Физико-химические методы очистки

Физико-химические методы очистки используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ.

Коагуляция

Сточные воды многих химических производств содержат мелкодисперсные и коллоидные частицы размерами до 10 мкм. Такие воды плохо поддаются химической очистке, поэтому перед осаждением примесей желательно их предварительно укрупнить. Коагуляция – процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия с коагулянтами (соединения алюминия или железа), которые в воде образуют хлопья гидроксидов металлов. Хлопья улавливают частицы и переносят их, оседая под действием силы тяжести на дно резервуара.

Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция – процесс образования нерастворимых гидроксидов металлов в сточных водах при прокачке вод через электрокоагулятор. Вблизи электродов образуются ионы (результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые металлы, хром, цианы.

Рис. Схема коагуляции

Флотация

Флотация – процесс всплывания примесей (чаще всего масло – нефтепродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха (газа), подаваемого в сточную воду. Пузырьки воздуха выносят загрязнения на поверхность воды. Образовавшийся пенный слой удаляется.

Разновидность метода – электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов. Суть электрофлотации: в процессе электролиза воды выделяющиеся на электродах пузырьки газов (водорода и кислорода) сталкиваются со взвешенными частицами, прилипают к ним и «флотируют» их на поверхность жидкости.

Рис. Схема напорной флотации: 1 – емкость для сбора сточных вод; 2 – насос, 3 – напорный бак, 4 – пенный шлам; 5 – флотатор

Адсорбция

Адсорбция (сорбция) – интенсивное перемешивание адсорбента (активированный уголь, минералы, зола, шлаки и т.д.) с водой или фильтрование воды через слой адсорбента. Как при обработке газовых выбросов обеспечивает очистку воды от солей тяжелых металлов, углеводородов, частичек красящих веществ и т.п. На адсорбентах работают многие бытовые фильтры для воды.

Ионный обмен (обмен ионами) – эффективен для очистки воды от многих растворов и даже от тяжелых металлов (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть), от радиоактивных веществ. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.

2.4. Экстракция

Экстракция – процесс разделения и извлечения примесей из смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). В специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества (так, для экстракции из сточных вод фенолов применяют эфиры, а нефтепродуктов – бензол). Состоит из трех стадий: 1) смешивание сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем), в результате образуются две жидкие фазы – экстракт (содержит извлекаемое вещество и экстраген) и рафинат (содержит сточную воду и экстраген); 2) разделение этих двух жидких фаз (экстракта и рафината); 3) регенерация экстрагента (отбирающего вредные вещества) из экстракта и рафината.

2.5. Обратный осмос – процесс, в котором, при определённом давлении, растворитель (обычно вода) проходит через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель (например, воду), но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества (при очистке сточных вод – загрязняющие вещества).