5.3. Класифікація методів очистки стічних вод.

Методи очищення стічних вод можна розподілити на такі групи: механічні, фізико-хімічні, хімічні, біохімічні.

Механічне очищення. Здійснюють його методами, що ґрунтуються на використані гравітаційних і відцентрових сил, а також проціджуванням і фільтруванням.

Для очищення виробничих стічних вод від таких неорганічних забруднень, як йони важких металів, отрути та інші токсичні речовини, застосовують хімічне або фізико-хімічне очищення.

Хімічне очищення застосовують у випадках, коли забруднення із стічних вод можливе тільки внаслідок хімічних реакцій між забруднювальними речовинами і реагентами, які вносять у стічні води. Очищення ґрунтується, як правило, на використанні хімічних (іноді електрохімічних) окисно-відновних процесів, у результаті яких забруднення перетворюються на нові нешкідливі сполуки, що частково чи повністю випадають в облог або виділяються у вигляді газів. У разі хімічного очищення часто застосовують і просту нейтралізацію, яка супроводжується коагуляцією з властивими її фізичними процесами.

Основними методами фізико-хімічного очищення стічних вод є сорбція, екстракція, евапорація, коагуляція, електрокоагуляція, флотація, іонний обмін, кристалізація, випарювання, ректифікація, мембранна технологія, спалювання тощо. Методи фізико-хімічного очищення виробничих стічних вод у багатьох випадках передбачають вилучення з них цінних речовин . Ці методи застосовують, як правило, для очищення окремих найбільш забруднених стічних вод, оскільки доцільніше мати справу з невеликими за кількістю, а ніж концентрованими за забрудненням стоками, ніж з об’ємними загальними стоками, де концентрація шкідливих домішок значно менша.

Інші методи очищення стічних вод є деструктивними, через то що забрудники зазнають руйнування (здебільшого шляхом окислення). До таких методів належать біохімічне очищення, яке застосовують для очищення слабоконцентрованих стічних вод, що містять переважно органічні забруднювальні речовини.

Очищення стічних вод здійснюють на очисних установках, спорудах і станціях. За місцем розташування розрізняють локальні очисні споруди (установки); заводською (або загальнозаводські) очисні споруди .

Локальні, або цехові, очисні споруди розміщують безпосередньо в цеху або поблизу нього. Призначення таких споруд — вилучити із стічних вод, як правило, рекуперативними методами цінні інгредієнти, зменшити в стоках концентрацію забрудників до рівня, що відповідає вимогам скидання стічних вод у загальний каналізаційний колектор, або до рівня, що дає змогу повернути очищений сток у виробничий цикл.

На заводських очисних спорудах (станціях) здійснюють очищення всіх стічних вод промислового підприємства, які цього потребують, перед передаванням їх до районних чи міських станцій біохімічного очищення або перед скиданням у водойми, або перед поверненням у систему оборотного водопостачання підприємства. На заводських очисних спорудах для реалізації механічних методів очищення стічних вод застосовують таке обладнання: горизонтальні і вертикальні пісковловлювачі, гідроциклони, центрифуги, ґратки (монтуються також на локальних очисних установках, якщо в стоках є грубодисперсні або волокнисті забрудники), барабанні сітки, мікрофільтри (мікропроціджувачі), вертикальні, горизонтальні, радіальні, тонкошарові відстійники, прояснювачі, нафтопастки і флотатори (для відділення емульгованих нафтопродуктів і мінеральних олій), жиро-, олія- і смоловловлювачі, фільтри різних типів (безнапірні, напірні, каркасно-засипні, з плаваючим завантаженням тощо).

Очищення стічних вод від колоїдних і високомолекулярних забрудників методом коагуляції здійснюють на очисних спорудах із застосуванням як спеціального обладнання (наприклад, проміжних реакторів для попереднього змішування частини стоків з коагулянтами і флокулянтами), так і типового обладнання для механічного очищення стоків (відстійників, прояснювачів, фільтрів із зернистим завантаженням тощо).

Віддувку пари летких сполук (сірковуглецю, сірководню, мітил- і етил-меркаптанів та ін.) із стічних вод повітрям чи інертними газами здійснюють на очисних спорудах у барботажних дегазаторних колонах або у вакуумних. барботажних дегазаторах.

Для азеотропної або пароциркулярної відгонки органічних сполук (фенолів, хлорбензолу, низькомолекулярних карбонових кислот тощо) з виробничих стічних вод очисні споруди (як правило, локальні) обладнують спеціальним устаткуванням, головними апаратами яких є відгоні колони і насадкові скрубери.

Екстракційні методи очищення стічних вод, що ґрунтуються на розподілі розчиненої у воді речовини між двома взаємно нерозчинними (або обмежено розчинними) рідинами відповідно до її розчинності в кожній з рідин, здійснюються, як правило, в екстракційних колонах (проточних екстракторах) різного типу — розпилювальних, насадкових, з перфорованими або рухомими сітчастими тарілками. Як екстрагенти використовують зазвичай органічні речовини. Наприклад, для екстракційного знефенолювання стічних вод коксохімічних виробництв застосовують фенсольванбутилацетат з домішками ацетатних естерів інших вищих спиртів.

Три останні з перелічених методів очищення стічних води реалізуються, як правило, на локальних (цехових) і значно рідше — на загальнозаводських очисних спорудах (у випадках, коли склад органічних домішок стічних вод різних цехів більш-менш однорідний).

Адсорбційні методи застосовують на очисних спорудах для глибокого очищення стічних вод від органічних речовин з невисокою концентрацією (до 3000 мг/л). Адсорбцію використовують для вилучення із стічних вод цінних продуктів (і зменшення витрат виробництва) на локальних регенеративних адсорбційних установках; для видалення із стічних вод токсичних речовин, що перешкоджають біологічному очищенню загальнозаводських промислових стоків — це здійснюється на локальних (або групових чи загальнозаводських) деструктивних передочисних адсорбційних установках, після яких промислові стоки в суміші з побутовими надходять до споруд біологічного очищення. Безпосередньо процес адсорбції здійснюється в адсорбційних колонах з нерухомим і рухомим кулею сорбенту (активованого вугілля, золі ТЕЦ, топкового шлаку тощо), з киплячим кулею і з примусовим перемішуванням адсорбенту[1].

Іонний обмін застосовують для глибокого очищення стічних вод від іонів важких і кольорових металів, для коригування мінерального складу (зм'якшення, пониження загального вмісту солей, видалення фосфатів тощо) очищених стічних вод, що повторно використовуються в замкнених та інших системах теплообмінного оборотного водопостачання. Іонообмінні методи можуть застосовуватися й у локальних системах очищення стічних вод від деяких органічних речовин — ароматичних та аліфатичних амінів, фенолів, органічних кислот тощо. Реалізація іонного обміну здійснюється в спеціальних апаратах — йонообмінниках періодичної (з щільним нерухомим кулею іонообмінної смоли) чи безперервної (з киплячим або рухомим кулею смоли) дії.

На деяких підприємствах хімічної, целюлозно-паперової, анілінофарбової, нафтопереробної та інших галузей утворюються концентровані стічні води та осади (після попереднього очищення стічних вод) з великим вмістом органічних і іноді неорганічних домішок, які важко утилізувати чи рентабельне вилучити з цих відходів певні інгредієнти. У таких випадках застосовують термічні методи їх знешкодження, тобто спалювання. Такими методами знешкоджують, наприклад, концентровані фенолоформальдегідні стічні води (40—50 г/л фенолів, 30—40 г/л формальдегіду, 70—90 г/л метанолу), сульфітні луги целюлозно-паперових виробництв та ін. Перед спалюванням стоки іноді концентрують. Концентратори з безпосереднім або непрямим нагріванням стоків входять до складу заводських споруд для вогневого знешкодження стоків. Спалювання стоків здійснюють у печах різного типу: горизонтальних і вертикальних циклонних, розпилювальних, з киплячим кулею, камерних, вертикальних шахтних, каталітичного спалювання, з системами до спалювання і доочищення та без останнього, заглибних (для спалювання рідких відходів, що містять вибухонебезпечні речовини) тощо. При вогневому знешкодженні високозольних, із значним вмістом неорганічних речовин стічних вод топки печей обладнують льотками для відбирання розплаву солей.

Біологічні методи очищення промислових і побутових стічних вод (та їх сумішей) від органічних речовин ґрунтуються на застосуванні мікроорганізмів, що використовують ці сполуки як поживні речовини і джерело енергії. При цьому органічні сполуки зазнають деструктивного розкладання внаслідок окислення при аеробному і відновних процесів з утворенням метану при анаеробному очищенні.

Для очищення стічних вод методами електродіалізу, виморожування, кристалізації, окислення домішок, мембранними методами тощо на очисних спорудах застосовують специфічне обладнання, конструкції якого розглядаються в наступних розділах.

Міські очисні станції або об'єднані очисні споруди кількох підприємств розміщують, по-перше, якомога ближче до об'єктів каналізування (щоб зменшити довжину відвідного колектора та його вартість) і, по-друге, з підвітряного боку домінуючих вітрів відносно житлової забудови і нижче від неї за течією річки. Бажано, щоб майданчик мав нахил і в такий спосіб забезпечував самопливний рух стічної води по очисних спорудах.

Нормативна ширина санітарно-захисних зон між очисними спорудами і межею житлових забудов залежить від методу очищення стічних вод і потужності очисної станції. Наприклад, для споруд механічного і біологічного очищення потужністю до 50 тис.м3/добу ширина захисної зони становить 300—500 м.

Узагальнення:  Вода є важливим ресурсом для промислових підприємств. Вона є сировиною і середовищем для проведення багатьох промислових процесів. Але в ракурсі промислової екології її можна розглядати і як відхід – стічну воду. В залежності від того, в яких процесах та на яких етапах промислового виробництва утворюються стічні води, їх поділяють на групи. Крім того на класифікацію впливає склад домішок.

Для очищення стічних вод використовують методи, що базуються на різних хімічних, фізичних, біологічних процесах чи їх комбінації. Вибір методу диктується екологічною, технологічною доцільністю та  економічними показниками методу.