Промислові стічні води в своєму складі містять зважені речовини розчинних і нерозчинних з'єднань: тверді і рідкі, які можна розділити на три групи в залежності від розмірів частинок.
1. Грубодисперсні системи з розміром частинок більше 0,1мкм. (Суспензії і емульсії)
2. Колоїдні системи з розмірами частинок 0,1мкм -1,0 мм
3. справжні частинки розміри, яких відповідають розмірам окремих молекул або іонів.
Для видалення або зниження концентрації забруднюючих речовин застосовують такі методи очищення: механічні, фізико-хімічні, хімічні та біологічні
Для видалення зважених часток із стічних вод використовують механічні процеси періодичного або безперервної дії - проціджування, відстоювання (гравітаційне або відцентрове), фільтрування.
1. Проціджування - Первинна стадія очищення стічних вод, призначена для виділення з стічних вод крупнокускових і волокнистих матеріалів і нерозчинних домішок. Стічні води пропускають через решітки і сита, які встановлюють в колекторах стічних вод перед відстійниками з метою вилучення великих домішок, які призводять до засмічення труб і насосів. Грати встановлюються в нерухомому стані так і знімними, а також сполучені з дробарками (комутаторами). Встановлюються вони як вертикально так і під кутом 60 -70 до горизонталі і постійно повинні очищатися від домішок. Сита використовують для видалення частинок розміром менш ніж 0,5 мм.
2. Відстоювання - Цей метод заснований на осадженні із стічних вод грубодисперсних домішок. Осадження відбувається під дією сили тяжіння і здійснюється в песколовках, відстійниках і освітлювачах. Песколовки - відбувається видалення мінеральних домішок (в основному, піску) час проходження СВ через пісколовки становить 0,5-2,0 хвилин. Первинні відстійники - під дією гравітаційних і відцентрових сил відбувається осідання твердих частинок на дно відстійника або спливають на поверхню (метод флотації). Осідають тверді частинки надходять в шламосборник або осідають на дні пісколовки. Шлам видаляють щодоби. Устаткування, яке застосовують для видалення тв. частинок: відкриті гідроциклони, напірні гідроциклони і в центрифугах. У харчовій промисловості використовую жироловки, маслоотстойнікі, смолоотстойнікі і освітлювачі.
3. Фільтрування - Застосовують для видалення тонкодіспергірованних домішок рідких і твердих речовин, коли видалення відстоюванням утруднено. Процес фільтрування заснований на пропущенні рідини через пористі або зернисті перегородки, які затримують диспергує фазу Т.Ф. або Ж. Ф. під дією підвищеного тиску над перегородкою або вакууму після перегородки. Як перегородок застосовують: 1. Перфоровані листи і сітки з нержавіючої сталі, алюмінію, нікелю, міді, латуні та ін. 2. Тканинні перегородки (азбестові, скляні, вовняні, бавовняні, з штучного і синтетичного волокна. 3. Зернисті матеріали (антрацит , пісок, гравій, гранітний щебінь і т.п.). Після фільтрування осад видаляють стиснутим повітрям, або промивають рідиною під тиском.
Вибір того чи іншого методу залежить від розміру часток домішок, фізичних властивостей, концентрації зважених часток, витрати вод і необхідного ступеня очищення
Фізико-хімічне очищення полягає в додаванні до стічних вод хімічних реагентів, що вступають в реакцію З.В. і сприяють випаданню нерозчинних або частково розчинних речовин: флотація, сорбція, коагуляція, хлорування, коагуляція, екстракція, іонний обмін, діаліз
Діаліз - процес сепарації іонів солей в мембранному апараті
Електродіаліз процес сепарації іонів солей в мембранному апараті під дією постійного електричного струму, зазвичай цей метод використовують для мінералізації стічних вод.
Флотація заснована на Спливання дисперсних частинок разом з бульбашками. Молекули твердих часток прилипають до бульбашок повітря і спливають разом з ними на поверхню води. Повітря подають компресами.
Сорбція - заснована на пропусканіісточних вод через шар природних або штучних сорбентів
Коагуляція - введення коагулянтів (сульфат алюмінію, заліза, магнію, шламові відходи) в стічні води Агрегативна стійкість порушується, утворюються більші частки (пластівці), які видаляються механічними методами, ефективне очищення може досягати 90-95%
Флокуляція- процес агрегації дрібних частинок забруднень у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів (крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери, ефір). Процес освітлення стічних вод прискорюється.
Екстракція - очищення стічних вод заснована на розподілі З.В. в суміші двох взаємно нерозчинних рідини в залежності від його розчинності в них. У процесі екстракції екстрагент вводять в оброблювану воду. Після досягнення рівноваги концентрація екстрагується речовини в екстрагенті значно перевищує залишкову концентрацію у стічній воді, і екстракт відділяється від обробленої стічної води. Його відокремлюють різними способами і утилізують екстрагованих речовин, екстрагент знову використовують у технологічному процесі
Біологічні методи очищення стічних вод
Цей метод заснований на здатності мікроорганізмів використовувати органічні та деяких неорганічні (сірководню, сульфідів, аміаку, нітритів та ін.) З'єднання для харчування в процесі життєдіяльності. При цьому мікроорганізми частково руйнують речовини, перетворюючи їх в воду, діоксид вуглецю, нітрат, сульфат іони. Існує два способи біоокислення речовин: аеробний і анаеробний.
· Аеробний метод - заснований на використанні аеробних груп організмів (бактерій, водоростей, грибків) для життєдіяльності яких необхідний постійний приплив кисню і температура 20-40 С, концентрація розчиненого кисню не менше 2 мг / дм, оптимальне середовище проживання при рН води рівній 6,5 -7,5. При зміні кисневого, температурного режимів і рН середовища змінюється склад і кількість мікроорганізмів, а також відбувається зниження швидкості утилізації органічних речовин.
Анаеробний метод - заснований на використанні анаеробних груп бактерій для життєдіяльності яких необов'язковий приплив кисню. Даний метод застосовують для знешкодження осадів, що утворюються при біологічному очищенні виробничих стічних вод, а також як перший ступінь очищення дуже концентрованих промислових С.В. (БПК 4-5 г / дм³), що містять органічні речовини, які руйнуються анаеробними бактеріями в процесі бродіння. Види бродіння. спиртове, пропіоновокисле, молочнокисле, метанове і ін. продуктами, якого є: спирти, кислоти, ацетон, гази бродіння діоксид вуглецю, водень, метан. Для очищення стічних вод зазвичай використовують метанове бродіння, процес здійснюється герметично закритих резервуарах, обладнаних пристосуванням для введення несброженного і відведення збродженого осаду (метатенка). Реакція, що протікає в резервуарі:
(4H2 A - органічна речовина, що містить водень).
Природні і штучні методи біоочищення
До природних методів біологічного очищення ставляться грунтові методи і очищення стічних вод в біопрудах.
1.1. Поля зрошення: це спеціально підготовлені земельні ділянки, які одночасно використовуються для очищення стічних вод і агрокультурних цілей: очищення відбувається під дією сонця, грунтової мікрофлори, повітря і під впливом життєдіяльності рослин.
1.2. Поля фільтрації -призначені для біоочищення: фільтруючий шар грунту в якому затримуються зважені і колоїдні речовини, утворюючи в порах грунту мікробіальних плівку, яка адсорбує колоїдні частинки і розчин в стічних водах речовини. Здатний проникати з повітря в пори кисень окисляє органічні речовини, перетворюючи їх в мінеральні сполуки. 1.3.
1.3. Біологічні ставки - в ставках здійснюється, як проста очищення так і більш глибоке очищення побутових і виробничих стічних вод. Існують ставки, як з природною аерацією, так і зі штучною. При природній глибина ставків 1м, вони добре прогріваються сонцем і заселені водними організмами. При штучної аерації відбувається продування повітря через товщину воду за допомогою механічних аераторів і глибина ставка збільшується до 3м. Застосування штучної аерації дозволяє прискорити процес очищення стічних вод.
2. Споруди штучної біологічної очистки
Споруди штучної біологічної очистки можна розділити на дві групи: аеротенки і біофільтри
2.1. Аеротенки - Це-залізобетонні аеріруемие резервуари. Активна біомаса в яких знаходиться оброблюваної стічній воді в підвішеному стані. Процес очищення йде в міру протікання через нього аеріруемой суміші стічної води та активного мулу. Аерація необхідна для насичення води киснем і підтримки мулу в підвішеному стані. Комплекси до складу яких входять аеротенки мають продуктивність від декількох десятків м³ стічних вод на добу до 2-3млн.м³ / сут.
2.2. Біофільтри - споруди в корпусі яких розміщується кускова насадка (завантаження) і передбачені розподільні пристрої для стічної води і повітря. У біофільтрах фільтрація стічних вод здійснюється через шар завантаження, покритий плівкою з мікроорганізмів. Мікроорганізми біоплівки окислюють органічні речовини, використовуючи їх як джерела живлення і енергії. Біофільтри доцільно застосовувати при добові витрати до 20-30тис.куб.м. / Сут.
Типові схеми очищення стічних вод підприємств харчової промисловості
На пивоварних і солодових підприємствах очищення здійснюється в кілька стадій:
· Механічне очищення. Споруди механічного чищення включають решітки для затримання грубих домішок, песколовушкі для видалення важких мінеральних завислих речовин і відстійники різних конструкції для уловлювання зважених речовин.
· Чи передбачає роздільне відведення стоків навозо-, канига містять і жиру і інфекційних вод санітарної бійні з обов'язковою локальним очищенням кожного потоку.
· Після очищення ці води скидаються в мережу для господарсько-побутових і малозабруднених вод і надходять на станцію очистки, де проходять механічну очистку (решітки, пісколовки, освітлювачі-перегнівателі).
· Біоочистку - аеротенки, після дезінфекції скидаються у водоймище.
· Механічне чищення (решітки, пісколовки, первинні відстійники)
· Камери для ферментації мулу і майданчиків для його зневоднення
· Механічне очищення (дво-, трикамерні відстійники для жиру). Після попереднього очищення стічні води направляються до центрального жироуловитель (трикамерного типу), якщо жири сильно емульгованих, необхідно застосовувати аеріруемие маслотделітелі. Стічні води після проходження центрального жировловлювача ще сильно концентрованих, тому їх відправляють
· На біологічну очистку - поля зрошення, окислювальні канали, активний мул.
У процесі виробництва утворюється велика кількість відходів, які ділять рідкі, твердожидком і тверді:
1. Ж і ТЖ відходи (опади СВ після обробки, шлами пилу мінерального і органічного походження в системах мокрого очищення газів).
2. Т. відходи (це відходи металів, дерева, пластмас та інших матеріалів, пилу мінерального і органічного походження від очисних споруд в системах чистки газових викидів промислових підприємств, також промислове сміття, що складається з різних мінеральних і органічних речовин - гума, папір, пісок , тканину, шлак і т.д.
Обробка рідких відходів - осадів стічних вод
В процесі очищення стічних вод утворюються опади об'ємом 10-40% обсягу оброблюваних вод, що утворюються при цьому опади ділять на три групи:
1. Опади мінерального складу
2. Опади органічного походження
3. Змішані опади
Технологічний цикл обробки осадів
Ущільнення - зменшення вмісту вологи осаду, що дозволяє знизити витрати при подальшій обробці. При ущільненні в середньому видаляється до 60% вологи і маса осаду скорочується В2,5 рази. Для ущільнення використовують гравітаційний, флотационний, відцентровий і вібраційний методи.
Стабілізація - запобігання загнивання опадів. Досягається мінералізацією органічної речовини за допомогою метанового зброджування, аеробного окислення, зміни активної реакції середовища (подщелачивание), висушуванням.
Кондиціювання - здійснюється реагентним (флотація, коагуляція) і безреагентним (теплова обробка, заморожування з подальшим розморожуванням, Жидкофазное окислення, електрокоагуляція, опромінення) методами
Зневоднення - здійснюється в вакуум-фільтрах, центрифугах, Виброфильтр, фільтр-пресах. Заключною стадією є термічна сушка.
· Спалювання - (ліквідація) здійснюють в тому випадку коли стічні води містять токсичні речовини або їх утилізація недоцільна. Процес спалювання складається з наступних стадій:
· Отгонка летючих речовин
· Спалювання горючої органічної частини
· Прожарювання залишків вуглецю
Опади спалюють в печах киплячого шару, многоподових, барабанних, циклонних, і розпилювальних. До тимчасових заходів по ліквідації опадів відносяться скид рідких осадів в накопичувачі і закачування в земляні порожнечі.
Обробка твердих відходів
В переважною більшості випадків тверді відходи повинні вивозяться на полігони, місця спеціально підготовлені (глинистий грунт, глибина 1,5 м). Токсичні промислові відходи можуть складуватися, перероблятися і нейтралізовуватися. Існують 2 види спеціальних полігонів для знешкодження одного виду (захороненням або хімічним способом або комплексні - для знешкодження різних видів відходів. Переробка твердих відходів на компост.
Виходом із такого становища може стати вторинна переробка відходів - рециклізація. Найбільш широко застосовуються технології: дроблення, подрібнення (макулатура, текстиль), просівання, окускование, термічна обробка, збагачення, флотацію, екстрагування та кристалізацію, плавлення (метал, пластмас, покришки) і т.д.