Физико-химические методы очистки сточных вод. Флотация.

Данные методы исполь-т для очистки от растворенных и коллоидных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных частиц. К этим методам относятся: (коагуляция и флокуляция, флотация, сорбция, ионообменная и электрохимич.чистка, экстракция, реагентная очистка, мембранные методы).

Флотация. Суть метода основана на том, что частицы примесей слипаются в пузырьки тонко диспергированного в воде воздухом и выносятся на пузырьках к поверхности ра-ра, где концентрируются и собираются тем или иным способом.

Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что при прилипании тв.частиц к пузырьку воздуха образуется трехфазный периметр, харак-емый краевым углом смачивания. Теоритически величина краевого угла может изменятся в пределах от 0, что соответствует случаю полной гидрофильности (т.е смачивания) поверхности частицы.

До 180⁰С , что соответствует полной гидрофобности (не смачивается) поверхности частиц; частица для которых величина краевого угла меньше 90⁰С принято называть гидрофильными, а частицы для которых величина краевого угла больше 90⁰С гидрофобными. Таким образом, величина краевого угла является мерой гидрофильности или гидрофобности поверхности флотируемой частицы. Чем гидрофобнее поверхность тв.частицы, тем вероятнее ее прилипание к возможному пузырьку.

Методы биологической очистки сточных вод

Биологическая очистка основана на способности микроорганизмов использовать в качестве источника питания загрязнения сточных вод. Особая роль бактерий обусловлена тем, что в состав их клеток входят те же биогенные элементы и микроэлементы, что и в состав клеток высших растений и животных, а также загрязнителей водоемов. То есть, с одной стороны, бактериальная масса - это пища водных животных, а с другой стороны, - они сами питаются, разлагая загрязнители.

Бактерии могут окислять клетчатку, гуминовые вещества, углеводороды. Некоторые из них получают энергию, окисляя восстановленные минеральные соединения. На биоматериале могут также сорбироваться ионы тяжелых металлов и некоторые токсичные соединения, например бенз(а)пирен. Энергия, которая выделяется при окислении, используется для биосинтеза вещества клеток бактерий с большой эффективностью. То есть, бактериальная деструкция сопровождается продуцированием биомассы.

Все биологические методы подразделяются на две группы, в которых бактериальная масса работает в аэробных или анаэробных условиях. В первом случае используют аэробные микроорганизмы, жизнь которых требует присутствия в воде свободного кислорода. В анаэробных условиях разрушение примесей происходит анаэробными организмами без доступа кислорода. Этот метод применяется реже, как предварительная стадия перед аэробным окислением или для сбраживания осадков и денитрификации сточных вод. Обе группы методов осуществляются или в термофильном (при температуре 30-40 °С), или в мезофильном режиме (при температуре 20-30 °С).

Также методы биологической очистки подразделяют на очистку в естественных (например, биологические пруды) или искусственных условиях (например, аэротенки, биофильтры и т. д.).

Процесс извлечения и потребления микроорганизмами органических примесей сточных вод состоит из трех стадий:

- массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки;

- диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клеток;

- метаболизм диффундированных веществ, сопровождающийся приростом биомассы, выделением энергии, С и т. п.

Аэротенки.

Основными аппаратами-сооружениями аэробной очистки являются аэротенки, окситенки, биологические пруды и биофильтры.

Основной характеристикой аппаратов является их окислительная мощность - это количество загрязнений в единицах БПКП(г), которое может быть окислено биоценозом, населяющим 1 полезного объема, за одни сутки.

Процесс очистки стоков в аэротенках состоит из следующих основных этапов: адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных и коллоидных частиц, окисление растворенных и адсорбированных веществ, нитрификация и регенерация активного ила и удаление его избыточного количества.

По гидродинамическому режиму аэротенки подразделяют на три основных типа :

- аэротенки-вытеснители (а) - сточная вода и возвратый активный ил подаются сосредоточенно с одной из торцевых сторон аэротенка, а выпускаются также сосредоточенно с другой торцевой стороны;

- аэротенки-смесители (б) - подача и выпуск сточной воды и ила осуществляется равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка;

- аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды (в) -сточная вода подводится в нескольких точках по длине аэротенка, а отводится сосредоточенно из его торцевой части; возвратный ил подается сосредоточенно в начало аэротенка.

 

1-подача сточной воды

2-подача возвратного активного ила

3-аэротенк

4-выпуск иловой смеси

Реактор состоит из 2-х осн.элементов , аэротенка и вторичного устройства из которого обраб.вода сверху сливается , а концентрационный возвратный ил отводится снизу.

Искусственные сооружения

Окситенки

Это герметично закрытый резервуар, в который подается технический кислород. Окислительная мощность окситенков в несколько раз выше аэротенков. Доза 6-10 г/л. Существенным отличием окситенка от аэротенки работающего на атмосферном воздухе является возможность повысить в нем концентрацию ила связи с увеличением массообменном кислорода между газовой и жидкой фазой. При прочих равных условиях окис. мощность окситенков в 5-10 раз выше,чем у аэротенков. Эффективность использования О₂ составляет 90-95%.

Конструктивно окситенк выполнен в виде резевуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяющей зону аэрации от зоны ила отделения. В средней части цил-ой перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель. В нижней части для поступления возвратного ила в зону аэрации. Перспективно применение окситенков на объектах которые имеют собственно технический кислород,или могут получать его от соседних предприятий. Например, химические заводы ,синтетического каучука.

 

Биофильтры

Хар-ая особенность биофильтров наличие бактерий прикрепленных в виде биопленки к твердой подложке. Биопленки представляют собой плотный слой. Состоящие из клеток бактерий способных прикрепляться к твердой поверхности и образовывать фиксировано полимерную пленку,которая препятствует их выбросу. Для биофильтров характерно малое время гидравлического удерживания. Не прикрепленные бактерии из такого реактора вымываются. Удаление органического вещества и стока сопровождается постоянным ростом бактерий, и увеличением толщины биопленки.Если последний процесс не сбалансирован соответствующим сбросом биомассы, то это приведет к процессу проникновения коллоидных частиц и микроорганизмов в поры и трещины.

Электрокоагуляция

Из электрохимических методов очистки сточных вод (особенно стоков гальванического производства) наибольшее распространение получил электрокоагуляционный метод, применяемый для очистки сточных вод от взвешенных частиц и коллоиднодисперсных систем, ионов цветных металлов и, особенно, хрома. При электролизе сточных вод с использованием анодов из листовой стали или алюминия вода обогащается соответствующими ионами, которые затем образуют гидроксиды этих металлов. Под их действием происходит процесс коагуляции содержащихся в воде высокодисперсных веществ, аналогичный процессу обработки воды соответствующими солями алюминия и железа. В отличие от применения солевых коагулянтов, при электрокоагуляции вода не обогащается сульфат- и хлорид-ионами, содержание которых в очищенной воде лимитируется как при сбросе ее в водоемы, так и при повторном использовании в системах производства и водоснабжения.

При электрокоагуляции протекают следующие процессы:

- электрофорез;

- катодное восстановление растворенных органических и неорганических примесей с образованием катодных осадков;

- химические реакции между ионами алюминия и железа и другими растворенными ионами с образованием малорастворимых соединений;

- флотация твердых и эмульгированных частиц пузырьками водорода, образующимися на катоде;

- сорбция ионов и молекулярно растворенных и эмульгированных веществ на поверхности хлопьев гидроксидов алюминия или железа, которые обладают высокой адсорбционной активностью в момент их образования.

К достоинствам метода электрокоагуляции можно отнести компактность установок и простоту управления, отсутствие потребности в реагентах, слабую чувствительность к изменениям условий проведения процесса, получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами.

На эффективность электрокоагуляции оказывают влияние: материал электродов, расстояние между ними, скорость движения воды между электродами, ее температура и состав, напряжение и плотность тока.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: