Файл: Реферат по дисциплине Введение в специальность Тема реферата Способы очистки сточных вод на судах Студент 1 курса заочного отделения.docx

- постоянное участие обслуживающего персонала в подготовке реагентов, что затрудняет полную автоматизацию процесса очистки СВ.

Следует отметить, что степень очистки СВ при химической очистке невелика: по ВВ – 75 - 80 %; по БПК₅ – 70 - 75 %. Для повышения степени очистки СВ в состав установки обычно включают доочистные механические фильтры.

2. 
   Электрохимическая очистка.
   

Способ электрохимической очистки основан на пропускании через СВ постоянного тока с помощью погруженных электродов. В этом случае на аноде будет происходить анодное растворение металла, а на катоде будет выделяться водород в виде микропузырьков газа, а частицы загрязнителей будут прилипать к пузырькам водорода и всплывать, образуя на поверхности слой эмульсии. Одновременно с этим и ионы металла от анода будут перемещаться к катоду, при их встрече с гидроксильными группами образуются гидраты закиси или окиси металлов. При использовании железных или алюминиевых электродов в СВ появляются их окиси, которые и являются коагулянтами. Далее происходят процессы коагуляции и флотации и осуществляется очистка СВ. Этот способ очистки ещё называют электрохимической коагуляцией. Установки работающие по этому принципу действия с алюминиевыми электродами, выпускаются в России. В США подобные установки выпускаются фирмой «Дженерал электрик». Во Франции выпускаются установки с алюминиевыми и серебряными электродами, которые позволяют одновременно с коагуляцией обеззараживать очищенную воду.

Электрохимическая коагуляция требует значительных расходов металла и электроэнергии. Степень очистки СВ невысока: 70 - 85 % по ВВ и 70 - 75% по БПК₅. После доочистки и фильтрации СВ степень очистки по ВВ можно довести до 95%.

3. 
   Очистка реагентно-напорной флотацией.
   

Суть этого способа заключается в сочетании химической обработки СВ коагулянтом, путем обеспечения их всплытия на поверхность с последующим удалением хлопьев загрязнителей. Эффективность данного способа зависит как от условий коагуляции, так и от создания оптимальных режимов флотации. Флотацию можно рассматривать как процесс извлечения из жидкости частиц загрязнителей, находящихся во взвешенном или коллоидном состоянии, за счет прилипания их к пузырькам воздуха, образующихся в жидкости или введенных в неё. Прикрепившиеся к пузырькам воздуха частицы всплывают на поверхность, образуя удаляемый слой пены.

---

Кроме напорной флотации, с выделением воздуха из раствора, в некоторых очистных устройствах используют флотацию с механическим диспергированием воздуха, т.е. подачей воздуха через пористые материалы и др.

Сущность способа напорной флотации состоит в том, что из приемного резервуара СВ забираются насосом и перекачиваются через напорный резервуар в приемное отделение флотационной камеры. На всасывающем трубопроводе насоса имеется патрубок для подсоса воздуха. Воздух, поступающий в насос, в результате повышения давления в напорном резервуаре, растворяется в воде. Объем напорного резервуара рассчитан на необходимую продолжительность насыщения. Значение давления, создаваемого насосом для различных вариантов очистки, может находиться в пределах 0,1-0,4 МПа и выше, но чаще всего оно составляет 0,2-0,3 МПа. Количество воздуха, растворяющегося при таких значениях давления и температуры стоков 20-25 °C, составляет около 30 л/кг. Этого количества достаточно для того, чтобы, после резкого снижения давления в приемной части флотационной камеры, образовалась воздухо-водяная эмульсия, за счет выделившихся из раствора микропузырьков, которые, прилипнув к частичкам загрязнений, вынесут их на поверхность.

Собирающийся на поверхности флотационной камеры шлам в виде пены скребковым транспортером перемещается к шламоотводящей трубе. Очищенная вода удаляется из нижней части камеры за борт.

Способ очистки СВ флотацией применяется фирмой «Вестингауз» (США).

4. 
   Очистка озонированием.
   

Этот способ основан на высокой окислительной способности озона, который при нормальной температуре окружающей среды разрушает органические вещества, находящиеся в СВ. В процессе озонирования одновременно происходит окисление органических примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание воды и насыщение её кислородом. Как обеззараживающий реагент озон действует в 15 - 20 раз быстрее хлора. Механизм бактерицидного воздействия озона заключается в разрушении ферментов бактерий, что приводит к нарушению обмена веществ клеток и их гибели. Достоинством этого метода является то, что в СВ дополнительно не вводятся никакие дополнительные химические реагенты. В то же время озон является достаточно токсичным газом, его предельно допустимая концентрация в воздухе зоны обслуживания должна быть менее 0,1 мг/л. В судовых условиях получение озона затруднительно вследствие высокого влагосодержания и высокой температуры воздуха, поступающего в разрядный озонатор. Большой расход электроэнергии и химикатов, а также необходимость в частом удалении осадка сдерживают применение этого способа очистки СВ в судовых условиях.

---

5. 
   Очистка испарением.
   

Проводится путём испарения СВ, с предварительным измельчением загрязнителей, в испарителе с применением обеззараживающих химических реагентов. Испарившаяся жидкость конденсируется и может использоваться вторично. Твердые отходы отводятся в сборную цистерну для сдачи на берег или утилизируются на борту судна. Установки, реализующие способ очистки СВ испарением, выпускаются английскими фирмами «Бабкок и Вилькокс», «Вильсон Валтон».

Большой расход электроэнергии и химических препаратов, а также необходимость в частом удалении осадка ограничивают применение этих установок на судах.

Установки, использующие физико-химические методы очистки судовых СВ, получили распространение на судах благодаря таким своим достоинствам, как:

- малая чувствительность к колебаниям гидравлических характеристик потока воды;

- возможность полной автоматизации процессов;

- быстрый выход на номинальный режим работы установки после ввода её в действие;

- возможность обработки всех видов СВ.

К недостаткам установок с физико-химическим методом очистки можно отнести следующие:

- высокие построечные и эксплуатационные затраты;

- необходимость частых выводов из действия для очистки устройств;

- сложность системы управления и контроля за работой;

- необходимость усиленной вентиляции;

- токсичность химических реагентов;

- потребность в химических реагентах и специальных электродах, что вызывает дополнительные эксплуатационные расходы;

- интенсивная коррозия металла оборудования из-за работы в агрессивных средах.

3. 
   Биохимический метод очистки сточных вод
   

Биохимический способ очистки основан на аэробных биохимических процессах, в результате жизнедеятельности определенного набора микроорганизмов (биомассы) в рабочих отсеках очистных установок с принудительной аэрацией, так называемых аэротанках. Часто биомассу называют активным илом. В активном иле содержатся различные группы бактерий, плесневые и дрожжевые грибы. В нем также находятся разнообразные более организованные представители фауны: простейшие, коловратки, черви, личинки, водные клещи, т.е. все виды микроорганизмов, которые обычно присутствуют в СВ. В природе эти микроорганизмы питаются разнообразными веществами, содержащимися в воде. Процесс извлечения из СВ загрязнителей в естественных условиях идет довольно медленно.

---

Поэтому в биохимических установках специальными искусственными приемами поддерживается заданный объем жизнеспособных микроорганизмов, обрабатывающий определенный объем загрязнителей за минимально возможное время. Для поддержания требуемой жизнедеятельности микроорганизмов в СВ вводят соответствующее количество кислорода или воздуха. Биохимические процессы в таком случае называются аэробными.

В несколько упрощенном виде процесс усвоения загрязнителей микроорганизмами можно представить согласно рисунку 2.2. Содержащиеся в СВ загрязнители, в виде растворенных и находящихся в коллоидном состоянии органических веществ, задерживаются на поверхности активным илом, т.е. происходит процесс биосорбции (поглощение растворенных веществ).

Затем начинается собственно процесс биохимического окисления, который можно разделить на два этапа.

Первый этап – биохимическое окисление легко окисляемых органических веществ до углекислого газа и воды. Поскольку микробы не имеют специальных органов пищеварения, то все необходимые для их жизни вещества попадают в клетку путем осмотического всасывания через мельчайшие поры клеточной оболочки, а затем усваиваются. Для осуществления данного процесса микробы выделяют специальные вещества - ферменты, которые размельчают питательные вещества до молекулярного состояния и затем помогают их усвоить. Питательное вещество, усвоенное клеткой, перерабатывается в протоплазму клетки. В СВ органические вещества находятся в виде белков, жиров, углеводов, а также в виде продуктов их обмена. Все они довольно активно подвергаются биохимическому разложению, исключение составляют жиры, поэтому количество жиров в поступающей на обработку воде нормировано.



Рис. 2.2. – принципиальная схема биологической обработки судовых стоков

Второй этап – синтез клеточного вещества активного ила из оставшихся органических веществ в СВ, за счет освободившейся энергии. На данном этапе размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за недостатка органических веществ, т.е. ил находится как бы в «голодном» состоянии. Это заставляет микроорганизмы активного ила использовать не только органические вещества, поступившие с СВ, но и большую часть органических веществ отмерших микроорганизмов, т.е. минерализовать органическую часть самого активного ила.

---

Таким образом, микроорганизмы активного ила, как и любые другие живые существа, зарождаются, развиваются, существуют определенный период времени и затем отмирают. Цикл жизнедеятельности активного ила продолжается строго определенное время. Для того чтобы при благоприятных условиях органические вещества СВ превратились в органическое вещество микроорганизмов, а затем произошло самоокисление активного ила, требуется около 50 часов.

Развитие активного ила имеет ряд особенностей, к которым в первую очередь относится очень низкая скорость отмирания ила. Установлено, что скорость отмирания составляющих активного ила во много раз меньше, чем скорость их размножения. Это означает, что в нормально функционирующей установке, со временем, накапливается определенное количество избыточного (лишнего) активного ила. Избыточный ил следует периодически удалять из установки в судовую шламовую цистерну или за борт в разрешенных районах, так как он нарушает оптимальное соотношение между количеством поступающих загрязнителей и количеством активного ила, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности водной биосферы. Кроме того, избыточный активный ил может быть вынесен с очищенной водой из отстойника в отсек обеззараживания, что значительно ухудшит качество обработанной воды. Количество скапливающегося избыточного активного ила обычно составляет 1-2% от объема обработанных СВ.

После обработки в аэротанке очищенные СВ отстаиваются, обеззараживаются и удаляются за борт или направляются на повторное использование (например, в качестве воды для смыва в туалетах). Обычно судовые установки биологической очистки (УБО) предусматривают очистку лишь фекальных вод. Обезжиренные камбузные стоки и хозяйственно-бытовые воды проходят только процесс обеззараживания. Принципиальная схема биологической очистки сточных вод представлена на рис. 2.

Биологическая очистка осуществляется в установках двух типов.

Первый тип: УБО, использующие режим «продленной аэрации», когда стоки аэрируются в течение от 16 до 24 часов. При этом органические загрязнители полностью окисляются или «сгорают». В установках этого типа СВ поступают на очистку без предварительного отстоя. В аэротанке загрязнители, находящиеся в СВ, минерализуются стабилизированным илом и затем стоки переводят в отстойник. Осевший в отстойнике активный ил возвращают в камеру аэрации. Можно использовать для отстаивания и сам аэротанк. Преимуществом установок данного типа является то, что они работают с очень малым приростом ила, а выводимый из установки избыточный ил имеет высокую зольность. Эффект очистки стоков по ВВ составляет (70-80) %.

---