Fizykochemiczne metody oczyszczania ścieków

Metody chemiczne i fizykochemiczne oczyszczania ścieków

• Metody te są coraz częściej stosowane, gdy ścieki przemysłowe zawierają duże ilości zanieczyszczeń, które są nierozkładalne biologicznie(substancje refrakcyjne)
• Stosowane procesy zależą od składu i ilości ścieków.

Najważniejsze procesy fizykochemiczne

• Neutralizacja: chemiczne zobojętnianie ścieków o skrajnym pH za pomocą jonów, zasad i kwasów, często przez mieszanie ścieków kwaśnych z zasadowymi, z użyciem reagentów.
  • Do neutralizacji ścieków kwaśnych używa się 20-30% roztworów NaOH, 5-15% zawiesiny mleka wapiennego, NaOH w postaci roztworu, granulatu lub złoża ziarnistego.
  • Do neutralizacji ścieków zasadowych stosuje się mieszaniny kwasów zawartych w gazach spalinowych, HCl w postaci roztworu.
• Utlenianie: służy do utleniania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz dezynfekcji ścieków, np. unieszkodliwiania cyjanków i usuwania fenoli, amin, kwasów humusowych, glonów, wirusów i bakterii; stosuje się chlor i ozon.
• Redukcja chromu: wykorzystuje się redukcję chemiczną, elektrolityczną i strącanie.
• Strącanie chemiczne i koagulacja: procesy te uzupełniają się wzajemnie.
• Koagulacja: usuwa trudno opadające zawiesiny, bakterie i koloidy za pomocą siarczanów glinu, żelaza (żelazowego i żelazawego), chlorku żelazowego, wapna hydratyzowanego i palonego oraz glinianu sodu.
• Strącanie: wytrącanie jonów metali w postaci wodorotlenków.
• Wymiana jonowa: stosowana w uzdatnianiu wód z obiegu chłodniczego i kotłowego, wykorzystuje jonity, które wymieniają jony zanieczyszczające roztwory wodne.
• Ekstrakcja: rozdzielanie zanieczyszczeń między dwie ciecze, np. oddzielanie i usuwanie fenoli ze ścieków, stosując rozpuszczalniki takie jak benzen, octan butylu, eter etylowy i dwuizopropylowy oraz czterochlorek węgla.

Znaczenie oczyszczania ścieków

• Niezbędny element obiegu wody i ochrona zdrowia oraz środowiska.
• Proces złożony, wykorzystujący różne technologie do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków.
• Ma na celu usunięcie substancji organicznych z wody przed jej ponownym wykorzystaniem.

Chemiczne oczyszczanie ścieków

• Oczyszczalnie dostosowują metody do specyfiki firmy i procesów.
• Metody chemiczne polegają na dodawaniu substancji neutralizujących lub usuwających zanieczyszczenia.
• Rodzaje używanych chemikaliów zależą od rodzaju i pochodzenia ścieków (przemysłowe lub komunalne).
• Wykorzystuje się reakcje chemiczne, takie jak wytrącanie związków lub neutralizacja przez koagulację lub sorpcję na węglu aktywnym.
• Szczególnie przydatne dla ścieków przemysłowych o dużej zawartości metali ciężkich i związków organicznych.

Etapy oczyszczania ścieków

• Separacja mechaniczna: usuwanie ciał stałych (piasek, żwir, tłuszcze) za pomocą sit i filtrów.
• Oczyszczanie chemiczne: traktowanie cieczy chemikaliami (chlor, ozon) w celu zabicia bakterii i rozkładu materii organicznej.
• Dezynfekcja: opcjonalny etap zabijania pozostałych szkodliwych mikrobów.

Środki chemiczne w oczyszczalniach ścieków

• Kluczowe dla usuwania zanieczyszczeń i poprawy jakości wody.

Podstawowe grupy środków chemicznych

• Koagulanty: zlepiają drobne cząsteczki zanieczyszczeń w większe agregaty (siarczan glinu, żelaza, chlorek glinu), usuwają zawiesiny, mętność i substancje organiczne.
• Flokulanty: wspomagają koagulację, tworząc płatki łatwiej opadające na dno (polielektrolity), ułatwiają sedymentację osadów i poprawiają jakość wody.
• Utleniacze: rozkładają związki organiczne, dezaktywują mikroorganizmy i usuwają zapachy (nadtlenek wodoru, ozon, chlor), dezynfekują, usuwają barwniki i redukują związki organiczne.
• Adsorbenty: wiążą zanieczyszczenia takie jak metale ciężkie, pestycydy i barwniki (węgiel aktywny, zeolity, żywice jonowymienne), usuwają związki organiczne i metale ciężkie oraz poprawiają smak i zapach wody.
• Osadniki: neutralizują pH ścieków, umożliwiając wytrącanie osadów (wodorotlenek wapnia, soda kaustyczna), usuwają fosforany i metale ciężkie.
• Biopreparaty: zawierają mikroorganizmy przyspieszające rozkład zanieczyszczeń, redukują ładunek zanieczyszczeń.

Aspekty stosowania środków chemicznych

• Dobór odpowiedniego środka: zależy od rodzaju i stężenia zanieczyszczeń oraz wymaganej jakości wody.
• Dawkowanie: precyzyjne dawkowanie kluczowe dla efektywności i minimalizacji kosztów.
• Bezpieczeństwo: przestrzeganie zaleceń producenta i stosowanie środków ochrony osobistej.
• Monitoring: regularna kontrola jakości ścieków pozwala optymalizować proces i wcześnie wykrywać problemy.

Niezbędność środków chemicznych

• Skuteczne usuwanie zanieczyszczeń rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych, poprawiając jakość wody.
• Zwiększenie efektywności oczyszczalni i uzyskanie lepszych parametrów wody.
• Ochrona środowiska: minimalizacja ryzyka zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych.
• Ich stosowanie wymaga wiedzy, doświadczenia i przestrzegania zasad bezpieczeństwa.

Zagrożenia i minimalizacja ryzyka

Zagrożenia dla środowiska

• Zanieczyszczenie wód przez nieprawidłowe dozowanie lub wyciek chemikaliów.
• Kumulacja związków chemicznych w organizmach żywych, powodująca zaburzenia w ekosystemach.
• Tworzenie toksycznych produktów ubocznych reakcji chemicznych.

Zagrożenia dla zdrowia człowieka

• Kontakt bezpośredni pracowników z chemikaliami powodujący podrażnienia.
• Spożycie zanieczyszczonej wody z powodu nieprawidłowego oczyszczania.

Zagrożenia związane z eksploatacją

• Korozja urządzeń przez niektóre środki chemiczne.
• Wybuchy i pożary spowodowane łatwopalnymi lub wybuchowymi związkami.

Sposoby minimalizacji zagrożeń

• Dokładna analiza ścieków przed rozpoczęciem procesu.
• Ścisłe przestrzeganie przepisów i norm.
• Stosowanie automatycznych systemów dozowania.
• Regularna kontrola jakości ścieków.
• Szkolenia pracowników z zakresu bezpieczeństwa pracy.
• Wybór bezpiecznych środków chemicznych.
• Zabezpieczenia techniczne urządzeń (systemy alarmowe, czujniki wycieków).
• Odpowiednie przechowywanie środków chemicznych z dala od źródeł ciepła i ognia.
• Odpowiednie zabezpieczenia, szkolenia i regularne kontrole minimalizują ryzyko.