7.6. Вибір деяких технічних і технологічних засобів захисту гідросфери від промислових забруднень.
Механічне очищення застосовують для витягу зі стічних вод нерозчинених мінеральних і органічних домішок з метою підготовки до біологічного, фізико-хімічного або іншого методу очищення.
Механічне очищення є попереднім, рідше — остаточним етапом очищення стічних вод. Проціджування, як різновид механічного очищення, призначено, в основному, для витягу зі стічних вод великих твердих нерозчинених часток розміром до 25 мм, а, також дрібних волокнистих часток, які при наступній обробці стоків є перешкодою для нормальної роботи очисного встаткування. Стічні води проціджують через ґрати (мал. 7.3). Ґрати, виготовлені з металевих прутів (стрижнів) із проміжком 5-25 мм, установлюють у колекторах очисних споруджень вертикально або під кутом 60 - 75° до обрію. Їх розраховують на максимальний приплив стічних вод або на пропускну здатність очисної станції. Швидкість стічної води на ґратах не повинна перевищувати 0,8 - 1,0 м/с при максимальному потоці стічних вод.
Рис.
7.3
- Основні
види ґрат з різними способами їхнього
закріплення щодо потоку води:
а
- заднє закріплення; б - переднє
закріплення; в - вертикальне закріплення;
1 - ґрати; 2 - скребковий ланцюг; 3 - граблі.

Для очищення стічних вод відстоюванням використають пісколовки (рис. 7.4, а, б) і відстійники (рис. 7.4, в). Стічна вода, що надходить у пісколовку 2 через вхідний патрубок, рухається прямолінійно, а тверді частки осідають, накопичуючись у шлакозбірнику 3 і на дні пісколовки. Очищена вода через вихідний патрубок 4 направляється для наступної обробки. Осад з пісколовки видаляють щодоби.
Фізичні способи очищення стічних вод базуються на флотації, мембранних технологіях очищення й азеотропного відгону. Флотація - найбільше розповсюджений спосіб очищення стічних вод лісопереробних підприємств. Флотацію успішно використають для очищення стічних вод від масло продуктів і інших легко спливаючих речовин, які застосовуються в деревообробній промисловості.
Флотація - це процес молекулярного прилипання часток забруднених речовин до поверхні розподілу двох фаз: вода - повітря, вода - тверда речовина. Процес очищення стічних вод від легко спливаючих речовин (розчинників, нафтопродуктів і ін.), волоконних матеріалів флотацією полягає в утворенні системи "частки забруднень - пухирці повітря", які спливають на поверхню й утилізуються.
Рис. 7.4 - Основні
схеми установок для очищення стічних
вод від твердих домішок:
а
- пісколовка; б – аерована пісколовка;
в - відстійник; м
- гідроциклон

Вага часток не повинен перевищувати сили прилипання їх до пухирців і піднімальної сили пухирців. Флотація може бути використана при сполученні із флокуляцією. Цей процес іноді називають флотацією. Імовірність утворення комплексу «пухирці - частки» може бути визначена по формулі:

де n — число пухирців; R — радіус пухирців r — радіус частки;
V — обсяг рідини.
Перевагами флотації є: безперервність і більша швидкість процесу, високий ступінь очищення (95 - 98 %), можливість рекуперації вилучених речовин, простота конструкції флотаційних установок, невеликі капіталовкладення.
За принципом дії флотаційні установки класифікуються на такі види: з механічним диспергуванням повітря; з подачею повітря через пористі матеріали; електрофлотаційні й біологічні флотаційні установки. На лісопереробних підприємствах доцільно застосовувати пінні, напірні, вакуумні хімічні й біологічні флотаційні установки.
Рис.
7.5 - Схема напірної флотаційної установки:
1 - трубопровід
для стічної води; 2 - трубопровід для
стисненого повітря;
3
- кришка; 4 - відцентрований вентилятор;
5
– піно-збірник; 6 - трубопровід для піни;
7 - водоприймач;
8 - трубопровід
для відводу води; 9 - перегородка; 10 -
флотатор

Ефект флотації з подачею повітря через пористі матеріали залежить від величини отворів у пористому матеріалі, тиску повітря, витрати повітря, тривалості флотації, рівня води у флотаторі. Досвіди показують, що розмір отворів у пористому матеріалі повинен бути від 4 до 20 мкм, тиск повітря 0,1 - 0,2 МПа, витрати повітря 40 - 70 м3/(м2∙ година), тривалість флотації 20 – З0 хв., рівень води в камері до флотації 1,5 - 2,0 м.
Крім флотації з механічним диспергуванням повітря, на підприємствах також застосовуються хімічна й біологічна флотації.
Хімічна флотація заснована на уведені в стічну воду хімічних реагентів для її обробки, які визначають хімічні процеси з виділенням газів: ПРО2, З2, Сl2 і ін. Молекули цих газів при деяких умовах можуть прилипати до нерозчинених твердих часток і виносити їх у пінний шар. Таке явище, наприклад, спостерігається при обробці стічних вод хлорним вапном із введенням коагулянтів.
Біологічна флотація застосовується для ущільнення осаду з первинних відстійників при очищенні побутових стічних вод. Для цього осад підігрівається водяною парою в спеціальній ємності до 35 - 55 °С и за таких умов видержується кілька діб. У результаті діяльності мікроорганізмів виділяються молекули газів, які виносять частки осаду в пінний шар, де вони ущільнюються.
Хімічне очищення стічних вод проводять переважно трьома способами: нейтралізацією, окислюванням і поновленням.
Нейтралізацію здійснюють для доведення рН стічних вод до 6,5 - 8,5, тобто близької до нейтрального. Виходить, нейтралізувати потрібно стічні води із рН < 6,5 (які мають кислу реакцію середовища) і із рН > 8,5 (які мають лужну реакцію середовища). Нейтралізацію здійснюють шляхом змішування кислих стічних вод з лугами, додаванням до стічного водам реагентів або фільтруванням через нейтралізуючі матеріали. Кількість реагенту для нейтралізації стічних вод визначається по формулі:
![]()
де k — коефіцієнт запасу реагенту; В — зміст активної складової в стічній воді одиниці часток; m — витрати реагенту для нейтралізації активних речовин, кг/м3; Vcm — обсяг стічних вод, м3.
Практика свідчить, що найбільшу небезпеку для навколишнього середовища створюють кислі стоки.
При хімічному очищенні застосовують такі способи нейтралізації:
-
взаємна нейтралізація кислих і лужних стічних вод шляхом змішування;
-
нейтралізація стічних вод реагентами (розчинами кислот, негашеним вапном СаО, гашеним вапном Са(ОН)2, кальцинованою содою Na2CО3 каустичною содою NaOH, розчином аміаку NH4OH);
-
фільтрування стічних вод через нейтралізуючі матеріали (ізвестка, вапняк СаСО3, доломить CaCO3∙ MgCO3, магнезит MgCO3, крейда СаСО3).
Вибір способу нейтралізації стічних вод залежить від багатьох факторів: виду й концентрації кислот у стічних водах; витрат і режиму подачі відпрацьованих вод на нейтралізацію; наявності реагентів і місцевих умов і ін.
Біологічне очищення — один з найпоширеніших методів очищення стічних вод від багатьох органічних і деяких неорганічних домішок на підприємствах лісопромислового комплексу. По характері даний метод аналогічний природним процесам.
Біологічне очищення здійснюється за допомогою мікроорганізмів (біоценозу), до складу яких входить велика кількість різних бактерій (простих і високоорганізованих), зв'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаєминами (метабіозу, симбіозу й антагонізму). Головна роль у цьому комплексі приділяється бактеріям, число яких перебуває в границях від 106 до 1014 клітинок в одному грамі сухої біомаси. Число видів бактерій може досягати 5 - 10, а число видів - кілька десяток і навіть сотень.
Такий різновид видів бактерій обумовлений наявністю в стічній воді органічних речовин різних класів. Якщо в складі стічних вод є лише один або трохи близьких по складу органічних сполук, то існує можливість розвитку монокультури бактерій.
Біофільтр — це спорудження, у корпусі якого розміщається кускова насадка (завантаження) і розподільний пристрій для стічної води й повітря. У біофільтрах стічна вода фільтрується через шар кускової насадки, покритою плівкою з мікроорганізмів. Мікроорганізми окисляють органічні речовини, використовуючи при цьому, як і джерела харчування, так і енергії. Таким чином, зі стічної води виводяться органічні речовини, а маса активної плівки збільшується. Відпрацьована біоплівка змивається проточною стічною водою й виноситься з біофільтра.
Як кускові насадки (завантаження) у біофільтрі використають: щебені; гравій; шлаки; керамзит; керамічні пластмасові кільця; куби; кульки; циліндри; тканеві й пластмасові сітки, скручені в рулони.
На рис. 7.6 наведені види завантажувальних елементів біофільтрів, які забезпечують необхідну поверхню контакту забруднених речовин з активним намулом.
Аеротенками називають залізобетонні аеровані резервуари. Процес очищення в аеротенді йде при протіканні через нього аерованої суміші стічної води й активного намулу.
За конструкцією аеротенди розділяються на такі типи: витискувачі; змішувачі з розосередженим впуском води; з нерівномірно розподіленою подачею води; з регенератором. В аеротенді-витискувачі вода й намул подаються в першу частину спорудження, а суміш подається наприкінці. В аеротендах-змішувачах стічна вода й намул подаються й примішуються рівномірно уздовж процесу.
Рис. 7.6 - Основні
види завантажувальних елементів
біофільтрів:
а - кільця; б -
сидіння; в - пустотілі циліндри;
г - тверде блокове
завантаження; д - м'яке завантаження.

В аеротенді з розосередженою подачею води й намило навантаження досягає максимуму наприкінці очисного спорудження. В аеротенді камерного типу суміш із першого відсіку переливається другий, із другого - у третій і т.д. У кожному відсіку здійснюється повне змішування намила із забрудненою стічною водою. В аеротендах з регенераторами досягається більше тривалий контакт намила із забрудненими речовинами. В аеротендах всіх типів застосовують аерацію.
7.7. Державний моніторинг водних об'єктів і стандартизація в області охорони вод. Державний моніторинг водних об'єктів ведеться Міністерством екології й природних ресурсів і іншими спеціально вповноваженими державними органами в області охорони навколишнього середовища.
Державний моніторинг включає:
- регулярні спостереження за станом водних об'єктів, кількісними і якісними показниками поверхневих і підземних вод;
- збір, зберігання, поповнення й обробку даних спостережень;
- створення й ведення банків даних;
- оцінку й прогнозування змін стану водних об'єктів, кількісних показників поверхневих і підземних вод.
Державний моніторинг водних об'єктів є складовою частиною системи державного моніторингу навколишнього природного середовища й складається з:
1. Моніторингу поверхневих водних об'єктів суши й морів;
2. Моніторингу підземних водних об'єктів;
3. Моніторингу водогосподарчих систем і споруджень.
Порядок розміщення й число пунктів спостереження, а також перелік спостережуваних показників і забруднюючих речовин, строки проведення спостережень у першу чергу визначаються рівнем розвитку промисловості й сільського господарства на контрольованій території.
Стандартизація в області охорони вод. Дозволяє розробити й удосконалити комплекс стандартів в області охорони вод для:
-
забезпечення водокористувачів водою необхідної якості й у достатній кількості відповідно до встановлених норм;
-
раціонального використання вод;
-
збереження унікальних водних об'єктів і їх екосистем у стані, найбільш близькому до природного;
-
дотримання умов, необхідних для підтримки оптимального рівня відтворення біологічних ресурсів вод, що забезпечує можливість їхнього раціонального застосування.
Стандартизація враховує, насамперед, показники якості води. Найважливішим водоохоронним заходом є регламентування державними стандартами гранично припустимих значень показників забруднення контрольованого середовища. Зокрема розроблений ряд стандартів, що встановлюють загальні технічні вимоги до приладів, використовуваним при аналізі природних вод.
