Специальные методы очистки сточных вод

Введение

Объем потребляемой в мире воды достигает 4 трлн. м3 в год, а преобразованию со стороны человека подвергается практически вся гидросфера. Так при получении ядерной энергии в США вовлекается в использование почти половина всех водных ресурсов страны. Радиоактивное и тепловое загрязнение может поставить под угрозу их применение в хозяйственно-бытовых и промышленных целях. Химическая и нефтехимическая отрасли промышленности способствуют проникновению в водную среду веществ, нормально отсутствующих в ней, или превышению естественного уровня их концентрации, ухудшающим качество среды. Миллиарды тонн полезных ископаемых, отчужденных от живой природы, извлекаются ежегодно на поверхность Земли и как в нативном состоянии, так и после всевозможных превращений рассеиваются в окружающей среде. За время существования человечества в природную среду было введено около миллиона новых веществ (всего известно свыше 6 млн. химических соединений). Ежегодно в мире синтезируется около 250 тысяч новых химических соединений, многие из которых получают широкое применение и могут поступать в окружающую среду. В практике используется 500 тысяч химических соединений, из них по оценке международных экологических организаций, около 40 тысяч обладают вредными для человека свойствами, а 12 тысяч являются токсичными. Вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние и вызывая необходимость специальной глубокой очистки воды перед использованием ее для хозяйственно-питьевых и некоторых промышленных целей. Многие примеси не извлекаются из воды механически, не нейтрализуются при биологической очистке, не удаляются такими традиционными методами водоочистки, как отстаивание, коагуляция и флотация. Это обуславливает введение в комплексную технологическую схему водоподготовки стадии сорбционной доочистки. Как правило, эта стадия является заключительным этапом в технологическом процессе очистки воды. Сорбционный метод является хорошо управляемым процессом. Он позволяет удалять загрязнения чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости. При этом отсутствуют вторичные загрязнения. Отсюда перспективной является тенденция развития фильтрующе-сорбирующих устройств, предназначенных для локальной доочистки питьевой воды.

1. Традиционные методы обессоливания воды

Процесс удаления солей из воды в зависимости от степени их извлечения называется обессиливанием или опреснением. При обессоливании воды концентрация растворенных солей снижается до предела, близкого к содержанию их в дистиллированной воде; при опреснении — до концентрации, допустимой при использовании воды для хозяйственно-питьевых целей.

Методы обессоливания и опреснения воды разделяют на две основные группы: с изменением и без изменения агрегатного состояния.

К первой группе методов относится дистилляция, нагрев воды сверх критической температуры (350° С), замораживание, газогидратный метод; ко второй — ионообмен, электродиализ, обратный осмос (гиперфнльтрация), ультрафильтрация, экстракция и др. Наиболее распространены в практике дистилляция и ионообмен.

Выбор метода обусловливается качеством очищаемой воды, требованиями к качеству очищенной воды, производительностью установки и технико-экономическими соображениями.

Обессоливание воды дистилляцией. Метод опреснения и обессоливания воды дистилляцией относится к самым старым и широко распространенным. Метод основан на выпаривании воды с последующей конденсацией паров. Для выпаривания используют теплоту, выделяющуюся при сгорании топлива, теплоту конденсации пара, энергию солнечных лучей, атомных реакторов и т. д.

Дистилляция воды осуществляется в испарителях различных конструкций.

Простейшая одноступенчатая испарительная установка состоит из котла, где образуется пар при кипячении воды, испарителя со змеевиком, конденсатора пара, сборника обессоленной воды и насоса для подачи обессоленной воды потребителю.