Тема 6 Очистка производственных сточных вод

Большое разнообразие примесей сточных вод предопределяет необходимость применения различных методов выделения или обезвреживания примесей. Современная очистка сточных вод подразумевает полное или максимально возможное удаление загрязнений, примесей и вредных веществ [3]. Выбор способа очистки основывается на виде и концентрации преобладающих примесей в сточных водах.

Методы очистки сточных вод можно разделить на:

1. механические

2. физико-химические

3. биологические

Когда они применяются вместе, то метод обработки сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Рассмотрим каждый метод отдельно.

1. Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путём отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Механическая очистка применяется для отделения твердых и взвешенных частиц. Это осуществляется методами:

1. процеживание осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловителя.

2. отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц в жидкости. Ее осуществляют в отстойниках.

3. фильтрование предназначено для очистки сточных вод от тонкодисперсных твердых примесей. Используют 2 класса фильтров: а) зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадки несвязанных пористых материалов; б) микрофильтры, элементы которых изготавливают из связанных пористых материалов (кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п.).

4. Отделение твердых частиц в поле действия центробежных сил. Осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения более 0,02 м/с

2. Физико-химическая очистка

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворённые неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.

Обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворимых примесей. Очистка включает в себя способы:

1. Экстракция 2. Флотация 3. Нейтрализация 4. Окисление 5. Сорбция 6. коагуляция 7. ионнообменные методы 8. Метод эвапорации.

Экстракция - процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например стоки смешиваются с экстрагентом отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

Флотация предназначена для извлечения из воды гидрофобных частиц (нефтепродукты) пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Сущность флотационного процесса заключается в специфическом действии молекулярных сил, вызывающих слипание частиц примесей с пузырьками газа, всплывание флотокомплексов и образованию на поверхности жидкости пенного слоя, содержащего извлеченные вещества. Слипание пузырьков воздуха происходит только с гидрофобными частицами (несмачиваемыми водой) или частицами, имеющими гидрофобные участки поверхности. Следовательно, для интенсификации флотационного процесса рекомендуется использовать реагенты, которые, находясь в воде, сорбируются на поверхности частиц, понижая их смачиваемость, а значит, повышают гидрофобизацию загрязнений.

Образование флотокомплексов (агрегатов «частица - пузырьки газа») зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия в зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, механическую, электрофлотацию, пенную, химическую, вибрационную, биологическую и др.

Важное значение имеют также условия и способы удаления пены. Пена образуется на поверхности воды в результате всплывания пузырьков воздуха, несущих на себе удаляемые из воды примеси. Она должна быть достаточно прочной и не допускать попадания загрязнений в воду. Кроме того, пена должна обладать определенной подвижностью при перемещении её к сбросным устройствам. Устойчивость и подвижность пены зависит от свойств и количества реагентов и загрязнений, вносимых в пенный слой. Стабилизации пены способствует наличие в воде хлопьев коагулянта, мелких частиц взвеси и поверхностно-активных веществ. Как правило, удаление пены из флотатора производят либо кратковременным подъемом уровня воды с отводом ее через лотки, расположенные равномерно по площади камеры, либо с помощью скребковых механизмов (пеногонов), перемещающих пену к сборным лоткам.

Нейтрализация - это обработка воды щелочами или кислотами ( известью, содой, аммиаком и т.п.).

Окисление применяется при обработке сточных вод и уничтожения токсичных биологических примесей. Это хлорирование, озонирование, комбинация реагентов с ультрафиолетовой обработкой.

Сорбция обеспечивает очистку воды от солей тяжелых металлов, частичек красящих веществ. Лучшим сорбентом является активированный уголь. Его получают термической обработкой дерева, углей (каменного и бурого), антрацита и других углеродосодержащих веществ. Они изготавливаются и используются в виде гранул размером 2-5 мм. Угли, предназначенные для поглощения относительно крупных молекул примесей из жидкостей, должны иметь развитую структуру переходных пор. Активные угли, как правило, имеют хорошие адсорбционные свойства по отношению к молекулам органических веществ, но имеют низкую механическую прочность.

Коагуляция это осветление и обесцвечивание сточных вод с применением реагентов, вызывающих свертывание взвешенных и коллоидных веществ в хлопья, которые при осаждении увлекают нерастворимые тонкодисперсные вещества в осадок.

Для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей, а также эмульгированных смол производят их коагулирование. При этом уменьшаются концентрация взвешенных веществ, запах и цветность.

В качестве коагулянта наиболее часто используют сульфат алюминия, алюминат натрия, сульфат железа, хлорид железа, известь и др. Введенный в воду сульфат алюминия взаимодействует с содержащимися в ней гидрокарбонатами, образуя первоначально гелеобразный гидроксид алюминия

Процессы полного осветления и обесцвечивания сточной воды осаждением обычно завершаются фильтрованием пропуском воды через слой зернистого материала (песка или антрацита) с частицами различной крупности.

Ионообменный метод очистки воды применяют для обессоливания и очистки воды от ионов металлов и других примесей. Сущность ионного обмена заключается в способности ионообменных материалов забирать из растворов электролита ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита. Очистку воды осуществляют ионитами - синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2...2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в воде.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и радиоактивные вещества, очищать воду до предельно допустимых концентраций с последующим её использованием в технологических процессах или системах оборотного водоснабжения.

Метод эвапорации основан на отгонке загрязнений (летучих веществ) с циркулирующим водяным паром и на последующей его отмывке от загрязнений раствором щелочи