- Определение
- Особенности очистки сточных вод для предприятий разных отраслей
- Особенности отведения сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности
- Особенности отведения сточных вод на текстильных предприятиях
- Характеристика сточных вод прачечных предприятий и автомоек
- Особенности отведения сточных вод на животноводческих и птицеводческих фермах
- Преимущества и недостатки
- Чем характеризуются данные способы очистки сточных вод?
- Способы и методы
- Коагуляция
- Флокуляция
- Флотация
- Механическая
- Струйная
- Вакуумная, напорная, эрлифтная
- Химическая
- Биологическая
- Флотация с подачей воздуха через пористые материалы
- Электрофлотация
- Безнапорная флотация
- Ионный обмен
- Адсорбция
- Концентрирование
- Экстракция
- Дистилляция
- Метод обратного осмоса
- Диализ
- Электрохимическая активация воды (ЭХА)
Определение
Метод основан на использовании физических свойств загрязняющих веществ и химических веществ, применяемых для их удаления.
В гидрофильных веществах энергия притяжения молекул воды больше, чем энергия притяжения между молекулами воды, поэтому многие гидрофильные компоненты интенсивно с ними взаимодействуют и хорошо растворяются.
У гидрофобных веществ энергия притяжения молекул к молекулам воды меньше энергии водородных связей с молекулами воды.
К ним относятся:
- толстый;
- часть углеводов (крахмал, гликоген, клетчатка);
- нуклеиновые кислоты;
- АТФ;
- большинство белков нерастворимы в воде.
Абсолютно гидрофобных («водоотталкивающих») компонентов не существует, поэтому гидрофобностью считается малая степень гидрофильности.
В результате взаимодействия гидрофобные компоненты отделяются от гидрофильных, превращаются в пену или выпадают в осадок.
На стадии физико-химической очистки из сточных вод удаляются коллоидные и мелкодисперсные частицы — нерастворимые примеси размером 1-1000 нм, трудноудаляемые минеральные и органические вещества.
Метод эффективен также для удаления некоторых щелочей, кислот, ионов, для разрушения слабоокисляемых соединений.
Преимущества физико-химических методов:
- Пусть очистные сооружения стабильно работают даже при низких температурах жидкости, колебаниях pH, гидравлических и органических нагрузках.
- Низкое время обработки.
- Вы сможете быстро запустить оборудование после первой установки или профилактического обслуживания, ремонта.
- Стабильная очистка сточных вод, особенно по сравнению со стадией биоочистки.
- Процесс максимально автоматизирован – участие человека в управлении оборудованием минимально.
- Степень очистки от примесей, не улавливаемых механической фильтрацией, составляет в зависимости от метода 85-99%.
- Возможность рекуперации большинства отходов для вторичной переработки.
Недостатки физико-химических методов:
- Высокоэффективные технологии (обратный осмос, абсорбция, ионный обмен) стоят дорого.
- При реализации недорогих методов (коагуляция, флокуляция) образуется большая масса побочных продуктов, требуется дополнительная очистка сточных вод.
- Некоторые виды, основанные на использовании электричества (электрофлотация, электрокоагуляция), требуют больших энергетических затрат.
Особенности очистки сточных вод для предприятий разных отраслей
Объемы потребления и сброса сточных вод, виды загрязнения, площади для анализа сточных вод, контролируемые показатели, методы очистки и используемое оборудование определяются отраслью и интенсивностью производства.
В городах с развитой промышленностью на предприятия и организации приходится 63% водопотребления и загрязнения. Рассмотрим функции методов, применяемых для очистки сточных вод промышленностью.
Особенности отведения сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности
Нефтесодержащие сточные воды являются серьезным источником многолетнего загрязнения водоемов. Вещества, содержащиеся в нефти (углеводороды, органические кислоты), образуют на воде пленку, нарушающую газообмен между водоемом и атмосферой, что приводит к гибели гидробионтов от недостатка кислорода.
Качество и состав сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий регламентируются нормативными документами, в которых указаны предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов и связанных с ними минеральных и органических соединений.
Комплексы очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов очищают нефтесодержащие воды в следующем порядке:
Таблица 6 – Этапы водоподготовки на нефтеперерабатывающих заводах
1 | Механическая очистка | Крупные примеси и масляные пленки | Нефтеуловители, песколовки, гидроциклоны Дополнительные отстойники шлама |
2 | Физико-химическая очистка | Коллоидные и растворенные соединения | Флотация, адсорбция, коагуляция и флокуляция |
3 | Биохимическая очистка | Растворенные органические соединения | Аэротенки и отстойники |
4 | Дезинфекция | Патогенные организмы | Озонирование, ультрафиолетовая дезинфекция |
Особенности отведения сточных вод на текстильных предприятиях
Особенностью сточных вод предприятий текстильной промышленности является содержание в них красителей, реагентов, примесей, соединений тяжелых металлов, ПАВ (синтетических ПАВ), волокон, вредных органических соединений и др.
Очистка сточных вод текстильных предприятий основана на применении механических, химических и биологических методов очистки. В зависимости от особенностей добычи механическая и химическая очистка может применяться как для окончательной очистки перед спуском в водоем, так и в качестве предварительной очистки. Механическая очистка воды применяется путем флотационной очистки с предварительной химической очисткой сточных вод. При этом достигается выход 90–95 % взвешенных веществ; биохимическое потребление кислорода (БПК) в этом случае снижается на 20-50%, а цветность до 50% и более.
Характеристика сточных вод прачечных предприятий и автомоек
Прачечные и автомойки производят большое количество сточных вод. В состав входят поверхностно-активные вещества, в том числе анионные (ПАВ) и неионогенные синтетические ПАВ (ПАВ) (детергенты, детергенты, отбеливатели), взвешенные вещества (в том числе эмульгированный шлам), соли жесткости, красители, нефтепродукты, механические частицы и тканевые волокна.
Концентрация загрязнений в сточных водах таких предприятий в 2–3 раза выше, чем загрязнение в составе городских сточных вод.
Еще одна отличительная черта – стойкое пенообразование при смешивании воды из прачечных и автомоек с городскими сточными водами. Поверхностно-активные вещества, попадающие в городские очистные сооружения, препятствуют работе отстойников, увеличивают нагрузку на очистные сооружения и снижают степень очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, в том числе подавляют микробиологическую активность.
Методы и конкретные технологии очистки сточных вод автомоек и прачечных выбраны с учетом характеристик загрязняющих веществ.
Читайте также: Энергия из отходов — преимущества и недостатки
Особенности отведения сточных вод на животноводческих и птицеводческих фермах
30% водопотребления и сточных вод приходится на сельское хозяйство. Водные ресурсы используются для снабжения ферм, орошения земель и т.д.
Сельскохозяйственные сточные воды содержат до 10 граммов на литр химических компонентов, опасных для живых организмов. Кроме того, они часто содержат частицы почвы.
Сточные воды содержат неорганические (калий, фосфор, азот) и органические (удобрения, пестициды, фунгициды, гербициды и инсектициды) компоненты. Эти вещества опасны и вызывают отравление вплоть до летального исхода.
Сбрасываемые с животноводческих и птицеводческих комплексов воды характеризуются микробным и органическим загрязнением. Для оценки степени и состава загрязнения может быть проведен микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.
При подготовке этих сточных вод к обеззараживанию должно быть обеспечено отстаивание с последующей очисткой. Очистка воды предприятий данной сферы регламентируется МУ 2.1.5.800-99 «Организация государственного санитарно-эпидемиологического надзора за обезвреживанием сточных вод». Методические указания».
Преимущества и недостатки
В таблице приведены распространенные физико-химические методы очистки сточных вод:
Имя метода | Механизм очистки | Плюсы | Минусы |
Коагуляция | Нейтрализация отрицательного заряда мелких частиц, их прилипание и осаждение. | Реакции протекают при любых условиях.
Способ дешевый, разумный, практичный. |
Необходимо соблюдать четкую дозировку коагулянтов.
Большое количество осадка. После очистки степень минерализации воды увеличивается. |
Флокуляция | Специальные вещества соединяются с загрязнениями и образуют крупные хлопья. | Реакции быстрые.
Доступность. |
Большое количество осадка. |
Адсорбция | Абсорбция загрязняющих веществ поверхностью твердых тел. | Удаление различного рода загрязнений.
Очистка до ПДК. Отсутствие вторичного загрязнения очищенной воды. |
Высокая стоимость адсорбентов, их большой расход.
Медленная уборка. Тяжелое оборудование. |
Выдержка | Смешивание двух взаимно нерастворимых жидкостей и перенос примесей в экстрагент. | Простое технологическое устройство.
Простое оборудование. |
В другую фазу переходит менее 90% примесей.
Процесс длительный и трудоемкий. |
Флотация | Образование пузырьков газа в воде, которые поднимаются вверх и захватывают с собой примеси. | Простое оборудование.
Высокая скорость очистки. Доступность. Небольшие потери воды. |
Удаляет все виды загрязнений.
Часто приходится вводить реагенты, улучшающие гидрофобность примесей и качество пены. |
Испарение | Улавливание загрязняющих веществ водяным паром, проходящим через кипящие сточные воды. | Прибыльность.
Никаких специфических реагентов. Простое оборудование. |
Большие потери тепла. |
Ионный обмен | Обмен загрязняющих веществ сточных вод на ионы, отделившиеся от поверхностей пористых материалов. | Высокая эффективность очистки.
Экологическая безопасность. |
Отсутствие ионообменных смол.
Большой расход реагентов на восстановление ионообменников. Большой объем растворов для регенерации. |
Кристаллизация | Замерзающая вода. | Низкое потребление энергоресурсов.
Высокая степень очистки. |
Необходимость изучения и контроля процесса. |
Очистка мембраны | Прохождение сточных вод через полупроницаемые среды (мембраны), улавливающие примеси в наноразмерах. | Очистка до требований ПДК.
Никаких реагентов не требуется. Небольшие потери воды. Возможность утилизации тяжелых металлов. |
Мембраны со временем загрязняются и хуже пропускают воду.
Дорогие установки. Необходимость предварительной очистки воды от масел, органических веществ, растворителей, ПАВ. |
Электрохимическая очистка | Создает в воде электрическое напряжение и запускает реакции переноса, соединения, осаждения примесей. | Извлечение ценных примесей из сточных вод по относительно простой технологической схеме.
Нет необходимости в химикатах. |
Большой расход электроэнергии и металла.
Загрязнение поверхности электродов и необходимость их очистки. |
Чем характеризуются данные способы очистки сточных вод?
На стадии физико-химической очистки из сточных вод удаляются коллоидные и мелкодисперсные частицы. Это нерастворимые примеси размером 1-1000 нм.
Метод также эффективен для очистки сточных вод от:
- некоторые щелочи;
- кислоты;
- ионы;
- для разрушения трудноокисляемых и органических соединений.
Методы из физико-химической группы применяют самостоятельно или в сочетании с механическими, химическими и биологическими методами. Для осуществления физико-химической стадии очистки не требуется создания определенных условий, которых требуют биологические методы.
Установки для улучшения качества воды работают без перерыва при:
- низкие температуры жидкости;
- изменение рН;
- непостоянство органических веществ;
- гидравлические нагрузки.
Преимущества физико-химических методов:
- Оперативный запуск очистных сооружений после строительства или приостановки эксплуатации.
- Быстрая и стабильная очистка сточных вод, особенно по сравнению с биологической стадией.
- Автоматизированный процесс – минимальное участие человека в управлении оборудованием.
- Очистка от 80-99% загрязнений, не уловленных механической фильтрацией (процент зависит от конкретного метода).
- Возможность переработки некоторых отходов — улавливание и возврат в рабочий цикл.
Недостатки физико-химических методов:
- Высокоэффективные методы очистки (например, обратный осмос, абсорбция, ионный обмен) являются дорогостоящими.
- При реализации дешевых методов (коагуляция, флокуляция) образуется много побочных продуктов и необходима дальнейшая очистка воды.
- Электрофлотация, электрокоагуляция, электрофорез требуют больших затрат энергии.
Способы и методы
Физико-химическая очистка сточных вод включает различные электрохимические методы:
- коагуляция;
- флокуляция;
- адсорбция;
- извлекать;
- обратный осмос и многие другие.
Для каждой категории сточных вод используется определенный метод очистки, наиболее эффективный для удаления конкретных примесей. Методы отличаются технологией, используемыми реагентами и требованиями к конечному результату – качеству очищенной воды.
Коагуляция
В основе коагуляции (от латинского «coagulatio» — коагуляция, сгущение) лежит процесс расширения твердых частиц коллоидного загрязнения и объединение их в момент удара в агрегаты. После склеивания размер частиц увеличивается — от 0,0001 до 10 мкм и более.
В качестве коагулянтов используются минералы:
- соли железа;
- алюминий;
- магний;
- мед;
- цинк;
- сульфат кальция.
В дополнение к замутнителям:
- лайм;
- разнообразная глина;
- отходы производства, содержащие алюминий;
- металлическая пыль;
- пепел;
- цемент;
- хороший песок.
Коагуляция – лучший способ удаления мелких примесей и эмульгированных веществ. Реакция приводит к образованию соединений металлов. Хлопья быстро оседают под действием силы тяжести и затем легко удаляются после оседания при переработке.
Метод коагуляционной очистки применяется в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной промышленности.
Эффективность очистки составляет до 95% и зависит от следующих факторов:
- дозы коагулянта;
- интенсивность перемешивания;
- концентрации загрязняющих веществ;
- температура.
Доза коагулянта определяется концентрацией и дисперсностью загрязняющих веществ. Как правило, доза увеличивается при увеличении этих показателей.
При недостаточной порции реагента не достигается требуемая степень очистки, а при избытке происходит перерасход дорогостоящего вещества, и процесс коагуляции может даже ухудшиться.
Существует несколько способов смешивания водного раствора и коагулянта:
- механический;
- пневматический;
- комбинированный.
В процессе коагуляции одновременно будут удаляться растворимые примеси, адсорбированные на поверхности растущих кристаллов. Особенность соосаждения эффективно используется для доочистки сточных вод — как от неорганических веществ, так и от органического материала.
Коагуляция требует большого расхода коагулянтов, приводит к минерализации воды, образованию значительного количества хлопьев.
Поэтому его часто используют в сочетании с другими технологиями очистки. Например, эффект от введения коагулянтов усиливается при добавлении различных флокулянтов.
Флокуляция
Флокуляция основана на агрегации взвешенных частиц. Процесс начинается с введения в стоки флокулянтов — высокомолекулярных соединений.
Агрегация происходит как при прямом контакте с частицами (например, при коагуляции), так и при взаимодействии молекул адсорбированного на частицах флокулянта.
Флокулянты часто используются для «мобилизации» коагулянтов — для увеличения количества осаждаемой флокуляции.
Вещества имеют большую молекулярную массу, поэтому способны создавать мостики между микрохлопьями и превращать их в более плотные и быстрее оседающие макрохлопья. Сочетание коагуляции с флокуляцией снижает затраты на коагулянты до минимума.
Помимо повышения эффективности очистки (при уменьшении расхода реагентов и периода отстаивания), в результате флокуляции увеличивается:
- производительность без дополнительных затрат;
- эффективность системы фильтров;
- срок службы фильтра.
Флокулянты делятся на 3 группы:
- Неорганические соединения. Например, активная кремниевая кислота.
- Природные полимеры. К этой категории относятся гуаровая камедь, крахмал, производные целлюлозы, альгинат натрия. Их преимущество – практически абсолютная безвредность. Отсутствие природных реагентов — скромные флокулирующие свойства.
- Синтетические полимеры трех типов:
- неионогенный;
- анионный;
- катионный.
Это наиболее распространенные флокулянты с высокой скоростью флокуляции. Вещества эффективно очищают воду от примесей даже при введении в малых дозах и без присутствия коагулянтов.
Для ускорения распределения флокулянтов в жидкости применяют разбавленные растворы и интенсивное перемешивание мешалками. В то же время расход флокулянта снижается прибл. 30 %.
Флотация
Флотация основана на молекулярном прилипании частиц загрязнения к пузырькам воздуха, которые выносят их на поверхность.
Затем пена легко удаляется пеноуловителями.
Эффективность флотационного извлечения веществ и их концентрация в слое пены зависят от силы сцепления частиц с пузырьком воздуха.
На прочность сцепления влияет смачиваемость поверхности частиц. Несмачиваемые называют гидрофобными, смачиваемые – гидрофильными.
Воздух гидрофобен, поэтому к пузырькам прилипают только гидрофобные вещества:
- масла;
- толстый;
- нефтепродукты;
- ПАВ;
- некоторые твердые частицы.
В зависимости от технологии образования пузырей при насыщении сточных вод воздухом различают несколько видов флотации. Помимо способов подачи воздуха и жидкости во флотационные установки, способы различаются еще и объемами получаемых пузырьков.
К преимуществам любого типа флотации относятся:
- непрерывность очистки;
- широкий спектр применения;
- низкие капитальные и эксплуатационные затраты;
- простое оборудование;
- высокая скорость процесса (некоторые взвеси удаляются быстрее, чем при осаждении);
- образование шлама с низкой влажностью (90-95 %);
- качество очистки;
- возможность повторного использования удаленных примесей.
Среди недостатков метода — необходимость подбора очистителя и дополнительного введения реагентов для повышения гидрофобности загрязнений.
Механическая
Принцип механического распределения воздуха – пневматический или импеллерный.
Пневматическая обработка подходит для использования в агрессивных средах.
Воздух поступает через сопла флотационной камеры (обычно расположенные внизу). На образование пузырьков влияет скорость аэрации.
Обработка импеллера осуществляется с помощью импеллеров — импеллеров. Чем выше скорость, тем меньше пузырьки. Преимуществом метода является возможность его использования в сточных водах с высокой концентрацией взвешенных веществ.
Струйная
Пузырьки в СВ образуются в результате падающей с высоты струи, которая всасывает воздух и нагнетает его в стоки.
Газ проникает на глубину до 1 м, создает высокую турбулентность, после чего распадается на микропузырьки. Они всплывают, захватывают загрязняющие вещества и выносят их на поверхность в виде слоя пены.
Вакуумная, напорная, эрлифтная
Это методы флотации с пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде.
Вакуумная флотация основана на снижении давления в камере до значений ниже атмосферного. При этом высвобождается растворенный в воде воздух. Пузырьки воздуха образуются в спокойной среде, поэтому остаются целыми, пока не достигнут поверхности.
Но создание вакуума в большом закрытом резервуаре является серьезным недостатком метода. Технические трудности возникают из-за необходимости абсолютной герметизации системы и усиления конструкции установки.
Напор является наиболее эффективным методом удаления из сточных вод мелкодисперсных и малоконцентрированных коллоидных взвесей.
Дренаж насыщается воздухом под давлением до 7 МПа в емкости насыщения. После выхода воды давление резко падает до атмосферного, в результате чего происходит интенсивное выделение пузырьков воздуха.
Если флотацию проводят без добавления реагентов, ее относят к физическим методам. Использование химикатов повышает качество очистки, но способствует образованию большого количества шлама, требующего утилизации.
При эрлифтной обработке источником аэрации является эрлифт, который подает воздух и перемешивает водный раствор. Образовавшуюся пену с примесями удаляют скребком или самотеком. Затем осветленную воду направляют на дальнейшую очистку.
Отсутствует контакт частей растения со сточной жидкостью, поэтому технология подходит для агрессивных и токсичных сред, может применяться в химической промышленности.
Эрлифтные установки имеют простое устройство, а эксплуатационные расходы в 2-4 раза ниже, чем у напорных. Но флоат-камеры устанавливаются на большой высоте, и это серьезный недостаток метода.
Химическая
Метод основан на реакциях с выделением газов (кислорода, хлора, углекислого газа), пузырьки которых прикрепляются к загрязняющим частицам и уводят их в слой пены. Пена с примесями удаляется с поверхности сточной жидкости в шламоприемник.
Недостатком технологии является большой расход реагентов, загрязнение воды посторонними примесями.
Биологическая
Принцип заключается в уплотнении осадков из первичных отстойников при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод. Осадки нагревают до 35–55°С и выдерживают при этой температуре несколько дней.
От воздействия микроорганизмов на обрабатываемый ил выделяются пузырьки газа, которые транспортируют частицы ила к пенному слою, где они сжимаются и обезвоживаются.
Это снижает затраты на дальнейшую переработку – механическое обезвоживание, ферментацию, термическую сушку, сжигание.
Флотация с подачей воздуха через пористые материалы
Пузырьки воздуха формируются с помощью мелкопористых установок — керамических пластин, трубок, насадок, колпачков с отверстиями 5-20 мкм, размещаемых на дне флотационной камеры.
На размер пузырька влияет скорость, с которой воздух выходит из отверстия. Для получения микропузырьков требуется низкая скорость.
Среди преимуществ метода простота конструкции, низкие энергозатраты. Недостатки – частое забивание и зарастание отверстий пористым наполнителем, сложность выбора расходника с одинаковыми отверстиями.
Электрофлотация
Загрязненная сточная жидкость представляет собой многокомпонентный раствор электролита.
Принцип электрофлотации использует это качество.
Электролиз заключается в пропускании постоянного электрического тока через водный раствор. В результате слив становится насыщенным пузырьками газа.
Электролизные газы повышают интенсивность флотации, эффективно удаляют стойкие эмульсии и взвеси, образованные нерастворимыми нефтепродуктами, смазочными маслами, малорастворимыми соединениями тяжелых и цветных металлов.
Кроме того, многие примеси высвобождаются электрическим полем, когда заряженные частицы движутся к противоположно заряженным электродам.
Эффективность повышается при использовании растворимых на аноде электродов — алюминиевых или железных пластин, стружки. Катионы металлов образуют гидроксиды в виде крупных чешуек, которые адсорбируют частицы примесей.
Качество лечения зависит от:
- плотность тока на электродах;
- время обработки;
- характеристики материала анода и катода;
- температура и толщина слоя очищаемой жидкости;
- рН;
- концентрация соли.
К серьезным недостаткам метода можно отнести:
- низкая производительность;
- высокая стоимость электродов;
- их износ;
- взрывчатость.
Безнапорная флотация
Технология используется для очистки воды от жира и шерсти. Центробежное насосное оборудование создает завихрения, поступающий воздух разбивается на отдельные пузырьки, которые быстро поднимаются на поверхность. Метод не подходит для удаления мелких частиц.
Ионный обмен
Это процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей способностью обмениваться своими ионами с другими, присутствующими в растворе.
Способ эффективен для выделения из сточных вод ценных примесей тяжелых металлов:
- цинк;
- медь;
- хром;
- никель;
- вести;
- меркурий;
- кадмий;
- ванадий;
- марганец;
- соединения мышьяка, фосфора, цианистые соединения и радиоактивные вещества.
В сточные жидкости вводят поверхностно-активные вещества (сборщики), которые придают жидким металлам водоотталкивающие свойства и связывают их пузырьками, которые уносят загрязнения в слой пены.
Пену удаляют из флотационной камеры, затем удаляют концентрированные ионы металлических примесей. При этом достигается высокая эффективность очистки и получаются металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.
Адсорбция
Удаленные примеси концентрируются на поверхности или в порах твердого тела.
В качестве адсорбентов используются природные и искусственные пористые материалы:
- газон;
- активные глины;
- доломиты;
- ирлиты;
- активированный уголь;
- пепел;
- шлак;
- опилки;
- частицы кокса;
- гели из квасцов;
- силикагели.
Это твердые адсорбенты с развитой внутренней поверхностью (объемом пор). Они способны поглощать определенные вещества — на этом основан метод адсорбции.
С помощью адсорбционного метода можно качественно очищать сточные воды от нескольких видов загрязнителей, в зависимости от типа адсорбента и свойств загрязняющих веществ эффективность составляет 95 %.
Адсорбционный метод применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация органических веществ мала, она высокотоксична или не разлагается биологически.
Преимущества метода:
- рентабельность;
- высокая эффективность при малом загрязнении;
- возможность очистки сточных вод, содержащих несколько видов примесей, а также повторного использования этих веществ;
- отсутствие загрязнения очищаемой воды посторонними веществами.
К недостаткам можно отнести невозможность применения, если стоки загрязнены только органикой.
Концентрирование
Концентрация позволяет нейтрализовать сточные жидкости – выделить минеральные соли и получить условно чистую воду, которую можно использовать в системе оборотного водоснабжения.
Проводится в выпарных, замораживающих и кристаллогидратных установках непрерывного и периодического действия в 2 этапа:
- этап концентрирования;
- этапы восстановления твердых веществ.
Наиболее распространены вакуумные испарители — автономные установки для мягкой дистилляции, которые позволяют получить большое количество очищенной воды.
Экстракция
Метод основан на растворении примесей органическими растворителями — экстрагентами.
Они используют органические растворители, которые не смешиваются с водой:
- бензол;
- минеральные масла;
- четыреххлористый углерод.
Загрязняющие вещества распределяются в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей. В результате очистки из сточных вод извлекаются ценные вещества – фенолы, жирные кислоты.
Экстракционная технология экономически целесообразна при высокой концентрации органических загрязнителей или высоких затратах на извлекаемые примеси.
Процесс проходит в 3 этапа:
- Интенсивное перемешивание СВ с экстрагентом. В результате образуются две жидкие фазы – экстракт (удаляемое вещество и экстрагент) и рафинат (сточная вода и экстрагент).
- Разделение экстракта и рафината.
- Экстракционная регенерация из экстракта и рафината.
Для получения максимального эффекта экстракцию проводят несколько раз.
Способ позволяет удалить нелетучие фенолы, эффективность достигает 98%. К недостаткам можно отнести необходимость установки громоздкого оборудования, дороговизну экстрагента.
Дистилляция
Технология воспроизводит круговорот воды в природе – вода испаряется и освобождается от примесей (растворенных и нерастворенных).
В перегонных кубах для ускорения испарения воду нагревают до температуры кипения, что приводит к интенсивному испарению.
Растворенные химические вещества достигают предела растворимости и выпадают в осадок.
Механические примеси, в том числе микроорганизмы, а также коллоиды и взвешенные вещества слишком тяжелы для того, чтобы уноситься паром – с ним поднимаются только летучие органические соединения.
Поэтому перегонные кубы часто оснащаются фильтром доочистки, наполненным активированным углем (из скорлупы кокосовых орехов).
Метод обратного осмоса
Принцип заключается в фильтрации ВВ под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и не пропускающие (полностью или частично) молекулы или ионы растворенных загрязняющих веществ.
В процессе обратного осмоса вода и растворенные примеси разделяются на молекулярном уровне.
Диализ
Диализная очистка основана на освобождении растворов высокомолекулярных веществ от растворенных в них низкомолекулярных примесей с помощью мембраны. Элементарный диализатор из коллодия (полупроницаемый материал) выглядит как «мешок», в котором находится очищаемая жидкость.
Процесс можно ускорить, увеличив площадь мембраны и температуру, непрерывно меняя растворитель. Процедура очистки основана на процессах осмоса и диффузии, что объясняет, как ее можно ускорить.
Электродиализ – это процесс изменения концентрации электролита в растворе под действием электрического тока. Способ особенно эффективен при назначении солей.
Электрохимическая активация воды (ЭХА)
Суть метода обмена электронами между раствором и электродом заключается в том, что водные растворы, содержащие минеральные соли, в результате униполярного электрохимического воздействия переходят в метастабильное состояние.
При катодной обработке вода вступает в щелочную реакцию, снижается концентрация кислорода, хлора и азота, увеличивается содержание водорода.
В результате анодной обработки увеличивается рН, снижается концентрация молекул хлора и кислорода, снижается содержание водорода и азота. Кроме того, происходит трансформация структуры воды.
Технология обеззараживания воды ЭКА имеет множество преимуществ:
- Дезинфицирующие растворы можно получить непосредственно на водоочистных сооружениях.
- Содержание ионов не увеличивается, жидкость не загрязняется реагентами.
- При этом обеззараживание проводят традиционными соединениями хлора, озоном и другими окислителями.
Кроме того, электрохимически активированные растворы более эффективны, чем стандартные вещества, используемые для дезинфекции.
Электрохимическая активация как самостоятельная технология практически не используется.
Ее задачи:
- сокращение до абсолютного минимума химических веществ;
- снижение загрязнения жидкими отходами;
- повысить качество конечной продукции;
- сокращение времени обработки;
- повысить качество очистки и упростить процессы.