13. Механич очистка ст вод от нерастворимых загрязнителей.

Мех оч-ка применяется для выделения из ст вод нераст-х минеральных и органических примесей. В результ-те мех оч-ки обеспечивается снижение вз в-в до 90%, органич в-в до20%.

Процеживание и отстаивание

Перед более тонкой очисткой ст воды процеживают ч/з решетки или сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них более крупных примесей.

решетки изготовляются из метал стержней, имеющих круглое или прямоугольное сечение. Их устанавливают как правило под углом 60 – 75˚

решетки очищают граблями. Размер щили м/ду граблями 10 – 25 мм.

Для удаления более мелких взвеш в-в применяют сита (барабанные или дисковые).

Сито барабан типа: сетчатый барабан с отверстиями от 0,5 до 1 мм.при вращении барабанов ст вода фильтруется ч/з его внешнюю либо внутрен поверхность. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой подаваемой в противоположном направлении.

для разделения вз ч/ц на фракции использ-т фракционаторы, основной частью которых явл вертикальная сетка или решетка, разделяющая емкость на 2 части. Диаметр отверстия сетки 60 – 100 мкм. Ст вода ч/з сопла поступает внутрь фракционатора и делится на грубую и тонкую фракцию. При разделении от 50 до 80 % вз ч/ц остается в грубой фракции.

Методы отстаивания. Отст-ие применяют для осаждения из ст вод грубодисперсных примесей. Процесс осаждения происходит под воздействием сил тяжести. Для проведения процесса использ-т песколовки, отстойники и осветлители.

Основным параметром, который использ-ся при расчете этих аппаратов яал скорость осаждения ч/ц (W_ос). При отстаивании ст вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением ч/ц, трением, изменением их скорости, те скорость стесненного осаждения< скорости свободного осаждения.

Отстойники.

(вертикальный)от-к представ собой цилиндрический резервуар с коническим днищем, ст воду подводят по центральнолй трубе; после поступления внутрь отс-ка вода движется снизу вверх к желобу. Для лучшего ее распределения по сечению аппарата на выходе из трубы установлен конический элемент, осаждение происходит в восходящем потоке (скорость которого составляет 0,5 – 0,6 м/с). высота зоны осаждения 4-5 м.

Радиальный отстойник рад отс-к представ собой круглые резервуары. Ст вода в них движется от центра к переферии, глубина рабочей части м составлять от 1,5 до5м, d от 16 до 60 м. Отстойники применяют при расходах ст вод свыше 20 тыс м³ в сут.

14.Ф-х очистка ст вод от нераствор загрязнений.

Коагуляция и флокуляция. Коаг-ция – это процесс укрупнения дисперсных ч/ц в резуль-те их взаимодействия и объединения в агрегаты. В проц-се очистки ст вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсной примеси и эмульгированных в-в. Коаг-ция наибелее эффективна для удаления ч/ц с размерами от 1 до 100мкм. Увеличение размеров м происходить самопроизвольно под влиянием физ-хим процессов. Коагулянты, вводимые в ст воду образуют хлопья гидроксидов металла. Быстро оседают под действием сил тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные ч/цы (взвешанные). Процесс улавливания происходит глав образом в следствии разноимен эл зарядов. В качестве коагул-ов используют соли алюминия, железа или их смеси. Скорость коаг-ции зависит от концентрации раствора .

при φ=1 наступает быстрая коагуляция при которой все столкновения ч/ц заканчиваются образованием агрегатов. Полидисперсность коагуляции происходит быстрее, чем монодисперсность за счет того что крупные ч/цы при оседании увлекают за собой более мелкие. Этот процесс образования наз-ся флокуляцией. В отличии от коагул-ии при флокуляции образование агрегатов происходит не только при непосредственном контакте ч/ц но и результате взаимодейиствия молекул адсорбированных на ч/цах флокулянтах. Основан на явл-х : - адсорбции молекул флокулянта на поверхность коллоидных ч/ц; - ретикуляция – образование сетчатой структуры молекул флокулянта; - слипание коллоидных ч/ц за счет сил Вандерваальса.

Используют природные и синтетич флокулянты. Природные: крахмал, эфиры, целлюлоза, диоксид кремния.

Процесс очистки ст вод сост-т из след стадий: - смешение и дозирование реагентов; - хлопьеобразование; осаждение хлопьев.

для смешения коагу-а с водой применяют гидравлический или мех-ий смесители. В гидр смесителях смешение происходит в следствии изменения направления движения и скорости воды. В мех смесителях перемешивание воды и коаг-а осущ-ся мешалкой.

Аппарат для коагуляции

ст вода по центр трубе движется к распределительным трубкам, которые заканчиваются соплами для распределения и вращения воды в кольцевой зоне. В эту же зону подают коаг-т (флокулянт) далее происходит интенсив перемешивание ст воды и коаг-та, затем смесь поднимается вверх, обеспеч условия для спокойного хлопьеобразования. Оч-ая вода ч/з лоток выводится из корпуса, а образовавшиеся хлопья оседают в шламонакопитель.

Флотация. Применяют для удаления из ст вод нераств-х мелкодисперсных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Достоинства: неприрывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие затраты, селективность выделения примесей, высокая степень оч-ки 95-98%, возможность рекуперации удаляемых в-в.

Элементарный акт флотации заключ в след-м: при сближении поднимающегося в воде пузырька воздуха с тв ч/цей разделяющая их прослойка воды разрушается и происходит слипание пузырька с ч/цей. образовавшийся комплекс поднимается на поверхность, где образуется пенный слой, который удаляется. Вероятность прилипания зависит от смачиваемости ч/ц и хар-ся величиной краевого угла Q, чем больше Q тем больше вероятность прилипания и силы сцепления пузырька с ч/цей. Угол образуется м/у касательной к поверности пузырька и поверхности тв ч/цы. Различ след способы флотац обработки: 1. с выделением пузырьков из раствора; 2. с механическим диспергированием воздуха;3. с подачей воздуха ч/з пористые материалы; 4. электрофлотацию; 5. хим. флотацию; 6. биол. флотацию.

1)Способ с выд-м пуз-ов из раствора применяют для оч-ки ст вод содержащих мелкодисперсные ч/цы. Сущность способа заключ в создании пересыщенного рас-ра воздуха в ст воде. При понижении давления из р-ра выделяются пузырьки, которые флотируют загрязнения. Различ 3 вида: - вакуумная, напорная, эрлифтная.

2) мех диспергирование воздуха во флотац машинах обеспеч-ся турбинами насосного типа – импеллер, которые представ собой диск с радиально обращенными вверх лопатками. При вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки. Степень измельчения и эффективность оч-ки зависят от скорости вращения импеллера.

3)флотация при помощи пористых пластин. Формирование пузырьков воздуха происходит при подаче воздушной струи ч/з пористые пластины.

«+» - простота конструкции, относительно не большие затраты энергии;

«-» - частое засорение и заростание отверстий пористых колпачков, трудность подбора материала с одинак отверстиями, обеспеч-ми формирование равных по размеру пузырьков, применяют для оч-ки относительно небольших объемов ст вод.

4)электрофлотация в этом процессе оч-ка ст вод от вз ч/ц происходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды, на аноде возник-т пузырьки кислорода, на катоде пузырьки водорода. Поднимаясь ч/з слой ст воды эти пуз-ки флотируютвз ч/цы. при использ-ии раствор-х электродов происходит образ-ние хлопьев коагулянта, образование пузырьков газа – способствует повышению эффектив-ти процесса оч-ки. Основную роль в процессе элфлот-ции играют пузырьки, образующиеся на катоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше чем кислорода.для полочения пузырьков требуемого размера необходим правильнвый подбор материала, диаметпр катода и плотность тока.

5) хим флотация. Сущность метода заключ в том что при введении в ст воду некоторых в-в вней м протекать хим реакции с выделением газа (кислород, хлор , углек газ, и тд). «-» большой расход реагента.

6) биол флотация. Метод применют для уплотнения осадка из первичных отстойниках при оч-ке ст вод содержащих органич загрязнения. Для этой цели осадок подагревают паром до 30 - 50˚С. И при этих условиях выдерживают в течении нескольких суток. В результате деятельности микроорганизмов выдел-ся пузырььки газа , которые уносят часть вз в-в и осадка в пенный слой где они уплотняются и обезвоживаются.

7) ионная флот-ия . в ст воду вводят воздух (разбивая его на пузырьки) и собиратель (ПАВ). Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд противоположный заряду извлекаемых ионов, то ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверности воз-х пузырьков и выносятся в пену. Процесс используют для извлечения из ст вод ионов металлов.

15. Ф-х оч-ка ст вод от раствор-х загрязнений.Доделать реагентные методы.

Ионный обмен (иоо). Иоо очистка применяется для извлечения из сточных вод ТМ (цинк, медь, хром,никель, свинец, кадмий и т.д.), соединения мышьяка, фосфора цианистого калия и радиактивных в-в.

«+» позволяет рекуперировать извлеченные ценные в-ва при высокой степени оч-ки воды.

Иоо представляет собой процесс взаимодействия сточ. воды с тверд. фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней на др. ионы присутствующие в сточ воде. Вещества, составляющие тверд фазу наз. ионитами. Иониты, кот. Способны поглощать из сточ воды положит ионы наз катионитами (кислотные св-ва), отрицательные ионы – анионитами (основные св-ва). Если иониты обменивают и катионы и анионы, их наз аморфными. Поглотит-я способ-ть ионитов характеризуется обменной емкостью, кот определяется числом эквивалентов ионов поглощаемых единицей массы или единицей объема ионита. Различают обменные емкости:

Полную – кол-во поглащаемого в-ва при полном насыщении единицы объема и массы ионитов.

Статическая – обменная емкость ионита при равновесии в данных раб условиях.

Динамическая - емкость ионита до «проскока» ионов в фильтрат.

Различ неорганич и органич иониты. Они м б природного или искусствен происхождения. К неорган природным относят глинистые миниралы, полевые шпаты, слюда и тд. Катионнообменные св-ва обусловлены наличием алюмосиликатов. К неорган синтетич относят силикогели, трудно раствор оксиды и гидроксиды некоторых Ме (алюминии, хром и тд). Катион обмен св-ва силикогеля обусловлены обменом ионов Н гидроксильных групп на катионы Ме, проявляющиеся в щелочной среде. Органич природ иониты – гуминовые кис-ты почв и углей, проявляющие слабокислотные св-ва. Органич искусств иониты – ионообменные смолы, которые получили наибольшее распростронение. Они представ собой высокомолекуляр соединения, углеводород радикалы которых образуют пространствен сетку с фиксир на ней ионообменными функциональными группами.

Пространственно углеводородная сетка (каркас) наз-ся матрицей, а обменивающиеся ионы наз-ся противоионными. Каждый противоион соединен с противополож заряженными ионами называемыми фиксированными или анкерными. При сокращении написания ионита матрицу обознач-т в общем виде R, а актив группу указывают полностью. Пример

Реакции иоо протек след образом:

1) при контакте с катионом RSO₃H + NaCl RSO₃Na + NaOH ;

2) при контакте с анионитом ROH + NaCl RCl + NaOH ;

3) в общем случае mA + RmB mRA + B ;

обратный осмос. Ультра и микрофильтрация. Дан методы реализуются путем фильтрования ст вод ч/з полупрониц мембраны, которые пропускают молекулы растворителя (воды), но задеживает растворен примеси

процесс	Обр осмос	Ультрафильтрация	Микрофильтрация
dr, мкм	0,0001 – 0,001	0,001 – 0,02	0,02 - 10

Явл-ния осмоса набл тогда когда 2 соляных рас-ра с разными кон-циями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определен размера, но задерживает в-ва имеющине молекулы более крупных размеров. Если по разные стороны мембраны находятся солесодержащие растворы с разной кон-цией, то молекулы воды будут перемещаться ч/з мембраны из слабоконцентрир рас-ра в более конц-ый рас-р, вызывая в последнем повышение уровня жидкости.

обратный осмос. В том случае когда на рас-р с большей конц-цией воздействует внеш давление превышающее осмотическое молекулы воды нач-т двигаться ч/з мембрану в обратном направлении, т е из более конц-ного раст-ра в менее конц-ый – обрат осмос.

в процессе обр осмоса вода и растворен в ней в-ва разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически чистая вода с др стороны остаются все загрязнения. Обр осмос широко используется для обессоливания вод, а тже для завершающей оч-ки ст вод.

«+»отсутствие фазовых превращений, возможность проведения процесса при обыч тем-ре, простота конструкции аппарата.

«-»возникновении явл-ий концентрационной поляризации, которая заключается в повышении концентрации растворимых в-в у поверхности мембраны.

Методы нейтролизации.

Кислые и щелочные воды перед выпуском в водоем или подачей на биологические очистные сооружения должны быть нейтрализованы . кроме того, н-ция сточных вод необходима для предотвращения коррозии трубопроводов, канализационных сооружений.

Применяют следующие способы н-ции:

А) взаимная н-ция кислых и щелочных ст вод если они имеются на дан предприятии, б) н-ция ркагентами ; в) фильтрование ч/з нейтрализующий материал – известняк, доломит, мигнезит, обожен магнезит.

Метод взаимной не-ции кислых и щелочных ст водшироко использ на предприятиях хим пром-ти. Вследствии разлиного режима образования и сброса этих вод применяют регулирующие и усредняющие устройства, с помощью которых ст воды равномерно выпускаются в канализацию и обеспечивается мах использование кислых или щелочных агентов,содержащихся в ст водах

Сбособ н-ции путем фильтрования ст вод Ч/з нейтрализ материалы не получил широкого распростронения в отечествен пром-ти из-за возник-х эксплуатац трудностей, обусловлен-х слеживаемостью и цементированием загрузки, выносом ч/ц с нейтрализ-ой водой и тд. При наличии на предприятии только кис-х или только щелоч-х ст вод их н-цию проводят реагентами: натр едкий технический (сода каустическая), сода кальцинированная (синтетическая), известь строительная.т же использ-т карбонат кальция (известняк, доломит), диоксид углерода, аммиак. В кач-ве нейтрализ добавок м быть использованы отходы производства: карбидный шлам ацетиленовых станций, шлам от установок хим водоочистки. Стоимость едкого настра и кардоната натра велика использование их целесообразно лишь в случае одновременного получения ценных продуктов. Хорошая растворимость натриевых солей в воде упрощает процесс н-ции, но увел кол-во минерал примесей воды, кроме того СО₂ получающийся при использовании карбоната натрия обусловливает пенообразование, коррозию оборудования, флотацию осадка.

Ниб-ее примен-ие для н-ции получили гашен и негашен известь. Достоинствами извести явл невысок стоимость и иеньшая минерализация воды при нейтрал-ии серной, сернистой, фосфорной и угольной к-т. однако образование осадка при н-ции обуславливает необходимость строит-ва устр-в для осветления нейтрал-оя воды.