Очистка сточных вод физико-химическими методами

Для очистки сточных вод применятся различные методики. Это могут быть механические процессы фильтрации и отстаивания, биологические процессы разложения и окисления стоков. Помимо указанных способов, большой эффективностью отличаются физико-химические методы.

Физико-химические методы очистки сточных вод

Существует множество физико-химических методов очистки сточных вод

Физическая и химическая очистка сточных вод отличается большим разнообразием способов, каждый из которых активно применяется при определённых условиях. Что же подразумевается под этим способом очистки с использованием технологий, законов и материалов физики и химии во взаимодействии и сочетании? Какие методы могут быть использованы для удаления загрязнений?

Понятие и общая характеристика

Задачи физико-химических методов:

  1. Удаление мелкодисперсных твёрдых элементов.
  2. Выведение растворённых веществ неорганического характера.
  3. Расщепление трудноокисляемых элементов.
  4. Разложение органики.

Рассматриваемые методы должны включать три функции: нейтрализацию, окисление и восстановление. Физико-химические методы эффективно применяются, когда вода загрязнена трудноудаляемыми загрязнениями или необходима глубокая очистка жидкости.

Преимущества:

  1. Тщательная очистка.
  2. Эффективно разрушаются неокисляемые токсины.
  3. Нечувствительность к изменению нагрузок поступления стоков.
  4. Применяемые технологии и средства позволяют полностью автоматизировать процесс.
  5. Для проведения мероприятий удаления загрязнений нет необходимости в резервуарах больших размеров.
  6. Возможность рекуперации веществ (улавливание и возвращение в рабочий цикл после первичного применения).

Недостатки:

  1. Применение некоторых технологических способов приводит к реакциям, при которых образуются побочные продукты с токсичными параметрами.
  2. Необходимость применения достаточно дорогостоящего оборудования и материалов.

Виды физико-химической очистки:

  • флотация;
  • ионизация;
  • коагуляция;
  • флокуляция;
  • абсорбция;
  • экстракция;
  • сорбция;
  • диализ.

Физико-химические методы очистки чаще всего применяются в процессах промышленного производства. Очистные сооружения системы централизованных канализационных сетей имеют в своей структуре блоки, где используются физико-химические способы удаления загрязнений. Использование таких очистных видов нерационально на частном уровне или в системах автономной канализации.

Физико-химические методы не используются в качестве самостоятельных методов. На очистном сооружении не применяется весь комплект методов: в зависимости от задач выбирается одна или несколько технологий, которые способны решить задачи очистки с учётом особенностей и состава стоков. Использованию физических и химических методов предшествует механическая очистка, а после или параллельно эффективно применяются биологические способы.

Сточные воды

Выбор метода зависит от сферы применения сточных вод, их объема и степени загрязнения

Выбор конкретного метода зависит от сферы применения, характера загрязнений стоков и их объём. Для эффективного применения каждого вида нужно учитывать технические и санитарные требования для конкретного случая.

Коагуляция

Коагуляция – сгущение определённых элементов и частиц в жидкости, формирование крупных образований из мелкодисперсных частиц. Метод подразумевает добавление в жидкость активных коагулянтов, которые провоцируют процессы формирования крупных соединений.

Чаще всего коагуляционные структуры, образованные в результате применения метода, выпадают в осадок. В качестве коагулянтов могут применяться определённые виды солей или металлы. Формирование образований может быть однородным или неоднородным.

Метод коагуляции активно применяется в качестве этапного вида очистки на сооружениях промышленных предприятий. После этапов механической очистки жидкость приобретает стабильный состав, её структура нарушается за счёт добавления коагулянтов, которые выводят загрязнения в осадок.

Реакция сцепления активизируется за счёт механического перемешивания в резервуарах. После завершения реакции, стоки отправляются на механическую очистку, где осадок и крупные образования веществ эффективно удаляются.

Разновидностью метода является электрохимическая коагуляция. Для её реализации используются алюминиевые или медные электролиты, на которые подаётся постоянный электрический ток.

Коагуляция — эффективный метод удаления загрязнений. При её применении ХПК снижается на 75%, мутность – до 90%, количество бактерий – на 80%. Крупнодисперсные частицы коагулируют лучше. Они захватывают не только однородные элементы, но и тянут с собой более мелкие частицы. Округлые частицы подвергаются сгущению хуже, чем вытянутые.

Флокуляция

Флокуляция – разновидность коагуляционных процессов, характеризующаяся образованием во взвешенной среде жидкости из мелких частиц флоккул (рыхлых хлопьеобразных образований).

Структура флокуляционной системы

Структура флокуляционной системы

Структура флокуляционной системы:

  1. Резервуар-отстойник.
  2. Флотационная камера.
  3. Лодки по забору жидкости в камеру (кольцевые и радиальные).
  4. Насос.
  5. Воздухораспределительная ёмкость.
  6. Трубы, подающие и выводящие жидкость из системы.
  7. Линия возврата насыщенной кислородом жидкости в отстойник из воздухораспределителя.
  8. Линия подачи сжатого воздуха в воздухораспределитель.

В качестве флокулянтов применяются высокомолекулярные соединения. Они подразделяются на два вида: органические (целлюлоза, крахмал) и неорганические (полиакрилы, полиэтилен). Используются анионные (анод с положительным потенциалом), катионные (катод с отрицательным показателем) и неионогенные флокулянты.

После завершения реакции очищенная жидкость выводится дальше, а образовавшиеся хлопья убираются с помощью механических приспособлений. Скорость протекания процессов образования хлопьев зависит от нескольких факторов: последовательности добавления реагентов, характер перемешивания, температурной среды, степени загрязнённости жидкости.

Сорбция

Сорбционная очистка – поглощение жидким или твёрдым телом (сорбентом) различных видов загрязнений (сорбатов). Разновидностями этого метода является адсорбция (поглощение сорбентом поверхностных слоёв сорбата, без глубокого проникновения по всему объёму) и абсорбция (объёмное поглощение по всему пространству сорбата). Кроме вышеуказанных разновидностей, используется метод хемосорбции, при котором стоки и сорбент вступают в активную химическую реакцию.

Схема сорбции с последовательным введением сорбента

Схема сорбции с последовательным введением сорбента

Структура сорбционного блока с функционалом последующего выведения сорбента:

  1. Подающие каналы стоков и сорбента.
  2. Последовательные ёмкости смешивания со специальным «смесителем».
  3. Несколько последовательных отстойников для отделения сорбента от жидкости.
  4. Выводящий канал для очищенной воды.
  5. Выпускные трубы из отстойников для выведения сорбента.

Эффективный и универсальный способ очистки. Конкурентный аналог методам биологической очистки. Недостатком сорбции для применения везде является высокая стоимость.

Адсорбция

Абсорбция – процесс, при котором одно вещество в результате химической реакции поглощает другое вещество. В результате реакции абсорбирующий материал увеличивается в объёме и массе. Происходит изменение его физических характеристик. Под воздействием разбавления или нагревания возможна регенерация и обратное выделение абсорбента для последующего применения.

В качестве эффективного абсорбента чаще всего применяется активированный уголь. Реже для очистки стоков используются торф, глины и другие подходящие вещества.

Преимуществами абсорбции являются следующие моменты:

  1. Одновременный «захват» больших объёмов стоков.
  2. Возможность выборочного удаления определённых видов загрязнений.
  3. Последующая регенерация абсорбента и абсорбирующего вещества.

При применении абсорбции эффективность очистки достигает 95%.

Флотация

Флотация – метод выделения веществ из жидкости за счёт различных свойств «смачиваемости» элементов.

Под действием кислорода и реагентов, которые перемешивают и связывают массу, плохо смачиваемые вещества под действием пузырьков оказываются на поверхности. Образуемая пенистая плёнка легко удаляется путём механической очистки.

Схема флотационного сооружения

Схема флотационного сооружения

Структура флотационной установки:

  1. Вводная труба.
  2. Ёмкость с флотационным реагентом.
  3. Устройство подачи кислорода.
  4. Разделительная камера.
  5. Выводящие трубы.

Метод очень эффективен при удалении продуктов переработки нефти, масел и т. д. На результат, скорость и качество удаления загрязнений влияет скорость насыщений кислородом, вид реагента, размер и количество пузырьков. Пузырьки не должны быть слишком крупными или чрезмерно мелкими.

Экстракционный метод

Основан на различных свойствах, благодаря которым жидкости не растворяются друг в друге. В стоки добавляется другая жидкость, параметры которой позволяют удалять и расщеплять органические элементы. Принцип основан на закономерностях распределения, когда при соприкосновении двух не растворяющихся друг в друге жидкостях, вязкие вещества из одной начинают перераспределяться на другую. Таким образом, из стоков выводятся загрязнения органического характера.

Метод эффективен на производстве, где в стоках находится большое количество полезной органики (фенолы, жирные кислоты). Для их выведения из стоков в качестве экстрагента применяется бензол. Он вводится в сточные воды. После перераспределения, экстрагент отделяется от очищенной воды. В последующем с помощью специальных методик из экстрагированного вещества выделяется экстрагент для последующего применения. Загрязнения выводятся для переработки или утилизации.

Экстрагент должен соответствовать следующим параметрам:

  1. Не должно происходить образование эмульсии.
  2. Отсутствие токсичности.
  3. Возможность простого выделения и восстановления вещества для многократного применения.

Другие методы

Эвапорационный метод подразумевает применение термической и паровой обработки. Стоки нагревают до температуры кипения и обрабатывают парами. Пар вбирает испаряющиеся примеси. В специальном резервуаре из паров выделяются загрязнители, а сам газ используется по циклу далее. Эффективность очистки достигается встречным движением жидкости и пара. Метод обладает рядом преимуществ:

  • экономичность;
  • отсутствие реагентов;
  • техническая простота установки.

При высокой токсичности стоков эффективно применять ионный метод. Ионы твёрдого реагента контактируют с ионами жидкости, в результате чего из неё удаляется ряд опасных элементов высокой токсичности.

Метод обратного осмоса подразумевает пропуск жидких стоков через специальную мембрану, где создаётся высокое давление. Через «фильтр» проходят только молекулы H2O. Все остальные элементы отсеиваются и выводятся. Диализ – очистка сточных вод отделением из высокомолекулярных соединений частиц низкомолекулярных путём пропуска жидкости через специальные мембраны низкой «проникаемости». Метод совмещает диффузию (взаимное проникновение) и осмос. Процесс такой очистки длительный по времени.

Метод кристаллизации позволяет удалить примеси путём выпаривания стоков. Использование метода возможно только в случаях, когда в сточных водах высокая концентрация примесей.

Применение электричества

Для удаления загрязнителей из стоков используется метод электрокоагуляции. Он подразумевает пропуск между двумя электродами с постоянным током жидкости. Под воздействием электромагнитного поля частицы загрязнений объединяются и увеличиваются в размерах.

Электрокоагуляционная очистка происходит по следующей схеме:

  1. Стоки попадают в промывочную камеру.
  2. После промывки через трубопровод подаются в резервуар с электродами (электролизёр).
  3. Из выпрямителя электрического тока ведётся подача к электродам.
  4. После прохода через электролизёр жидкость подаётся в центрифугу.
  5. В центрифуге происходит разделение осадков и жидкости.
  6. Через раздельные выводные каналы выводится очищенная вода и загрязнения.

Применение электродов и тока при флотации позволяет получить газ, состоящий из мелких пузырьков. Электрический ток позволяет им равномерно распределиться по объёму стоков. В таком случае происходит более качественный охват жидкости и вывод загрязнений. Метод эффективен при небольших объёмах и высоких концентрациях загрязнений.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Главная/Сточные воды/Очистка сточных вод физико-химическими методами
 
Подписаться Подписаться Будьте в курсе новинок нашего сайта