Этапы очистки сточных вод предприятий текстильной промышленности

Очистка сточных вод текстильных предприятий производится, как правило, на собственных локальных очистных сооружениях. Стоки на них поступаю неравномерно и, как правило, собираются в приемных резервуарах. Иногда, при больших количествах стоков, выполняют раздельную систему сбора сточных вод от различных цехов предприятия [1].

Этапы обработки сточных вод:

• осветление воды в несколько этапов, иногда с использованием реагентов для коагулирования и флокулирования коллоидов;
• флотационное очищение;
• биологическая очистка;
• доосветление;
• корректирование ионного состава, при необходимости, обессоливание воды.

Методы очистки сточных вод разделяют на механические, биологические, физико-химические методы, дезинфекцию сточных вод, термическую утилизацию.

К механическим методам очистки относят фильтрование, осаждение, флотацию стоков. Механический метод применяют для удаления из сточных вод твердых нерастворимых компонентов. Оборудованием для механической очистки служат решетки, сита, отстойники, песколовки.

Решётки и сита предназначены для задержания крупных включений органического и минерального происхождения. Включения с решёток перерабатывают совместно с осадками очистных сооружений, либо вывозят на специализированные места накопления отходов.

В песколовках под действием силы тяжести мелкие твердые частицы выпадают в осадок, а более легкие гидрофобные вещества всплывают и удаляются с водной поверхности. Песок из песколовок после обезвоживания вывозят в места накопления отходов или используют в дорожных работах.

Отстойники применяют для выделения из сточных вод нерастворимых веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. Достигаемый эффект осветления по взвешенным веществам составляет 40–60% при продолжительности отстаивания 1 – 1,5 ч.

Механические методы очистки позволяют удалять из сточных вод до 70% нерастворимых минеральных загрязнений, из промышленных - до 95%.

Взвешенными веществами (грубодисперсными примесями) называются частицы, диаметр частиц которых больше 100 нм [2]. Они легко отстаиваются или всплывают, задерживаются фильтрующей загрузкой.

Это частицы органического и минерального происхождения. Они создают мутность воды.

Для очистки воды от грубодисперсных примесей используют физико-химические и механические методы. К первой группе методов относятся коагуляция и флотация, ко второй – отстаивание, процеживание, фильтрование и центрифугирование.

Сооружения для фильтрования используются как вторая ступень осветления, если в системе очитки есть отстойник или осветлитель, а также могут использоваться как отдельное звено в схемах осветления. Традиционные фильтровальные материалы имеют большой удельный вес, большим гидравлическим сопротивлением, которое приводит к необходимости затрачивать энергию на его преодоление. В некоторых случаях осветлительные фильтры не могут обеспечить нужное качество очистки. Некоторые загрузки плохо регенерируются. Есть необходимость постоянного поиска новых фильтровальных материалов, которые будут пригодны для использования в технологических схемах очистки воды.

Очистку воды от крупных грубодисперсных примесей проводят в аппаратах, которые работают под действием гравитационных сил. Этими аппаратами являются песколовки, отстойники, осветлители, гидроциклоны. Для очистки от мелких частиц используют фильтры различной конструкции.

Кроме методов механической очистки воды применяют физико-химические, к которым относятся флотация, коагуляция и флокуляция [3].

Биологическую очистку сточных вод проводят с целью удаления из них взвешенных и растворимых органических и неорганических соединений до предельно допустимых концентраций.

Биологические методы очистки сточных вод разделяют по типам микроорганизмов, участвующих в переработке загрязняющих веществ на:

- очистка стоков аэробными микроорганизмами, жизнедеятельность которых зависит от наличия растворенного кислорода в воде;

- очистка стоков анаэробными микроорганизмами, жизнедеятельность которых проходит в водной среде без кислорода.

Анаэробный метод очистки применяют при высоких концентрациях органических соединений в сточных водах. Преимуществом данного метода по отношению к аэробной очистке являются низкие эксплуатационные затраты, в связи с отсутствием необходимости проводить аэрацию воды.

Анаэробный процесс очистки протекает в специально оборудованных анаэробных реакторах, представляющих собой закрытые металлические резервуары. В процессе жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов в воздух выделяется метан, который относится к взрывопожароопасным веществам. Поэтому анаэробные реакторы необходимо оборудовать специальной системой наблюдения за его концентрацией.

Основной характеристикой процесса аэробной биологической очистки является количество кислорода, израсходованного за определенный промежуток времени на биологическое окисление (разложение) органических веществ, содержащихся в сточных водах (БПК).

В процессе биологической очистки осуществляют контроль за состоянием активного ила в аэротенках и распределительных камерах.

Показателями хорошего качества ила служат иловый индекс и качественный состав ила по соответствующим индикаторным формам. При постоянно повышенном индексе ила (в пределах 200), если надиловая жидкость прозрачна, с небольшим количеством взвешенных веществ ил считают удовлетворительным.

Изменение индекса ила обычного для аэротенка, в сторону его увеличения (вспухание ила) является показателем нарушения условий биологической очистки.

Увеличение индекса ила может быть связано с появлением грибов и нитчатых форм бактерий, с изменением структуры ила.

Биологическую очистку осуществляют как в естественных условиях, так и в искусственных. В естественных условиях очистка сточных вод происходит на полях фильтрации, биопрудах, полях орошения, фильтрующих траншеях, колодцах. В естественных сооружениях процессы очистки протекают с меньшей скоростью, чем в искусственных условиях. На локальных очистных сооружениях текстильных предприятий применяется только искусственные сооружения биологической очистки.

Физико-химические методы очистки позволяют удалять из сточных вод тонкодисперсные и растворенные в них неорганические вещества. К основным методам физико-химической очистки относятся коагуляция, адсорбция, ионный обмен, флотация, экстракция, диализ и др.

Метод коагуляции заключается в добавлении в очищаемую воду активных реагентов – растворов коагулянта (соли меди, аммония, железа и других веществ). В результате реакции коагулянта с солями, содержащимися в воде, образуются хлопья, которые при осаждении увлекают за собой взвеси и коллоидные вещества. Эффективность очистки методом коагуляции составляет не более 95%.

Метод абсорбции применяют для глубокой очистки сточных вод промышленных предприятий от растворенных органических веществ.

Адсорбцию осуществляют одним из следующих способов:

1) к сточной воде добавляют сорбент в размельченном виде, полученную смесь перемешивают, затем отстаивают и фильтруют;

2) сточные воды непрерывно пропускают через фильтр, загруженный сорбентом.

В качестве сорбента [4] применяют бентонитовые глины, цеолиты, торф, активированный уголь и другие вещества.

Обычно сорбционная установка состоит из нескольких параллельно работающих секций, состоящих из трех-пяти последовательно расположенных фильтров.

Флотационный метод [5] применяют для очистки сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества, нефть и нефтепродукты, жиры, масла, волокнистые частицы. Процесс очистки состоит в образовании комплексов «частицы – пузырьки воздуха», всплывании этих комплексов на поверхность жидкости с образованием пенного слоя, содержащего загрязнения, и последующего удаления этого слоя с поверхности.

Метод экстракции применяют при высоком (не менее 3 г/дм³) содержании в сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (фенолы, масла, жирные кислоты), а также для выделения тяжелых цветных металлов.

В ходе экстракции в жидкость вводится определенное количество экстрагента. Когда примеси накапливаются в экстракционном слое и покидают воду, то экстракт удаляют. Для достижения максимальных результатов очистки стоки подвергают экстракции несколько раз подряд.

Метод диализа основан на высвобождении коллоидных растворов и соединений низкомолекулярного типа из высокомолекулярных веществ посредством прохождения стоков через полупроницаемую мембрану. Для диализа мешок из полупроницаемого материала, заполненный диализируемой жидкостью, опускают в очищаемую воду. С течением времени содержание диализируемого вещества в растворах уравнивается. Растворитель в мешке заменяют и повторяют обработку стоков до достижения требуемых параметров очистки стоков.

Недостатком метода диализа является длительность очистки. Чтобы ускорить процесс, увеличивают активную площадь обработки либо повышают температуру жидкости.

Обеззараживание сточных вод проводят методами хлорирования, озонирования и ультрафиолетового облучения. Выбор метода обеззараживания зависит от объекта использования, объема и типа сточных вод, санитарно-гигиенических норм к качеству сбрасываемых стоков в водные объекты и др.

Метод хлорирования основан на процессе окисления органических и минеральных веществ хлором, добавляемым в очищаемую воду. Недостатком данного метода является содержание в очищенной воде хлорпроизводных соединений и остаточного хлора, которые попадая в естественные водоемы, аккумулируются в донных отложениях, тканях гидробионтов, чем оказывают негативное воздействие на биоценоз водного объекта.

Метод озонирования основан на процессе окисления органических и минеральных веществ, дезинфекции сточных вод, путем смешения воды с озоно-воздушной или озоно-кислородной смесью в аппаратах различной конструкции (реакторах). На процесс очистки сточных вод озонированием влияет значения pH сточной воды и химическая природа окисляемых веществ.

Озонирование проводят без применения химических реагентов. Таким образом, применение метода озонирования стоков не приводит к вторичному загрязнению водного объекта.