Плахов А.М. Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

разделения неоднородных систем – фильтрование и центробежное оса-

ждение. Фильтрующие центрифуги служат для разделения сравнитель-

но грубодисперсных систем с кристаллической или аморфной твёрдой

фазой; отстойные и осветляющие – для разделения трудно фильтрую-

щихся суспензий. Для разделения эмульсий используются сепараторы

разнообразных конструкций.

Для очистки производственных сточных вод наибольшее примене-

ние находят комбинированные центрифуги, сочетающие

в одном аппа-

рате фильтрацию с последу

ющим осаждением в поле центробежных

сил.

Физико-химические методы очистки сточных вод

Флотация. Флотационные процессы основаны на всплывании дис-

персных частиц вместе с пузырьками воздуха. Флотацию успешно при-

меняют в ряде отраслей техники, в процессах обогащения рудного и не-

рудного минерального сырья, в угледобыче и для очистки производст-

венных сточных вод. Процесс флотации состоит в том, что молекулы

нерастворённых частиц прилипают к пузырькам

воздуха и всплывают

вместе с ними на поверхность воды. Успех флотации в значит

ельной

степени зависит от величины поверхности пузырьков воздуха и от пло-

щади контакта их с твёрдыми частицами. Для повышения эффекта фло-

тации в воду вводят реагенты. Насыщение сточной жидкости воздухом

осуществляется следующими способами: подачей воздуха во всасывае-

мую трубу

насоса; выделени

ем из раствора пузырьков воздуха вследст-

вие изменения давления; подачей воздуха компрессорами или воздухо-

дувными машинами через пористые пластины; подачей воздуха импел-

лерными машинами; барботажем воздуха вследствие электрохимиче-

ских процессов.

Коагуляция. Метод заключается в том, что к сточной воде добав-

ляют реагенты (коагулянты), способствующие быстрому выделению из

неё мелких взвешенных и эмульгированных веществ, которые при про-

стом отстаивании не осаждаются. Реагент добавляют обычно до посту-

пления сточной воды в отстойники. Взвеси вместе с коагулянтом осаж-

даются в отстойных бассейнах. Этим способом

обычно очищают произ-

водственн

ые сточные воды, содержащие очень мелкодисперсные при-

меси, например воды текстильных предприятий (красильно-отделочные

производства, вискозных фабрик), нефтеперерабатывающих заводов,

содержащие эмульгированные продукты, сточные воды химических и

нефтехимических производств. В качестве коагулянтов применяют из-

весть, сульфаты железа и алюминия. Процесс очистки сточных вод от

коллоидных и мелкодисперсных примесей гетерокоагуляцией

с исполь-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

зованием коагулянтов – гидроксидов металлов (алюминия, железа) –

можно осуществлять, пропуская сточные воды через электролизёр с

анодами из указанных металлов. Металл анодов под действием посто-

янного тока ионизируется и переходит в очищаемую воду. Образую-

щиеся в воде гидроксиды алюминия или железа способствуют коагуля-

ции дисперсной системы. Процесс коагуляции обусловлен наличием

электрического поля, а

та

кже электрохимическими реакциями в межэ-

лектродном пространстве, приводящими к снижению устойчивости

дисперсной системы. Для ускорения процесса хлопьеобразования,

имеющего место при коагуляции мелкодисперсных примесей, к сточ-

ной воде добавляют некоторые высокомолекулярные вещества, назы-

ваемые флокулянтами. Обычно флокулянты применяют в дополнение к

минеральным коагулянтам, так как они способствуют расширению об-

ластей температур

и рН коагулирования, снижают расход коагулянтов,

повышают плотность и прочность образующихся хлопьев, стабили

зи-

руют работу очистных сооружений и повышают их производитель-

ность. Среди флокулянтов наиболее часто используются поливинило-

вый спирт, полиакрилонитрил, полиакрилат натрия, полиэтиленимин.

Среди других физико-химических методов можно выделить элек-

трохимические (электроэкстракцию, электрофлотацию), экстракцию,

сорбционные, включая ионообменные методы, большую

группу тер

ми-

ческих процессов (дистилляцию, ректификацию, эвапорацию – пере-

гонку с паром), мембранные процессы. Все перечисленные методы не

являются универсальными. Они используются в системах локальной

очистки. Они энергоёмки и имеют ограничения по производительности.

Химические методы очистки сточных вод

В эту группу традиционно включают все методы нейтрализации

кислот и щелочей, содержащихся в сбросных растворах и сточных во-

дах, перевод ионов в малорастворимые соединения, соосаждение мине-

ральных примесей с другими соединениями, изменение формы нахож-

дения примесей в результате окислительно-восстановительных реак-

ций, комлексообразования, гидролитических процессов. Наиболее ши-

роко в практике применяется

нейтрализация.

Существу

ют следующие методы нейтрализации: взаимная нейтра-

лизация кислых и щелочных сточных вод (если они имеются на пред-

приятии); нейтрализация реагентами; фильтрование через нейтрали-

зующие материалы (наиболее часто кислые сточные воды фильтруются

через основные агенты: известняк CaCO

, доломит CaCO

⋅MgCO

, маг-

незит MgCO

). Метод взаимной нейтрализации кислых и щелочных

сточных вод достаточно широко используется на предприятиях хими-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

ческой промышленности. Вследствие различного режима образования и

сброса этих вод применяют регулирующие и усредняющие устройства,

с помощью которых сточные воды равномерно выпускаются в канали-

зацию, и обеспечивается максимальное использование кислотных и ще-

лочных агентов, содержащихся в сточных водах.

Способ нейтрализации путём фильтрования сточных вод через ней-

трализующие материалы не получил широкого

распрост

ранения в хи-

мической промышленности из-за возникающих эксплуатационных

трудностей, обусловленных зашламлением фильтра, слёживаемостью и

цементированием фильтрующей загрузки.

Наиболее употребительным вариантом является реагентная ней-

трализация. Её проводят на специальных сооружениях, комплекс кото-

рых обычно называется станцией нейтрализации. Станции нейтрализа-

ции имеют в своём составе узлы приготовления известкового молока,

реагентное хозяйство,

усреднители, смесители контактн

ые резервуары,

насосное хозяйство, отстойники для выделения шлама, фильтры, шла-

кохранилища, шлакоотстойники.

К химическим методам очитски сточных вод относятся перевод в

малорастворимые соединения, соосаждение минеральных примесей с

другими соединениями. Образовавшиеся нерастворимые соединения

могут быть выделены из сточных вод механическими методами.

В группу химических методов входят термические методы обез-

вреживания

сточных вод. Этими мет

одами могут перерабатываться все

органические отходы сложного состава, некоторые неорганические про-

дукты или их смеси с органическими веществами. В результате высо-

комолекулярного окисления образуются нетоксичные соединения, ми-

неральные продукты выделяются в виде золы или гранул. Для обезвре-

живания жидких отходов, в том числе и сточных вод, применяют

ка-

мерные и шахтные печи. Эти печи характеризуются весьма низкими

удельными нагрузками топо

чного объёма по перерабатываемым отхо-

дам – 20÷100 л/м

⋅час по сточной воде, что приводит к необходимости

сооружения очень громоздких единичных агрегатов.

Более эффективными и универсальными для огневого обезврежи-

вания сточных вод являются циклонные камеры (циклонные топки).

Последние по сравнению с шахтными и камерными печами обладают

целым рядом преимуществ, связанных с лучшей организацией смеше-

ния воздуха с топливом, что

позволяет резко увеличить теплонапряже-

ние топочного объёма без снижения пол

ноты сгорания. В последние го-

ды для сжигания жидких промышленных отходов успешно использу-

ются печи с псевдоожиженным слоем.

Процессы восстановления используются при переходе хромат-

ионов в состояние ионов хрома (III) для последующего осаждения в ви-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

де гидроксида. Возможно применение любых восстановителей, напри-

мер, железного скрапа.

Использование таких процессов, как комплексообразование или

гидролиз, зависит от конкретных веществ, находящихся в жидких отхо-

дах. Разумеется, гидролизующее соединение, попадая в сточные воды,

будет подвергаться этим реакциям.

Биологические методы очистки сточных вод

Методы основаны на способности микроорганизмов использовать

в качестве питательного субстрата многие органические и некоторые

неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. К досто-

инствам методов следует отнести возможность извлекать из воды раз-

нообразные органические соединения (в том числе и токсичные), про-

стоту аппаратурного оформления, относительно невысокие эксплуата-

ционные расходы и приемлемый уровень

треб

ований к квалификации

обслуживающего персонала. К недостаткам следует отнести высокие

капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологи-

ческого режима очистки, необходимость разбавления сточных вод в

случае высокой концентрации примесей, токсичное действие на микро-

организмы некоторых органических и неорганических соединений.

Биологическая очистка сточных вод может производиться в аэроб-

ных и анаэробных условиях.

Наибольшее р

аспространение имеют

аэробные методы. Они основаны на использовании аэробных микроор-

ганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо присутствие в

воде свободного кислорода. При анаэробной очистке, т.е. без доступа

кислорода воздуха, органические вещества разрушаются анаэробными

микроорганизмами. Анаэробный метод (сбраживание, ферментация)

редко применяется для очистки производственных сточных вод. Основ-

ная область его применения

– переработка влажных осадков (денитри-

фикация сточных вод). В процессах биологич

еской очистки сточных

вод часть окисляемых микроорганизмами веществ используется в про-

цессах биосинтеза (образование биомассы – активного ила или био-

плёнки), а другая часть превращается в безвредные продукты окисления

– воду, углекислый газ, нитраты.

Процесс изъятия и потребления микроорганизмами органических

примесей сточных вод

состоит из трёх стадий: I – массопередачи орга-

нического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки, II –

диффузии вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану

клет

ки и III – метаболизма (биологического превращения) диффунди-

ровавших продуктов, сопровождающегося приростом биомассы, выде-

лением энергии, углекислого газа и других метаболитов. Интенсивность

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

и эффективность биологической очистки сточных вод определяется

скоростью размножения бактерий. Аппараты для аэробной очистки на-

зываются аэротенками. Аэротенк представляет собой ёмкость с посто-

янно протекающей сточной водой, во всей толщине которой развивают-

ся аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т.е. «загрязне-

ние» этой сточной воды. Микроорганизмы в аэротенке называются ак-

тивным илом

. Смесь сточно

й жидкости с активным илом должна аэри-

роваться на всём протяжении аэротенка. Это необходимо для обеспече-

ния микроорганизмов – минерализаторов достаточным количеством ки-

слорода воздуха и поддержания ила во взвешенном состоянии. Воздух

нагнетается в аэротенк воздуходувками или засасывается из атмосферы

при сильном перемешивании содержимого аэротенка. Глубина аэротен-

ков не менее 3

м. Концентрация загр

язняющих веществ в подаваемых

на очистку сточных водах не должна превышать 1200 мгО

/л по БПК.

Различают три основных типа аэротенков в зависимости от степени

смешения сточной жидкости с жидкостью, находящейся в очистном со-

оружении:

•

аэротенк, в котором поступающая сточная жидкость не сме-

шивается с жидкостью, находящейся в аэротенке;

•

аэротенк со ступенчатым впуском сточных вод, при котором

поступающая жидкость смешивается с частью жидкости, находящейся

в аэротенке;

•

аэротенки – смесители, в которых поступающая сточная жид-

кость смешивается со всем объёмом жидкости, находящейся в аэротен-

ке.

Второй тип сооружений для биологической очистки – биофильтр.

Биофильтры представляют собой сооружения, заполненные крупнозер-

нистым материалом (гравий, керамзит, битый кирпич). В отличие от аэ-

ротенков, в биофильтрах окисление загрязняющих компонентов сточ-

ных вод осуществляется организмами

биоплёнки, растущей на поверх-

ности наполнителя (тела биофильтра), и окислительн

ая мощность био-

фильтров ниже мощности аэротенков. Применяют также биофильтры с

пластмассовой загрузкой (насадкой). Отличительная их особенность в

том, что они заполнены решётками, пакетами или кольцами, выполнен-

ными из полимерных материалов. Помимо фильтров с крупнозернистой

загрузкой, возможно применение вращающихся дисковых или

барабан-

ных фильтров, на поверхности которых постепенно идёт нарастание

биоплёнки.

К сооружениям биологической очистки относят также биологиче-

ские пруды – искусственно созданные неглубокие водоёмы для биоло-

гической очистки сточных вод, основанной на тех же процессах, кото-

рые прои

сходят при самоочищении водоёмов. Их устраивают для пол-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

ной биологической очистки сточных вод после надлежащего обоснова-

ния в районах со среднегодовой температурой более 0°С для круглого-

дичного использования, а также для сезонного – в средней полосе стра-

ны (с мая по октябрь).

Захоронение сточных вод. Высококонцентрированные и токсич-

ные сточные воды химических отраслей промышленности, например:

концентрированные рассолы установок опреснения; сточные воды, со-

держащие металлоорганические, в частности ртутьорганические соеди-

нения, для которых ещё не разработаны достаточно эффективные и эко-

номичные методы, - могут быть захоронены в глубоких подземных го-

ризонтах. При использовании подземного захоронения сточных вод

требуется гидрогеологическое

обоснование возможности применения

этого метода, поскольку су

ществует вероятность загрязнения этими во-

дами водоносных горизонтов.

4.3 Утилизация твёрдых отходов

Утилизация представляет собой переработку отходов, имеющую

целью использование полезных свойств отходов или их компонентов. В

этом случае отходы выступают в качестве вторичного сырья. Утилиза-

цию можно подразделить на первичную, вторичную и смешанную. Под

первичной утилизацией подразумевается использование отходов в раз-

личных отраслях промышленности без предшествующей глубокой фи-

зико-химической переработки; под

вторичной – использование продук-

тов специ

альной переработки отходов. В результате процессов вторич-

ной утилизации образуются продукты иного состава, чем исходные от-

ходы. Утилизация смешанного типа включает в себя как первичную,

так и вторичную утилизацию. По степени использования компонентов

отходов утилизацию можно разделить на полную и частичную (непол-

ную). В первом случае

отходы используются це

ликом.

Первичная утилизация отходов. Наиболее широко первичная

утилизация отходов может быть реализована в промышленности строи-

тельных материалов. Так, при получении цемента в качестве исходного

сырья применяют доменные шлаки и бокситовые шламы, колчеданные

огарки, колошниковую пыль, пиритные огарки, а также многие другие

компоненты (промышленные отходы). В качестве минерализаторов в

процессах обжига клинкера используют фосфогипс, электротермофос-

форные

шлаки и другие продукты. Использование фо

сфогипса в смеси

с пиритными огарками интенсифицирует процесс обжига портландце-

ментного клинкера, снижает температуру процесса и повышает качест-

во получаемого сырья по сравнению с традиционными процессами. В

первичную утилизацию могут быть вовлечены отходы пластмасс. Их

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

можно после сортировки переплавлять в изделия или использовать в

качестве наполнителей лёгких бетонов. Ограничением для первичной

утилизации отходов является опасность их воздействия на человека и

живые объекты природной среды. Так, в строительстве необходимо

проверять получаемые из отходов детали и изделия на токсичность и

радиационную активность, следует также учитывать изменение свойств

продукции

с течением времени, например раст

рескивание стеновых па-

нелей. Первичная утилизация опасных отходов, например, содержащих

ртуть, кадмий, свинец и ценные металлы, маловероятна. В этом случае

отходы перед утилизацией разделяют на фракции, что представляет со-

бой уже вторичную утилизацию.

Вторичная утилизация отходов. При такой утилизации отходы

подвергаются глубокой переработке. Так, органические и древесные

отходы, смолы, пеки и концентрированные сточные воды могут быть

полностью переработаны на товарную муравьиную или уксусную ки-

слоты. Технико-экономические расчёты показали, что себестоимость

уксусной кислоты, полученной в результате окисления воздухом орга-

нических отходов, примерно в 4 раза ниже себестоимости кислоты

, по-

лучаемой в промышленности через ацетальдег

ид, и в 1,5 раза меньше,

чем при синтезе её карбонилированием метанола. Процессы утилизации

эффективны для отходов нефтепереработки и нефтехимии (например,

кислых гудронов), отходов резины и резинотехнических изделий, шин,

пластмассовых отходов.

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

ЛИТЕРАТУРА

1. Бобков А.С. и др. Охрана труда и экологическая безопасность в хи-

мической промышленности. – М.: Химия, 1997. – 400с.

Макаров Г.В. и др. Охрана труда в химической промышленности. –

М.: Химия, 1989.

Кушелев В.П. и др. Охрана труда в нефтеперерабатывающей про-

мышленности. – М.: Химия, 1983.

Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности. – М.: Изд-во

МГТУ, 1993.

Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. – СПб.: Изд-во ЛТА,

1997. – 293 с.

Белов С.В. и др. Охрана окружающей среды. – М.: Высш. Шк., 1991.

– 247 с.

Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. – М.: Хи-

мия, 1989. – 293 с.

Ливчак И.Ф. и др. Охрана окружающей среды. – М.: Стройиздат,

1988. – 191 с.

Атаманюк В.Г. и др. Гражданская оборона. – М.: ВШ, 1987. – 356 с.

10.

Сафонов М.Н. и др. Охрана труда в организации. – М.: ИНФРА-М,

1997. – 186 с.

11.

Лазарев Н.В. и др. Вредные вещества в промышленности. – М.: Хи-

мия, 1989. – Т. 1. – 526 с.; Т. 2. – 624 с.; Т.3. – 608 с.