КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физико-химические методы очистки сточных вод
К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся:
Коагуляция – укрупнение дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. (в очистке сточных вод – для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ (3-100 мкм). Коагуляция может быть самопроизвольной или под действием химических или физических процессов. Коагулянты образуют хлопья гидроксидов металлов (в качестве коагулянтов выступают Al2(SO4 )3 ∙ 18 H2O, NaAlO2, Al(OH)2Cl, Fe2(SO4)3 ∙ 2H2O и т.д.). Коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов – слабый положительный, поэтому они взаимно притягиваются. Поверхность коллоидных частиц (неподвижный слой) и окружающая их жидкость (подвижный слой) создают двойной электрический слой, характеризующийся определённой величиной дзета-потенциала. Дзета-потенциал – разница потенциалов между поверхностью коллоидных частиц и жидкостью. Величина дзета-потенциала определяет взаимное отталкивание коллоидных частиц; роль коагулянтов заключается в уменьшении дзета-потенциала, что приводит к дестабилизации коллоидных частиц. Чем выше валентность иона коагулянта, тем больше его коагулирующее действие. Флокуляция – агрегация взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных веществ (флокулянтов). Агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул, адсорбированных на частицах флокулянта.
Флокуляцию используют для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью увеличения скорости их осаждения. Флокулянты: крахмал, декстрин, эфиры целлюлозы и др., активный оксид кремния хSiO2 ∙ yH2O, полиакриламид. Механизм действия флокулянтов состоит в следующем: - адсорбция молекул флокулянта на поверхности коллоидных частиц; - ретикуляция (образование сетчатой структуры) молекул флокулянта; - слипание коллоидных частиц за счёт сил Ван-дер-Ваальса. Таким образом, под действием флокулянтов между коллоидными частицами образуются трёхмерные структуры, способные к более быстрому и полному отделению от жидкой фазы (адсорбция макромолекул флокулянта на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков). На рисунке 44 приведена схема очистки вод коагуляцией (флокуляцией). вода коагулянт
сточная вода очищенная вода осадок Рис.44 Схема очистки вод коагуляцией (флокуляцией) 1 – ёмкость; 2 – дозатор; 3 – смеситель; 4 – камера хлопьеобразования; 5 - отстойник Флотация применяется для удаления из СВ нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются (например, для удаления ПАВ – пенная сепарация). Флотация используется для очистки СВ в нефтепереработке, производстве искусственного волокна, целлюлозно-бумажном производстве и т.д. Достоинства:
Флотация сопровождается аэрацией, поэтому благодаря действию кислорода снижается концентрация ПАВ и легкоокисляемых веществ, бактерий и других организмов.
Механизм флотации: пузырёк воздуха при сближении с твёрдой гидрофобной частицей слипается с ней, поднимая её на поверхность, где образуется пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде. воздух Q твёрдая частица касательная к поверхности прилипания Q – краевой угол смачивания Чем больше Q, тем выше вероятность прилипания частицы. Для увеличения угла смачивания добавляют ПАВ (реагенты-собиратели), они адсорбируются на поверхности частиц, уменьшая их смачиваемость. ПАВ – масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны, дитиокарбонаты, амины и др. Флотацию применяют также совместно с флокуляцией. На рисунке 45 приведена схема с применением напорной флотации.
Различают вакуумную и напорную флотацию. В случае вакуумной флотации воздух подают в воду под небольшим давлением, во флотаторе создают вакуум, в случае напорной флотации воздух подают под давлением 0,15 – 0,4 МПа. Для насыщения воды газом используют механическое диспергирование воздуха при его подаче через пористые перегородки, химическое и биологическое насыщение газом. Пенная сепарация используется для очистки от ПАВ, аналогична адсорбции органических веществ на поверхности твёрдого сорбента. (см.рис.46).
Рис.46 Адсорбция – поглощение адсорбентами (твердые вещества) молекул других веществ из газов и жидкостей. Используют для глубокой очистки СВ от органических веществ после биохимической очистки, в локальных установках, если концентрация веществ невелика, вещества не разлагаются биологически или сильно токсичны (фенолы, гербициды, пестициды, ароматические нитросоединения, ПАВ, красители и др.) Адсорбция: -регенеративная, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией; -деструктивная, когда извлеченные вещества уничтожаются вместе с сорбентом. Сорбенты: активные угли, синтетические сорбенты, некоторые отходы производства (зола, шлак). Адсорбционные установки (рис.47): -при интенсивном перемешивании адсорбента с СВ (а,б); -при фильтрации через неподвижный слой (в); -в псевдоожиженном слое Рис.47
Регенерация сорбентов может осуществляться:
Ионный обмен Используют для извлечения из СВ металлов (цинк, медь, хром, никель, свинец, ртуть, кадмий, ванадий, марганец и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен используют при обессоливании в процессе водоподготовки. Ионный обмен – процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Твердая фаза – иониты: -катиониты и аниониты; -природные (минеральные: цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, силикагели), органические (гуминовые кислоты, сульфоугли) и искусственные (ионообменные смолы). Реакция ионного обмена в общем виде: на катионите: R-H + K+ → R-K + H+ на анионите: R-OH + A-→ R-A + OH- Схема ионообменной установки (очистка хромсодержащих вод) на рис.48.
Рис.48 Экстракция Жидкостная экстракция применяется для очистки СВ, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. При содержании извлекаемых веществ 3-4 мг\л применяют экстракцию, 1 мг\л – адсорбцию и др. методы. Стадии процесса экстракции: 1) интенсивное перемешивание с экстрагентом (органические растворители) и разделение на 2 фазы: первая содержит извлекаемые вещества с экстрагентом (экстракт), вторая – СВ с экстрагентом (рафинат); 2) разделение экстракта и рафината; 3) регенерация экстрагента из экстракта и рафината (см.рис.49)
Рис.49 Обратный осмос и ультрафильтрация – фильтрование растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающем осмотическое. Применяют для обессоливания воды на ТЭЦ и др. предприятиях.
Схема обратноосмотической установки
СВ 2 3 концентрат
очищенная вода
1- насос высокого давления; 2 – мембранный модуль; 3- мембрана Электрохимические методы Применяют для очистки от растворимых и диспергированных примесей в процессах анодного и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлотации, электролиза, которые происходят при пропускании через СВ постоянного тока. Недостаток- большой расход электроэнергии.
Химические методы очистки СВ: -нейтрализация; -окисление; -восстановление Применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения. Нейтрализация: (СВ, содержащие кислоты или щелочи нейтрализуют до рН = 6,5-8,5) -смешивание кислых и щелочных стоков; -добавление реагентов; -фильтрование кислых СВ через нейтрализующие материалы; -абсорбция кислых газов щелочными водами и наоборот. Окисление Окислители: Cl2, ClO2, KClO3, KClO, KMnO4, K2CrO7, H2O2, O2, O3, пиролюзит и т.д., только в особых случаях (очистка от цианидов) – мышьяк и др. Восстановление Применяется для выделения ртути, хрома, мышьяка (легко восстанавливаются).
Лекция 12
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1182; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |