Физико-химические методы и сооружения для очистки промышленных сточных вод

Для очистки бытовых и производственных сточных вод используют следующие методы:

- механические;

- химические;

- физико-химические;

- биологические.

Метод очистки и состав очистных сооружений выбирают в зависимости от требуемой степени очистки, состава загрязнений, пропускной способности очистной станции, грунтовых условий и мощности водного объекта с соответствующим технико-экономическим обоснованием.

В настоящее время требования к степени очистки сточных вод повышаются. В связи с этим их подвергают дополнительной более глубокой очистке (доочистке). В процессе очистки предусматривают также обработку осадков сточных вод и обеззараживание сточных вод перед сбросом в водоем.

Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. Физико-химическая очистка сточных вод включает множество различных способов, которые могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, биологическими и химическими методами очистки. Она обеспечивает удаление, как твердых взвешенных частиц, так и растворенных примесей[6].

Сорбция

Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Различают три вида сорбции:

- абсорбция – поглощение вещества всей массой жидкого сорбента;

- адсорбция – поглощение вещества поверхностнымслоемтвердого или жидкого сорбента;

- хемосорбция – сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической очисткой. Преимуществами метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей, а также высокая эффективность очистки, особенно слабо - концентрированных сточных вод. Метод сорбции применяется для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ (фенол, мышьяк, сероводород) с их последующей утилизацией и использованием очищенных сточных вод в системах оборотного водоснабжения.

Сорбционная очистка рекомендуется для сточных вод, загрязненных ароматическими соединениями, слабыми электролитами или неэлектролитами, красителями, непредельными соединениями, гидрофобными алифатичесикми соединениями. Метод сорбционной очистки сточных вод не рекомендуется применять для выделения из сточных вод только неорганических соединений, а также низших одноатомных спиртов.

Адсорбцию осуществляют следующими способами:

– к сточной воде добавляют сорбент в размельченном виде, полученную смесь перемешивают, затем отстаивают и фильтруют;

– сточные воды непрерывно пропускают через фильтр, загруженный сорбентом.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: активированные угли, цеолиты (алюмосиликаты), золу, шлак, коксовую мелочь, торф, опилки. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Пористость углей составляет 60 – 75%, а удельная площадь поверхности – 400 – 900 м²/г. Адсорбционные свойства активированных углей в значительной мере зависят от структуры пор, их величины, распределения по размерам. Макропоры и переходные поры играют, как правило, роль транспортирующих каналов, а сорбционная способность активированных углей определяется в основном микропористой структурой (микропоры имеют размер менее 0,004 мкм). Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м³, кг/кг).

Адсорбция используется для глубокой очистки вод замкнутого водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том числе и от биологически жестких. Аппараты для сорбционной очистки сточных вод классифицируются по разным признакам:

–  по организации процесса – периодического и непрерывного действия;

–  по гидродинамическому режиму – аппараты вытеснения, смешения и промежуточного типа;

– по состоянию слоя сорбента – с неподвижным, движущимся, пульсирующим, перемешиваемыми циркулирующим слоем;

–  по организации контакта взаимодействующих фаз – с непрерывным и ступенчатым контактом;

– по организации направления движения фаз – с прямоточным, противоточным и ступенчатым контактом;

– по конструкции – колонные и емкостные;

– по способу подвода энергии – без подвода энергии извне (гравитационное движение фаз) и с подводом энергии извне (принудительное движение твердой и жидкой фаз).

 

На рисунке 1.1 представлен аппарат непрерывного действия со взвешенным слоем сорбента. Выполнение корпуса в виде расширяющихся кверху конуса или пирамиды позволяет дифференцировать дисперсный состав сорбента по высоте. При этом все фракции без значительного уноса мелочи находятся во взвешенном состоянии.

 

1 – подвод воды на очистку; 2 – подвод сорбента;

3 – вывод очищенной воды;

4 – вывод угольной суспензии; 5 – сборник отработанного сорбента;

6 – решетка; 7 – корпус; 8 – отстойная зона

 

Рисунок 1.1 – Схема устройства адсорбера непрерывного действия со взвешенным слоем сорбента

 

Наиболее простым адсорбером является насыпной фильтр, схема которого приведена на рисунке 1.2

 

 

1 – вход обрабатываемой воды (конденсата); 2 – выход обрабатываемой воды (конденсата); 3 – подача промывочно-взрыхляющей воды; 4 – сброс промывочной воды; 5 – спуск первого фильтрата и опорожнение фильтра; 6, 7 – штуцеры для гидрозагрузки и гидровыгрузки активированного угля; 8 – воздушник; А – корпус; Б – активированный уголь; В – нижнее днище; Г – нижний дренаж(копирующий); ВРП – верхнее распределительное устройство; Е – лаз

 

Рисунок 1.2 – Схема насыпного сорбционного фильтра (типа ФСУ)

Обычно сорбционная установка состоит из нескольких параллельно работающих секций, состоящих из трех-пяти последовательно расположенных фильтров.