Зниження мінералізації.
Останнім часом найбільш перспективними є так звані мембранні методи очистки води. Методи працюють подібно до роботи мембранної оболонки живої клітини. Метод мембранної фільтрації оснований на використанні спеціальних мембран з різною величиною пор.
Схематично мембранний процес подано на рис. 5.3.
Фазу 1 зазвичай називают сировинною фазою, в той час як фазу 2 називають пермеатом. Розділення досягається завдяки тому, що один компонент із сировинної фази переноситься через мембрану с більшою швидкістю, ніж інший компонент або компоненти. Слід враховувати те, що в загальному випадку мембрана не є досконалим ідеальним селективним бар’єром. Ефективність або експлуатаційні характеристики мембрани визначаються двома параметрами: її селективністю та потоком через мембрану. Мембрана – це селективний бар’єр між двома фазами.
Фаза 1 Мембрана Фаза 2
Сировина Пермеат
Рушійна сила
DС, DР, DТ, DЕ
Рис.5.3. Схема двофазної системи, що розділяється мембраною
За величиною пор мембран поділяють процеси на мікрофільтрацію – відокремлення мікрофлори та мікроскопічних завислих часток, ультрафільтрацію – вилучення органічних сполук і зворотній осмос – вилучення всіх розчинних солей. Ці процеси протікають під надлишковим тиском. Суть процесів мембранної фільтрації – це просіювання води крізь сито.
Мембранні методи використовують також для одержання (згущення) мікроорганізмів, наприклад, сивороток для щеплення, одержання ферментних препаратів, вилучення з молочної сироватки молочного цукру, освітлення соків, зниження мінералізації води. В ряді випадків застосування мембранного процесу корисно використовують обидва продукти – як пермеат, так і концентрат.
Усі мембранні процеси мають одне спільне – це мембрана. Мембрана це серце кожного мембранного процесу, її можна розглядати як селективно проникний бар’єр між двома фазами.
Мембрани, що працюють під дією тиску, складаються з двох шарів: першого дуже тонкого (менше 0,5 мкм) з відповідного розміру порами, та другого (товщиною 50 – 200 мкм) з порами значно більшого розміру. Верхній шар визначає швидкість та селективність переміщення речовини, а другий виступає тільки як підкладка. Мембрани можуть бути природними і синтетичними, тонкими або товстими, нейтральними або зарядженими, їх структура може бути гомогенною чи гетерогенною, транспортування може бути активним або пасивним. Пасивне транспортування речовини може відбуватися під дією тиску, різниці температур. У більшості мембранних процесів рушійною силою є різниця тиску або концентрації по обидві сторони мембрани.
5.6. Стічні води, їх класифікація. Стічні води – це комунальні та промислові стоки населених пунктів, що використані людиною і відведені після користування. Джерела їх утворення – великі скупчення людей в містах, промисловість (хімічна, машинобудівна, енергетична і т. ін.), сільське господарство (використання добрив, пестицидів), атмосферні опади, стихійні лиха та аварійні ситуації.
Класифікація стічних вод за складом:
1. Промислові та сільськогосподарські
2. Побутові.
3. Атмосферні – зливові.
Також стічні води поділяються на забрудненні і так звані незабрудненні (умовно чисті). Забруднені стічні води містять різні домішки.
Стічні води забруднюються такими забрудненнями:
- мінеральними речовинами – металургія, машинобудування;
- органічними речовинами – харчова промисловість;
- мінеральними і органічними речовинами – сільське господарство та переробна промисловість.
Основні показники, які характеризують забрудненість стічних вод:
1. Зважені частинки або дисперсна фаза;
2. ХПК, БПК (біохімічне та хімічне споживання кисню);
3. Нафтопродукти, жири;
4. СПАР (синтетичні поверхнево-активні речовини), рН, загальна мінералізація;
5. Важкі метали;
6. Токсичні речовини;
При дослідженні стічної води крім визначення реальних компонентів забруднень, встановлюють кінетику осідання зважених частинок, кількість дисперсних частинок, що спливають, фільтруємість та інші технологічні показники, що допоможуть вибрати найбільш економічний та ефективний метод очистки.
5.7. Методи очистки стічних вод.Найбільш розповсюдженим видом забруднення є зважені або завислі частинки. Основні методи очистки від такого виду забруднення це фільтрація через ґратки, сітки. На очисних спорудах застосовують сітчаті контейнери для відділення твердих часток. Застосовують також центрифуги та гідроциклони. Для стічних вод з невисокими концентраціями зважених часток часто використовують фільтрацію на зернистих фільтрах (пісок, гравій і т.ін.). Після відділення зважених часток основна задача очистки стічних вод – деструкція органічних сполук. Для цього здебільшого використовують природний метод – біологічну очистку. Очистка біологічним методом здійснюється мікроорганізмами (біценозом), різновидністю бактерій, простіших, а також більш високоорганізованими – водоростями, грибами, зв’язаними між собою в один складний комплекс взаємовідносин (всі різновидності біотичних відносин). Для того, щоб успішно йшли процеси біологічної деструкції органічних сполук необхідні певні умови:
1. Температура, оптимальна – 20–30 ˚С;
2. Реакція рН 4 – 6;
3. Наявність біогенних елементів – Р, N, S;
4. Достатній рівень поживних речовин, або кількість органічних сполук;
5. Режим насичення стічних вод киснем або повна його відсутність.
В природних умовах процеси деструкції йдуть на протязі 6 – 12 місяців і більше. Основна задача біологічних очисних споруд – скоротити терміни природної очистки, щоб процеси, які йдуть 6 – 12 місяців, здійснювались протягом 24 годин. Для цього і створюють умови оптимізації всіх необхідних факторів.
Види біологічної очистки:
Грунтовий метод. Сутність цього методу полягає в тому, що стоки зливаються на спеціально відведені ділянки. Такий метод очистки здійснюється на полях фільтрації та зрошування. В грунті немає умов для розвитку патогенної мікрофлори, тому грунт – це фактор знешкодження стічних вод і різних відходів. Іноді подача води на зрошувальні поля вирішує 2 задачі: утилізацію стічних вод і полив сільськогосподарських рослин.
Біологічні ставки – штучні водоймища для очистки мало забруднених стічних вод, глибина ставків не більше 2 метрів. Тому біологічні ставки застосовують як для очистки, так і для доочистки стічних вод.
Спеціальні споруди – збірні конструкції для очистки невеликої кількості стічних вод та залізобетонні конструкції для великої кількості стічних вод.
Біологічну очистку в таких умовах проводять в двох режимах: з доступом повітря, і без нього.
В першому випадку такий метод називають аеробною біологічною очисткою. У другому випадку – це анаеробний метод очистки. При анаеробному методі очистки виділяється горючий газ – метан.
На міських очисних спорудах в Україні використовують аеробний метод очистки. Анаеробний метод використовується досить рідко, оскільки він складний при контролі режимів очистки. Крім того, одночасно з метаном у достатньо великих кількостях утворюються сірководень та інші токсичні гази, що змушує спалювати газову суміш у безпосередній близькості до місць утворення. На рис. 5.4 наведено типову принципову схему очистки стічних вод на міських очисних спорудах.
У відповідності до схеми процес очистки відбувається наступним чином: завислі часточки або дисперсна фаза подрібнюється та через сітчатий фільтр 2 подається в аеротенк 3 комплектної установки. Аеротенк має три зони, де відбуваються різні процеси: а – у стічну воду під тиском подається повітря і здійснюються процеси мікробіологічного окислення органічних сполук. В аераційній зоні стічна вода перебуває протягом 24 годин, і після цього відводиться у відстійник де відокремлюється відпрацьована мікрофлора (активний мул). Після відстою освітлена очищена стічна вода подається для доочистки у біологічний ставок. Відпрацьований активний мул подають у збірник з рубашкою 4, де його нагрівають до температури 700 С для знешкодження. Після цього знешкоджений активний мул відправляють на мулові майданчики.
 |
Рис. 5.4. Принципова схема очистки стічних вод на міських спорудах