2.8.3.6. Методи очищення стічних вод

Всі існуючі методи очищення стічних вод об’єднані в шість осно- вних груп: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико- хімічні, біологічні. Схема очистки, тобто послідовність застосування різних методів, залежить від стану забруднення, від складу та якості забруднювачів.

Механічна очистка складається з відстоювання  в спеціальних резервуарах,  відокремлення освітленої  води від нерозчинних домі- шок з можливою  їх утилізацією,  фільтрування за допомогою піща- них фільтрів  або спеціальних фільтрів.  У цьому процесі отриману


воду змішують з первинно забрудненою  для її усереднення,  тобто доведення концентрацій домішок до певних стандартів, які дозволя- ють скид у водойми або каналізацію.

Фізичні методи полягають  у випаровуванні з метою отримання розчинних  у воді речовин в кристалічному стані з їх подальшим  ви- користанням; обробка магнітним полем, яке зменшує утворення не- розчинних  осадів, сприяє їх розрихленню.  Фізико-механічні методи базуються на застосуванні  механічних  пристроїв, що діють на зако- нах фізики: флотація,  гіперфільтрація або зворотний осмос, ультра- фільтрація, електродіаліз.

Флотація  (англ.  – плавучість) – метод,  заснований  на різній здатності  прилипання частинок  до поверхні  розподілу  двох фаз  – вода та повітря і вода та тверда речовина (наприклад нерозчинні частинки). Через воду пропускають  повітря у вигляді дрібних буль- башок, до поверхні яких прилипають тверді частинки, нафтопро- дукти і спливають  на поверхню, де їх збирають  спеціальними при- строями.

Ультрафільтрація – заснована  на продавлюванні розчину  з до- помогою порівняно невеликого тиску через мембрани з порами, через які можуть рухатися  молекули  з невеликими розмірами  – вода, іони солей і не можуть проникнути молекули  великих  розмірів – поліме- рів, колоїдів, отже вони відокремлюються. Мембрани  виготовляють різної форми (листи, циліндри) з ефірів целюлози, поліамадів.

Гіперфільтрація – метод, в якому використовують також напів- проникні фільтри, але з дуже дрібними (молекулярних розмірів) по- рами, через які під дією великого  тиску (від одного до десяти міль- йонів Паскалей) продавлюються молекули  води, а молекули  солей лишаються  з іншої сторони, де їх концентрація зростає.

Електродіаліз (гр. діаліз  – розклад,  відокремлення) – метод, в якому з допомогою спеціальних мембран, підключених  в якості електродів  до електричного постійного  струму, відбувається пере- міщення солей. Вони накопичуються з одного боку мембрани, а де- мінералізована вода з іншого. Мембрани виготовляють з іонообмін- них полімерів  – аніонітів, катіонітів,  здатних  вибірково  поглинати іони металів  (катіони) і аніони  (кислотні залишки). Електричний струм інтенсифікує процес переміщення через мембрани.

Хімічні методи засновані, на відміну вище розглянутих, на зміні хімічного складу речовин, зокрема на перетворенні  водорозчинних сполук  у газоподібні,  нерозчинні,  наприклад осади, які потім відо-


кремлюють і утилізують  або захоронюють. Ці методи вимагають ве- ликої кількості хімічних реактивів, а отже є затратними, економічно недоцільними.

Більш ефективні сучасні методи: коагуляція, флокуляція, екс- тракція, іонний обмін, сорбція, абсорбція, адсорбція, хемосорбція.

Коагуляція (лат. – згущення, згортання) – процес злипання дріб- них частинок  забруднювачів у більш крупні під дією коагулянтів – речовин,  які зумовлюють  процес, – солі алюмінію, заліза, кальцію, магнію, цинку,  вуглекислого газу. Процес  залежить  від знаку  і ве- личини  заряду  на частинках  забруднювача.  Різновидом є електро- коагуляція,  яку  проводять  в спеціальних ємностях  з електродами, через які з розрахованою швидкістю  протікає  вода. Коагуляція від- бувається  під дією гідрооксиду  заліза,  утвореного  з електродів  під дією електричного струму. Це дуже економічний, ефективний метод для відділення  нафтопродуктів. Флокуляція – процес, подібний  до коагуляції,  але зумовлений дією молекул з відносно великими  роз- мірами – кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні полімери – поліакриламід, поліоксиетилен, поліетиленамін.

Сорбція (лат. – поглинати) – метод, заснований  на здатності дея- ких речовин (деревне вугілля, активоване  вугілля, кокс, торф, глина) поглинати  інші речовини  – газоподібні,  рідинні  за рахунок  власних пор. Від кількості та розмірів пор залежить  ефективність процесу. Абсорбція – поглинання шкідливої  речовини  всією масою речовини абсорбенту без хімічної зміни поглинутої  речовини. Адсорбція – по- глинання шкідливої  речовини тільки поверхнею адсорбенту за раху- нок молекулярних сил поверхонь речовин, які взаємодіють без хіміч- ного перетворення обох речовин. Хемосорбція – процес поглинання забруднювача  із його хімічною зміною. Всі типи сорбції проводять  у спеціальних пристроях колонного типу, заповнених поглиначем. Екс- тракція (лат. – витягувати,  вилучати) – процес вилучення із стічних вод, як правило,  органічних  шкідливих  речовин, наприклад фенолу, з  допомогою  екстрагентів  – речовин,  які  вилучають  (розчиняють в собі) шкідливу  домішку. Реагенти  не повинні  розчинятися у воді, бути нетоксичними, пожежовибухонебезпечними, їх густина пови- нна відрізнятися від густини води, повинні легко регенеруватися, ви- вільнюючи поглинуту речовину, наприклад при нагріванні.

Іонний обмін базується на здатності іонообмінних смол-полімерів поглинати  катіони або аніони з розчину. Широко  застосовується на


теплових  електростанціях, котельнях  для  зменшення   жорсткості води (мг-екв/л), яка зумовлена концентрацією іонів металів – каль- цію, магнію, заліза,  цинку  та інших важких  металів.  Використову- ють у гальванічних виробництвах для поглинання іонів заліза, цин- ку, кадмію, срібла, золота та інших важких металів із стічних вод.

Біологічні методи очистки застосовують  з використанням спе- ціальних штамів, рас мікроорганізмів, які строго специфічно  здатні поглинати  певні речовини  – неорганічні,  наприклад важкі метали, органічні – нафтопродукти. Процес ведуть в присутності повітря – аеробні  мікроорганізми, або без повітря  – анаероби  в спеціальних пристроях – аеротенках, біотенках, на спеціальних територіях  – по- лях фільтрації.

Отже існує багато сучасних методів, пристроїв, здатних очища- ти стічні води. Використання певного з них залежить  від складу за- бруднень у воді, подальшого  її використання та виділених  речовин. Вода, як і нафта,  вугілля,  природний газ дорожчає,  тому очищену воду треба знову направляти в технологічні процеси, створюючи за- мкнені технологічні  цикли.

Питання

1.   Чому  треба очищати стічні  води?

2.   В чому  економічна доцільність очищення стічних вод перед їх скиданням?

3.   Який  метод  треба  використати для  очищення стічної  води від нафтопродуктів?

4.   Які  методи  треба  використати для  очищення стічної  води від важких металів?

5.   Охарактеризуйте фізико-механічні методи  очистки.

6.   Охарактеризуйте фізико-хімічні методи очистки стічних вод.