Čištění odpadních vod je úprava vody za účelem odstranění nečistot z ní. Odpadní vody z průmyslových podniků se čistí mechanickými, chemickými, fyzikálně-chemickými, biologickými (biochemickými) a tepelnými metodami.
Způsob čištění se volí s přihlédnutím k požadavkům na kvalitu čištěné vody, množství odpadních vod, velikost částic nečistot, jejich fyzikální a chemické vlastnosti, koncentraci látek, spotřebu odpadních vod, požadovaný stupeň čištění, popř. možnost opětovného využití vody pro potřeby výroby.
Vzhledem k silné kontaminaci odpadních vod z průmyslových podniků se jejich čištění od nečistot provádí v několika stupních. Ve všech případech čištění odpadních vod je prvním stupněm mechanické čištění, určené k odstranění velkých mechanických nečistot a suspendovaných látek. Následné čištění se provádí následujícími metodami: chemickými (úprava činidly), fyzikálně chemickými (flotace, absorpce, iontová výměna; reverzní osmóza atd.), biologickými (biologická oxidace). Pokud jsou v odpadních vodách škodlivé látky, používají se ke zničení nečistot tepelné metody. Zpravidla je v mnoha případech nutné použít kombinaci těchto metod.
Vlastnosti odpadních vod, které určují způsoby jejich čištění, závisí na stupni disperze částic nečistot. Pokud mají částice jeho složky velikost menší než 1 nm, pak dispergovaná fáze tvoří pravý roztok – homogenní (homogenní) systém.
Stav kinetické stability je pozorován u částic, jejichž průměr je blízký nebo menší než 100 nm. Z vody se mohou uvolňovat částice o velikosti 100 – 1000 nm. Částice o průměru částic 100 – 1 nm tvoří koloidní roztoky.
K separaci nerozpustných látek, jejichž velikost částic je větší než 1000 nm (1 μm), se používají mechanické metody čištění odpadních vod.
Metody mechanického čištění jsou navrženy tak, aby oddělovaly nerozpustné nečistoty z vody sedimentací, filtrací a centrifugací. Pro tyto účely se používají následující zařízení: rošty, bubnová síta, filtry, lapače písku, usazovací nádrže, lapače olejů, lapače dehtů, tuků a olejů. K odstranění usazených nebo plovoucích hrubých nečistot se používají usazovací nádrže, které jsou hlavní pro mechanické čištění. V mnoha případech odpadní voda obsahuje drobné částice, které jsou v suspenzi (suspenze), proto se k jejich separaci používají rošty, bubnová síta a hydrocyklony, které vyžadují podstatně méně místa. Mechanické metody se používají především jako předběžné metody při použití jiných metod čištění.
Chemické čištění používá se v případech, kdy je uvolňování kontaminantů možné pouze v důsledku chemické reakce mezi znečišťující látkou a činidlem za vzniku nových látek, které lze z odpadních vod snadno odstranit. K takovému čištění se používají oxidační nebo redukční reakce, neutralizace, přeměna škodlivých nečistot na neškodné, neutralizace chlorací apod. Hlavními metodami chemického čištění jsou neutralizace a oxidace. Oxidační metody zahrnují také elektrochemické zpracování.
Chemické čištění lze použít jako nezávislou metodu před přivedením odpadní vody do systému recyklace vody nebo před jejím vypuštěním do vodních útvarů a v některých případech také jako předběžnou metodu před biologickými, mechanickými nebo jinými metodami čištění. Chemické čištění se také používá jako metoda pro extrakci různých složek z odpadních vod.
Fyzikálně-chemické metody Používají se jak samostatně, tak v kombinaci s mechanickými, chemickými a biologickými metodami. Dělí se na reagenční a nereagenční.
К činidlo Patří sem metody, při kterých se k vysrážení a izolaci sloučenin z odpadních vod používají speciální látky – koagulanty (soli hliníku a železa, čpavková voda atd.) a flokulanty (polyakrylamid, syntetické a přírodní polymery aj.). Čištění odpadních vod pomocí reagenční metody zahrnuje několik stupňů: příprava a dávkování činidel, jejich smíchání s vodou, flokulace, separace flokulovaných nečistot z vody.
К bez reagencií metody zahrnují: sorpční, elektrochemické atd. U těchto metod dochází k separaci nebo rozkladu škodlivých složek bez zavádění dalších chemických sloučenin do reakčního systému.
Jsou široce používány procesy čištění membrán odpadní vody (reverzní osmóza, mikrofiltrace, dialýza atd.). Membránové procesy pro separaci kapalin, směsí, demineralizaci vody, separaci a koncentraci odpadních vod jsou efektivní, protože umožňují dokonalejší odstranění škodlivin z odpadních vod. Pomocí membránových procesů lze odpadní sloučeniny regenerovat.
Biochemická (biologická) metoda používá se k čištění vody od mnoha rozpustných organických látek. Proces je založen na schopnosti mikroorganismů využívat tyto látky pro výživu. Při kontaktu s organickými látkami je mikroorganismy částečně ničí a mění je na vodu, oxid uhličitý a další látky. Druhá část organické hmoty jde na tvorbu biomasy. Jsou známy aerobní a anaerobní způsoby biochemického čištění odpadních vod. Aerobní metoda je založena na využití aerobních mikroorganismů, jejichž život vyžaduje stálý proud kyslíku a teplotu 20 – 40 °C. Anaerobní metody se provádějí bez přístupu kyslíku.
Tepelné metody slouží k neutralizaci odpadních vod a kapalných odpadů. Patří sem: zahušťování odpadních vod s následným uvolňováním rozpuštěných látek – odpařování, oxidace organických látek za přítomnosti katalyzátoru za atmosférického a zvýšeného tlaku; oxidace organických látek v kapalné fázi a požární metoda.
Hlavní procesy mechanického čištění odpadních vod jsou:
– průchod odpadních vod přes mřížky a síta (cedění) k oddělení velkých nečistot a cizích předmětů;
– usazování odpadních vod k odstranění suspendovaných látek nezadržených síty;
– zachycování těžkých nečistot v lapačích písku;
– odstraňování nerozpuštěných látek v hydrocyklonech;
– mletí pevných látek unášených vodou v drtiči za účelem další dopravy odpadních vod do dalších stupňů čištění;
– filtrace přes různé filtry pro zachycení jemných suspendovaných látek.
Ten či onen proces mechanického čištění, typy a velikosti použitých konstrukcí závisí především na složení, vlastnostech a spotřebě průmyslových odpadních vod, jakož i na způsobech jejich dalšího zpracování.
Napínání. Scezování – primární stupeň čištění odpadních vod je určen k oddělení nerozpustných nečistot z odpadních vod a také menších vláknitých nečistot, které při dalším zpracování odpadních vod narušují běžný provoz čistících zařízení.
usazování. Sedimentace je nejjednodušší, energeticky nejméně náročná a nejlevnější metoda pro oddělování pevných a kapalných nečistot z odpadních vod s hustotou odlišnou od hustoty vody. Vlivem gravitace se částice škodlivin usazují na dně konstrukce nebo plavou na hladinu vody. Čištění odpadních vod usazováním se provádí v lapačích písku, primárních a sekundárních dosazovacích nádržích, lapačích olejů, dehtů, olejů a tuků.
Usazovací nádrže a čiřiče slouží k oddělení lehkých organických suspenzí nebo vysoce rozptýlených minerálních nečistot z odpadních vod. Podle charakteru práce se dělí na periodické působení (kontakt) a kontinuální působení (tok). Podle technologické části se dělí na primární dosazovací nádrže (pro dočištění odpadních vod), sekundární dosazovací nádrže (pro vypouštění aktivovaného kalu), zahušťovadla kalu a kompaktory sedimentů. Ve směru pohybu vody jsou vertikální, horizontální, radiální (variety: s centrálním, obvodovým a radiálním pohyblivým přívodem vody) a šikmé tenkovrstvé (v závislosti na vzoru pohybu vody a sedimentu jsou přímoproudé, protiproudé). -průtok a křížový proud). Podle způsobu vykládky sedimentu: konstrukce se škrabkovými mechanismy a hydraulickým proplachem.
Volba typu a konstrukce usazovacích nádrží závisí na množství a složení odpadních vod vstupujících do čištění, vlastnostech výsledného kalu (stlačitelnost, přepravitelnost). V každém konkrétním případě by měl být výběr typu usazovacích nádrží určen na základě technického a ekonomického srovnání několika možností.
Separace v oblasti odstředivých sil. Sedimentace suspendovaných částic působením odstředivé síly se provádí v hydrocyklonech. Princip činnosti je založen na separaci částic pevné fáze v rotujícím proudu kapaliny. Hlavní výhody:
– vysoká specifická produktivita zpracovávané suspenze;
– relativně nízké náklady na výstavbu a provoz zařízení;
– nepřítomnost rotačních mechanismů určených k vytváření odstředivé síly;
– odstředivé pole vzniká v důsledku tangenciálního vstupu odpadní vody;
– schopnost vytvářet kompaktní automatizované instalace.
Intenzifikace procesů sedimentace suspendovaných částic z odpadních vod se provádí vlivem odstředivých a dostředivých sil na ně v nízkotlakých (otevřených) a tlakových hydrocyklonech.
Mletí pevných částic v proudu. Nečistoty zachycené na sítech jsou rozdrceny ve speciálních drtičkách a vráceny zpět do proudu vody za sítem nebo odeslány k recyklaci. Tento postup je však komplikován technologickým schématem čištění odpadních vod a zhoršuje kvalitu ovzduší v prostorách čistíren. K odstranění těchto nedostatků se používají drtící mřížky, které drtí zadržené nečistoty, aniž by je odstranily z vody. Průměrná velikost jimi drcených nečistot nepřesahuje 10 mm.
Při čištění odpadních vod filtrací prochází vyčištěná voda zátěží, která zadržuje suspendované látky a umožňuje průchod odpadní vody. Rychlost procesu závisí na tlakovém rozdílu a odporu, který kapalina pociťuje, když se pohybuje zátěží.
Filtrace odpadních vod. Filtrace slouží k odstranění pevných nebo kapalných škodlivin (oleje, ropné produkty, pryskyřice apod.) z odpadních vod, jejichž odstranění je obtížné usazováním. Filtry lze použít jako samostatná čistírna nebo jako druhý stupeň čištění po usazovacích nádržích, hydrocyklonech atd. K tomuto účelu se používá filtrace přes porézní materiály, zrnité a jiné zátěže, síťované nebo látkové přepážky s otvory různých velikostí.
