Осадительный метод очистки сточных вод
К физико-химических методам очистки относится осадительный метод, суть его заключается в химическом воздействии на загрязненную воду химическими реагентами, для того чтобы перевести соединения, загрязняющие воду, в нерастворимое состояние и затем удалить из сточной воды механическим способом.
Достоинствами этого метода очистки сточных вод являются: низкая стоимость, использование широко распространенного и отработанного оборудования и доступных реагентов. Эти методы водоочистки дают хорошие результаты по выведению из стоков коллоидных и взвешенных частиц.
При этом методе используется процесс коагуляции. Коагуляция - это процесс образования макромолекулярных агрегатов (коагуляционных флокул) из мелких частиц, взвешенных в жидкости или коллоидных системах. В результате коагуляции образуется осадок, который может быть легко удален, что позволяет очистить жидкость от загрязняющих веществ. Процесс коагуляции широко применяется в различных отраслях производства, включая пищевую промышленность, фармацевтику, обработку воды и сточных вод, текстильное производство и другие сферы. Коагуляция является важным этапом в процессе очистки жидкостей и разделения смесей.
При коагуляции в обрабатываемые стоки вводятся специальные реагенты, при взаимодействии которых с водой образуется новая малорастворимая высокопористая фаза. Происходит также соосаждение тяжелых металлов, по свойствам близких к вводимому в раствор коагулянту [12].
Существуют разные типы коагулянтов. Их можно разделить на две большие группы: минеральные и органические. Органические коагулянты стоят дороже и применяются, чаще всего, для очистки питьевой воды. Они демонстрируют несколько лучшие показатели, нежели неорганические соединения, однако, зачастую их применение менее рентабельно.
В случае очистки промышленных стоков, различных теплоносителей и циркулирующих сред, бассейнов и водоемов применяют неорганические коагулянты:
Сульфат алюминия
При обработке сточных вод сульфатом алюминия происходит гидролиз, в результате которого образуются гидроокиси алюминия и основные сульфаты. Коллоидные частицы загрязнений захватываются гидроксидом алюминия и образуют хлопья в виде геля.
Наибольшая эффективность гидроксида
наблюдается при рН 6,5 - 7,5. Если рН имеет
низкие значения, то образуются
слаборастворимые основные соли, если
высокие, то образуются алюминаты.
Температура воды ниже 4
С
приводит к ускорению гидратации
гидроксида алюминия, что замедляет
процесс коагуляции.
При использовании сульфата алюминия не требуется дополнительного оборудования для приготовления реагента, так же благодаря своей товарной форме он удобен в транспортировке.
Оксихлорид алюминия (ОХА)
В процессе коагуляции с использованием ОХА образуются мономерные, полимерные или аморфные агрегаты благодаря наличию поверхностной кислотной оболочки. Это повышает интенсификацию очистки стоков от взвесей и металлов. Высокая способность к полимеризации ускоряет образование хлопьев и их осаждение.
Преимущества:
• оксихлорид алюминия работает в широком диапазоне рН и не снижает щелочность воды, что позволяет отказаться от щелочных реагентов;
• не снижает своей эффективности при низких температурах;
• незначительное остаточное содержание алюминия не требует дополнительной очистки;
• небольшой расход коагулянта.
Алюминат натрия
В сточных водах алюминат натрия снижает значения рН путем взаимодействия с молекулами воды и образованием тетрагидроксоалюмината натрия. Натриевая соль алюминиевой кислоты при гидролизе образует гидроксид натрия в достаточном количестве, поэтому нет необходимости в подщелачивании очищаемой жидкости. Нерастворимый гидроксид алюминия выпадает в осадок.
Эффективным методом коагулирования является совместное использование алюмината натрия с сульфатом алюминия. Поливалентные катиона алюминия нейтрализуют отрицательно заряженные частицы загрязнений, а ионы алюминия воздействуют на частицы с положительным зарядом. Это позволяет снижать цветность сточной воды.
Алюминат натрия легко осаждает ионы магния, что позволяет использовать его для смягчения жесткой воды.
Хлорное железо
Процесс коагуляции основан на гидролизе хлорида железа с образованием малорастворимого гидроксида железа. При гидролизе захватываются частицы загрязнений, формирующие рыхлые хлопья. Хлопья имеют высокую сорбционную способность и включают в себя микроорганизмы растительного и животного происхождения, коллоидные частицы, ионы металлов.
При применении хлорного железа в качестве реагента ускоряется процесс осаждения шлама и облегчается его биохимическое разложение.
Хлорированный железный купорос
Хлорированный железный купорос не дает отложений при низких температурах, создает равномерное осаждение хлопьев и эффективное осветление воды.
Сульфаты железа (II) и (III)
Сульфаты железа работают в диапазоне рН 3,5–6,5 или 8,0–11,0 и при низких температурах. Но при введении в раствор необходима точная дозировка, иначе при избытке коагулянта повышается содержание катионов и соединений железа.
Для повышения эффективности коагуляции сульфат железа используют вместе с сульфатом алюминия, что повышает скорость отстаивания. Вводят коагулянты последовательно или предварительно смешивая.
Железный купорос
При применении железного купороса необходимо создать условия значений рН 10,5 - 13,5, так как при рН менее 8 процесс коагуляции протекает медленно, происходит неполное осаждение гидроксида железа и снижается эффективность коагуляции. Поэтому перед введением коагулянта очищаемую воду известкуют или хлорируют. Это создает сложности при очистке стоков и повышает ее стоимость.
Выбор конкретного коагулянта зависит от различных факторов, включая тип и характеристики взвешенных частиц, состав и свойства обрабатываемой жидкости, а также требования процесса коагуляции и последующей очистки. [13]