УСТРОЙСТВА ДЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

 

Устройства для физико-химической обработки применяются, прежде всего, для обеззараживания очищенных вод или интенсификации основных процессов очистки.

На очистных сооружениях малой мощности наиболее часто применяются устройства для обработки воды в электрическом [86 - 88], несколько реже магнитном поле [89], а также УФ-излучением [90].

Электрохимическая обработка. Электрохимическую обработку воды рекомендуют применять для обеззараживания воды в электрическом поле, корректировки pH и eh, получения кислорода и хлора, используемых в основных процессах [87, 88]. Электрохимическое корректирование рН и eh выполняется в электролизерах с электродами, разделенными диафрагмой. В результате электролиза изменяются различные физико-химические характеристики воды. Это, по мнению авторов работы [88], обеспечивает ее биологическую "активность" и расширяет возможности вторичного применения воды после электрохимической обработки. Такая вода, в частности, обладает лучшими обезжиривающими и моющими свойствами.

Для использования в системах водооборота индивидуальных жилых домов как наиболее приемлемую выделяют технологию хлорирования соединениями хлора, получаемыми в результате электролиза хлорсодержащих вод. Применяют два варианта:

- электролиз в установках с разделенными диафрагмой анодным и катодным пространствами;

- электролиз в установках без диафрагмы.

Второй вариант считается более энергоемким, но он проще в аппаратурном оформлении. Сущность метода заключается в хлорировании пресной воды за счет разряда на нерастворимом аноде примесей хлорид ионов, присутствующих в воде. Метод позволяет строго дозировать количество выделяемого активного хлора, сочетая регулирование силы тока и скорость протекания очищаемой воды через электролизер. При этом воздействие электрического поля на микрофлору усиливает дезинфицирующее действие хлора.

К основным недостаткам методов электрохимической обработки бытовых сточных вод следует отнести: сложные конструкции электролизеров, отсутствие доступных малоизнашиваемых анодов, лимит дешевой электроэнергии.

Обработка УФ-излучением. В последнее время появилось немало работ, например, [90 - 91], посвященных одновременной обработке сточных вод ультрафиолетовым облучением и озоном. Наиболее эффективными признаются те конструкции, в которых лампа - источник УФ-излучения погружена в обрабатываемую жидкость. Например, в работе [90] описано устройство, общий вид которого показан на рис. 2.26.

Воду подают в зазор между корпусом и источником УФ-излучения и затем отводят через патрубок, расположенный в нижней части корпуса установки. Лампу изолируют от прямого контакта с водой с помощью кварцевого кожуха, покрытого полиэтиленовой пленкой, чтобы предупредить образование непрозрачных отложений.

Устройство рекомендуется применять для обеззараживания предварительно очищенных вод [92].

УФ-излучение используется на последнем этапе обработки сточных вод как для обеззараживания очищенных вод, так и для разрушения остаточных органических веществ. Оно оказывает на микроорганизмы губительное и мутагенное действие. По чувствительности к УФ-излучению  микроорганизмы сильно различаются. Эффект действия излучения существенно зависит от многих факторов, определяющими из которых являются физиологическое состояние микроорганизмов и условия их обитания.

Наиболее эффективно разрушение органического вещества под действием УФ-излучения происходит в присутствии сенсибилизаторов - веществ, усиливающих действие фотохимических реакций.

В табл. 2.10 приведены условия обработки сточных вод, содержащих органические вещества, УФ-излучением в присутствии сенсибилизатора.

Согласно [94] в результате озонирования и УФ-облучения получают 1,6-, 3,6- и 4,5- бенз(a)-пирены и др. Биологические свойства продуктов трансформации бенз(a)пирена, образующихся при воздействии различных химических физических и биологических факторов изучены недостаточно.

На основании результатов опытов с мышами А.П. Игольницкий и соавт. [94] заключают, что продукты трансформации канцерогенных ПАВ, образующихся при хлорировании и озонировании питьевых и сточных вод не обладают способностью вызывать злокачественные новообразования у теплокровных животных и по всей вероятности могут рассматриваться как безопасные для человека.

Т а б л и ц а  2.10

Условия обработки УФ-излучением вод, содержащих органические вещества [90]

Рабочий диапазон волн, нм

Сенсибилизатор

Разлагаемые вещества

Условия применения, эффект

230 - 570

ZnO

Ксантогенаты, хлорированная вода, нефтепродукты, сосновые масла

Аппарат лоткового типа; слой 2 - 3 см

313 - 315

-

Нефтяные пленки в присутствии О2

-

200 - 370

Эозин

Фенол в присутствии О2

рН 6,5

240

Метиленовый голубой (4 мг/л) или бенгальский розовый (10 мг/л)

Биологически очищенные воды (ХПК 376 мг/л, колититр 5200)

Полная дезинфекция за 30 - 60 мин

222 - 300

-

Стоки после аэротенков, ХПК 25 - 40 мгО/л

Снижение содержания общего углерода с 10 до 4 мг/л

Поэтому они считают, что "...при очистке питьевых и в особенности сточных вод, содержащих канцерогенные n-нитрозо-соединения, предпочтение следует отдавать озонированию, несмотря на более высокие эксплуатационные расходы", поскольку применяемые в настоящее время методы улучшения качества воды на водопроводных станциях не обеспечивают надлежащей степени обеззараживания от канцерогенных веществ. В отношении озонирования вод имеются и более осторожные суждения. Например, в работе [95] указывается, что применение одного озонирования недостаточно для надежного обеззараживания воды, ввиду слишком малого периода его действия в проточных установках. Кроме того, есть предположение, что озон с некоторыми компонентами сточных вод способен образовывать устойчивые канцерогенные перекисные соединения.

Среди ПАВ наиболее устойчив к действию УФ-облучения бенз(a)пирен. Тем не менее, удается найти условия, при которых УФ-облуче-ние эффективно его разрушает. Это подтверждают результаты исследований, выполненных с лампой ПРК-4 с интегральным спектром 257, 270, 280, 300 и 400 нм. При воздействии в течение не менее 30 мин для невысоких исходных концентраций получены следующие результаты [94]:

при концентрации бенз(a)пирена 0,04 мкг/л разрушается 92% этого вещества, при 0,44 мкг/л - 74%.

Следует отметить, что в литературе [96, 97] обсуждается главным образом применение озона для подготовки питьевых вод. Сравнительно немного работ посвящено озонированию сточных вод. По-видимому, причиной этому является высокая стоимость генераторов озона и недостаточность исследований, связанных с изучением экологических последствий обработки сточных вод озоном.

 


ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru