Разработка схемы очистки и рекомендации по использованию сооружений и оборудования для обработки сточных вод заданного состава

Федеральное агентство морского и речного  транспорта РФ

Морской государственный университет им. адм. Г.И.Невельского 
 

Кафедра защиты окружающей среды 

Курсовая  работа по дисциплине «Система защиты среды обитания» 

Разработка  схемы очистки  и рекомендации по использованию сооружений и оборудования для обработки сточных вод заданного состава 
 
 
 

Выполнил: студент гр.17.51

Проверил: преподаватель 

. 
 

                                          Владивосток

                                               2009

Содержание

       Сточные воды 
1. Сточные воды.

       Вода - ценнейший природный ресурс. Она  играет исключительную роль в процессах  обмена веществ, составляющих основу жизни  человека. Общеизвестна необходимость  ее для бытовых потребностей человека. Потребности в воде огромны и  ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности в воде заставляют все страны, ученых всего мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

       Круговорот  воды в природе, это долгий путь ее движения. Он состоит из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи  и реки и снова испарения, На всем своем пути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений - продуктов гниения органических веществ, растворенных газов и минеральных веществ, взвешенного твердого материала. Но эта способность самоочищения не безгранична. И сейчас мы подошли к этой грани вплотную. За последние годы на экологические системы обрушились огромные количества загрязняющих веществ, от которых они не способны защитить себя самостоятельно. И в основном это неочищенные или плохо очищенные сточные воды.

       Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека. 

1. Классификация сточных вод

       Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

По источнику происхождения:

       - производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

       - бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

       - атмосферные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»[1].

       Производственные  сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

1.По составу загрязнителей на:

       - загрязнённые по преимуществу минеральными примесями;

       - загрязнённые по преимуществу органическими примесями;

       - загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями;

2. По концентрации загрязняющих веществ:

       - с содержанием примесей 1—500 мг/л;

       - с содержанием примесей 500—5000 мг/л;

       - с содержанием примесей 5000—30000 мг/л;

       - с содержанием примесей более 30000 мг/л;

3. По свойствам загрязнителей;

4. По кислотности:

- неагрессивные (pH 6,5—8);

- слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5);

- сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6);

5. По токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

- содержащие вещества, влияющие на общесанитарное - состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

- содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.);

- содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений. 

       1.2 Состав сточных вод

       В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей - консервативные, т.е. такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, т.е. такие, которые могут в т.ч. подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

       В состав сточных вод входят как  неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в т.ч. биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в т.ч. болезнетворные).

       Таблица. Физико-химические показатели сточных вод некоторых промышленных предприятий[2].

 

3. Очистка сточных вод

       Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них определённых веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

       Существует  большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

       - механические. Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов;

       - химические. Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка;

       - физико-химические. При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелко- и грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений;

       - биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнители сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

       Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные  методы очистки. Применение того или  иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

       В зависимости от того, извлекаются  ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на: регенеративные и деструктивные. 

       2. Методы удаления ионов тяжелых металлов.

       Проблема  обезвреживания производственных сточных  вод гальванических производств  является одной из наиболее актуальных, в значительной степени определяющих экологическую обстановку в водных бассейнах России. 

       Наиболее  эффективным вариантом сохранения объектов окружающей среды от негативного  воздействия тяжелых металлов является предотвращение их антропогенного поступления.

       Однако  в процессе производства человеку не всегда удается избежать эмиссии  металлов в атмосферу, почву, поверхностные воды. Так, например, работа гальванических цехов характеризуется поступлением солей тяжелых металлов в сточные воды. Соли тяжелых металлов в сточных водах содержатся в виде раствора, а также взвесей. Они способны восстанавливаться, окисляться, осаждаться, адсорбироваться в виде индивидуальных веществ и комплексов. Для удаления солей тяжелых металлов из сточных вод используются реагентные и физико-химические методы. Реагентные методы очистки наиболее эффективно применяются для удаления соединений цинка, меди, железа, хрома, бирилия и др. При использовании этих методов достигается перевод растворимых в воде соединений веществ в нерастворимые с последующим отделением их в виде осадков. В качестве реагентов для удаления сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды кальция и натрия, различные шлаки.

       Выделение катионов цинка щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка:

       Zn2+ + 2OH - → Zn(OH) 2↓

       Для очистки сточных вод от ионов  металлов (цинка, свинца, меди, хрома, никеля, кадмия, ванадия, марганца) применяют ионный обмен. Ионный обмен на примере очистки воды от цинка происходит по уравнению:

       2RH + Zn2+ = R2 + 2H+

       С течением времени работы катионита  его обменная емкость истощается, необходимо проводить его регенерацию:

       ZnR2 + nH2SO4 ←→ 2HR + ZnSO4 + (n-1)H2SO4

       Наиболее  эффективными методами очистки воды от ионов тяжелых металлов является электро- и гальванокоагуляция.

       Для ликвидации последствий загрязнения  почв тяжелыми металлами используются ряд приемов. На сильно поврежденных почвах вблизи отвалов и хранилищ отходов цветной металлургии ТМ удаляют из загрязненного слоя (10-30 см) путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего промывания раствором FeCl3 в кислой среде. Однако механическое перемещение и промывка достаточно дороги, поэтому чаще используют более дешевые способы, например, внесение веществ-инактиваторов. Так, при применении меркапто-8-триазина прочно фиксируются кадмий, свинец, ртуть и никель, а элементы питания – кальций, магний, калий и др. при этом не закрепляются.

       Защитным  эффектом обладает и известкование  почв. При этом происходит нейтрализация среды и образование коллоидов гидроксидов тяжелых металлов, находящихся в почвенном растворе.