Фізико хімічні методи очищення стічних вод: Взагалі характеристика

1. Поняття і загальна характеристика
2. коагуляція
3. флокуляція
4. сорбція
5. адсорбція
6. флотація
7. екстракційний метод
8. інші методи
9. застосування електрики

.

Для очищення стічних вод застосуються різні методики. Це можуть бути механічні процеси фільтрації і відстоювання, біологічні процеси розкладання і окислення стоків. Крім зазначених способів, великою ефективністю відрізняються фізико-хімічні методи.

Існує безліч фізико-хімічних методів очищення стічних вод

Фізична і хімічна очистка стічних вод відрізняється великою різноманітністю способів, кожен з яких активно застосовується при певних умовах. Що ж мається на увазі під цим способом очищення з використанням технологій, законів і матеріалів фізики і хімії у взаємодії і поєднанні? Які методи можуть бути використані для видалення забруднень?

Поняття і загальна характеристика

Завдання фізико-хімічних методів:

1. Видалення дрібнодисперсних твердих елементів.
2. Виведення розчинених речовин неорганічного характеру.
3. Розщеплення трудноокісляемимі елементів.
4. Розкладання органіки.

Розглянуті методи повинні включати три функції: нейтралізацію, окислення і відновлення. Фізико-хімічні методи ефективно застосовуються, коли вода забруднена трудноудаляємиє забрудненнями або необхідна глибока очистка рідини.

переваги:

1. Ретельне очищення.
2. Ефективно руйнуються не окислюється токсини.
3. Нечутливість до зміни навантажень надходження стоків.
4. Застосовувані технології і засоби дозволяють повністю автоматизувати процес.
5. Для проведення заходів видалення забруднень немає необхідності в резервуарах великих розмірів.
6. Можливість рекуперації речовин (уловлювання і повернення в робочий цикл після первинного застосування).

недоліки:

1. Застосування деяких технологічних способів призводить до реакцій, при яких утворюються побічні продукти з токсичними параметрами.
2. Необхідність застосування досить дорогого устаткування і матеріалів.

Види фізико-хімічної очистки:

• флотация;
• іонізація;
• коагуляція;
• флокуляция;
• абсорбція;
• екстракція;
• сорбція;
• діаліз.

Фізико-хімічні методи очищення найчастіше застосовуються в процесах промислового виробництва. Очисні споруди системи централізованих каналізаційних мереж мають в своїй структурі блоки, де використовуються фізико-хімічні способи видалення забруднень. Використання таких очисних видів нераціонально на приватному рівні або в системах автономної каналізації.

Фізико-хімічні методи не використовуються в якості самостійних методів. На очисній споруді не застосовується весь комплект методів: в залежності від завдань вибирається одна або кілька технологій, які здатні вирішити завдання очищення з урахуванням особливостей і складу стоків. Використання фізичних і хімічних методів передує механічне очищення, а після або паралельно ефективно застосовуються біологічні способи.

Вибір методу залежить від сфери застосування стічних вод, їх обсягу та ступеня забруднення

Вибір конкретного методу залежить від сфери застосування, характеру забруднень стоків і їх обсяг. Для ефективного застосування кожного виду потрібно враховувати технічні та санітарні вимоги для конкретного випадку.

коагуляція

Коагуляція - згущення певних елементів і часток в рідині, формування великих утворень з дрібнодисперсних частинок. Метод має на увазі додавання в рідину активних коагулянтів, які провокують процеси формування великих з'єднань.

Найчастіше коагуляційні структури, утворені в результаті застосування методу, випадають в осад. Як коагулянтів можуть застосовуватися певні види солей або метали. Формування утворень може бути однорідною або неоднорідною.

Метод коагуляції активно застосовується в якості етапного виду очищення на спорудах промислових підприємств. Після етапів механічної очистки рідина набуває стабільний склад, її структура порушується за рахунок додавання коагулянтів, які виводять забруднення в осад.

Реакція зчеплення активізується за рахунок механічного перемішування в резервуарах. Після завершення реакції, стоки відправляються на механічну очистку, де осад і великі утворення речовин ефективно видаляються.

Різновидом методу є електрохімічна коагуляція. Для її реалізації використовуються алюмінієві або мідні електроліти, на які подається постійний електричний струм.

Коагуляція - ефективний метод видалення забруднень. При її застосуванні ГПК знижується на 75%, каламутність - до 90%, кількість бактерій - на 80%. Крупнодисперсні частки коагулюють краще. Вони захоплюють не тільки однорідні елементи, але і тягнуть з собою більш дрібні частинки. Округлі частки піддаються згущення гірше, ніж витягнуті.

флокуляція

Флокуляція - різновид коагуляційних процесів, що характеризується утворенням у зваженій середовищі рідини з дрібних частинок флоккуламі (пухких хлопьеобразних утворень).

Структура флокуляційно системи

Структура флокуляційно системи:

1. Резервуар-відстійник.
2. Флотаційна камера.
3. Човни по забору рідини в камеру (кільцеві і радіальні).
4. Насос.
5. Повітророзподільна ємність.
6. Труби, що подають і виводять рідину з системи.
7. Лінія повернення насиченої киснем рідини в відстійник з розподільника повітря.
8. Лінія подачі стисненого повітря в розподільник повітря.

Як флокулянтів застосовуються високомолекулярні сполуки. Вони поділяються на два види: органічні (целюлоза, крохмаль) і неорганічні (Поліакрили, поліетилен). Використовуються аніонні (анод з позитивним потенціалом), катіонні (катод з негативним показником) і неіоногенні флокулянти.

Після завершення реакції очищена рідина виводиться далі, а що утворилися пластівці прибираються за допомогою механічних пристроїв. Швидкість протікання процесів утворення пластівців залежить від декількох факторів: послідовності додавання реагентів, характер перемішування, температурної середовища, ступеня забрудненості рідини.

сорбція

Сорбційна очистка - поглинання рідким або твердим тілом (сорбентом) різних видів забруднень (сорбат). Різновидами цього методу є адсорбція (поглинання сорбентом поверхневих шарів сорбата, без глибокого проникнення по всьому об'єму) і абсорбція (об'ємне поглинання по всьому простору сорбата). Крім вищевказаних різновидів, використовується метод хемосорбції, при якому стоки і сорбент вступають в активну хімічну реакцію.

Схема сорбції з послідовним введенням сорбенту

Структура сорбційної блоку з функціоналом подальшого виведення сорбенту:

1. Подають канали стоків і сорбенту.
2. Послідовні ємності змішування зі спеціальним «змішувачем».
3. Кілька послідовних відстійників для відділення сорбенту від рідини.
4. Виводить канал для очищеної води.
5. Випускні труби з відстійників для виведення сорбенту.

Ефективний і універсальний спосіб очищення. Конкурентний аналог методам біологічного очищення. Недоліком сорбції для застосування всюди є висока вартість.

адсорбція

Абсорбція - процес, при якому одна речовина в результаті хімічної реакції поглинає іншу речовину. В результаті реакції абсорбуючий матеріал збільшується в об'ємі і масі. Відбувається зміна його фізичних характеристик. Під впливом розведення або нагрівання можлива регенерація і зворотне виділення абсорбенту для подальшого застосування.

В якості ефективного абсорбенту найчастіше застосовується активоване вугілля. Рідше для очищення стоків використовуються торф, глини та інші відповідні речовини.

Перевагами абсорбції є такі моменти:

1. Одночасний «захоплення» великих обсягів стоків.
2. Можливість вибіркового видалення певних видів забруднень.
3. Подальша регенерація абсорбенту та абсорбуючої речовини.

При застосуванні абсорбції ефективність очищення досягає 95%.

флотація

Флотація - метод виділення речовин з рідини за рахунок різних властивостей «смачиваемости» елементів.

Під дією кисню і реагентів, які перемішують і пов'язують масу, що змочуються погано речовини під дією бульбашок виявляються на поверхні. Утворена піниста плівка легко видаляється шляхом механічного очищення.

Схема флотаційного споруди

Структура флотаційного установки:

1. Вступна труба.
2. Ємність з флотаційним реагентом.
3. Пристрій подачі кисню.
4. Розділова камера.
5. Виводять труби.

Метод дуже ефективний при видаленні продуктів переробки нафти, масел і т. Д. На результат, швидкість і якість видалення забруднень впливає швидкість наїдків киснем, вид реагенту, розмір і кількість бульбашок. Бульбашки не повинні бути занадто великими або надмірно дрібними.

екстракційний метод

Заснований на різні властивості, завдяки яким рідини не розчиняються одна в одній. В стоки додається інша рідина, параметри якої дозволяють видаляти і розщеплювати органічні елементи. Принцип заснований на закономірностях розподілу, коли при зіткненні двох що не розчиняються одна в одній рідинах, в'язкі речовини з однієї починають перерозподілятися на іншу. Таким чином, зі стоків виводяться забруднення органічного характеру.

Метод ефективний на виробництві, де в стоках знаходиться велика кількість корисної органіки (феноли, жирні кислоти). Для їх виведення зі стоків в якості екстрагента застосовується бензол. Він вводиться в стічні води. Після перерозподілу, екстрагент відділяється від очищеної води. В подальшому за допомогою спеціальних методик з екстрагованого речовини виділяється екстрагент для подальшого застосування. Забруднення виводяться для переробки або утилізації.

Екстрагент повинен відповідати наступним параметрам:

1. Не повинно відбуватися утворення емульсії.
2. Відсутність токсичності.
3. Можливість простого виділення і відновлення речовини для багаторазового застосування.

інші методи

Евапораціонний метод має на увазі застосування термічної і парової обробки. Стоки нагрівають до температури кипіння і обробляють парами. Пар вбирає випаровуються домішки. У спеціальному резервуарі з парів виділяються забруднювачі, а сам газ використовується по циклу далі. Ефективність очищення досягається зустрічним рухом рідини і пара. Метод має ряд переваг:

• економічність;
• відсутність реагентів;
• технічна простота установки.

При високу токсичність стоків ефективно застосовувати іонний метод. Іони твердого реагенту контактують з іонами рідини, в результаті чого з неї видаляється ряд небезпечних елементів високу токсичність.

Метод зворотного осмосу має на увазі пропуск рідких стоків через спеціальну мембрану, де створюється високий тиск. Через «фільтр» проходять тільки молекули H2O. Всі інші елементи відсіваються і виводяться. Діаліз - очищення стічних вод відділенням з високомолекулярних сполук частинок низькомолекулярних шляхом пропуску рідини через спеціальні мембрани низькою «проникність». Метод поєднує дифузію (взаємне проникнення) і осмос. Процес такого очищення тривалий за часом.

Метод кристалізації дозволяє видалити домішки шляхом випарювання стоків. Використання методу можливо тільки у випадках, коли в стічних водах висока концентрація домішок.

застосування електрики

Для видалення забруднювачів з стоків використовується метод електрокоагуляції. Він має на увазі пропуск між двома електродами з постійним струмом рідини. Під впливом електромагнітного поля частинки забруднень об'єднуються і збільшуються в розмірах.

Електрокоагуляціонний очищення відбувається за такою схемою:

1. Стоки потрапляють в промивальну камеру.
2. Після промивання через трубопровід подаються в резервуар з електродами (електролізер).
3. З випрямляча електричного струму ведеться подача до електродів.
4. Після проходу через електролізер рідина подається в центрифугу.
5. У центрифузі відбувається поділ опадів і рідини.
6. Через роздільні вивідні канали виводиться очищена вода і забруднення.

Застосування електродів і струму при флотації дозволяє отримати газ, що складається з дрібних бульбашок. Електричний струм дозволяє їм рівномірно розподілитися за обсягом стоків. В такому випадку відбувається більш якісний охоплення рідини і висновок забруднень. Метод ефективний при невеликих обсягах і високих концентраціях забруднень.