- •Історія розвитку каналізації
- •Розділ 1. Характеристика водних ресурсів та їх використання
- •Водні дисперсні системи
- •1.2 Класифікація і коротка характеристика стічних вод
- •1.3 Склад та властивості виробничних стічних вод
- •1.4 Класифікація домішок стічних вод Органічні домішки стічних вод
- •Мінеральні домішки стічних вод і розчинені гази
- •Біологічні домішки стічних вод
- •1.5 Необхідний ступінь очищення стічних вод
- •Необхідний ступінь очищення стічних вод за кількістю замулюючих речовин
- •Необхідний ступінь очищення стічних вод за бпк
- •Дефіцит кисню після скидання стічних вод у водоймище
- •Максимально допустима температура води водоймища
- •1.6 Системи водопостачання та водовідведення промислових підприємств
- •Переваги і недоліки систем водовідведення
- •1.7 Схеми використання води на промислових підприємствах
- •Прямотечійна система
- •Зворотна схема водопостачання
- •1.8 Поверхнево-зливовий стік із територій промислових підприємств
- •Засоби каналізування та очщення поверхневого стоку
- •1.9 Умови випуску виробничих стічних вод у систему міської каналізації та водні об'єкти
- •1.10 Технологічний контроль якості води
- •Розділ 2. Способи очищення та переробки стічних вод
- •Класи забруднень стічних вод і методи їх знешкодження
- •Попереднє очищення стічних вод
- •Первинне очищення стічних вод
- •Вторинна обробка стічних вод
- •2.1 Гідромеханічні способи очищення стічних вод Загальні положення
- •2.2 Усереднення промислових стічних вод
- •Типи і конструкції усереднювачів
- •2.3 Проціджування стічних вод
- •2.4 Відстоювання стічних вод
- •2.4.1 Закономірності відстоювання
- •2.4.2. Осадження частинок у пісковловлювачах
- •2.4.3 Осадження домішок у відстійниках
- •2.5 Відстоювання у полі відцентрових сил. Гідроциклони і центрифуги
- •2.6 Фільтрування стічних вод
- •2.7 Фізико-хімічне очищення
- •2.7.1 Коагуляція і флокуляція
- •2.7.2 Флотаційна очищення стічних вод
- •Флотація з подачею повітря через пористі матеріали
- •2.7.3 Адсорбційне очищення
- •2.7.4 Іонний обмін у розчинах стічних вод
- •2.7.5 Очищення стічних вод методом екстракції
- •2.7.6 Очищення перегонкою і ректифікацією
- •2.7.7 Десорбція, дезодорування і дегазація розчинених домішок
- •Очищення стічних вод від розчинених органічних домішок деструктивними методами
- •"Вогневий" метод
- •Метод рідкофазного окислювання
- •2.8 Біологічне очищення. Фізіологія біологічного очищення
- •Основні показники біохімічного очищення стічних вод
- •2.9 Хімічні методи очищення стічних вод
- •2.9.1 Нейтралізація стічних вод
- •2.9.2 Окислення забруднювачів стічних вод
- •2.9.3 Очищення стічних вод відновленням
- •2.10 Використання мембранних технологій для очищення стічних вод
- •2.10.1 Мембрани
- •2.10.2 Мікрофільтрація
- •2.10.3 Ультрафільтрація та зворотний осмос
- •2.11 Електрохімічні методи очищення стічних вод
- •Розділ 3. Схеми очищення стічних вод деяких виробництв
- •3.1 Очищення стічних вод, що містять емульговані нафтопродукти
- •3.2 Очищення стічних вод, що містять іони важких металів
- •3.3 Очищення стоків, що містять пар
- •3.4 Очищення стічних вод, що містять білкові сполуки
- •Розділ 4. Обробка осадів стічних вод
- •4.1 Гідромеханічне зневоднення осадів стічних вод
- •4.2 Механічна переробка твердих відходів
- •4.3 Фізико-хімічні основи обробки та утилізації відходів
- •4.3.1 Реагентна обробка осадів стічних вод
- •4.3.2 Фізико-хімічні методи вилучення компонентів з відходів
- •4.3.3 Збагачення при рекуперації твердих відходів
- •4.4 Термічні методи знешкодження мінералізованих стоків
- •4.5 Термічні методи кондиціонування осадів стічних вод
- •4.6 Сушіння вологих матеріалів
- •4.7 Термохімічна обробка твердих відходів
4.3 Фізико-хімічні основи обробки та утилізації відходів
4.3.1 Реагентна обробка осадів стічних вод
Більшість осадів, що утворюються в процесі очищення промислових і міських стічних вод, гальванічні шлами тощо являють собою важкороздільні суспензії. Для їх успішного зневоднення необхідна попередня підготовка − кондиціонування. Мета кондиціонування − поліпшення водовіддаючих властивостей опадів шляхом зміни їх структури та форм зв'язку води. Від умов кондиціонування залежить продуктивність обезводнювання апаратів, чистота відокремлюваної води й вологість зневодненого осаду. Кондиціювання може здійснюватися кількома способами, які відрізняються за своїм фізико-хімічним впливом на структуру оброблюваного осаду. Найбільше поширення з них дістали: хімічна (реагентна) обробка; теплова обробка; рідиннофазне окиснення; заморожування і відтавання. У практиці обробки осадів промислових стічних вод найчастіше застосовуються хімічні (реагентні) методи обробки. Реагентна обробка − це найбільш відомий і розповсюджений спосіб кондиціонування, за допомогою якого можна зневоднювати більшість осадів стічних вод. При реагентній обробці відбувається коагуляція − процес агрегації тонкодисперсних та колоїдних частинок, утворення великих пластівців з розривом сольватних оболонок і зміна форм зв'язку води, що призводить до зміни структури осаду й покращення його водовіддаючих властивостей. Для реагентної обробки використовуються мінеральні та органічні сполуки − коагулянти і флокулянти.
Як мінеральні коагулянти застосовують солі заліза, алюмінію і вапно. Ці реагенти вводять в оброблюваний осад у вигляді 10% розчинів. Найбільш ефективним є хлорне залізо, яке застосовують у поєднанні з вапном. Хімічний механізм взаємодії коагулянтів з осадом такий. Уведений у водне середовище сірчанокислий алюміній взаємодіє зі вмісними у воді бікарбонатами, утворюючи спочатку гелеподібний гідрат оксиду алюмінію:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 →← 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2.
Якщо лужність середовища недостатня, вона збільшується шляхом додання вапна, і тоді
Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 →← 2Al(OH)2 + 3CaSO4.
Утворені пластівці гідрату захоплюють суспензовані й знаходяться у водному середовищі в колоїдному стані речовини і за сприятливих гідродинамічних умов швидко осідають в ущільнювачі та добре віддають воду на апаратах для механічного зневоднення шляхом фільтрації або центрифугування.
При застосуванні солей заліза утворюються нерозчинні гідроксиди заліза
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = 3CaCl2 + 2Fe(OH)3;
Fe2(SO4)3+ 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Fe(OH)3.
Найбільший ефект коагулювання досягається при рН = 4 ... 8,5. Із точки зору повноти реакції та економії реагенту велике значення має добре й швидке його змішання з оброблюваним осадом. Сірчанокисле оксидне залізо менш ефективне, але зате більш дешевий і доступний реагент. Орієнтовно можна сказати, що при дозах сірчанокислого заліза, в 1,5 ... 2 рази перевищують дози хлорного заліза, продуктивність обезводнювання апаратів та вологість зневодненого осаду однакові.
Вапно використовують не тільки в поєднанні із солями заліза, але і як самостійний коагулянт, що стало в низці випадків дуже ефективним. При використанні як коагулянт спостерігається тенденція до її регенерації із золи після спалювання зневоднених опадів. Недоліками мінеральних реагентів є дефіцитність, висока вартість, корозійність, а також труднощі при їх транспортуванні, зберіганні, приготуванні та дозуванні.
За кордоном для кондиціонування опадів промислових стічних вод поряд з мінеральними реагентами дістають застосування синтетичні флокулянти. Синтетичні поліелектроліти, або полімери, вводяться в осад безпосередньо перед центрифугуванням чи фільтруванням. Ці полімери знищують або зменшують електричні негативні зусилля суспензованих твердих частинок, які прагнуть утримати їх на відстані. За рахунок тяжіння цих частинок утворення пластівців і сепарування відбуваються значно швидше й ефективніше. Синтетичні органічні флокулянти − лінійні, водорозчинні макромолекули зі ступенем поліменіралізації до (50 … 200) – 103. За фізико-хімічними властивостями вони поділяються на такі групи:
- неіонні (поліакриланід, поліоксиетилену і т.д.);
- іоногенні гомополімери (аніонні, поліметакрилова кислота тощо, катіонні - поліаміни та ін);
- іоногенні сополімери (аніонні, катіонні) .
Оскільки в опадах стічних вод в основному знаходяться негативно заряджені колоїди, то найбільший інтерес становлять катіонні флокулянти. Катіонні синтетичні органічні флокулянти містять пов'язаний з полімером атом азоту, заряджений у воді позитивно, йі вільно рухається протиіон кислотного залишку (С1-, СН3SO4-, Br- і т.д.). Серед синтетичних флокулянтів найбільшого поширення набув поліакриламід (ПАА) − розчинний у воді полімер, що містить у своїй ланцюговій молекулі іоногенні групи. При його дисоціації утворюється високомолекулярний полівалентний аніон та багато простих маловалентних катіонів, тому такі речовини називають поліелектролітами.
Дія ПАА пояснюється адсорбцією його молекул на пластівцях гідроксиду, що утворюється при гідролізі коагулянтів. Через витягнуті форми адсорбція відбувається в різних місцях декількома частками гідроксиду, в результаті чого останні виявляються пов'язаними разом.