Физико-химические методы
Для удаления тонкодисперсных взвешенных и коллоидных частиц твердых и жидких, растворимых газов, минеральных и органических веществ используют коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, ультрафильтрацию и др.
Выбор того или иного метода основывается на санитарных и технологических требованиях к очистке, составе сточных вод, наличия разного рода ресурсов. Наибольшее распространение получила коагуляция.
Коагуляция – это процесс соединения коллоидных частиц в крупные агрегаты с последующей потерей устойчивости коллоидной системы, вследствие чего выпадает осадок, который может быть удален.
При использовании коагуляции происходит укрупнение частиц в результате их взаимодействия. В процессе очистки вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ – коагулянтов (обычно соли алюминия, железа или их смеси). Коагулянты образуют в воде хлопья гидроксидов соответствующих металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья улавливают коллоидные или взвешенные частицы и агрегируют их. В силу того, что коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов – слабый положительный заряд, между ними происходит электрическое взаимодействие, в результате которого эти частицы взаимно притягиваются, что приводит к ускорению осаждения частиц.
Флокуляция – процесс добавления в сточные воды высокомолекулярных соединений для осаждения взвешенных частиц.
Флотация способ очистки сточных вод от нерастворимых диспергированных примесей и нефтепродуктов, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Суть процесса состоит в том, что воды подвергают аэрации. При сближении поднимающегося пузырька воздуха с твердой гидрофобной (не способной смачиваться) частицей при некоторых условиях происходит слипание пузырька с частицей и этот конгломерат поднимается на поверхность воды, где происходит собирание пузырьков в пенный слой, в котором концентрация частиц больше чем в исходной сточной воде.
Продолжительность процесса флотации не велика и составляет примерно 10 – 40 минут.
Для более эффективной очистки применяют также электрокаогуляцию, при которой достигается также выделение из сточных вод ценных продуктов по относительно доступной технологической цепочке. Однако данный метод обладает существенным недостатком, который значительно снижает область его применения – высокий расход электроэнергии.
К химическим методам водоочистки относятся применение химических реакций окисления, нейтрализации и восстановления. Эти методы дороги, так как требуют применения различных реагентов. В основном их применяют для удаления растворенных веществ в замкнутых системах водоснабжения, а также как предварительную стадию перед биологической очисткой.
При работе гальванических цехов в сточные воды поступают соли токсичных металлов. В результате этого происходит накопление в окружающей среде таких солей, которые являются канцерогенами и могут оказывать влияние на наследственность.
По степени убывания токсичности тяжелые металлы можно расположить в ряд:
Sb> Ag> Cu> Hg> Co> Ni> Pb> Cr> Y> Cd .
Для их удаления широко применяется реагентный метод, заключающийся в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимое состояние с помощью соответствующих реагентов. После этого производится отделение раствора от осадка. В качестве реагентов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия.