Фильтры с плавающей загрузкой из вспененного полистирола можно применять для очистки сточных вод предприятий металлургии, химической и легкой промышленности. Преимуществами данного способа очистки экономичность, простота конструкции, долговечность, надежность очистки [23].

    Фильтры с пенополиуретановой загрузкой  могут применяться для очистки стоков от нефтепродуктов и масел в не эмульсионном состоянии. Скорость фильтрования 10 м/ч, продолжительность фильтроцикла при оптимальном режиме 50 – 60 ч., при форсированном 27 – 36 ч. Грязеемкость при оптимальном режиме 8,8 – 17,0 кг/м³, при форсированном 6,8 – 9,6. [38]

    Напорные  сверхскоростные  фильтры  позволяют  получить  эффективность  очистки 70 – 80 %. Значительными преимуществами обладают автоматические напорные сверхскоростные фильтровальные [38, 26, 24].

4. 2. Физико-химические  методы очистки  сточных вод

    Физико-химические методы очистки сточных вод пригодны для использования на предприятиях различных отраслей и могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими способами очистки и переработки сточных вод.

    Методы  коагуляции и флокуляции могут применяться  на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, легкой промышленности. Сорбционные методы, с использованием в качестве сорбентов золу, торф, коксовую мелочь, селигатели, активированные угли различных марок, наиболее эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей переработкой и использованием, а очищенные воды пригодны для оборотного водоснабжения промышленных предприятий. 

    В качестве одного из перспективных методов  выделения из сточных вод взвешенных веществ могут быть использованы конструкции и методы флотации. Флотация применима для удаления ПАУ, нефтепродуктов и масел, волокнистых компонентов. Наиболее широкий диапазон в технологических схемах очистки сточных вод имеет принцип напорной флотации. Для очистки вод с высокой концентрацией нерастворенных загрязнителей и содержащих нефть и нефтепродукты целесообразно внедрение в эксплуатацию импеллерных установок, которые обеспечивают высокую эффективность очистки.

    Очистка  стоков  методом  ионного  обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные  компоненты  сточных  вод:  цветные  металлы,  ПАУ,  радиоактивные  вещества – очищать сточные воды до ПДК  с последующим использованием вод в замкнутых технологических процессах предприятий. [23]

    Одним из перспективных направлений очистки  сточных вод является применение мембранных технологий: обратный осмос, ультра- и микрофильтрация – наиболее универсальные, экономически целесообразный и экологически безопасные методы обработки сточных вод [38, 37, 18]. Самым производительным из этих методов является способ ультрафильтрации, пригодный для очистки сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, металлургической, пищевой, пищевой, микробиологической отраслей промышленности и при гальванопроизводстве. Методы ультра- и микрофильтрации  обладают  высокой эффективностью очистки, невысокими энергозатратами, простотой и компактностью установок, автоматизацией и экологичностью процесса [37].

    Существуют  различные типы гиперфильтрационных  и ультрафильтрационных аппаратов, отличающихся способами размещения мембран: с плоскокамерными, трубчатыми, рулонными или спиральными фильтрующими элементами и с мембранами из полых волокон малого диаметра.

    Таблица

    Характеристика  некоторых ультрафильтрационных мембран [37]

4. 3. Биологическая  очистка сточных  вод

    На  современном этапе развития науки  и техники биоочистка является основным  и наиболее перспективным методом удаления загрязнений из сточных вод, т.к. обеспечивает достаточно глубокий распад веществ и основан на использовании природных процессов и катализаторов.

    Среди биологической очистки наибольшее распространение получил аэробный метод [23], который постоянно продолжает совершенствоваться. Постоянно разрабатываются новые типы агрегатов, модифицируются существующие конструкции.

    Путем интенсификации процесса биологической  очистки путем применения высоконагружаемых одноступенчатых систем, установок, совмещающих биоочистку с ионизацией и использования для аэрации чистого кислорода [24, 8].

    В стране и за рубежом все более  широкое распространение получают двухступенчатые биологические  системы обработки сточных вод, т.к. обеспечивают более глубокую очистку вод, нежели одноступенчатые [23].

    Для очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества,  можно  использовать аэротенки-смесители [38].

    Совсем  недавно был разработан метод  с использованием биокоагулянта  – раствора трехвалентного железа в культуре Thibascillus Ferrooxidans, используемого для осаждения тяжелых металлов и фосфора из промышленных сточных вод. С помощью данной культуры их сточных вод биологических очистных сооружений возможно растворение металлической стружки. Полученный биокоагулянт с содержанием трехвалентного железа до 50 г/л использовался для доочистки производственных сточных вод от тяжелых металлов и фосфора. При этом количество фосфора уменьшается в 100, хрома в 40, меди в 10 раз и достигает ПДК. При переработке биокоагулянта можно получить железооксидные пигментные материалы, используемые в лакокрасочной промышленности [10].

    Сложившаяся обстановка на промышленных предприятиях свидетельствует об исчерпании возможности традиционных экстенсивных способов развития очистных сооружений. В настоящее время необходим качественно новый подход к развитию и обновлению технологий очистки сточных вод и переработки осадков [10].

4. 4. Термическая обработка  осадков сточных  вод

    Проблема  утилизации промышленных сточных вод  сводится далеко не только к методам их очистки. Необходим и поиск совершенных технологий переработки осадков жидких отходов, обеспечивающих экологические требования.

    До  недавнего времени задачу обезвреживания осадка и избыточного активного ила в основном решали сооружения иловых картов, что вызывало вторичное загрязнения окружающей природной среды. Важной проблемой было и остается до сих пор присутствие в осадках неутилизируемых компонентов: концентрированных нелетучих веществ, токсичных веществ, тяжелых металлов.

    Анализ  мирового опыта показывает, что в  создавшихся условиях наиболее приемлемым методом остается депонирование осадков непосредственно на иловых картах (терм).

    Объем накопленных осадков можно сокращать  за счет повышения их влагоотдачи  и вследствие деструкции органической компоненты.

    Для высокой эффективности технологического процесса целесообразно создавать  полную герметизацию с помощью оболочки-покрытия из полимерного материала с откачиванием из-под него образующихся испарений и газов. Эластичное покрытие легко адаптируемо к реальной конфигурации существующих карт, таким образом, создает замкнутое технологическое пространство, в котором отходы можно подвергнуть обработке без контакта с окружающей средой. [7]

    Наиболее  перспективным методом обезвреживания таких отходов следует считать термический метод, гарантирующий наиболее полную деструкцию с образованием газовой фазы.

    В результате термографических исследований осадков, накопленных на иловых картах БОС г. Стерлитамак, исследователям удалось выяснить, что в интервале температур 125 – 195 ºС происходит переход в газообразное состояние механически связанной воды в осадке. Наблюдалось уменьшение массы образца, происходящее с поглощением тепла.

    В дальнейшем, при увеличении температуры  до 300 – 415 ºС, происходило уменьшение массы осадка, вызванное выгоранием органики. В этом интервале температур протекали экзотермические процессы.

    Дальнейший  нагрев осадка происходил с выделением тепла при практически постоянном уменьшении массы образца в интервале 800 – 900 ºС.

    Далее осадок не претерпевал заметных изменений  массы.

    Аналогичные термографические исследования проводились  и для влажного осадка, отобранного непосредственно на иловых картах. Основная потеря массы навески образца происходила за счет удаления влаги из осадка (75 – 175 ºС, при максимуме потери массы при 120 ºС. При 300 – 415 ºС практически не наблюдалась деструкция органики (в отличие от того же интервала при обработки сухого остатка), а при 800 ºС и выше масса навески перестала изменяться и прекратились превращения. Зольность осадка составила 9.9 % (на рабочую массу) или 55 % (на сухую массу). [6]

    Учитывая  размеры иловых карт и массу накопленных  в них осадков, практически невозможно полностью переработать осадок в  полном объеме. Однако есть возможность в различных участках карты наладить высокотемпературную обработку отходов, стремясь не достигать температур газовой фазы, опасных для гермопокрытия карты.

    Технологически  выгодно, организуя процесс термической  деструкции отходов, проводить очистку отходящих газов  и по возможности использовать их в качестве тепла для энергоносителей [6].

    Остающуюся  золу целесообразно использовать в  качестве сырья для производства стройматериалов [7].

    Термическая обработка осадков сточных вод  в изолированных картах позволяет существенно сократить их количество и снизить токсичность. Изолированные иловые карты приобретают свойства реакционных устройств по переработке осадков, шламов и илов. При достаточной степени переработки осадков сточных вод прекратится увеличение массы накапливаемых отходов.

5. Очистка отходящих  газов

    Самыми  распространенными соединениями, загрязняющими  атмосферу, являются СО, SO₂, NO_x и твердые взвешенные частицы. Большинство из них токсичны, и превышения ими ПДК влечет за собой загрязнение окружающей среды, в частности наносит существенный вред живым организмам, обитающим как в близи источника загрязнений, так и на значительном удалении от него.

    Перспективными  для комплексной очистки отходящих  газов от токсичных соединений признаны способы, использующие различные физические методы: электрические и магнитные поля, воздействие ультрафиолетового излучения. Наиболее перспективными для очистки отходящих газов признаны методы, использующие низкотемпературную плазму стримерного, коронного и барьерного разряда. Эти методы применяются для снижения токсичности отходящих газов, содержащих СО, SO₂, NO_x, пары органических соединений, твердые взвешенные частицы. Преимущества плазмохимического способа очистки состоит в том, что продукт, извлекаемый из плазмы, оказывается достаточно чистым и получается при незначительном числе стадий процесса.  Использование плазмы требует меньших производственных площадей и дает меньшее количество отходов [11].

    Большие перспективы для промышленного  применения представляют разряды, образующие низкотемпературную плазму: тлеющий и коронный (барьерный, как частный случай коронного разряда, подразумевающий наличие диэлектрика между электродами). Тлеющий разряд требует поддержания в плазменном реакторе пониженного давления.