработки позволяют приспособить его для дальнейшего использования:

  1. Термический. Путем обжига из шлама получают сырье для производства битума, не содержащего органических веществ.
  2. Физический. При помощи центробежной силы или давления сыпучая смесь разбивается на фракции.
  3. Химический. Чистая порода выделяется из шламовой массы растворителями и отвердителями.
  4. Биологический. Применяются при захоронении, подразумевают применение микроорганизмов для постепенной переработки.
  5. Физико-химический. Посредством специального оборудования и реагентов вредящие экологии компоненты удаляются из шлама.

Продукты бурения несут серьезную угрозу для экологии, поэтому порядок обращения с ними закреплен в положениях N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» и других нормативных актах. Каждое предприятие, работающее в горно-рудной сфере, обязано производить утилизацию шлама самостоятельно или путем обращения в специализированные организации.

Утилизация сточных вод необходима для предотвращения отрицательных воздействий на экологию. Для этого используют переработку осадков, очистные сооружения и системы.

Оценить статью
Добавить комментарий