Физико-химические способы очистки сточных вод

К ним относятся: коагуляция, флокуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, десорбция, дегазация, электрохимические методы[14, с. 14-18].

Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Ее применяют для ускорения процесса осаждения тондодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция чаще всего осуществляется под действием специальных веществ – коагулянтов, образующихся в воде, например, хлопья гидроксидов металлов (Al(OH)₃, Fe(OH)₃ и др.).

Флокуляция – это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами (крахмал, эфиры целлюлозы и синтетические – полиакриламид). После аппаратов- смесителей для коагуляции и флокуляции применяются отстойники.

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Иногда флотацию применяют и для удаления ПАВ. Флотация – процесс, применяемый при обогащении руд черных и цветных металлов и углей. Механизм флотации заключается в следующем: при сближении воздушного пузырька с твердой гидрофобной частицей происходит их слипание и совместный подъем на поверхность жидкости, где образуется пенный слой, удаляемый с поверхности. Существует очень большое количество схем флотации для очистки сточных вод.

Адсорбция широко применяется для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ (например, фенолов, ароматических углеводородов, ПАВ и др.). Достоинство этого способа – высокая эффективность и рекуперативность. Адсорбционная очистка может быть регенеративной (т.е. с извлечением вещества из адсорбента и повторным использованием последнего) и деструктивной, когда вещество уничтожается вместе с адсорбентом.В качестве адсорбентов используют активированные угли, синтетические сорбенты и некоторые виды отходов (золу, шлаки и т.д.). Наиболее универсальны активированные угли.

Адсорбционная очистка осуществляется при интенсивном перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании воды через слой адсорбента или в псевдоожиженом слое сорбента. Одноярусный цилиндрический адсорбер с псевдоожиженымслоем сорбента представлен на рисунке 8.5.

Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Va, Mn и др.), а также соединенийAs, Р, CN-соединений.Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие твердую фазу, называются ионитами (катиониты или аниониты). Иониты бывают природные и синтетические.Природные неорганические иониты – цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, фтораппатит и др.

1 – колонна; 2 – воронка; 3 – труба; 4 – решетка; 5 – сборник

Рисунок 8.5 – Схема адсорбера

Синтетические неорганические иониты – силикагели, гидроксиды некоторых металлов (Al(OH)₃, Cr(OH)₃ и т.д.). Органические природные иониты – гуминовые кислоты, содержащиеся в почвах и торфах. К искусственным органическим ионитам относят ионообменные смолы (высокомолекулярные соединения).Ионообменную очистку сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия. Они состоят из фильтрующих колонн и вспомогательного оборудования. Слой ионита может находиться в неподвижном, движущемся, перемешиваемом и циркулирующем состоянии.

Жидкостную экстракцию применяют для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий:

1) Интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). При этом образуются две жидкие фазы: одна – экстракт (он содержит извлекаемое вещество и экстрагент), другая – рафинат (сточная вода+экстрагент).

2) Разделение экстракта и рафината.

3) Регенерация экстрагента из экстракта и рафината.

Многоступенчатая экстракционная установка представляет собой батарею смесителей и отстойников.

Десорбция, дезодорация и дегазация используются в тех случаях, когда сточные воды загрязнены летучими неорганическими и органическими примесями (H₂S, SO₂, CS₂, NH₃ и т.д.). Для этого применяют продувку инертным газом, дистилляцию, окисление кислородом под давлением, озонирование, адсорбцию и т.д.