Отходы производства субъектов хозяйственной деятельности на БПТ 13 глава
Загрязненные сточные воды обычно делят на три группы: загрязненные преимущественно органическими примесями, загрязненные преимущественно минеральными примесями и загрязненные смесью их примесей. Количество и состав производственных сточных вод зависит от ряда факторов: технологического процесса, режимов его поведения» состава сырья, промежуточных изделий и продуктов, выпускаемой продукции, состава исходной свежей воды и др. В качестве примера рассмотрим состав сточных вод различных машиностроительных предприятий. Стоки поступают из сталелитейных, чугунолитейных, термических, механических и инструментальных цехов, а также гальванических цехов и участков. Основными загрязняющими веществами стоков литейных цехов являются механические примеси (частицы пыли, пригару извести, глины, песка). В термических цехах металлические изделия подвергают закалке в воде или масле. Основными загрязняющими веществами сточных вод термических цехов являются окалина и масла. Сточные воды травильных отделений содержат серную или соляную кислоту, железо и тяжелые металлы. Стоки цеха гальванических покрытий содержат в качестве основных загрязняющих веществ хром, цианиды, цинк, медь, никель и ряд других металлов. В механических и инструментальных цехах сточные воды образуются при промывке изделий и закалке ТВЧ, обработке изделий в термических и гальванических отделениях, при окраске изделий, при охлаждении станков эмульсиями. Основными загрязняющими веществами сточных вод механических и инструментальных цехов являются масла, эмульсии, кальцинированная сода и др. В кузнечных цехах сточные воды образуются при охлаждении инструмента, поковок сварочных агрегатов, арматуры печей, при обеспыливании воздуха в скрубберах. Стоки имеют незначительное количество загрязняющих веществ, в основном в их состав входят различные масла,
На автомобильных заводах сточные воды образуются в основном при охлаждении аппаратуры, при травлении и нанесении гальванических покрытий, а также при промывке изделий. Состав сточных вод различных машиностроительных предприятий представлен в таблицах 4.1-4.3. Таблица 4.1 Состав и свойства вод машиностроительного завода
Таблица 4.2 Состав сточных вод цехов приборостроительного завода
Таблица 4.3 Состав сточных вод металлопокрытий автомобильных заводов
При классификации химических загрязнителей воды различают следующие пять групп: 1) биологически нестойкие органические соединения; 2) малотоксичные неорганические соли; 3) нефтепродукты; 4) биогенные соединения; 5) вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие разлагающиеся органические синтетические соединения. Следует указать, что производственные сточные воды содержат минеральные и органические соединения в самых различных сочетаниях. Сточные воды представляют собой сложные системы, в которых органические и минеральные загрязнения находятся в растворенном, коллоидном и нерастворимом состояниях. Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию и процессы, используемые для их удаления, представлены в таблице 4.4. Таблица 4.4 Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию и процессы, используемые для их удаления (по Л.А. Кульскому)
Продолжение таблицы 4.4
Состав производственных сточных вод очень разнообразен и зависит от вида производства, а также от принятого технологического процесса. Разнообразие состава и характера загрязнений производственных сточных вод обусловливает применение для их очистки различных методов, как химических и физико-химических, так и биологических. Ливневые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним относятся также талые воды, образующиеся при таянии льда и снега. Отличительной чертой ливневого стока является его эпизодичность и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. Воды от поливки улиц, от фонтанов и дренажей по качественной характеристике загрязнений близки к ливневым и удаляются вместе с ними. В составе ливневых сточных вод много песка, глины, мусора, нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Ливневые воды с территории промышленных предприятий могут содержать специфические примеси, характерные для того или иного производства. В специальной литературе часто фигурирует термин «городские сточные воды». Под городскими сточными водами понимают смесь всех трех видов вод при общесплавной системе канализации или бытовых и производственных при раздельной системе. На городских очистных станциях вода последовательно проходит сооружения механической, биологической очистки и дезинфицируется. Для обеспечения нормальной работы этих сооружений к городским сточным водам предъявляется ряд требований, выполнение которых обеспечивается постоянным контролем за сточными водами промышленных предприятий, подключенных к водоотводящей сети города.
4.2.2. Состав и свойства сточных вод
В настоящее время проблема обеспечения отраслей народного хозяйства водой приобретает всё большую актуальность. По прогнозу, мировое потребление исходной воды к 2015 году оценивается величиной более 7000 км3. Если сбрасывать образующиеся сточные воды в водоёмы, то практически весь наземный и подземный речной сток окажется загрязнённым. Сброс неочищенных производственных или бытовых сточных вод в водоём оказывает на него многообразное отрицательное воздействие. Прежде всего, загрязнённая вода не может быть использована для водоснабжения бытового и хозяйственного назначения. Кроме того, выпуск загрязнённых стоков, содержащих растворимые и нерастворимые органические вещества, кислоты, щёлочи, ядовитые химикаты, соли тяжелых металлов и т.д., приводит к образованию шламовых донных отложений, полному или частичному загниванию или изменению состава воды, сопровождающемуся деградацией или гибелью водной фауны и флоры, прекращению доступа воздуха из атмосферы и, следовательно, к общему ухудшению санитарного состояния водоёма. Из сложившейся ситуации становятся очевидными и две основные задачи по обеспечению населения чистой водой и охране водных ресурсов: - сокращение потребления исходной воды на единицу выпускаемой продукции и бытовых нужд; - предотвращение попадания загрязнений в открытые водоёмы и подземные пустоты. Строго нормированное водопользование и внедрение его в замкнутые системы технологических процессов предприятий ограничит забор свежей воды из водоисточника, а следовательно, улучшит условия охраны водных ресурсов и обеспечит экономию электроэнергии (подача свежей воды), сырьевых и эксплуатационных затрат. Общий объём образующейся сточной воды определяется на основании учёта норм воды, приходящейся на одного жителя, а в производстве нормы воды на выпуск единицы продукции. Неравномерность поступления сточных вод с большим колебанием приводит к изменению режима работы сетей водоотведения и сооружений на них, а также влияет на эффективность работы сооружений по очистке этих вод. Качественная оценка состава загрязнённых сточных вод, особенно промышленных, имеет большое значение при проектировании и эксплуатации сооружений по их переработке. Для упрощения характеристик сточных вод введены некоторые показатели, по которым определяют состав загрязнений и в соответствии с этим выбирают технологическую схему очистки. Состав сточных вод оценивают по физическому состоянию загрязнений и их происхождению. По физическому состоянию загрязнения делятся на нерастворимые и растворимые примеси и коллоидные частицы; по их происхождению на минеральные, органические и бактериальные. Для минеральных и органических нерастворимых загрязнений применяют механический способ очистки, органических коллоидных и растворимых – биологическую очистку, для бактериальных – обеззараживание сточных вод.
Взвешенные вещества Хозяйственно-бытовые сточные воды населённых мест характеризуются по взвешенным веществам исходя из нормы на одного жителя, составляющей 65 г/сут, причём 35-45 г из них выпадает в осадок. Перед биологической очисткой концентрация взвешенных веществ не должна превышать 150 мг/л. Очищенные сточные воды не должны содержать взвешенные вещества выше допускаемых значений (ПДК), установленных водоохранными нормами в соответствии с назначением и категорией водоёмов. Эти нормы в установленном порядке должны быть согласованы с органами Госкомприроды и санитарного надзора. ПДК устанавливают для водоёмов двух групп: хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения; рыбохозяйственного назначения. Обе группы подразделяются на две категории. По действующим нормам сброс очищенных сточных вод не должен увеличивать концентрацию взвешенных веществ для первых категорий - не более чем на 0,25 мг/л; для вторых - 0,75 мг/л. Исходя из этих требований определяют необходимую степень очистки сточных вод по взвешенным веществам, отвечающую природоохранным нормам.
Биологическая потребность в кислороде
Биологическая потребность в кислороде (БПК) – является основным показателем для оценки загрязнённости сточных вод. Концентрация БПК в сточных водах (бытовых) зависит в основном от нормы водоотведения и имеет тенденцию к увеличению при уменьшении последней. Для слабоконцентрированных и хозяйственно-бытовых сточных вод эта зависимость выглядит следующим образом (см. таблицу 4.5.). Таблица 4.5
Для очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоёмы, существует ограничение по БПК. После сброса БПК полн. в водоёмах не должно превышать такие значения: для водоёмов санитарно-бытового назначения I категории – 3 мг/л; II категории – 6 мг/л. В водоёмах рыбохозяйственного назначения в обеих категориях содержание БПК не должно превышать 3 мг/л.
Температура Температура очищаемой жидкости, поступающие на очистные сооружения, не должна превышать 300С. Известно, что оптимальная температура в ходе очистки сточных вод 200С. Согласно санитарным нормам параметр температуры сбрасываемых очищенных сточных вод ограничен с целью минимального воздействия на сложившийся биоценоз водоёма. Сбрасываемые воды не должны повышать температуру водоёма более чем на 30С в сравнении со среднемесячной температурой самого жаркого месяца года. РН Одной из важнейших характеристик сточных вод является содержание водородных ионов, концентрация которых регламентируется нормами. Как правило, хозяйственно-бытовые сточные воды имеют нейтральную реакцию (рН – 6-9), а промышленные – кислую (рН – 7-6,5) и щелочную (рН – 7,5). Нарушение среды обитания также сказывается на активности микроорганизмов и на скорости биохимических процессов. При значительных отклонениях рН процесс биохимического изъятия загрязнений может прекратиться вовсе. Успешному процессу обработки сточных вод с различными значениями рН должна предшествовать нейтрализация.
Хлор В настоящее время эффективным и наиболее практичным методом защиты здоровья от болезнетворных бактерий и вирусов является химическая дезинфекция сточных вод (СВ) хлором. В обычных условиях хлор - желто-зелёный газ, обладающий резким специфическим запахом. Хлор является очень активным химическим элементом. При растворении хлора в воде идёт гидролиз с образованием хлорноватистой (HOCl) и хлористоводородной (HCl) кислот. Константа равновесия этой реакции при 00С составляет 3,16∙10-4. Хлорноватистая кислота постепенно распадается на хлористоводородную и кислород. На этом свойстве основано белящее и дезинфицирующее действие хлора в присутствии воды. Наиболее важной нежелательной реакцией при дезинфекции хлором является, конечно, реакция между хлором и аммиаком, присутствующим в СВ, протекающая с образованием хлораминов (NH2Cl, NHCl2, NCl3). Вызывает тревогу и то обстоятельство, что хлор может давать хлорорганические соединения, которые потенциально ядовиты для человека, кроме того, документально подтверждена и токсичность хлора для различных форм жизни в воде. Хлорирование городских сточных вод приводит к образованию ряда хлороорганических соединений, одиннадцать из которых идентифицированы. Все эти вещества включают всего около 1% от количества введённого хлора. Все идентифицированные вещества содержали только один атом хлора на молекулу. Такие хлорированные продукты достаточно просто подвергаются биохимическому разложению и вряд ли будут устойчивы в водоёме. Таким образом, токсичность СВ (по сравнению с питьевой) после хлорирования определяется главным образом наличием аммиака.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) В широком смысле под ПАВ подразумевают продукт, который входит в состав моющих средств. ПАВ - порошки, пасты или жидкости белого и желтоватого цвета с ароматическим запахом, хорошо растворимые в воде и образующие пену. В состав коммерческих ПАВ обычно входит одна или более групп поверхностно-активных агентов и несколько связывающих компонентов. Группы, обеспечивающие такие свойства ПАВ, выполняют две функции: уменьшение поверхностного натяжения жидкости, в которой они растворяются и образуют стабильную эмульсию или суспензию с частицами удаляемых загрязнений, и снижение жесткости воды за счет образования с водой щелочного раствора, в котором моющие свойства поверхностно-активных групп особенно эффективны. Наряду с поверхностно-активными и связывающими компонентами моющие средства содержат отбеливающие и придающие блеск вещества. Отбеливатели окисляют окрашенные вещества, последние часто бывают хорошо растворимы или не так сильно адсорбированы и легко удаляются. Для придания желательных свойств в состав ПАВ могут быть включены также и другие составляющие (ферменты, ингибиторы коррозии, душистые вещества). ПАВ, входящие в состав определённых моющих средств, выбирают исходя из условий использования и типа предполагаемой обработки. Поверхностно-активные вещества, попадая в стоки, загрязняют воды. Особое значение имеют полифосфатные связывающие агенты, входящие в состав ПАВ. Фосфатные компоненты моющих средств легко гидролизуются с образованием нетоксичных монофосфатов. Кроме того, фосфаты, содержащиеся в воде, почти полностью находятся в связанном виде, поэтому они выводятся с помощью различных способов очистки воды. Нефтепродукты Прежде чем говорить о влиянии нефтепродуктов на окружающую среду, логично рассмотреть химический состав нефти, так как и её миграция в окружающей среде, и результирующее воздействие её на флору и фауну зависят от природы индивидуальных химических компонентов. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов. Установлено, что нефть образовалась в результате длительного теплового, бактериологического и химического воздействия на органические остатки растительных и животных организмов. Более 75% общего состава нефти приходится на углеводороды: кроме них в нефти в небольших количествах содержатся сера, азот и кислород: до 4% серы, 1% азота и несколько меньше кислорода. Эти добавочные элементы обычно входят в состав молекул углеводорода. Состав нефти обычно определяется количественным содержанием углеводородов, которые делятся на парафины, циклопарафины, ароматические и нафтено-ароматические углеводороды. Сырая нефть содержит 25% парафинов, 30-60% циклопарафинов, ароматические углеводороды менее распространены в нефти, нафтено-ароматические (С9 - С25) 5-30% и остаточные фракции. После попадания в водоём нефть начинает перемещаться под влиянием ветра, течения, приливов и отливов. В результате таких природных процессов, как испарение, растворение, образование эмульсий, усвоение живыми организмами и выпадения в осадок, состав нефти постоянно меняется вследствие разложения и трансформирования различных компонентов - составляющих нефти. Нефтепродукты, попавшие в водоём с СВ, подвергаются различным изменениям: в водоёмах примерно 40% оседают на дне, 40% остаются в воде в виде эмульсий и 25% на поверхности в виде плёнки. Все виды нефти содержат легкоокисляющиеся компоненты, которые быстро испаряются. Низкомолекулярные компоненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результате растворения, причём ароматические углеводороды растворяются быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре. Нефтяная плёнка даже толщиной 0,5 мм на поверхности водоёмов затрудняет аэрацию воды, а нефть на дне образует донные отложения. Если площадь нефтяного слоя мала по сравнению с поверхностью воды, нефть, в конце концов, начинает разлагаться. В процессе разложения нефти протекает ряд химических реакций, при этом в воду попадают некоторые фракции, обладающие высокой токсичностью. Кроме того, становятся заметными дальнейшие реакции, в которых участвуют уже продукты разложения.
Азот В той или иной форме азот присутствует во всей биосфере. В газообразной форме в виде N2 он является довольно инертным, составляет 79% атмосферы и служит основным резервом для круговорота азота. В гидросфере его содержание во всех химических формах составляет 5*10-5 моль/л. Это усреднённое значение может заметно колебаться в зависимости от местных условий. В настоящее время становится реальным создание условий, представляющих опасность для окружающей среды. Известно, что избыточное содержание нитрит-ионов является токсичным для многих организмов, обитающих в водной среде, а избыток нитрат-ионов представляет опасность для здоровья человека и стимулирует чрезвычайный рост водорослей. Фосфор Вместе с азотом наличие фосфора в системе удовлетворяет основные потребности в питательных веществах. Круговорот фосфора проще, чем круговорот азота; он ограничен лишь землёй и водой, поэтому его циркуляция зависит от запасов фосфора в горных породах и осадках. Водная система представляет конечный пункт его движения, которое, таким образом, является односторонним из земли в воду. При этом можно ожидать, что фосфора как питательного вещества может не хватить, и он станет лимитировать или определять развитие питательной среды.
Жиры Жирами называются смеси сложных эфиров, образованных глицерином и высшими, жирными кислотами. Жиры, в состав которых входят остатки предельных кислот, бывают обычно твёрдыми; жиры, содержащие остатки непредельных кислот - жирными. Жиры нерастворимы в воде, хорошо растворимы в эфире, петролейном эфире, бензине. Очень важным свойством жиров является превращение их при омылении (гидролизе) в присутствии щелочей в соли жирных кислот (мыла) и глицерин. В бытовых стоках загрязнения состоят главным образом из органических веществ в виде эмульгированных жироподобных веществ (растительное масло, твёрдые жиры, отчасти жиры животные, мыла и т.п.). Бытовые сточные воды характеризуются сравнительно малой концентрацией капелек дисперсной фазы в дисперсионной среде. Эти эмульсии практически весьма устойчивы, даже при отсутствии каких-либо стабилизаторов, так как при малых концентрациях капелек их столкновение и слияние маловероятно. Стойкие жировые эмульсии получают вследствие сильного перемешивания жира с водой при перекачке насосами и т.д. Жировые вещества, находящиеся в сточных водах в виде плёнки и во взвешенном состоянии, задерживаются при отстаивании в жироловушках и используются в производстве мыла, а остальные жиры вместе с промышленными стоками сбрасываются в канализацию. 4.2.3. Классификация примесей воды по фазово-дисперсному состоянию и процессы, используемые для удаления примесей Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию создана академиком Л. А. Кульским (табл. 4.6). Она позволяет с единых позиций оценивать технологические процессы очистки воды, обеспечивать эффективную очистку воды в соответствии с современными требованиями к ее качеству и намечать направления дальнейшего развития химии и технологии очистки воды. В приложении V учебного пособия предложены рекомендации по практическому использованию различных методов водообработки в зависимости от группы примесей. Студенты после выполнения задания, связанного с расчетами необходимой степени очистки сточных вод на локальных очистных сооружениях, должны разработать план мероприятий по снижению сбросов загрязняющих веществ в водотоки и технологические схемы очистки сточных вод. Зная состав и группу примесей сточных вод, студенты из приложения V выбирают различные методы очистки, имея расчетные значения степени очистки. И, наконец, выбрав методы очистки, могут с успехом разработать различные технологические схемы очистки сточных вод. Таблица 4.6 Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию и процессы, используемые для удаления примесей
Продолжение таблицы 4.6
4.3. Нормирование допустимых сбросов загрязняющих веществ в водотоки
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|