Тема 5. Адсорбционный метод очистки сточных вод – 1час
Основы процесса адсорбционной очистки сточных вод. Адсорбенты, применяемые для очистки: активные угли, природные и синтетические сорбенты, в том числе различные углеродистые материалы, и их регенерация. Конструкция адсорберов. Технологические схемы установок адсорбционной очистки сточных вод.
Основы процесса адсорбционной очистки сточных вод
Адсорбционные методы широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Применение локальных установок целесообразно, если вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе адсорбента.
Адсорбция может быть применена для выделения двух классов соединений, плохо или вообще не поддающихся биоразложению:
- относительно летучих и хорошо адсорбируемых ароматических соединений;
- соединений с высокой молекулярной массой, хлор-, фосфор-, азотпроизводных, а также полиароматических углеводородов.
Адсорбционная очистка может быть регенеративной (с извлечением загрязняющего компонента) и деструктивной (извлеченные вещества уничтожаются вместе с адсорбентом).
Эффективность адсорбции зависит от характера соединения, рН и температуры и составляет 75-96 % ХПК.
Достоинства метода: высокая эффективность; возможность очистки сточных вод, содержащих несколько загрязняющих веществ; возможность извлечения (рекупирации) загрязняющих компонентов.
В качестве сорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки и др.). Минеральные сорбенты – глины, силикагели, алюмогели и гидроксиды металлов для адсорбции используют мало, т.к. энергия взаимодействия их с молекулами воды велика – иногда превышает энергию адсорбции. Наиболее универсальными из адсорбентов являются активные угли.
Сорбция органических загрязнений на активных углях применяется как завершающая стадия доочистки сточных вод красильно-отделочных предприятий после их биохимической очистки физико-химическими методами, которые в силу специфичности своих свойств адсорбируют из воды преимущественно органические вещества. Адсорбционная способность активных углей является следствием сильно развитой поверхности и пористости. Удельная поверхность активных углей составляет обычно 400-900 м2/г; адсорбционные свойства в значительной мере зависят от структуры, величины пор, распределения их по размерам.
В зависимости от преобладающего размера пор активные угли условно разделены на три структурных типа: крупнопористые, мелкопористые и угли смешанного типа.
Регенерация активного угля является одним из основных вопросов, возникающих при адсорбционной очистке промышленных сточных вод. Цель регенерации – с одной стороны, десорбция адсорбированных молекул (при регенеративной очистке воды) или деструктивное их разрушение и, с другой стороны, восстановление адсорбционной способности активного угля.
Для удаления органических веществ с поверхности активного угля используют вытеснительную десорбцию, смещение равновесного состояния системы с помощью изменения концентрации адсорбата и температуры процесса, перевод молекул, например, слабых электролитов в диссоциированную (ионную) форму.
Легколетучие органические вещества (например, этиловый спирт, бензол, толуол) удаляют обычно высокотемпературной десорбцией в парогазовой фазе. В качестве десорбирующего агента применяют воздух, инертные газы, насыщенный или перегретый водяной пар и др.
При деструктивной регенерации, когда адсорбированные вещества не представляют технической ценности, обычно применяют термические и окислительные (окисление хлором, озоном) методы. При термической регенерации потери активного угля составляют 5-10 %. В процессе многократного использования активный уголь частично дезактивируется, вследствие чего часть его заменяется свежим углем. Целесообразность применения того или иного метода регенерации активного угля определяется технико-экономическими параметрами процессов.