В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению, составу и физико-химическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. При этом вода получила загрязнения, и ее физико-химические свойства изменились. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам.
Различают три основные категории сточных вод в зависимости от их происхождения:
· хозяйственно-бытовые (поступают от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных заведений);
· производственные (образуются в результате технологических процессов);
· атмосферные (образуются в результате выпадения осадков. К этой категории сточных вод относят талые воды, а также воды от поливки улиц).
По своей природе загрязнения сточных вод подразделяются на органические, минеральные, биологические. Органические загрязнения – это примеси растительного и животного происхождения. Минеральные загрязнения – это кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла и т.д. Биологические и бактериальные загрязнения – это различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные – возбудители брюшного тифа, парафита, дизентерии и др.
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на четыре группы: механические, химические, физико-химические, биологические.
Для правильного определения необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, в каждом случае нужно иметь подробные данные об их количестве и составе. А также данные детальных обследований водоема, характеризующие местные гидрологические и санитарные условия. Необходимая степень очистки сточных вод определяется применительно к общесанитарным и органолептическим показателям вредности и к каждому из нормативных показателей загрязнения.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. Сооружения для механической очистки сточных вод представляют собой решетки, песколовки, усреднители, отстойники, фильтры, нефтеловушки.
Биологические методы очистки применяется в первую очередь для очистки сточных вод, содержащих органические загрязнители. Сущность метода заключается в минерализации органических загрязнителей активным илом. Активный ил - это скопление бактерий, простейших организмов, водорослей, использующих органические соединения сточной воды, прежде всего в качестве источников углерода в процессе питания. Естественная биологическая очистка осуществляется на полях орошения, полях фильтрации, в биологических прудах, искусственная - в аэротенках и биофильтрах.
Применение химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной) перед биологической или физико-химической очисткой. Химическая обработка находит применение также и как метод доочистки производственных сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов.
Физико-химические методы играют значительную роль при очистке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, химическими и биологическими методами.
К физико-химическим методам очистки относятся: коагуляция, флокуляция, сорбция, флотация, экстракция, ионный обмен, выпаривание, кристаллизация, магнитная обработка, а также методы, связанные с наложением электрического поля: электрокоагуляция, электрофлотация.
Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое – сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.
Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности.
Адсорбция растворенных веществ – результат перехода молекулы растворенного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием силового поля поверхности. При этом наблюдаются два вида межмолекулярного взаимодействия: молекул растворенного вещества с молекулами (или атомами) поверхности сорбента и молекул растворенного вещества с молекулами воды в растворе (гидратация). Разность этих двух сил межмолекулярного взаимодействия и есть та сила, с которой удерживается извлеченное из раствора вещество на поверхности сорбента.
В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, торф, алюмогели, активные угли и др. Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м3, кг/кг).
Сорбция – процесс обратимый, т.е. адсорбированное вещество (сорбат) может переходить с сорбента обратно в раствор. При прочих равных условиях скорости прямого (сорбция) и обратного (десорбция) процессов пропорциональны концентрации вещества в растворе и на поверхности сорбента. Поэтому в первые моменты сорбции, т.е. при максимальной концентрации вещества в растворе, скорость сорбции также максимальна.
Цель работы: осуществить очистку модельного стока, содержащего красители; оценить эффективность используемого метода очистки.
Оборудование и реактивы: загрузочный материал (песок, древесные опилки, асбестоцементная стружка и т.д.); емкости для сбора фильтрата объемом 250 мл; цилиндры; модельные загрязненные воды (содержащие краситель); шкала цветности.