Методы обработки и обеззараживания сточных вод.

В судовых установках для обработки сточных вод используются био­логический, физико-химический и электрохимический методы.

Биологическая очистка сточных вод широко распространена в уста­новках, которыми оснащены суда более ранней постройки. В установках биологического действия в результате жизнедеятельности различных мик­роорганизмов загрязнения разлагаются до неорганических соединений (азот, аммиак, двуокись углерода, вода и др.). Процессы являются есте­ственными, протекают они и в водоемах при сбросе в них стоков. В судо­вых установках биологический процесс очистки интенсифицирован за счет поддержания высокой активности микроорганизмов, в том числе путем выращивания в аэрационных танках активного ила.

Установки, работающие на принципе биологической очистки, имеют следующие достоинства: обеспечивают высокую степень очистки от взве­шенных веществ и значительное снижение БПК, что позволяет использо­вать установки в районах, где требования к показателям очистки наиболее высокие; процесс очистки полностью автоматизирован, со стороны об­служивающего персонала необходимо только обеспечение контроля за со­стоянием активного ила; достигается высокая степень разложения органи­ческих веществ в стоках, поэтому не требуется частого удаления шлама ввиду малого количества его образования после очистки сточных вод; воз­можность использования на судах с большой численностью экипажа (целе­сообразно применять на судах, где количество образующихся сточных вод 5 м³/сут и более, т.е. экипаж 70... 100 чел, так как удельные показатели при меньшем количестве стоков ухудшаются в 3... 4 раза); блочную кон­струкцию, что облегчает монтаж установки на судне.

Недостатки, присущие этим установкам, следующие: необходимость равномерной подачи сточных вод на установку с целью получения паспорт­ных показателей очистки, при перегрузке происходит развитие в активном иле микрофлоры бактерий, что приводит к вспуханию ила, а при недостат­ке стоков наблюдается гибель микроорганизмов и, как следствие, нару­шение работы установки; невозможность быстрого ввода установки в действие, при вынужденном выводе из эксплуатации в последующем требуется 7... 12 сут для выращивания активного ила и получения устой­чивых показателей очистки; длительность процесса очистки, поскольку минимальное время биологической очистки составляет 24 ч, то объем ус­тановки не может быть меньше суточного образования сточных вод (по этой причине в установках полной обработке подвергаются, как правило, сточные воды, а хозяйственно-бытовые воды — только обеззараживанию); процесс очистки восприимчив к изменениям солености и температуры сто­ков, содержанию химических веществ и дисперсности взвешенных веществ.

Повышение солености воды может привести к нарушению процесса биологической очистки (свыше 20 г/л). Изменение температуры стоков на 10° С замедляет (при понижении) или интенсифицирует (при повыше­нии) процесс разложения загрязнений в 2—3 раза. Такие вещества как жир, минеральные масла и другие нефтепродукты, ПАВ, ядовитые и моющие вещества могут привести к нарушению работы установки или даже к гибе­ли активного ила.

Физико-химическая очистка стоков осуществляется с помощью физи­ческих (фильтрация, осаждение, центрифугирование, флотация,адсорбция) и химических (окисление, коагуляция, расщепление) процессов.

Электрохимическая очистка происходит под действием электрического поля с использованием процессов электрохимической коагуляции, электро­флотации и электролитического обеззараживания сточных вод. При элек­трокоагуляции в стоках образуется кислород, который способствует бо­лее полному распаду органических загрязнений.

Установки, в которых используются физико-химический и электрохи­мический методы очистки сточных вод, имеют следующие достоинства: быстрое введение в работу, что позволяет выводить их из действия при нахождении судна в районах Мирового океана, где сброс необработанных сточных вод не запрещается; возможность полной автоматизации процес­са очистки и обеззараживания; высокая производительность ввиду крат­ковременности процесса очистки и, как следствие, хорошие массогабарит­ные показатели; малая зависимость показателей очистки от солености и температуры стоков, содержания химических веществ и дисперсности взвешенных веществ; возможность регулирования качества очистки; при необходимости возможность обработки не только сточных, но и хозяйст­венно-бытовых вод.

Указанным установкам присущи следующие недостатки: степень сни­жения загрязнения сточных вод взвешенными веществами и органикой, выраженное через БПК, ниже, чем в установках биологического действия; количество шлама, образующегося при физико-химической обработке стоков, достигает 5... 10 % количества обрабатываемых сточных вод, что требует решения вопроса о сборе и утилизации или сбросе шлама; коли­чество шлама, образующегося при электрохимической обработке меньше и обычно не превышает 3 % количества сточных вод; необходимость слож­ных систем автоматики.

Анализируя достоинства и недостатки судовых установок для обра­ботки сточных вод, предпочтение следует отдавать установкам физико­химического и электрохимического действия. Данные установки в боль­шей степени удовлетворяют предъявляемым требованиям, имеют лучшие удельные показатели по массе и габаритам (в 3... 4 раза по сравнению с установками биологического действия), меньшие затраты энергии на 1 м³ обрабатываемых стоков, чем установки биологического действия (в 2... 3 раза). Последнее связано с тем, что хотя установки физико-хими-. ческого и электрохимического действия требуют большей энерговоору­женности, но за счет отключения их из действия затраты энергии сущест­венно могут быть снижены в условиях эксплуатации на судах. Кроме того, в установках физико-химической и электрохимической обработки сточ­ных вод ресурс комплектующего оборудования и механизмов за счет вы­вода из действия может сохраняться дольше, чем в установках биохимиче­ского действия, в которых данная операция затруднена и не всегда воз­можна.

Обеззараживание сточных и хозяйственно-бытовых вод на судах яв­ляется одной из важных составляющих общего процесса обработки сто­ков. Сточные воды содержат огромное количество бактерий, среди кото­рых могут быть болезнетворные вирусы. Патогенные бактерии в морской воде сохраняют свою жизнедеятельность длительное время (3... 30 сут) и могут непосредственно или через биологическую цепочку попадать к человеку. При низких температурах выживаемость бактерий и вирусов сохраняется дольше, чем в теплых водах. Обеззараживающий эффект за- зависит от ряда факторов: дозы и степени активности бактерицидного агента; времени контакта с обрабатываемой водой, количественного содержания бактерий; стойкости бактерий и вирусов к конкретному бактерицидному агенту и др.

Методы обеззараживания могут быть реагентными (хлорирование, озонирование, серебрение, электролиз) и безреагентными (термический, электрофорез, ультразвуковой,удьтрафильтрация, электрический разряд).

Хлорирование — один из наиболее распространенных методов обезза­раживания благодаря своей доступности и дешевизне. Вместе с тем от об­служивающего персонала требуется осторожность при использовании. Сущ­ность дезинфекции хлорированием заключается в окислении бактерий кислородом, который образуется при взаимодействии хлора с водой, и в непосредственном воздействии хлора на протоплазму клеток бактерий. Для хлорирования чаще используют гипохлориты натрия NaCIO или каль­ция Са(СЮ)₂. Хлор вредно воздействует на живые ресурсы моря, поэто­му остаточное его содержание в сбрасываемых водах должно быть не бо­лее 5 мг/л.

Озонирование — один из наиболее эффективных методов обеззара­живания. Озон не только обладает бактерицидными свойствами, но и спо­собствует обесцвечиванию воды, окисляет фенольные соединения и орга­нические вещества. Эффективность действия озона примерно в 2,5... 3,0 раза выше, чем хлора. При этом не требуется тщательной дозировки, поскольку действие озона мало зависит от температуры воды и показа­теля pH. Использование озонаторных станций для обеззараживания питье­вой воды на судах подтвердило возможность применения их и для рас­сматриваемых целей.

Электролиз — разновидность обработки сточных вод методом хлори­рования. Только в этом случае гипохлорит натрия получается из морской воды или из поваренной соли при помощи специального прибора — элект­ролизера. Достоинство этого метода заключается в том, что не требуется держать на судне запасы гипохлорита натрия или кальция, при хранении которых возникают определенные трудности. Данный метод используется в современных установках, в частности в отечественной типа ЭОС.

Термический метод обеззараживания применяется при высокой кон­центрации органических и минеральных веществ, например шлама, обра­зующегося в результате обработки сточных веществ. Разновидностями метода являются жидкофазное окисление и огневая обработка.

Жидкофазное окисление — это процесс окисления кислородом возду­ха органических примесей при высокой температуре (150... 370° С) и давлении (до 30 МПа). Указанный метод не получил пока практического распространения в связи с высокой стоимостью оборудования.

Огневая обработка заключается в том, что сточные воды в мелкодис­персном распыленном состоянии вводятся в высокотемпературные (бо­лее 1000° С) зоны горения топлива. При этом капли воды полностью ис­паряются, органические вещества сгорают, а минеральные — превращают­ся в золу. Данный метод благодаря своим преимуществам используется на современных судах в специальных установках — инсинераторах.

Ультразвуковым методом при определенных условиях вызывают ги­бель микроорганизмов. Механизм бактерицидного действия объясняется совокупностью кавитационного и физико-химических факторов. Эффект обеззараживания зависит от частоты ультразвуковых колебаний и дости­гает максимума при частоте 50... 1000 кГц.

Метод электрофореза основан на движении частиц в электрическом поле в сторону того из электродов, заряд которого противоположен по знаку их собственному. Бактерии обладают отрицательным зарядом, поэтому метод может быть использован для очистки и обеззараживания воды. Для обеззараживания питьевой воды широко используются методы серебрения и ультрафиолетового облучения. Для обеззараживания сточ­ных вод указанные методы практически не используются, так как первый дорогостоящий, а второй требует очень тщательной очистки от взвешен­ных веществ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: