по дисциплине «Экология» Тема: «Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта» (стр. 2 из 9)

Разность между ХПК и БПК характеризует наличие примесей в воде, не окисляющихся биохимическим путем. Для бытовых сточных вод БПК_ПОЛН составляет 85—90% от ХПК. По величине соотношения БПК_ПОЛН/ХПК можно судить о возможности применения определенного метода очистки сточных вод. Если БПК_ПОЛИ/ХПК > 0,5, то это указывает на возможность применения биохимической очистки сточных вод. При БПК_ПОЛН/ХПК < 0,5 использование этого метода малоэффективно, так как в воде содержится значительное количество биологически неокисляемых веществ. Для таких сточных вод более целесообразным является применение физико-химических и химических методов очистки.

Предельно-допустимая концентрация (ПДК) вредного (загрязняющего вещества) в воде водоема — концентрация, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека при употреблении воды для питья, приготовления пищи, гигиенических целей и для отдыха. Для разных категорий водоемов устанавливаются различные значения ПДК загрязняющих веществ. При оценке опасности загрязнений следует учитывать фауну водоемов. Рыбы по сравнению с теплокровными животными более чувствительны к токсичным веществам. Для ассимиляции необходимого количества кислорода из внешней среды рыбы пропускают его вместе с водой через жабры и вводят в организм больше токсичного вещества, чем теплокровные животные пропускают с воздухом через легкие. Например, для карпов смертельная концентрация фенола при поступлении через жабры в 50 раз меньше, чем при попадании через ротовое отверстие.

Вода, используемая для питья, не должна содержать никаких патогенных микробов, являющихся причиной заболевания живых организмов. Качество питьевой воды оценивается косвенными бактериологическими показателями. К ним относятся кишечная палочка и общее количество бактерий — метатрофов. В качестве единиц бактериального загрязнения служат колититр и колииндекс.

Таким образом, при оценке степени загрязненности воды и обосновании ПДК вредных веществ в водоемах необходимо учитывать весь комплекс влияния вредных веществ на качество воды, используемой для различных целей.

2. Методы очистки сточных вод.

Производственные сточные воды железнодорожных предприятий представляют собой сложные системы, содержащие минеральные и органические вещества, состав и количество которых, как правило, определяется характером технологических процессов. Загрязнения могут находиться в воде в виде взвешенных частиц различного размера (дисперсные системы — взвеси и коллоидные растворы) и в истинно растворенном состоянии. Взвеси характеризуются размером частиц более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии), а коллоидные растворы — 0,1—0,0001 мм. В истинных растворах размеры частиц соизмеримы с размерами отдельных молекул или ионов. Взвеси делятся на суспензии — твердая фаза распределена в жидкой и эмульсии — жидкая фаза диспергирована в жидкости.

Очистка сточных вод предприятий железнодорожного транспорта может осуществляться механическими, физико-химическими, химическими, биологическими и другими методами. Взвешенные вещества, плавающие нефтепродукты и т.п. удаляются механическими методами — отстаиванием, фильтрацией, центрифугированием и др. Мелкодисперсные, коллоидно-растворенные и растворенные примеси удаляются физико-химическими способами, которые включают в себя коагуляцию, флотацию, сорбцию, флокуляцию, ионный обмен, ультрафильтрацию, электродиализ I и химическими — озонирование, реагентное воздействие, умягчение и др.

Из-за сложного состава сточных вод при их очистке используются комбинации различных методов. Во всех случаях первой стадией является механическая очистка, способствующая удалению взвешенных частиц.

2.1. Механические методы.

Для удаления взвешенных частиц (твердых и жидких) используют гидромеханические способы очистки, а также фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, их свойств, концентрации, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Для предварительной очистки сточные воды пропускают через решетки, с отверстиями 10—12мм, устанавливаемые перед отстойниками, с целью извлечения крупных механических примесей, которые могут засорить трубы и каналы. Решётки бывают подвижными неподвижными. Их располагают в приемных колодцах. Наибольшее распространение получили неподвижные решетки, совмещенные с дробилками.

Рис. 5.1. Песколовка ще-левая: / — колодец железобетонный; 2 — труба; 3 — лоток.

Рис. 5.2. Песколовка горизонтальная: / — решетка; 2 — пульпопровод; 3 — напорный трубопровод; 4 - - гидроэлеватор; 5 — шибер

Отстаивание Применяется для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей в песколовках, отстойниках, гидроциююнах и осветлителях. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц. Песколовки (щелевые, горизонтальные, вертикальные) применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений (0,2 0,25 мм). Они устанавливаются перед отстойниками и позволяют выделять минеральные примеси и грубодисперсные частицы, содержащие нефтепродукты. При расходе сточных вод до 100 м³/ч применяют щелевые песколовки (рис. 5.1), при большом расходе — горизонтальные и вертикальные. Скорость движения сточной воды в горизонтальных песколовках принимают в пределах 0,1—0,3 м/с, а в вер тикальных — 0,02—0,05 м/с при времени пребывания воды в отстойнике 30—60 с. Постоянная скорость потока жидкости обеспечивается конструктивными особенностями песколовок.

Основные размеры горизонтальной песколовки, схема которой дана на рис. 5.2, определяются по формулам;

L=vHK/u — длина проточной части;

В =Q/(Hvu) — ширина отделения песколовки;

F=Q/u — площадь в плане,

где v — скорость движения сточной воды, м/с (v = 0,004—0,006 м/с); Н— глубина проточной части песколовки, м; К — коэффициент, учитывающий вихревые и струйные образования; и — скорость осаждения механических частиц, м/с; Q — расход сточных вод, м³/сут.

Скорость осаждения частиц зависит от гидравлической крупности и₀ (мм/с) и среднего значения вертикальной составляющей продольной скорости IV:

Горизонтальная песколовка задерживает 15 — 20% минеральных примесей из сточных вод. Вертикальная песколовка — отстойник из сборного железобетона — по эффективности работы аналогична горизонтальным песколовкам.

Отстойники (нефтеловушки) применяют в качестве первой ступени очистных сооружений для удаления из сточных вод основной массы взвешенных веществ и нефтепродуктов. По направлению движения воды они разделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные (рис. 5.3 а, б, в).

Горизонтальный отстойник (рис. 5.3 а) представляет собой прямоугольный резервуар, имеющий два или более одновременно работающих отделения. Вода движется от одного конца отстойника к другому. Равномерное распределение сточной воды достигается с помощью поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходе сточных вод свыше 15 000 м³/сут.

Рис. 5.3. Отстойники:

а — горизонтальный: / — входной лоток; 2 — отстойная камера; 3 — выходной лоток; 4 — приямок; 6 — вертикальный: / — цилиндрическая часть; 2 — центральная труба; 3 — желоб; 4 — коническая часть; в — радиальный: / — корпус; 2 — желоб; 3 — распределительное устройство; 4 — успокоительная камера; 5 — скребковый механизм

Эффективность отстаивания достигает 60%. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике не превышает 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания составляет 1—3 часа. Вертикальный отстойник (рис. 5.3 б) представляет собой цилиндрический или квадратный резервуар с коническим днищем. Сточная вода подводится по центральной трубе и движется снизу вверх по желобу. Осаждение происходит в восходящем потоке, скорость движения которого составляет 0,5—0,6 мм/с. Высота зоны осаждения А—5 мм. Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках меньше, чем в горизонтальных на 10—20%. Радиальный отстойник (рис. 5.3 в) представляет собой круглый в плане резервуар. Вода в нем движется от центра к периферии. Такой отстойник применяется при расходе сточных вод свыше 20 000 м³/сут. Его эффективность достигает 60%.

Для очистки сточных вод от основной массы нефтепродуктов (более 100 мг/л) применяются нефтеловушки преимущественно горизонтального типа (рис. 5.4). Принцип их работы основан на различии в плотности нефтепродуктов и механических примесей. Всплывающую нефть собирают щелевыми поворотными трубами, а твердый осадок удаляют через донный клапан или гидроэжектором. Для обогрева всплывающего слоя нефтепродуктов в зимнее время предусмотрен паровой подогреватель. Эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов в горизонтальных нефтеловушках составляет 60—70%, а в многополочных достигает 98%.

Осветлители (рис. 5.5) применяют для очистки сточной воды, содержащей органически загрязнёния, путем предварительной ее аэрации, флокуляции и отстаивания с последующей фильтрацией через образующийся слой взвешенного осадка в восходящем потоке. Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока (сечение I — I). Выкис этого сечения образуется слой осадка, через который фильтруется осветленная вода. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает в желоб, из которого направляется на дальнейшую очистку. Эффективность осветления сточных вод, способных к флокуляции, составляет 70%, в то время как в вертикальных отстойниках она не превышает 40%. Конструкции осветлителей разнообразны и различаются по форме рабочей камеры, наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка, способу удаления избыточного осадка, конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей.