5.4. Обезвоживание осадков и шламов

При очистке сточных вод рассмотренными методами образуются шламы или илообразные осадки, содержащие более 90 % влаги, которые необходимо обрабатывать в целях утилизации или ликвидации. В некоторых случаях осадки отводят на сооружения для обезвоживания и накопления - иловые площадки - специально отведенные земельные участки. В районах с отрицательными температурами в зимний период окончательное уплотнение осадка осуществляется после предварительного его промораживания в естественных условиях. В южных регионах уплотнение осадка производится под действием гравитационных сил с последующим высушиванием на открытом воздухе. Однако эти методы приемлемы, в основном, при очистке природных вод в больших объемах, т.е. на станциях подготовки воды для снабжения населения. На большинстве производств необходимо обезвоживание осадков без их накопления.

Для снижения влажности осадков до величин, обеспечивающих приемлемые условия для транспортирования, утилизации, сушки или сжигания, применяют центрифуги и фильтры. Для отделения осадков сточных вод предпочтительны непрерывно действующие центрифуги шнековые с горизонтальным ротором.

Образующиеся в процессе очистки сточных вод осадки из-за большого количества иммобилизованной воды плохо уплотняются. Мелкодисперсные частицы забивают поры фильтрующих тканей, что затрудняет обезвоживание осадков. Фильтрационные характеристики шламов могут быть улучшены добавлением инертных наполнителей типа оксида кальция, термической обработкой и т.д. В таких случаях возможно применение тканевых фильтров. Для крупнозернистых и кристаллических осадков рекомендуют использовать непрерывно действующие барабанные, дисковые или ленточные вакуум-фильтры. Для высоко дисперсных трудно фильрующихся осадков с высокой влажностью предпочтительны листовые друк-фильтры и фильтр-прессы.

Листовые вертикальные фильтры применяются для отделения труднофильтруемых осадков с влажностью до 98 %. Это – герметичный резервуар, в котором расположены фильтрующие элементы (листы). Фильтрующие элементы образуются плоскими коробками с перфорированными поверхностями, обтянутыми фильтровальной тканью. Фильтрование проводится под давлением, затем просушка осуществляется сжатым воздухом или паром. Фильтр-прессы работают под давлением 12 атм в периодическом режиме. Следует отметить низкую производительность фильтров по обезвоживанию осадков сточных вод и отсутствие эффективных методов обезвоживания осадков до сих пор.

6. Электрохимические процессы в очистке сточных вод

Электрохимическая очистка сточных вод основана на использовании электрической энергии при осуществлении процессов электролиза водных растворов электролитов. Сущность электролиза заключается в проведении химических превращений за счет электрической энергии. Электролиз осуществляется в системах, состоящих из следующих элементов:

- раствора электролита - проводника второго рода, обладающего достаточной электропроводностью из-за наличия в нем веществ, диссоциированных на ионы, способных перемещаться под действием электрического поля;

- электродов - проводников первого рода, погруженных в раствор электролита;

- внешнего источника тока;

- токоподводов - металлических проводников первого рода, соединяющих электроды с источником тока.

Ионы в растворе передвигаются в двух противоположных направлениях: положительные ионы (катионы) двигаются к катоду, отрицательные (анионы) - к аноду. Достигая катода, катионы получают от него недостающие им электроны и становятся нейтральными атомами или группой атомов (молекулами). Одновременно с этим анионы отдают аноду свои "лишние" электроны, также переходя в нейтральные атомы или молекулы. Непрерывный переход электронов с катода на катионы и с анионов на аноды поддерживает движение электронов в проводах, соединяющих полюсы источника тока с электродами. При этом число электронов, получаемых анодом, равно числу электронов, передаваемых за тот же период времени катодом. В сущности на границе раздела фаз - электрод-раствор - происходит переход от электронной проводимости к ионной, причем прохождение электрического тока через проводники второго рода сопровождается выделением на электродах продуктов электрохимических реакций. Реакция между ионом и электроном на границе раздела электрод-раствор определяет превращение электрической энергии в химическую.

При электролизе протекают окислительно-восстановительные процессы: на аноде - окисление, на катоде - восстановление. Однако механизм электрохимических реакций существенно отличается от обычных химических превращений. При проведении электролиза необходимо разделение реагентов и образование гетерогенной системы, в которой переход электронов от одной группы атомов или молекул к другой осуществляется через металлические проводники-электроды. При этом могут протекать электрохимические реакции восстановления и окисления, сопровождающиеся образованием твердых или газообразных продуктов, процессы без выделения самостоятельной фазы и процессы, сопровождающиеся растворением материала электродов. В объеме раствора также могут происходить фазово-дисперсные превращения примесей воды, изменение рН среды.

Основными процессами при электролизе водных растворов являются на катоде - выделение водорода, разряд металлических ионов с электрохимическим выделением металлов или восстановление веществ без выделения самостоятельной фазы; на аноде – выделение кислорода, галогенов, окисление веществ без выделения самостоятельной фазы или электролитическое растворение металла электрода.