6628

Принципы очистки сточных вод

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Принципы очистки сточных вод. Методы очистки сточных вод можно условно подразделить на деструктивные и регенеративные. Деструктивные методы сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления или восстановления. Образующиеся при этом...

Русский

2013-01-06

158.5 KB

74 чел.

Принципы очистки сточных вод.

Методы очистки сточных вод можно условно подразделить на деструктивные и регенеративные.

Деструктивные методы сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления или восстановления. Образующиеся при этом продукты распада удаляются из воды в виде осадка или остаются в ней в форме растворимых минеральных солей.

Регенеративные методы позволяют извлечь и утилизировать содержащиеся в воде ценные компоненты.

В зависимости от характера примесей в сточных водах применяют различные, часто комбинированные методы очистки.

В качестве наиболее применяемых следующие методы:

1. Для суспензированных и эмульгированных примесей- отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрофугирование (для грубодисперсных частиц), коагуляция, флокуляция , электрические методы осаждения (для мелкодисперстных и коллоидных частиц).

2. Для очистки от органических соединений- дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ултрафикация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы.

3. Для очистки от органических соединений- экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, реагентные методы (регенерационные методы) биологическое окисление. Жидкофазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление (деструктивные методы).

4. Для очистки от газов и паров- отдувка, нагрев, реагентные методы.

5. Для уничтожения вредных веществ- термическое разложение.

Создание на предприятиях установок для очитки сточных вод позволяет решать две важные задачи:


  1.  Предотвратить попадание вредных веществ в водоемы.
  2.  Сократить расход потребляемой воды.

Производство

Сточные

воды

Первичная очистка

шламы

Дополнительная очистка

шламы

 Условно чистые воды в канализацию

Обезвреживание

     В отвал

Рис.1. Типовая схема очистки промышленных сточных вод.

Возврат очищенной воды в производственный цикл позволяет организовать кругооборот воды на предприятии: например, на первомайском химкомбинате в кругооборот находится 95-97% всей потребляемой воды.

При этом расход свежей воды, связан с необходимостью восполнения потерь связанных с испарением или например образованием кристаллогидратов. В ряде отраслей промышленности расходы воды значительно сокращены в результате совершенствования технологических процессов. Например, за 20 лет расход воды на 1 тонну перерабатываемой нефти сократился с 8 до 0,1-0,2 м3.

Огромное значение имеет система контроля за качеством воды, на всех стадиях ее применения в технологических процессах, а так же сточных вод.

Для этих же целей используется разнообразная аналитическая техника позволяющая установить многочисленные ее свойства, и характеристики:

Органнолептические- цвет, вкус, запах, мутность, физико- химические, электропроводимость, оптическую плотность, значение рН, жесткость, общее содержание солей, температуру; общее содержание солей, температуру; общее содержание растворенных веществ в частности кислорода; общее содержание органических веществ; содержание отдельных веществ (углерода, азота, серы), химическое (ХПК) и биологическое (БПК) потребление кислорода. Проводятся анализы для определения содержания наиболее вредных примесей, например, фенола, ртути, кадмия и др.

Значения ХПК показывающего расход кислорода на химическое окисление органических веществ, находят при помощи перманганата калия. Значение БПК определяющего расход кислорода на окисление органических веществ аэробным микробиологическим путем определяют различными методами, например, кулонометрическим.

БПК чистой воды равен 15-20 мг/л для сточных вод значение резко увеличивается.

Анализ сточных вод, прошедших очистную систему позволяет установить качество очищаемой воды и ее соответствие ПДК по нормируемым примесям.

В ряде наиболее важных пунктов создаются централизованные станции контроля, которые следят за качеством воды на больших участках водной системы. Например, на Москва- реке, в пределах 200 км. Создана система контроля состоящая из 32 контрольных станций работающих автоматически и позволяющих оценить состояние воды.

Механические методы очистки сточных вод.

Очистка сточных вод от взвешенных частиц.

Промышленные и бытовые сточные воды содержат растворимые и нерастворимые вещества (взвешенные частицы). Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, они  образуют с водой дисперсные системы, которые можно классифицировать на грубодисперсные с размерами частиц более 0,1 мкм (суспензии, эмульсии); коллоидные системы с частицами размером 0,1 мм; и растворы с частицами соизмеримыми с отдельными молекулами и ионами.

Этот метод зависит от размера частиц примесей физико- химических свойств и концентрации веществ находящихся во взвешенном состоянии, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

  1.   Метод процеживания:

Сточные воды процеживают через решетки и сита с целью извлечения из них крупных примесей. Решетки могут быть неподвижные и подвижные. Решетки совмещенные с дробилками называются комминуторами. Наиболее распространены подвижные решетки. Они выполнены из металлических стержней которые устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-750. Чаще всего используют прямоугольные стержни, закругленные со стороны входа воды в решетку. Очистку решетки ведут граблями, которые установлены по разному. Скорость сточных вод между стержнями принимается равной 0,8- 1,0 м/с.

Сита: используются для удаления более мелких взвешенных частиц и могут быть двух типов:

  1.  Барабанные представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1,0мм. При вращении барабаны сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб. Производительность сита зависит от диаметра барабана и его длины,  а так же от свойств примесей. Сита используются в текстильной, целлюлозно- бумажной промышленности.
  2.  Дисковые.

Для разделения взвешенных веществ на фракции используются фракционаторы, основной частью которых является вертикальная сетка разделяющая емкость на две части. Диаметр отверстий сетки равен 60-100мкм. Сточная вода через сопло поступает внутрь фракционатора и делиться на грубую и тонкую фракции. При разделении 50-80% взвешенных частиц остается в грубой фракции.

Метод отстаивания: применяется для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители.

В осветителях, как правило сточные воды содержащие взвешенные примеси имеют частицы различной формы и размера. В процессе осаждения размер, плотность в форме частиц, а также физические свойства системы изменяются.

А так же при слиянии различных по химическому составу сточных вод могут образовываться твердые вещества в том числе коагулянты, что так же влияет на форму и размеры частиц. Все это усложняет установление закономерностей процесса осаждения.

Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды, в частности более высокой вязкостью и плотностью, содержащие взвешенные твердые частицы и определяется по уравнению:

Μс = М0 (1+2,5С0)

Рс = рέ + ртв (1-έ)

Общая доля жидкой фазы вычисляется по соотношению:

Έ =      ύж

      ύж +  ύ ТВ

где, Μс и М0 –динамическая вязкость сточной и чистой воды;

С0 – объемная концентрация взвешенных веществ;

рс и ртв - плотность жидкой воды и твердых частиц;

έ – объемная доля жидкой фазы;

ύж и ύ ТВ - объем жидкой и твердой фаз в сточной воде.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное оаждение, и сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большой вязкости среды. Скорость осаждения шарообразных частиц одинакового размера рассчитывается по формуле Стокса с поправочным коэффициентом R который учитывает влияние концентрации взвешенных веществ и реологические свойства системы:

W= d2q ( ртв – р) . R

            18 М0

R = М0 . R

      

       Мc

Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени. Для таких систем кинетика осаждения устанавливается опытным путем.

Песколовки: (горизонтальные и вертикальные) используют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений из сточных вод.

Горизонтальные песколовки: это резервуары с прямоугольными или тропецевидными поперечным сечением. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. разновидностью таких песколовок являются аппараты с круговым движение воды, в виде круглого резервуара, конической формы с лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал.

Вертикальные песколовки: имеют прямоугольную или круглую форму, в них сточная вода движется  вертикальным восходящим потоком, со скоростью 0,05 м/с. Конструкцию песколовок выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенных веществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки.

Отстойники: имеются периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальный отстойник: представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или несколько работающих отделений. Вода движется от одного конца отстойника к другому. Глубина отстойника равна 1,5-4м., длина 8-12м., ширина коридора 3-6м. Эти отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 1500м3/сутки. Эффективность отстаивания 60% .

    1     2                            3

Сточная  Очищенная

       вода  вода

  

 

4 1- входной лоток.

                                                             2- отстойная камера.

                                        шлам                 3- входной лоток.

                                                             4- приемок.

Продолжительность отстаивания составляет 1-3 часа.

Вертикальный отстойник: представляет собой цилиндрический (или квадратный) резервуар, с коническим днищем. Сточная вода подводится по центральной трубе. После поступления внутрь вода движется снизу вверх по желобу. Для лучшего распределения трубу делают с раструбом и распределительным щитом. Осаждение происходит в восходящем потоке скорость которого равна 0,5-0,6 мм/с. Высота зоны осаждения 4-5м. Различные частицы будут занимать разное положение в отстойнике. Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках ниже на 10-20%, производительность 3000 м3/сутки.

Сточная вода

                          2

Очищенная                              

вода

1

3

4

                                                                                          

                                                                                                                        шлам

Радиальные отстойники: представляют круглые резервуары. Вода в них движется от центра к периферии. Такие отстойники применяют при расходе воды свыше 200000 м3/сутки. Глубина проточной части 1,5-5м, а отношение диаметра к глубине 6-30м. Обычно используют отстойник 16-60м. Эффективность осаждения составляет 60%.

Так же имеются трубчатые отстойники- эти отстойники используются с небольшим содержанием взвешенных веществ при расходах воды 100-10000м3/сутки, степень очистки 80-85%.

Промывная вода

Осветленная

вода

        Осветленная  50

                вода

осадок

Имеются пластинчатые отстойники с наклонными пластинами.

Осветлители: применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используются осветлители с взвешенным слоем осадка через который пропускается вода предварительно обработанная коагулянтом.

Воду с коагулянтом подают в нижнюю часть осветлителя. Увлекаемые хлопья коагулянта или частицы поднимаются восходящим потоком воды до тех пор пока скорость их выпадения не станет равной скорости восходящего потока. Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается прилипание частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель и осветленная вода поступает в желоб, из которого направляется на дальнейшую очистку. Работу осветлителей при очистке сточных вод с малым содержанием взвешенных частиц можно интенсифицировать повышением концентрации твердой фазы (например: давление глины) или рециркуляций осадка осветлителя. Конструкции осветлителей разнообразны и отличаются: 1 по форме рабочей камеры, 2 по наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка, 3 по способу удаления избыточного осадка, 4 по конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей.

     

                                                                                                     

2 очищенная вода   

                                                                                              

                

    1

3

осадок

  1.  сточная

                     вода

 Выделение всплывающих примесей: процесс отстаивания используют и для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, жиров. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению твердых веществ. Различие заключается в том, что плотность всплывающих частиц меньше чем плотность воды. Для улавливания нефти используют нефтеловушки, а для улавливания жиров применяют жироловушки.

Всплывание нефти на поверхность воды происходит в отстойной камере. При помощи скрепкового транспортера нефть подают к нефтесборным трубам, через которые она удаляется. Скорость движения воды в нефтеловушке изменяется в пределах 0,005-0,01 м/с. Для частичек нефти диаметром 80-100мкм скорость всплывания равна 1-4 мм/с. При этом всплывает до 96-98% нефти.

Имеются конструкции радиальных и полочных тонкослойных нефтеловушек.

Скорость подъема частиц легкой жидкости зависит от размера частиц, плотности, вязкости. Всплывание происходит по закону Стокса. На процесс разделения оказывает влияние турбулентность коагуляции и комплексообразование.

Абсорбционная очистка сточных вод.

Адсорбцию глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки а так же в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде низкая и они биологически не разлагаются или являются сильнотоксичными. Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей.

Достоинство метода: Адсорбционная очистка вод может быть регенеративной т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной при которой извлечение из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе.

Сорбенты: в качестве сорбентов используют активные угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки и т.д.). Минеральные сорбенты: это глины, силикагели, алюмогели, гидраты окислов.

Наиболее универсальными из сорбентов являются активные угли. Они должны слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо с органическими веществами, быть крупнопористыми (с эффективным радиусом адсорбционных пор в пределах 4,8-5,0 акстрем) чтобы их поверхность была доступна для больших и сложных органических молекул. При малом контакте с водой они должны иметь высокую адсорбционную емкость, высокую селективность и малую удерживающую способность при регенерации.

При соблюдении последнего условия затраты на реагенты для регенерации угля будут небольшими. Угли должны быть прочными и не подвергаться истиранию, быстро смачиваться водой, иметь определенный гранулометрический состав.

В процессе очистки используют мелкозернистые адсорбенты угли с размерами 0,25-0,5мм и высокодисперсные угли с размером частиц 40мкм. Угли должны обладать малой каталитической активностью по отношению к реакциям окисления, конденсации и т.д. так как некоторые вещества способны окисляться и осмоляться. Эти процессы ускоряются катализаторами. Осмолившиеся вещества забивают поры адсорбента, что затрудняет их низкотемпературную регенерацию Они должны иметь низкую стоимость и обеспечивать значительное число циклов работы.

Основы процесса адсорбции: Вещества хорошо адсорбируемые из вредных растворов активными углями имеют выпуклую изотерму и плохо адсорбирующие- вогнутую. Изотерму адсорбции вещества, находящегося в сточной воде определяют ответным путем.

Если в сточной воде присутствует несколько компонентов, то для определения их совместной адсорбции для каждого вещества находят значение стандартной дифференциальной свободной энергией и определяют разность между максимальным и минимальным значением. Если это условие не соблюдается то очистку проводят последовательно в несколько ступеней.

Скорость процесса адсорбции зависит от концентрации, природы и структуры растворенных веществ, температуры воды, вида и свойств адсорбента.

Процесс адсорбции складывается из трех стадий:

  1.  перенос вещества из сточной воды к поверхности зерен адсорбента (внешнедиффузионная область).
  2.   собственно акдсорбционный процесс, перенос вещества внутри зерен адсорбента (внутридиффузионная область).
  3.  Отвод от адсорбента противоположного иона.

Принято считать, что скорость адсорбции велика и не лимитирует общую скорость процесса. Следовательно, лимитирующей стадией может быть внешняя или внутренняя диффузия. В некоторых случаях процесс лимитируется обеими этими стадиями.

Во внутридифузной области скорость массопереноса зависит от интенсивности турбулентности потока. Во внутридифузной области интенсивность массопереноса зависит от вида и размеров пор адсорбента от формы и размера его зерен, от размера молекул адсорбирующихся веществ.

Адсорбционные установки: Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведут при:

  1.  интенсивном перемешивании адсорбента с водой;
  2.   при фильтрации воды через слой адсорбента;
  3.  или в псевдоожиженном  слое на установках периодического и непрерывного действия. Процесс проводят в одну или несколько стадий. Уголь используется с размерами частей 0,1 мм и меньше.

Статическая одноступенчатая адсорбция нашла применение в случае когда адсорбент дешев и является отходом производства.

Более эффективно процесс протекает при использовании многоступенчатой установки. В первую очередь вводят столько адсорбента сколько необходимо для снижения концентрации загрязнений, затем адсорбент отделяют отстаиванием или фильтрацией, а сточную воду направляют во вторую ступень, куда вводится свежий адсорбент. По окончании процесса адсорбции во второй ступени концентрация загрязнений в воде уменьшается.


адсорбент                                            адсорбент                                             адсорбент             

                                                                                                             очищенная вода

 

1

   1 1

  2

2 2

Отработанный адсорбент.

Схема адсорбционной установки с последовательным введением адсорбента:

1.- смесители.

2- отстойники.

В динамических условиях процесс очистки проводят при фильтрации сточной воды через слой адсорбента. Скорость фильтрования зависит от концентрации растворенных веществ и колеблется от 2-4 до 5-6 м3 ( м3,час). Вода в колонке движется снизу вверх, заполняя все сечение. Размер частиц адсорбента в пределах 1,5-5мм. При более мелком размере зерен возрастает сопротивление фильтрованию жидкости. Уголь укладывают на слой гравия расположенного по решетке, во избежание забивки пор адсорбента сточная вода не должна содержать твердых взвешенных примесей.

В одной колонне при неподвижном слое угля процесс очистки ведут периодически до проскока, а затем адсорбент выгружают и регенерируют. При непрерывном процессе используют несколько колонн. По такой схеме две колонны работают последовательно а третья отключена на регенерацию. При проскоке в средней колонне на регенерацию отключают первую колонну. В момент проскока в колонне может появляться слой адсорбента который не работает. Этот слой называют мертвым слоем. Если одновременно выводить из колонны мертвый слой и вводить в нее такой же слой свежего адсорбента то колонна будет работать непрерывно. Для подачи адсорбента имеются дозаторы.

Установка с псевдоожиженным слоем (периодического или непрерывного действия) целесообразно применять при высоком содержании взвешенных веществ в сточной воде. Размер частиц адсорбента при этом должен быть равным 0,5-1,0мм. Скорость потока для указанных размеров находиться в пределах 8-12м3/час.

Конструкция адсорберов: Применяются адсорберы различных типов:

Цилиндрический одноярусный адсорбер. Активный уголь через воронку по трубе непрерывно поступает под распределительную решетку, диаметр отверстий 5-10мм. Сточная вода захватывает зерна адсорбента и проходит через отверстие решетки. Над решеткой образуется псевдоожиженный слой в котором идет процесс очистки. Избыток угля поступает в сборник, оттуда на регенерацию. Очищенная вода через желоб отводится в верхней части колонки.

Одноярусный адсорбент: Уголь поступает в смеситель снабженный лопастной мешалкой, совершающей 40-60 об/минуту. Туда подается сточная воды из смесителя суспензия угля с водой песковым насосом перекачивается в адсорбционную колонну. Адсорбер представляет собой бак внутри которого имеется усеченная пирамида квадратного сечения. Суспензия угля с водой подается внутрь пирамиды где возникает псевдоожиженный слой. Избыток угля оседает в пространстве между стенками бака.

Трехъярусный адсорбент: имеет более сложенную конструкцию. Псевдоожиженный слой возникает под тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены между собой коническими трубами. Широкая часть трубок выступает над тарелкой  на высоту соответствующую верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий конец трубок погружен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подается 15-20% угольная суспензия, а снизу сточная вода. Избыток угля отводится в сборник.

Регенерация адсорбента: Важной стадией адсорбционной очистки является регенерация активного угля. Адсорбированные вещества из угля извлекают десорбцией, насыщенным или нагретым водяным паром или нагретым инертным газом.

Температура нагретого пара при этом (при избыточном давлении 0,3-0,6 мН/м2) равна 200-3000С., а инертных газов 120-1400С. Расход пара при отгонке легко летучих веществ равен 2,5-3 м на 1кг. отгоняемого вещества, для высококипящих в 5-10 раз больше. После десорбции пар конденсируется и вещество извлекается из конденсата.

Для регенерации углей может быть использована и экстракция органическими низкокипящими и легко перегоняющимися с водяным паром растворителями (метиловым спиртом, бензолом, толуолом) процесс проводят при нагревании или без нагревания. По окончании десорбции остатки растворителей из угля удаляют паром или инертным газом.

В некоторых случаях перед регенерацией адсорбированное  вещество путем химического превращения переводят в другое вещество, которое легче извлекается из адсорбента. В случае когда адсорбированное вещество не представляет ценности проводят деструктивную регенерацию химическими реагентами (окисление хлором, озоном или термическим путем). Термическую регенерацию проводят в печах различной конструкции при температуре 700-8000С в безкислородной среде. Регенерацию ведут с использованием продуктов горения газа или топлива и водяного пара. Она связана с потерей части адсорбента (15-20%). В настоящее время разрабатывают биологические методы регенерации углей при которых адсорбированные вещества биохимически окисляются, этот способ регенерации значительно удлиняет срок  использования сорбента.

Недостаток процесса: сточные воды не должны иметь взвешенные во избежание забивки пор адсорбентов.

Физико - химические методы очистки сточных вод.

К физико- химическим методам относятся:

  1.  Флотация;
  2.  Адсорбция;
  3.  Ионный обмен;
  4.  Экстракция;
  5.  Ректификация;
  6.  Выпаривание;
  7.  Дистилляция;
  8.  Обратный осмос;
  9.  Кристаллизация;
  10.  Десорбция и др.

Эти методы используются для удаления из сточных вод тонкодиспергированных газов, минеральных и органических веществ.. Использование этих методов по сравнению с биохимическими имеют ряд преимуществ:

а) возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений;

б) достижение более глубокой и стабильной степени очистки;

в) уменьшение размеров сооружений;

г) уменьшение чувствительности к изменениям нагрузок;

д) возможность полной автоматизации;

е) более глубокая изученность, кинетики ряда процессов, а также моделирования, математического описания, что важно для выбора реагента и аппаратуры;

ж) отсутствие контроля за деятельностью живых организмов;

з) возможность рекуперации различных веществ.

Флотация- применяют для очистки сточных вод во многих производствах нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно- бумажных и т.д. При этом из сточных вод удаляются диспергированные примеси, поверхностно- активные вещества (ПАВ) которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотация так же используется для выделения активного ила после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются:

  1.  непрерывность процесса;
  2.  широкий диапазон применения;
  3.  небольшие капитальные и эксплуатационные затраты;
  4.  простая аппаратура;
  5.  селективность выделения примесей;
  6.  по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса;
  7.  возможность получения шламов более низкой влажности (90-95%);
  8.  высокая степень очистки (95-98%);
  9.  возможность рекуперации удаленных веществ.

Флотация сопровождается аэрацией удаленных веществ, снижением концентрации поверхностно- активных веществ и легкоокисляемых веществ, бактерий, микроорганизмов. Все это способствует проведению последующих стадий очитки сточных вод.

Механизм процесса флотации:  заключается в следующем: при сближении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей, затем поднимается на поверхность воды, где пузырьки  собираются и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц чем в исходной сточной воде. Вероятность прилипания зависит от смачиваемости частиц, которая характеризуется величиной краевого узла. Чем больше краевой угол смачивания, тем больше вероятность прилипания и прочность удерживания пузырька на поверхности частицы. На величину смачивания поверхности взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей ПАВ, электролитов и т.д. ПАВ- это реагенты собиратели, адсорбируясь на частицах понижают их смачиваемость, т.е. делают их гидрофобными. В качестве реагентов- собирателей используют масла.

1

00 2

Жирные кислоты и их соли, ксантогенаты, дитиокарбонаты, амины и д.р. Эффект разделения зависит от размера и количества пузырьков. Оптимальный размер 15-30мкм. Большое значение имеет стабилизация размеров пузырьков. Для этого вводятся различные пенообразователи, к ним относят: сосновое масло, крезол, фенолы, алкилсульфат натрия. Размер частиц который хорошо флотируется зависит от плотности материала и равен (0,2-1,5мм). Иногда флотация используется с флокуляцией, этот процесс называют флотацией.

Имеются способы флотационной обработки сточных вод:

  1.  с выделением воздуха из растворов;
  2.  с механическим диспергированием воздуха;
  3.  с подачей воздуха через пористые материалы;
  4.  электрофлотация и химическая флотация.

Флотация с выделением воздуха из растворов: этот метод применяется для очистки сточных вод которые содержат очень мелкие частицы загрязнения. Сущность способа заключается в создании перенасыщенного раствора воздуха в сточной жидкости. При уменьшении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха которые флотируют загрязнение. В зависимости от способа различают вакуумную напорную и эрлифтную флотацию.

Достоинства: 1. Образование пузырьков газа и их слипание с частицами происходит в спокойной среде, вероятность разрушения комплекса сведена к минимуму. 2. затрата энергии на процесс флотации минимальна.

Недостатки: 1. незначительная степень насыщения стоков пузырьками газа. 2. этот способ нельзя применять при высокой концентрации взвешенных частиц (не более 250-300мг/л). 3. необходимость сооружать герметически закрытые флотаторы и размещать в них скребковые механизмы.

Напорная флотация: имеет большое распространение, простая и надежная в эксплуатации. Напорная флотация позволяет очищать сточные воды с концентрацией взвешенных примесей до 4-5 г/л. Для увеличения степени очистки сточных вод добавляют коагулянты. Процесс осуществляется в две стадии: 1- насыщение воды воздухом под давлением; 2- выделение растворенного газа под атмосферным давлением.

Напорные установки имеют производительность от 5-10 до 1000-2000 м3/час они работают при изменении параметров в следующих пределах: давление- 0,39мПа, время пребывания в напорной емкости- 14 минут, во флотокамере 10-20 минут. Объем засасываемого воздуха 1,5-5% от объема очищаемой воды. Значение параметров зависит от концентрации и свойств загрязнения. При одновременном проведении процессов флотации и окисления загрязнений вода насыщается воздухом обогащенным кислородом или озоном.

Для устранения процесса окисления на флотацию подают вместо воздуха инертные газы.

На практике используют флотационные камины различных конструкций. Например Аэрофлотор.

Принцип работы флотатора: сточная вода подается внутрь камеры где выделяются пузырьки, которые всплывают вверх захватывая взвешенные частицы. Пенный слой с твердыми частицами поверхностным скребком удаляется в шлако- приемник. Осветленная вода удаляется из камеры. Твердые частицы оседающие под действием гравитационной силы на дно камеры сдвигаются донным скребком в приемник и удаляются через трубопровод.

Эрлифтная флотация: эрлифтные установки применяются в основном в химической промышленности, они просты по устройству и затраты энергии в 2-4 раза меньше чем в напорных установках.

Недостаток: эти устройства размещаются на большой высоте. В этом случае сточная вода из емкости находящейся на высоте 20-30м. Поступает в аэратор. Затем подается сжатый воздух который растворяется под повышенным давлением. Поднимаясь по эрлифтному трубопроводу жидкость обогащается пузырьками воздуха, который выделяется во флотаторе. Образующаяся пена с частицами удаляются самотеком или скребком. Осветленная вода направляется на дальнейшую очистку.

Флотация с механическим диспергированием воздуха: механическое диспергирование воздуха осуществляется турбинами насосного типа- или импеллерами. Импеллер представляет собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. Эти установки применяются для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (более 24л). При вращении импеллера в жидкости возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определенной величины.

Степень измельчения и эффективность очистки зависит от скорости вращения импеллера. Чем больше скорость вращения, тем меньше пузырек и тем больше эффективность процесса. Иногда при высоких скоростях резко возрастает турбулентность потока и может произойти и разрушение хлопьевидных частиц, что приводит к снижению эффективности процесса очистки.

Имеются пневматически флотационные установки. Они применяются для очистки сточных вод содержащих растворенные примеси, агрессивные по отношению к механизмам.

Флотация при помощи пористых пластин: при пропускании воздуха через пористые керамические пластины или колпачки, получаются мелкие пузырьки. Этот способ флотации по сравнению с другими имеет преимущества: 1. простота конструкции флотационной камеры. 2. меньшие затраты энергии (отсутствуют насосы и импеллеры).

Недостатки: частое засорение и зарастание отверстий пористого материала. Трудность подбора материала с одинаковыми отверстиями обеспечивающего образование мелких равных по размерам пузырьков.

Используются следующие методы флотации:

Химическая флотация- при сведении в сточную воду некоторых веществ для ее обработки могут протекать химические процессы с выделением газов О2, СО2, Сl2 и др. Пузырьки этих газов могут прилипать непосредственным частицам и выносить их в пенный слой. Такое явление наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью.

Биологическая флотация- этот метод применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревается паром в специальной емкости до 35-550С, и при этих условиях выдерживается несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газа, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвоживаются. Так за 5-6 суток плотность осадка можно понизить до 80%, тем самым упростить дальнейшую обработку осадка.

Ионная флотация: это процесс извлечения ионов из растворов методом флотации. В сточную воду вводят воздух разбивая его на пузырьки каким- либо способом и собиратель ПАВ. Собиратель в воде ионы, которые имеют заряд противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену. Пена удаляется из флотационной камеры и разрушается, из него выделяются сконцентрированные ионы удаляемого вещества. Этот процесс используется для извлечения из сточных вод металлов (W, V, Pt , Mo). Процесс эффективен при низких концентрациях извлекаемых ионов 1,10-3 : 10-2г-ион/л.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29084. Интеллектуальная собственность как объект гражданского права. Интеллектуальные права и их виды. Характеристика источников правового регулирования 23 KB
  Интеллектуальные права и их виды. Виды интеллектуальных прав: авторское право отношения возникающие в связи с созданием и использованием произведений науки литературы и искусства смежные права – исключительное право музыкантовисполнителей изготовителей фонограмм организаций эфирного вещания патентное право порядок охраны изобретений полезных моделей промышленных образцов Только обладатель интеллектуальной собственности и в первую очередь автор располагает исключительными правами на ее использование а так же то что никакое...
29085. Результаты интеллектуальной деятельности (общая характеристика, виды, сроки охраны, правообладатели). Исключительные права и особенности их передачи 27.5 KB
  Результаты интеллектуальной деятельности общая характеристика виды сроки охраны правообладатели. Результатами интеллектуальной деятельности и приравненными к ним средствами индивидуализации юридических лиц товаров работ услуг и предприятий которым предоставляется правовая охрана интеллектуальной собственностью являются: произведения науки литературы и искусства; программы для электронных вычислительных машин; базы данных; фонограммы; селекционные достижения; фирменные наименования; товарные знаки и знаки обслуживания....
29086. Средства индивидуализации (общая характеристика, виды, сроки, особенности охраны, правообладатели) 27.5 KB
  Средства индивидуализации общая характеристика виды сроки особенности охраны правообладатели. Средство индивидуализации обозначение служащее для различения товаров услуг предприятий организаций и других объектов в сфере хозяйственного оборота. Виды средств индивидуализации: фирменное наименование наименование некоммерческой организации товарный знак знак обслуживания коммерческое обозначение наименование места происхождения товара доменное имя. Исключительные права на результаты интеллектуальной деятельности и на средства...
29087. Сделки (понятие, виды, условия действительности) 28.5 KB
  Сделки понятие виды условия действительности. Виды сделок: По количеству субъектов Односторонние завещание Многосторонние Двусторонние купля продажа По критерию встречности Возмездные аренда Безвозмездные дарение По способу закрепления Вербальные Литеральные По риску Алеаторные рисковые Нейтральные По особенностям механизма Под условием Без уловия Действительность сделки определяется законодательством посредством следующей системы условий: а законность содержания;б способность физических и юридических лиц...
29088. Гражданское право как отрасль права. Система гражданско-правовых институтов 25 KB
  Гражданское право как отрасль права. Отрасль гражданского права совокупностью правовых норм регулирующих имущественные и связанные с ними личные неимущественные отношения основанные на равенстве автономии воли и имущественной самостоятельности их участников а в случаях прямо предусмотренных действующим законодательством и на властном подчинении одной стороны другой а также защищающих неотчуждаемые права и свободы человека и другие нематериальные блага. Система гражданского права: Лица правоспособные дееспособные полная...
29089. Предмет гражданского права 27.5 KB
  Предметом гражданского права являются три группы отношений: 1 имущественные отношения – только товароденежные: отношения собственности и другие вещные отношения; отношения связанные с исключительными правами на результаты интеллектуальной деятельности отношения возникающие в рамках договорных и иных обязательств 2 относительно имущественные: отношения авторства на произведения науки литературы искусства изобретения результаты интеллектуальной деятельности 3 личные неимущественные отношения: отношения невозможно оценить в...
29090. Методология гражданского права. Приемы и методы гражданского права. Элементы юридической техники, применяемые в гражданском праве (отраслевые аксиомы, презумпции, фикции, юридические конструкции) 28.5 KB
  Методология гражданского права. Приемы и методы гражданского права. В методологию входят: Правопонимание нормативное психологическое историческое Методы общенаучные частнонаучные специальные Толкование интерпретация норм обычаев принципов права Отраслевая техника аксиомы презумпции фикции юридические конструкции договор сделка юр. лицо Методы гражданского права – способ регуляции или защиты: Общенаучные – анализ синтез системно структурный Частнонаучные – метод толкования права сравнительно – правовой...
29091. Принципы и функции гражданского права 34 KB
  Принципы и функции гражданского права. Принципы – руководящие основополагающие начал которыми должны находится в канве более конкретных положении. Особенности: Принципы связанны с интерпретацией толкования Принципы нужно выводить из действующих норм права Принцип действует на стадии правоприменения Виды принципов: свободу договора субъекты гражданского оборота свободны в решении вступления в договорные отношения или воздержания от заключения гражданскоправовых договоров; неприкосновенность собственности никто не может быть лишен...
29092. Источники гражданского права. Гражданское законодательство. Действие гражданских законов 37 KB
  Источники гражданского права. Источники гражданского права – внешнее выражение гражданскоправовых норм. Являются источниками гражданского права: Конституция РФ ГК РФ ФЗ и законы субъектов Подзаконные акты Указы президента Постановления правительства Ведомственные акты Общепризнанные принципы и нормы международного права Обычаи делового оборота Не являются источниками гражданского права постановления Пленумов Верховного Суда РФ постановления Высшего Арбитражного Суда РФ. При этом нормы гражданского права содержащиеся в других...