Фізико-хімічні методи очищення стічних вод

Під підготовкою стоків до подальшого використання мається на увазі їх очищення від забруднюючих речовин і різних домішок. Найчастіше для водоочищення застосовуються фізико-хімічні методики. Вони підбираються з урахуванням структури забруднень, сфери діяльності підприємства і особливостей його роботи.

Сучасні проблеми нестачі питної води. Основні джерела забруднення

З кожним роком чистої питної води стає все менше, при цьому основними її забруднювачами є підприємства різних сфер діяльності. Організації працюють з агресивними, токсичними речовинами, які в скупчуються в стічних водах. За відсутності належної водопідготовки використовувати стоки в побутових і, тим більше, харчових цілях не можна, оскільки в них містяться пави, токсини, солі важких металів та інші небезпечні для здоров’я людини компоненти. Для видалення забруднень сьогодні широко застосовуються фізико-хімічні методи очищення води, про які ми поговоримо далі.

Фізико-хімічні методи очищення стічних вод. Класифікація способв і методів очищення води

Фізико-хімічна обробка передбачає видалення з стічних вод тонкодисперсних і розчинених в них неорганічних речовин, руйнування трудноокісляемимі і органічних сполук. Основні способи:

Фізико-хімічні методи очищення стоків мають наступні переваги:

  1. Глибоке очищення.
  2. Мінімальні габарити обладнання.
  3. Ефективне видалення в тому числі токсичних неокісляющуюся речовин.
  4. Максимально автоматизований робочий процес.
  5. Мінімальна чутливість до перепадів навантажень.
  6. Відсутність необхідності контролю за роботою людей.
  7. Можливість рекупілаціі речовин.

З метою складання максимально ефективної програми очищення на виробництвах враховують санітарні, технічні вимоги, об’ємний вміст домішок і кількість стоків.

Ефективне очищення води шляхом коагуляції. Застосування хімічних і електрохімічних засобів очищення на виробництві

Методика очищення стічних вод шляхом коагуляції полягає в додаванні активних реагентів – це можуть бути солі міді, амонію, заліза та інших речовин. Шкідливі компоненти в результаті такої обробки починають випадати в осад у вигляді пластівців. Коагуляція – головна очисна методика на більшості сучасних промислових підприємств усіх напрямків діяльності. За рахунок механічної обробки стоки стають агрегативно стійкими, а баланс порушується тільки при використанні флокулянтів і коагулянтів. При коагуляції осадові маси у вигляді пластівців складають приблизно п’яту частину фільтровану стічних вод. Ефективність очищення становить не більше 95%. Для прискорення процесу в ряді випадків використовуються спеціальні тонкодисперсні і емульгованих речовини.

Окремий різновид коагуляції – електрохімічна коагуляція. Для його здійснення застосовуються залізні або алюмінієві електроди і постійний струм. Анодний метал після іонізації потрапляє в воду, в результаті чого домішки коагулюють гидроксидами заліза або алюмінію. Швидкість очищення знаходиться в безпосередній залежності від концентрації електроліту. Хімічні та електрохімічні способи очищення активно застосовуються на сучасних виробництвах.

Фізико-хімічне очищення стічних вод методом флокуляції

Для очищення стоків шляхом флокуляції застосовується спеціальне обладнання – а саме флотатори-відстійники. До їх складу входить безпосередньо відстійник, камера для флотації, водозбірні лотки (кільцевий і радіальний), сатуратор, насос, рециркуляційна лінія аерації. Флокулянти – це високомолекулярні сполуки, в яких молекули флокулянта контактують з частинками сторонніх домішок, що в підсумку призводить до агрегації забруднень і переході дрібних частинок у зважений стан. Для прискорення випадання пластівців в осад використовується також коагуляція.

При додаванні флокулянта в стічних водних масах починають відбуватися такі процеси:

  • в поверхневому шарі колоїдних частинок поступово адсорбуються молекули коагулянту;
  • частинки флокулянта утворюють нову сітчасту структуру;
  • під впливом сил Ван-дер-Ваальса колоїдні частинки злипаються.

Очищення стоків шляхом флокуляції не представляє складнощів у реалізації – досить підібрати оптимальний обсяг флокулянта, додати його в воду і забрати механічним методом випали в осад пластівці. Швидкість протікання процесів багато в чому залежить від послідовності додавання реактивів, сили, частоти перемішування, температури і рівня забрудненості води
.

Адсорбція як ефективний реагентний спосіб очищення води

Така методика очищення води як адсорбція грунтується на здатності певних речовин вбирати сторонні домішки. Основні реагенти – бентонітові глини, цеоліти, торф, активоване вугілля, але використовуються і інші речовини. Головна перевага методики – висока результативність, здатність видаляти з стоків відразу кілька видів забруднень, рекуперація.

Адсорбційна очистка буває деструктивною і регенеративної. При регенеративної обробці домішки спочатку видаляють з адсорбенту, а потім піддають утилізації. Деструктивна очистка передбачає знищення домішок разом з адсорбентом. До складу сорбційної установки входить 3-5 фільтрів, які розташовуються строго в певній послідовності.

Методи фізико-хімічної очистки: напірна і пневматична флотация

Флотаційна установка складається з труби, судини, місця для осідання порожньої породи, стоку піни з корисною породою. Головний принцип флотації – утворення повітряних бульбашок, які піднімають містяться у воді домішки наверх з утворенням шару піни (піну легко видаляти). Методика має високу ефективність при очищенні стоків від волокнистих часток, нафтопродуктів, масел, пр. Прилипають домішки в зоні розділу двох середовищ – газоподібної і рідкої.

Найпопулярніший різновид флотації – напірна. Методика застосовується для очищення стоків з концентрацією домішок до 5 г на 1 л. Збагачення бульбашками газів проводиться під тиском. Якість очищення багато в чому залежить від числа і розмірів бульбашок.

екстракційний метод

При екстракції домішки особливим чином розподіляються в суміші рідин, які одна в інший не розчиняються. Методика використовується для видалення з водних мас органічних домішок. В її основі лежить закон розподілу, оскільки в ході активного перемішування двох нерозчинних рідин будь-яка речовина, яке розчинене в одній з них, буде розподілятися у відповідність зі ступенем своєї розчинності. Після виділення першої рідини з другої відбудеться процес її часткової очищення.

В ході екстракції в рідина вводиться певна кількість екстрагента. Коли домішки накопичуються в екстракційному шарі і залишають воду, то екстракт видаляється. Екстрагент повинен бути не токсичним, мати не складно регенерацію і не утворювати емульсію в процесі переробки. Для досягнення максимальних результатів очищення стоки можуть піддаватися екстракції кілька разів поспіль, головне для кожної заливки використовувати новий екстрагент в одних і тих же кількостях.

сорбційна очистка

Сорбційна очистка стічних вод – саме універсальне рішення, до речі, сьогодні все частіше говорять про можливість заміни біологічної очистки більш сучасними сорбційними методиками. Сорбція буває трьох типів:

  • адсорбція – в процесі бере участь поверхню твердого поглинача повністю;
  • абсорбція – поглинені речовини надходять у внутрішню частину сорбенту за рахунок процесів дифузного поглинання;
  • хемосорбция – домішки і сорбент вступають в хімічні реакції.

В якості сорбентів можуть використовувати і природні, і синтетичні (більш пористі) матеріали. Сорбенти характеризуються певною структурою пір і хімічним складом. Головний недолік методики – досить висока вартість її реалізації.

Евапорація як спосіб видалення забруднень зі стоків

При водопідготовки із застосуванням методики евапораціі стоки спочатку нагрівають до температури кипіння, а потім обробляють водяною парою (він ефективно забирає летючі домішки). Пара іде на гарячий поглинач, вилучати забруднюючі речовини, і знову використовуються для обробки стоків. Головна умова ефективного очищення в даному випадку – пар і вода обов’язково повинні йти один на одного. Методика економічна, не вимагає застосування реагентів, очисні споруди мають просту конструкцію.

Метод іонного обміну

За рахунок процесів обміну іонітів твердої фази і іонів, що містяться в розчині, з стічних вод можна видаляти радіоактивні домішки (свинець, ртуть, миш’як, пр.). Особливо ефективним даний спосіб є при обробці високотоксичних сполук. Як ионообменного матеріалу можуть використовуватися природні і штучні речовини – наприклад, смоли з активними іонними групами.

Мембранний метод очищення (зворотний осмос)

Ультрафільтрація передбачає пропускання стічних вод через особливу мембрану. В результаті створює тиск, що перевищує осмотичний. Речовини, молекули яких більше молекул води, мембрана не пропускає. Результати очищення визна
чаються в залежності від типу використовуваних мембран, їх проникності, селективності, фізичної і хімічної стійкості.

діаліз

В ході діалізу напівпроникна мембрана вивільняє колоїдні розчини та з’єднання низькомолекулярного типу з високомолекулярних речовин (низькомолекулярні речовини без особливих проблем проходять через мембрану). Звичайний діаліз має вигляд мішка з напівпроникного матеріалу, мішок при цьому заповнюється діалізіруемой рідиною і опускається в воду, що очищається. З плином часу зміст діалізіруемой речовини в розчинах зрівнюється. Розчинник в мішечку замінюється, після чого проводиться повторна обробка стоків – будь-яке потрібне до повного їх очищення кількість разів.

Мінус діалізу – тривалість очищення. Щоб прискорити процес, збільшують активну площа обробки або підвищують температуру рідини. Діаліз об’єднує дифузію і осмос.

кристалізація

Ну і остання в нашому списку фізико-хімічна методика очищення – це кристалізація. Вона передбачає видалення кристалів домішок, використовується в ставках і водоймах шляхом випарювання. Кристалізація ефективна тільки при високому вмісті домішок.

Електрохімічні методи очищення стічних вод

В окрему категорію виділимо електрохімічні методики очищення стоків. це:

  1. Електрокоагуляція – рідина пропускають між електродами при впливі постійної сили струму. В процесі електрокоагуляції колоїдні частинки збільшуються в розмірах за рахунок орієнтації по силових лініях електромагнітного поля і їх об’єднання. Постійний струм викликає процеси електролізу при утворенні водневих іонів на катоді, а також розчинення анодного металу. Гідроксиди металів, в свою чергу, захоплюють тонкодисперсні, розчинені речовини.
  2. Електорофлотація – очищення супроводжується утворенням газів, захоплюючих зважені домішки. Розмірні параметри бульбашок безпосередньо впливають на якість, ступінь очищення води. На відміну від звичайної флотації, при електролізі бульбашки мають маленькі розміри і розподіляються максимально рівномірно.
  3. Електрофоретичний метод – ідеальний спосіб вилучення речовин з негативним зарядом. Електричне поле не дає негативнозарядженим частинкам коагулировать.
  4. Електроосмос – вода під впливом електричного поля проходить по капілярах, а все домішки залишаються на поверхнях пористих перегородок.

Врахуйте, що ступінь забруднення стічних вод визначити візуально неможливо – рідина може виглядати досить чистою і прозорою, але при цьому буде містити велику кількість шкідливих або навіть небезпечних для здоров’я домішок. Пестициди, важкі метали, радіоактивні елементи, нафта – ВООЗ говорить, що 80% захворювань розвивається саме через постійне вживання неякісної питної води. Тому очищення стоків – важливе завдання, вирішення якої потрібно приділяти максимальну увагу.

Ссылка на основную публикацию