цией озона водой в абсорберах с различными насадка­

ми; 3) смешиванием с озоно-воздушной смесью в эжек­

торах или роторных механических смесителях.

§ 19. Коагуляция

.Коагуляцияэто слипание частиц коллоидной сис­

темы при их столкновениях в процессе теплового движе­

ния, перемешивания или направленного перемещения во

внешнем силовом поле. В результате коагуляции обра­

зуются агрегатыболее крупные (вторичные) частицы,

состоящие из скопления более мелких (первичных).

В процессе механической очистки из сточных вод до­

статочно легко удаляются частицы размером 10 мкм и

более; мелкодисперсные и коллоидные частицы в резуль­ тате механической очистки практически не удаляются.

Таким образом, сточные воды после сооружений меха­

нической очистки представляют собой агрегативно-устой­

чивую систему. Для очистки таких стоков nрименяют ме­

тоды коагуляции и флокуляции; агрегатионая устойчи­

вость при этом нарушается, образуются более крупные

агрегаты частиц, которые удаляются из сточных вод ме·

ханическими методами.

В практике очистки сточных вод основным процессом

коагуляционной очистки является rетерокоагуляция­ взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц

сточных вод с агрегатами, образующимиен при введении

в воду коагулянтов (солей алюминия, железа и др.).

При введении в сточную воду минеральных коагу­

лянтов (солей алюминия и железа) в результате реак­ ции гидролиза образуются малорастворимые в воде

гидроксиды железа и алюминия, которые сорбируют на развитой хлопьевидной поверхности взвешенные, мелко­ дисперсные и коллоидные вещества и при благоприятных гидродинамических условиях оседают на дно отстойни­ ка, образуя осадок:

AJ 1(S0,) 3 +6H10-+2Al(OH)s + 3HaS04 ;

FeCI3 + ЗН20-+Fе(ОН)1 + ЗНСI;

FeSO, + 2H10-+Fe(OH) 2 +H1S04 •

.Коагуляционный метод очистки применяют при не­

больших расходах сточных вод, при наличии дешевых

коагулянтов, необходимости обесцвечивания стоков и не­

полной их очистки.

170

Для интенсификации процессов коагуляции и осаж­

дения образующихся хлопьев широко используют орга­

нические природные и синтетические реагентывысо­

комолекулярные вещества, называемые флокулянтами.

Их применяют самостоятельно и в сочетании с минераль­

ными коагулянтами.

Очистка сточных вод методами коагуляции или фло­

куляции включает в себя процессы приготовпения вод­

ных растворов коагулянтов и флокулянтов, их дозирова­

ние в обрабатываемую сточную воду, смешение со всем объемом воды, хлопьеобразование, выделение хлопьев

из воды.

Смешение коагулянтов со всем объемом обрабатыва­ емой сточной воды происходит в смесителях, nродолжи­

тельность пребывания воды в которых составляет 1- 2 мин. Применяются перегородчатые, дырчатые, шайбо­

вые, вертикальные смесители, а также механические с

пропеллерными или лопастными мешалками. После

смешения обрабатываемых сточных вод с коагулянтами начинается процесс образования хлопьев, который осу­

ществляется в специальных резервуарахкамерах

хлопьеобразования. Камеры хлопьеобразования моrут

быть водоворотные, перегородчатые, вихревые, а таl{же

с механическим перемешиванием. Последующее освет­

ление воды производится в горизонтальных, радиальных

и вертикальных отстойниках. Если в сточных водах кон­

центрация взвешенных веществ, способных к агрегации, не превышает 4 г/л, то целесообразно применять освет­

лители со взвешенным слоем осадка. В осветлителях

осуществляются три основных процесса: смешение, коа­ rуляция и осветление сточных вод.

§ 20. Сорбция

Сорбцияэто процесс логлощения твердым телом

или жидкостью вещества из окружающей среды. По­ глощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое

им веществосорбатом. Различают логлощение веще­ ства всей массой жидкого сорбента (абсорбция) либо

поверхностным слоем твердого и.rш жидкого сорбента

(адсорбция).

Сорбционная очистка может применяться совместно

с методом биологической очистки как метод предочн­

стки, доочистки и самостоятельно. Сорбционные методы

весьм~ эффективны для извлечения из сточных вод цен-

171

ных растворенных веществ с их последующей утилиза­

цией и для использования очищенных стоков в системе

оборотного водоснабжения nромышленных nредприятий. В качестве сорбентов nрименяют различные искусст­

венные и природные пористые материалы: золу, коксо­

вую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные

глины и др. Наиболее эффективными сорбентами явля­

ются активированные угли различных марок. Основны­ ми показателями сорбентов являются: пористость, структура пор, химический состав. Пористость активи­

рованных углей составляет 60-75 %, а удельная пло­ щадь поверхности- 400-900 м2/r. Активность сорбента

характеризуется количеством поглощаемого вещества

на единицу объема или массы сорбента (кг/м3 , кг/кг).

Процесс сорбции может осуществляться в статичес­

ких условиях, при которых частица жидкости не пере­

мещается относительно частицы сорбента, т. е. движет­

ся вместе с nоследней (аппараты с перемешивающими

устройствами), а также в динамических условиях, при

которых частица жидкости перемешается относительно

сорбента (фильтры, аппараты с nсевдоожиженным

слоем).

Наиболее простым сооружением является насыпной фильтр, представляющий собой колонну с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется обрабаты­

ваемая сточная вода. Скорость филырации зависит от

концентрации растворенных в сточных водах веществ и

колеблется от 1-2 до 5-6 м/ч; крупность зерен сор· бента составляет от 1,5-2 до 4-5 мм. Наиболее рацио­ нальное направление филырации жидкостиснизу

вверх, так как в этом случае наблюдается равномерное

заполнение всего сечения колонны и относительно легко

вытесняются пузыри воздуха и газов, попадающих в

слой сорбента вместе со сточной водой.

Обычно сорбционная установка представляет собой несколько параллельна работающих секций, состоящих

из трехпяти последовательно расположенных фильт­

ров. По достижении предельного насыщения головной

фильтр отключается на регенерацию, а обрабатываемая вода подается на следующий фильтр. После регенерации

головной фильтр включается в схему очистки уже в ка­ честве последней стуnени.

В настоящее время для очистки в основном nриме­

няются цилиндрические одноярус~;ые адсорберы, в кото-

172

рые загружается активированный уголь высотой слоя

2,5-2,7 м и крупностью фракций 0,25-1 мм.

Для извлечения сорбированных веществ могут быть

использованы экстрагирование органическим раствори­

телем, изменение степени диссоциации слабого электро­ лита в равновесном растворе, отгонка адсорбированного вещества с водяным паром, испарение адсорбированно­

го вещества током инертного газообразного теплоноси­

теля. В отдельных случаях химические превращения

сорбированных веществ осуществляют с последующей

десорбцией.

Стоимость адсорбционной очистки активированным

углем составляет 60-70 коп/м3 сточных вод, из которых 30-35 % составляют затраты на активированный уго.ТJь.

§ 21. Флотация

Флотацияэто nроцесс молекулярного лрилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела

двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и воды, обуслов­

ленный избытком свободной энергии поверхностных nо­

граничных слоев, а таi<Же nоверхностными явлениями

смачивания .

Процесс очистки сточных вод, содержащих nоверхно­ стно-активные вещества, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комnлексов «частица-пузырек», всnлы­

вании этих комnлексов и удалении образовавшегося

ленного слоя с nоверхности обрабатываемой воды.

Наиболее существенные лринципиальные отличия

способов флотации связаны с насыщением жидкости nу­ зырьками воздуха оnределенной крупности. По этому nринцилу можно выделить следующие способы флотаци­

онной обработки сточных вод: 1) флотация с выделени­

ем воздуха из раствора (вакуумные, наnорные и эрлифт­ ные флотационные установки); 2) флотация с механи­

ческим дислергированием воздуха (импеллерны~ безна­ nорные и лневматические флотационные установки); 3) флотация с nодачей воздуха через лористые материа­

лы; 4) электрофлотация; 5) биологическая и химическая флотация. Различные сnособы флотации отличаются конструкцией установок и сnособом разделения жидкой

и всплывающей фаз.

Напорная флотация имеет более широкий диаnазон

173

nрименения, nоскольку nозволяет регулировать стеnень

пересыщения в соответствии с требуемым эффектом

очистки сточных вод при начальной концентрации за­

грязнений до 4-5 г/л и более.

Площадь флотационной камеры следует принимать

исходя из гидравлической нагрузки 6-10 м3 /ч на 1 м2

поверхности камеры. Время флотации составляет 20- 30 мин. При nроектировании флотаторов для обработки

сточных вод с расходом до 100 м3/ч nринимают nрямо­ угольные камеры глубиной 1-1,5 м. При расходах бо­

лее 100 м3/ч используют радиальные флотаторы глуби­

ной не менее 3 м. Глубина зоны флотации nринимается

не менее 1,5 м, а продолжительность пребывания воды

в нейне менее 5 мин; глубина зоны отстаивания­

не менее 1,5 м, период пребывания воды в ней- 15 мин.

При флотации с механическим диспергированием

воздуха в воде создается интенсивное вихревое движе­

ние, под воздействием которого воздушная струя распа­

дается на отдельные пузырьки. Энергичное nеремешива­

ние сточной воды во флотационных нмпеллерных уста­ новках создает в ней большое число мелких вихревых

потоков, что nозволяет nолучить пузырьки определен­

ной величины.

Стеnень диспергировання воздуха зависит от окруж­ ной скорости вращения имnеллера, которую nримимают

12-15 м/с. Диаметр импеллера примимается не более ,750 мм. Зона, обслуживаемая импеллером, не должна

превышать размеров квадрата со стороной, равной ше­

сти диаметрам импеллера. Высота флотационной каме­ ры примимается равной 1,5-3 м, nродолжите.11ьность флотации - 20-30 мин.

Пневматические флотационные установки применяют

nри очисп<е сточных вод, содержащих растворенные nримеси, агрессивные к механизмам (насосам, имnелле­ рам и др.), имеющим движущиеся части. Воздух nода­ ется во флотационную камеру через специальные сопла,

которые расnолагаются на воздухораспределительных

трубках, укладываемых на дно флотационной камеры на расстоянии 0,25-0,3 м друг от друга. Диаметр отвер­ стий сопл 1-1,2 мм; рабочее давление перед ними- 0,3-0,5 МПа; скорость выхода струи из сопл 100- 200 м/с; глубина флотатора 3-4 м.

Флотация с подачей воздуха через пористые матери­

алы отличается простотой аппаратурного оформления

174