Реферат на тему:
Природозберігаючі технології по захисту водного басейну
План
1. Природозберігаючі методи очистки стічних вод.
2. Використання екотехнологій у водному господарстві.
1. Методи очистки стічних вод від промислових, сільськогосподарських та
комунальних об’єктів базуються насамперед на властивостях цих вод та
домішок, які їх забруднюють. Існує декілька класифікацій стічних вод:
§ по ступеню їх забруднення (від умовних чистих до надзвичайно
концентрованих стоків);
§ по впливу на водойму та його екосистему (змінюючі фізико-хімічні та
органолептичні властивості води; утримуючі взважені нерозчинні домішки,
тобто ті, що скаламутніють воду; отруйні – знищують водну біоту;
створюючи дефіцит кисню розчиненого у воді водойми);
§ за походженням (виробничі, сільськогосподарські,
господарсько-побутові, дощові, або атмосферні);
Але з точки вибору методу очистки стічні води класифікують по
фізико-хімічним та деяким іншим властивостям домішок:
Гетерогенні – це двохфазні суміші: 1) взважені суміші (каламутні)
розміром домішок більше 1 мкм (суспензії, емульсії, планктон); 2)
колоїдні розчини – домішки високомолекулярного органічного походження
розміром до 1 мкм.
Гомогенні – однофазні суміші: 1) молекулярні (розчинені гази і
молекули); 2) істинні – молекули дисоційовані на іони.
В дійсності стічні води можуть одночасно відноситись до декількох цих
груп.
Виходячи з вище наведеної класифікації методи очистки стічних вод
поділяються на: механічні, хімічні, фізико-хімічні і біологічні. Але
кожна з цих груп методів включає в себе різні технології із
використанням широкого спектру різних реагентів і технологічних
установок.
Для очистки стічних вод 1 групи в основному використовується механічні
методи – відстоювання, центрифугування, фільтрація, мікропроціжування
(попередньо такі води можуть бути піддані фізико-хімічній очистці –
коагуляції або флотації). На останніх стадіях такі води проходять
бактерицидну обробку (хлорування, озонування або опромінення
ультрафіолетовим промінням).
Стічні води 2 групи – очищаються фізико-хімічними методами коагуляції,
озонування, хлорування, опромінення ультразвуком і ультрафіолетовими
промінням.
Стічні води 3 групи – хлорування та озонування, аерування, еваперція
(випаровування), очистка активованим вугіллям, піддаються впливу
перманганату кальцію. Крім того використовується біологічна очистка
(аеробними та анаеробними мікроорганізмами).
Стічні води 4 групи – хімічними методами (лугування та підкислення,
пом’якшення та опріснення), а також окремі фізико-хімічні методи
(дистиляція, екстракція, виморожування).
Вода, що надходить у міську систему водовідведення, звичайно являє собою
суміш господарсько-побутових і виробничих стічних вод. По системі
водовідведення ці води подаються на загальноміські очисні споруди. Якщо
дозволяє продуктивність цих споруд, сюди ж надходять частково чи цілком
дощові і поталі води. Повний комплекс загальноміських очисних споруд
включає блоки: механічного і біологічного очищення, доочищення,
знезаражування, обробки осаду.
Механічне очищення забезпечує видалення зі стічних вод великих включень,
зважених домішок, що плавають. До складу блоку механічного очищення
входять решітки, іноді з дробарками, пісколовки, преаератори і первинні
відстійники.
Решітки призначені для уловлювання великих включень, що при необхідності
подрібнюються в дробарках. В решітках досягається практично повне
видалення зі стічних вод великих включень, що очищаються. Видалені
великі включення вивозяться на полігон побутових відходів.
У пісколовках, що представляють собою ємності визначених розмірів,
завдяки різкому зменшенню швидкості плину рідини, що очищається,
відбувається осадження зважених речовин. У пісколовках видаляється зі
стічної води приблизно 40-60% дрібних механічних домішок. З пісколовок
осад подається на піскові площадки. Після висихання він може бути
використаний для планувальних робіт.
У преаераторах відбувається первинне насичення стічних вод киснем шляхом
подачі стиснутого повітря, що істотно поліпшує процес біологічного
очищення. У стічних водах, що надходять із систем водовідведення,
розчинений кисень практично відсутній. Змішування вод, що очищаються, з
пухирцями повітря сприяє видаленню нафтопродуктів і інших домішок, що
плавають, що відбувається в первинних відстійниках, називають їх також
нафтовловлювачі. Ступінь видалення домішок, що плавають, складає 60-80%.
Нафтопродукти, що спливли, спеціальними шкребками збираються в бочки і
направляються на регенерацію чи на спалювання.
З первинних відстійників стічні води, що очищаються, надходять у блок
біологічного очищення, де відбувається деструкція органічних сполук, що
піддаються біохімічному окислюванню. Зі споруджень біологічного очищення
найбільше поширення одержали аеротенки. Вони являють собою
залізобетонні, рідше цегельні чи металеві подовжені ємності, де
відбувається контакт стічних вод, що очищаються, з активним мулом при
одночасному насиченні їх киснем повітря. Активний мул являє собою
спеціально культивуєме співтовариство мікроорганізмів, їжею для яких
служать органічні речовини, що містяться в стічних водах. Нормальний
вміст активного мулу в стічних водах, що очищаються, складає 2 г/л (по
сухій речовині). Для інтенсифікації процесу деструкції органічних сполук
в аеротенки постійно нагнітається стиснене повітря в співвідношенні 10:1
— до обсягу рідини, що очищається. Аеротенки в блоці біологічного
очищення розташовуються таким чином, щоб стічна вода, що очищається,
проходячи через них послідовно одна за іншою, знаходилася в контакті з
активним мулом протягом 18-20 годин. Температура води в аеротенках
повинна бути не нижче +5° С и не вище 40° С. Ступінь деструкції в
аеротенках органічних речовин, що піддаються біохімічному окислюванню,
складає близько 90%.
Очищені в аеротенках стічні води надходять у вторинні відстійники, де
відбувається осідання активного мулу, що потрапив сюди з аеротенок разом
з водою. Мікроорганізми активного мулу при осіданні адсорбують своєю
лускатою поверхнею дрібні суспензії, що залишилися в стічних водах, що
очищаються, після проходження пісколовок і первинних відстійників, а
також іони важких металів. Ступінь витягу металів за рахунок адсорбції
мікроорганізмами коливається від 10 до 60%.
Після вторинних відстійників міські стічні води вважаються такими, які
пройшли біологічне очищення і можуть бути скинуті в поверхневі водні
об’єкти. Перед скиданням в обов’язковому порядку відбувається їхнє
знезаражування шляхом обробки хлорною водою. Готування хлорної води
проводиться в хлораторній розчиненням активного хлору у воді. Після
хлорування скидова вода повинна пройти дегазацію, тому що попадання
активного хлору у водний об’єкт може привести до загибелі риби.
Дегазація скидових вод відбувається в каналах і швидкотоках по шляху
проходження від місця хлорування до місця випуску у водний об’єкт. У
деяких країнах замість хлорування застосовують озонування. І той, і
інший способи знезаражування води мають свої переваги і недоліки. У
нашій країні для знезаражування стічних вод застосовують в основному
хлорування.
Якщо якість очищення стічних вод не задовольняє умов їхнього скидання у
водні об’єкти, після очищення передбачається використовувати стічні води
для технічного водопостачання для поповнення міських рік організується
їхнє доочищення. При поповненні стоку міських рік очищеними стічними
водами доочищення повинне забезпечити додання їм властивостей і складу,
властивим природним річковим водам. Для доочищення стічних вод
використовують фільтри з зернистим завантаженням, установки пінної і
напірної флотації, коагуляцію і флокуляцію, сорбцію, озонування,
установки для витягу з води з’єднань фосфору й азоту. Для додання
очищеним стічним водам якостей природної води їхнє доочищення
проводиться в каскаді біологічних ставків чи на біоінженерних
спорудженнях типу біоплато.
У процесі біологічного очищення стічних вод утворюється велика кількість
осаду, що представляє собою відмерлий чи надлишковий активний мул, що
видаляється з аеротенків і вторинних відстійників. Мул має вологість
97—98% і дуже погано віддає воду. З метою зневоднювання його спочатку
обробляють у метантенках чи аеробних стабілізаторах, потім піддають
механічному зневоднюванню в гідроциклонах, центрифугах, чи фільтрах
фільтр-пресах, після чого направляють на мулові площадки для остаточного
висушування.
У метантенках, що представляють собою герметичні циліндричні резервуари,
протягом декількох годин при температурі 33-53° С відбувається бродіння
мулу. При обробці в метантенці мул втрачає свою водоутримуючу здатність,
його вологість знижується до 92-94%. У процесі бродіння виділяється газ,
головним чином метан, з теплотворною здатністю до 5000 ккал/м3. З 1 кг
осаду (по сухій речовині) утвориться близько 1 м3 газу щільністю 1
кг/м3. Одержуваний газ використовується звичайно в казанових споруджень
біологічного очищення.
В аеробних стабілізаторах, що представляють собою звичайні аеротенки,
активний мул піддається посиленій аерації протягом декількох діб.
Витрата повітря при цьому складає до 2 м3/година на 1 м3 місткості
стабілізатора. Вологість мулу знижується на 2-3%, він значною мірою
утрачає свою водоутримуючу здатність.
При механічному зневоднюванні вологість осаду може бути знижена до
65-70%, а обсяг його, у порівнянні із сирим осадом (вологістю 98%),
зменшується у 15-20 разів.
Остаточне висушування осаду відбувається на мулових площадках. Площадки
являють собою вирівняні ділянки (карти) площею 0,25-2 га, обваловані
невисокими (0,7-1 м) дамбами. Тут у природних умовах протягом декількох
місяців (до року) відбувається висушування і компостування
(перегнивання) мулового осаду. Компостируваний муловий осад є гарним
органічним добривом. Обмеження в його застосуванні можуть бути зв’язані
з наднормативним вмістом з’єднань важких металів.
Очищення порівняно невеликих витрат стічних вод може бути забезпечена на
більш простих по конструкції спорудженнях, принцип дії яких також
ґрунтується на процесах біохімічного розкладання органічних речовин
співтовариством мікроорганізмів.
Найбільш простими очисними спорудами, використовуваними людиною вже
більш п’яти сторіч, є поля фільтрації. Вони являють собою сплановані
площадки (карти) з ухилом до 0,02, обваловані дамбами, площею від
декількох квадратних метрів до 1,5-2 га. Поля фільтрації влаштовуються
звичайно на проникних ґрунтах — пісках, супісках, легких суглинках.
Поряд з біологічним очищенням стічних вод, у якій беруть участь
співтовариства мікроорганізмів як водних, що формуються на поверхні
карт, так і ґрунтових, що розвиваються в товщі проникних ґрунтів, у
процесі фільтрації води через породи відбувається її додаткова механічна
і частково фізико-хімічне очищення. Перевагами полів фільтрації є
простота пристрою й експлуатації. До їхніх недоліків варто віднести
необхідність заняття великих площ, можливість забруднень підземних вод і
атмосферного повітря газоподібними продуктами розкладання
господарсько-побутових стічних вод, що відчувається на відстані до 200 м
від полів фільтрації.
Різновидом полів фільтрації є поля підземної фільтрації, у яких на
глибині 0,5-1,8 м укладаються дренажні труби. По них очищена вода
видаляється з полів фільтрації і використовується для зрошення
сільськогосподарських угідь.
Прогресивним розвитком методів природного біологічного очищення є
біоінженерні споруди типу біоплато. Для очищення і доочистки стічних вод
населених пунктів можуть бути використані конструкції типу
інфільтраційних і поверхневих біоплато.
Інфільтраційне біоплато — інженерне спорудження, розміщене, як правило,
у котловані глибиною до 2 м, на дні якого влаштовується
протифільтраційний екран з поліетиленової плівки. Поверх екрана
укладається горизонтальний дренаж і шар щебеню, піску, чи керамзиту
іншого фільтруючого матеріалу. Поверхня спорудження засаджується
очеретом і іншими місцевими видами вищої водяної рослинності з
розрахунку не менш 10-12 стебел на 1 м2. За технологією біоплато в
очищенні води беруть участь співтовариства водяних (на поверхні блоку) і
ґрунтових (у фільтруючому шарі) мікроорганізмів, вища водяна рослинність
і сам фільтруючий шар. Поверхневе біоплато також розміщається в
котловані і має протифільтраційний екран. Роль дренажу виконує кам’яний
накид, замість фільтруючого шару укладається ґрунт котловану, поверхня
якого засаджується вищою водяною рослинністю. Вища водяна рослинність,
крім очисної функції, забезпечує підвищену транспірацію (випар) рідини,
що очищається, у літній період приблизно на 10-15%. Транспіраційні
властивості вищої водяної рослинності можуть бути використані також для
прискорення підсушування мулових площадок, підвищення пропускної
здатності й ефективності очищення полів фільтрації.
Очисні споруди за технологією біоплато складаються, як правило, з
декількох блоків, розташовуваних каскадом, причому блок поверхневого
біоплато є кінцевим. До складу споруд біоплато в якості кінцевого може
бути включена болотиста ділянка (природне поверхневе біоплато) з
наявністю достатніх заростей вищої водяної рослинності. Початковим
блоком споруджень є відстійник, де відбувається видалення великих
включень і зважених речовин. За технологією біоплато забезпечується
очищення господарсько-побутових стічних вод по БПК до 5-10 мг/л, по
зважених речовинах — до 8-12 мг/л, причому наявність зважених речовин в
основному зв’язано з виносом їх з фільтруючого шару. Значно (на 40-70%)
знижується вміст з’єднань азоту і фосфору. Спорудженні біоплато, вдало
розташовані по рельєфі місцевості, не вимагають застосування
електроенергії, хімікатів і забезпечують надійну роботу як у літній, так
і в зимовий період. Для очищення виробничих стічних вод за технологією
біоплато потрібно робити їхню передочистку відповідно до особливостей
їхнього складу і властивостей.
Очищення виробничих стічних вод організується з метою використання їх у
системах оборотного, послідовного чи замкнутого водопостачання,
забезпечення умов прийому до міські системи водовідведення чи скидання у
водні об’єкти.
Вода, використана в технологічному процесі, містить домішки у виді:
зважених часток розміром від 0,1 мкм і більш, що утворить суспензії;
крапельок, що не розчиняються у воді, іншої рідини, що утворять
емульсії; колоїдних систем з частками розміром від 1 мкм до 1 нм і
розчинених у воді речовин у молекулярній чи іонній формі. Домішки, що
містяться в технологічній воді, часто є коштовною чи сировинною готовою
продукцією.
Методи очищення стічних вод підрозділяються на механічні, фізико-хімічні
і біологічні.
Механічні методи очищення забезпечують витяг з вод зважених і тих, що
плавають домішок. Найбільш простий спосіб видалення цих домішок —
відстоювання, у процесі якого зважені речовини осідають на дно, а
домішки, що плавають, спливають на поверхню відстійників. Відстійники
влаштовуються горизонтальні, вертикальні і радіальні.
У горизонтальному відстійнику довжина в 8-12 разів більше його глибини.
Відстійники бувають безупинної чи періодичної дії. У відстійниках
безупинної дії видалення домішок відбувається завдяки різкому зменшенню
швидкості руху рідини, що очищається, (до 0,005-0,01 м/с). Тривалість
проходження рідини через відстійник складає 1-3 години. Ефективність
освітлення води — від 40 до 60%. У відстійниках періодичної дії
тривалість відстою рідини складає кілька годин, після чого відбувається
видалення домішок, що спливли, проясненої води й осаду. Потім процес
повторюється.
Глибина (висота) вертикального відстійника в кілька разів перевищує його
горизонтальний розмір. Поділ твердої і рідкої фаз відбувається за
рахунок зменшення швидкості потоку і зміни його напрямку на 180°.
Вертикальні відстійники більш компактні, однак їхня ефективність на
10-20% нижче, ніж у горизонтальних.
У конструкції радіального відстійника реалізований принцип дії
вертикального і горизонтального відстійників. У центральній його частині
відбувається зміна напрямку потоку рідини, що очищається, а від центра
до периферії він працює в режимі горизонтального відстійника. Це
дозволяє одержувати досить компактні спорудження великої продуктивності.
Ефективність освітлення в радіальних відстійниках досягає 60%. Глибина
їх коливається від 1,5 до 5 м, діаметр — від 15 до 60 м.
У залежності від виду домішок, що плавають, що видаляються, відстійники
можуть називатися нафтовловлювачами, жировловлювачами і т.п.
Ефективність видалення з води домішок, що плавають, складає 95-96%.
Домішки, що спливли, видаляються з поверхні спеціальними пристосуваннями
і направляються на утилізацію.
Для видалення з води волокнистих домішок (часточок вовни, ниток, азбесту
й ін.) використовується дисковий волокновловлювач, що представляє собою
обертовий перфорований диск, по якому тонким шаром стікає рідина, що
очищається.
Для підвищення ефективності процесу освітлення у відстійниках до рідини
додають коагулянти — речовини, що при взаємодії з водою утворять частки
розміром 0,5-3 мм, що наділені також невеликим електричним зарядом. При
осіданні ці частинки захоплюють з рідини зважені і колоїдні частки. Як
коагулянти застосовуються сірчанокислий алюміній, хлорне залізо й ін.
Витрата їх складає від 40 до 700 кг/м3 рідини, що очищається. Високі
дози вносяться для фізико-хімічного очищення технологічних вод, що
забезпечує видалення хрому і ціанідів, а також знебарвлення води.
Інтенсифікації процесу коагуляції сприяє добавка флокулянтів — речовин,
що забезпечують агрегування пластин коагулянтів і прискорюють тим самим
їхнє осадження. Як флокулянти застосовують клейкі речовини: крохмаль,
декстрин, силікатний клей. Дуже ефективним є синтетичний флокулянт —
поліакриламід (ПАА), що широко використовується також при підготовці
питної води. Доза застосування ПАА коливається від 0,5 до 25 г/м3
рідини, що очищається. Впроваджуються в практику й інші коагулянти і
флокулянти на основі активних полімерів, дози застосування яких у
десятки разів менше.
Тонкодисперсні часточки, що не вдається витягти з рідини у відстійниках,
можуть бути вилучені за допомогою фільтрування. Процес фільтрування
полягає в проходженні рідини через пористу перешкоду, на якій
осаджуються мілкодисперсні частки. Як фільтруючий шар використовуються
зернисті матеріали (пісок, гранітна чи мармурова крихта, керамзит і
ін.), тканини і неткані полотнини (бавовняні, вовняні, синтетичні, з
азбесту, скловолокна й ін.), металеві сітки, перфоровані пластини,
пориста кераміка. Для прискорення процесу фільтрування створюється
тиском за допомогою вакууму. Для витягу нафтопродуктів, олій і інших
домішок застосовуються фільтри з поліуретану. Ефективність видалення
зважених домішок методом фільтрування досягає 99% і більш.
У гідроциклонах і центрифугах поділ рідкої і твердої фаз виробляється
під впливом відцентрових сил.
Для видалення зважених речовин використовуються напірні гідроциклони.
Для видалення домішок, що плавають, застосовуються відкриті
гідроциклони. Гідроциклон являє собою металевий апарат, що складається з
циліндричної і конічної частин. Діаметр циліндричної частини — від 100
до 700 мм, висота приблизно дорівнює діаметру. Кут конусності складає
10-20°. У середині апарата є лопати у виді гвинтової спіралі. Подана під
тиском рідина, рухаючись по спіралі до зливу, відокремлюється від
зважених речовин. Частина рідини з великим вмістом суспензій видаляється
з гідроциклона, а прояснена вода під дією вакууму, що утворився,
рухається нагору і виливається через верхній отвір. У відкритому
(безнапірному) гідроциклоні видалення проясненої води відбувається через
бічні отвори, а спливаючі домішки витягаються за допомогою сифона.
Гідроциклони, у порівнянні з іншими пристроями для механічного очищення
вод, відрізняються високою продуктивністю, компактністю, економічні у
виготовленні й експлуатації. Ефективність очищення від зважених і
домішок, що плавають, складає приблизно70%.
Центрофугування є ефективним методом поділу суспензій і емульсій.
Центрифуги виготовляються періодичної і безупинної дії з автоматичним
вивантаженням осаду і проясненої рідини (фугта). При центрофугуванні
досягається досить високий ступінь зневоднювання осаду і виходить
відносно чистий фугат. Центрифуги споживають велику кількість
електроенергії, створюють високі шумові навантаження і небезпечні в
експлуатації.
Фізико-хімічні методи очищення забезпечують видалення з води, як
правило, розчинених речовин, що непіддаються чи погано піддаються
біологічному очищенню, а також речовин, що можуть зробити несприятливий
вплив на колектори чи інші елементи систем водовідведення.
Найбільш простим і розповсюдженим методом фізико-хімічного очищення є
нейтралізація, що полягає в підкисленні лужних вод (із рН>8,5) і
підлуження вод із рНЛітература:
Аксенов И.Я. Транспорт: история, современность, перспективы, проблемы.
Отв. Ред. Хачатуров Т.С.- М.: Наука, 1985.
Бобровников Н.А. защита окружающей среды от пыли на транспорте.- М.:
Транспорт, 1984.
Боков В.А., Лущик А.В. Основы экологической безопасности. – Симферополь:
Сонат, 1998. – 224с.
Борейко В.Е. История охраны природы Украины. – К., 1997. – 301с.
Владимиров А.М., Ляхин Ю.И. Охрана окружающей среды. – Л., 1991. – 423с.
Всемирная стратегия охраны природы //Природа и ресурсы. – 1982. – №4. –
С.9.
Гавриленко М. Охороняймо природу. – Полтава, 1982.
Гильзин К.А. В мире транспорта.- М.: Транспорт, 1978.
Глуховский И.В. и др. Современные методы обезвреживания, утилизации и
захоронения токсичных отходов промышленности: Учебное пособие. – К.:
ГИПК Минэкобезопасности Украины, 1996. – 100с.
Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт.- М.:Транспорт,
1987.- 207 с.
Григорьев А.А. Экологические уроки прошлого и современности. – Л., 1991.
– 129с.
Гутаревич Ю.Ф. Охрана окружающей среды от загрязнения выбросами
двигателя.- К.: Урожай, 1989.
Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы из отходов
промышленности: Учебное пособие. – К.: Высшая школа, 1989. – 208с.
Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. – Кишенев, 1990. –
406с.
Дорст фон Бернд. Устойчивое развитие: Охрана природы и развитие — две
стороны одной медали //Курьер ЮНЕСКО. – 1987. – Ноябрь. С.5-8.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
