Обеззараживание сточных вод перед выпуском в водоем

     И, наконец, как уже было отмечено, существенным недостатком хлорирования является высокая токсичность хлора. При его транспортировании, хранении и использовании необходимо соблюдение специальных мер по обеспечению безопасности обслуживающего персонала, окружающей природной среды и населения. Запасы жидкого хлора на хлорных складах систем водоснабжения и канализации, зачастую размещенных в пределах селитебной застройки, представляют потенциальную опасность в плане возможности возникновения чрезвычайных аварийных ситуаций.

     

     

     Особую  опасность представляют хлорные  хозяйства больших городов и  крупных промышленных предприятий, на которых сосредоточены большие  запасы жидкого хлора. Наличие больших  хлорных хозяйств также открывает возможность для организации террористических актов. В связи с этим в последние годы разработаны и утверждены нормативные документы, существенно ужесточающие требования, относящиеся к процессам, связанным с применением хлора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Озонирование сточных вод 

     Один  из универсальных методов подготовки воды для повторного использования и очистки стоков – озонирование.

     

     Озонирование  является многофункциональным и  универсальным методом очистки стоков и водоподготовки. Однако необходимо учитывать, что в силу специфики взаимодействия реагента (озона) с загрязняющими веществами и стоимости оборудования озонирование рационально использовать на завершающей стадии доочистки.

     Первоначально озонирование использовалось исключительно для обеззараживания воды питьевого качества в системах централизованного водоснабжения.

     Использование озона продиктовано прежде всего  его высоким окислительным потенциалом, составляющим 2,07 В и уступающим по этому показателю только фтору. Другие преимущества озона заключаются в следующем: обеззараживание, обесцвечивание, дезодорация и насыщение стоков кислородом при самопроизвольном разложении.

     Реакции озонирование протекают на атомно-молекулярном уровне. Окисление загрязняющих веществ  возможно только растворенным озоном. Поэтому эффективность деструкции ингредиентов будет зависеть от условий  смешивания озона с жидкостью  и характером последней.

     Растворимость озона зависит от температуры, мутности, присутствия катализаторов, давления, величины рН, химического состава жидкости  и ряда других факторов.

     При нормальном атмосферном давлении растворимость  озона в воде при температуре, близкой к 0°С, составляет 1,05г/л (т.е в 1 л воды растворяется 0,49 л озона), а при температуре 20°С  - 0,62 г/л (0,29 л озона в 1л).

     Высокая мутность очищаемых стоков резко  снижает растворимость озона. Поэтому  для наиболее эффективного озонирования и снижения расхода газа необходимо предварительное осветление очищаемой жидкости.

     Существенное  значение для растворения и связанного с ним показателя эффективности  использования озона имеет способ подачи и смешивания газа с жидкостью.

     

     Эжектирование газа в стоки при избыточном давлении потока по закрытой трубной обвязке в течение 3 мин снижало объем не прореагировавшего озона до 3-5%.

     Растворение озона в воде сопровождается его  самопроизвольным распадом. Наибольшие скорости распада озона наблюдаются в щелочных жидкостях при рН более 0,8. Процессы растворения-разложения озона во многом определяют механизмы окисления загрязняющих веществ.

     В жидкостях при рН менее 6,5 окисление  загрязняющих веществ происходит путем непосредственного присоединения молекулярного озона. При этом в процессах окисления органических соединений присоединения озона сопровождается разрывом углеродных связей, появлением нестабильных озонидов, распадающихся с образованием карбонилоксидов и карбильных соединений.

     В щелочных растворах с рН более 10 при разложении озона образуются радикалы, свободный и атомарный кислород. В этих условиях протекают цепные радикальные реакции окисления органических веществ с участием гидроксилрадикалов.

     В целях увеличения продолжительности  контакта между озоном и загрязняющими веществами помимо эжекторов используется емкостной  реактор озонирования, где происходят процессы растворения-разложения остаточного озона.

     

     

     Ознакомившись с выше изложенными данными, можно  сделать вывод, что озонирование – универсальный и многофункциональный  метод обработки сточной, технической, поверхностной, питьевой воды и технологических растворов. Озонирование применяется на завершающем этапе обработки жидкости, прошедшей предварительную очистку. На сегодняшний день актуально и экономически выгодно использовать озонирование для очистки воды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3 Ультрафиолетовое облучение сточных  вод

     

     

     Неудовлетворенность традиционной технологией хлорирования привела к тому, что в конце 60 - х и 70 - х годов начались активные работы, направленные на поиски новых методов обеззараживания сточных вод. В конце 70 - х годов в ряде развитых стран Европы и Северной Америки были созданы программы по развитию альтернативных хлорированию технологий обеззараживания природных и сточных вод (например, Программа Агентства защиты окружающей среды США в 1976 - 1984 гг.).

     В результате работы по этим программам на основе серьезных достижений в области света и электротехники было создано оборудование по обеззараживанию природных и сточных вод ультрафиолетовым излучением, по своим технико-эксплуатационным показателям приемлемое для станций большой производительности. В нашей стране также велись аналогичные работы.

     Так, на Курьяновской станции аэрации  в 1958 - 1959 гг. проводились экспериментальные paботы по выявлению эффективности ультрафиолетового излучения. К сожалению, из-за недостаточного опыта была неправильно определена требуемая доза и, была достигнута невысокая эффективность обеззараживания - 60 - 80%. На основании этих результатов был сделан вывод о недостаточной эффективности ультрафиолетового излучения для обеззараживания сточных вод, что привело к приостановке работы направленных на разработку установок УФ обеззараживания сточных вод.

     За  рубежом ситуация складывалась более  благоприятно. Количество внедренных систем ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод растет с каждым годом. В руководстве по обеззараживанию сточных вод (США, 1996) приведены данные, что в Северной Америке в 1986 году только 50 очистных сооружений использовали системы ультрафиолетового обеззараживания (большинство с производительностью не более 158 м3/ч), в 1990 году уже было боля 500 очистных сооружений (из них значительная часть производительностью более 1580 м3/ч), а к момега издания руководства более 1000 сооружений использовали данный метод обеззараживания.

     

     Уже в 1998 году сообщается, что в мире ультрафиолетовые системы действуют более чем на 2000 очистных сооружений для очистки сточных вод. Общий расход обрабатываема УФ облучением сточных вод составляет более 1 млн. м³/ч. В 1998 г. сообщалось, что во Франции, начиная с 1994 г., УФ обеззараживание внедрено на 30 станциях в Великобритании внедрено более чем на 100 станциях.

     Применение  УФ облучения для обеззараживания  не имеет ограничений по производительности coopyжений - крупные УФ станции имеют производительность более 30 000 м3/ч на сооружениях в г. Квебеш (Канада), г. Миннеаполис (США).

     Метод ультрафиолетового обеззараживания  имеет следующие преимущества по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование):

     1) УФ облучение летально для большинства водный бактерий, вирусов, спор. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов;

     2) обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характерис тик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют рН и температура воды; 

     3) в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;

     

     4) в отличие от окислительных технологий в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль за процессом обеззараживания и не проводить анализы на определе ние содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта;

     5) время обеззараживания при УФ облучении составляет 1 - 10 секунд в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей;

     6) достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень на дежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс;

     7) для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и тем более озонировании, эксплуатационные расходы. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии (в 3 - 5 раз меньшими, чем при озонировании); отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах: жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция, а также отсутствием необходимости в реагентах для дехлорирования;

     8) отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом;

     9) ультрафиолетовое оборудование компактно, требует минимальных площадей, его внедрение возможно в действующие технологические процессы очистных сооружений без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ.

     Известно, что бактерицидное действие ультрафиолетового  излучения немонотонно зависит  от длины волны и имеет максимум в области 250 - 260 нм. Наиболее оптимальными источниками излучения являются ртутные лампы низкого давления, излучающие на длине 253,7 нм. Кроме длины волны важной характеристикой является доза облучения - D [мДж/см²], которая определяет степень обеззараживания в процессе облучения.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

     В реферате были рассмотрены основные методы обеззараживания сточных  вод, их достоинства и недостатки.

     

     Обеззараживание сточных вод хлором является наиболее простым технологическим решением. В результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высокотоксичных веществ, включая канцерогенные, мутагенные, с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных мг/л. Появление таких веществ в сточных водах после хлорирования ужесточает условия сброса в водоем, влияет на здоровье населения при водопользовании. При отведении хлорированных сточных вод в водоем поступают значительные концентрации хлора. В результате может иметь место гибель водных биоценозов (планктона, сапрофитной микрофлоры) и практически полное прекращение процессов самоочищения, в т.ч. и от патогенной микрофлоры. Решить эту проблему можно путем адекватного дехлорирования обеззараженных хлором стоков перед их сбросом в водоемы. Необходимо учитывать также попадание в водоемы хлорустойчивых штаммов как индикаторных, так и патогенных микроорганизмов, что создает проблему при водоподготовке питьевой воды на водопроводных станциях.

     

     Применение  озона на крупных очистных станциях может быть целесообразным, так как образуется гораздо меньше новых вредных веществ, в основном альдегидов и кетонов, не обладающих высокой токсичностью. Озон, как сильный окислитель, обеспечивает не только обеззараживание, но и при озонировании некоторых видов стоков (в зависимости от их состава) происходит улучшение органолептических свойств воды, а при озонировании других - возможно ухудшение физико-химических показателей. При использовании УФО бактерицидный эффект, как правило, не сопровождается образованием токсичных продуктов трансформации химических соединений сточных вод, в следствии чего нет необходимости обезвреживания их после обработки. Отсутствие пролонгированного биоцидного действия также является существенным преимуществом метода УФО, т.к. сток при сбросе в водоем не оказывает влияния на водные биоценозы. При обеззараживании стоков УФО необходимо учитывать возможность репарации (фотореактивации) под действием солнечного света микроорганизмов, поврежденных в процессе облучения.