Физико-химические методы очистки сточных вод. Коагуляция, флокуляция. Технология и оборудование.
Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. К ним относятся следующие: коагуляция и флокуляция, сорбция, ионный обмен, экстракция, различные электрохимические методы, мембранные методы (обратный осмос, ультрафильтрация) и др. Эти методы используют как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, биологическими и химическими методами. В настоящее время область применения физико-химических методов очистки расширяется. Наиболее эффективное применение физико-химических методов достигается в локальных системах очистки сточных вод промышленных предприятий.
1.Понятие о коагуляции и применяемых коагулянтах
Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц за счет их взаимодействия и объединения в агрегаты. Мелкие (первичные) частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных – гетерокоагуляцией. Вещества, способные вызвать коагуляцию частиц, называют в общем случае коагуляторами, а в водоподготовке – коагулянтами или гидролизующимися коагулянтами. Последние не только вызывают коагуляцию частиц загрязнений, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья.
При очистке производственных сточных вод основное применение нашел процесс гетерокоагуляции, который можно определить, как взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц сточных вод; с агрегатами, образующимися при введении в сточную воду коагулянтов.
Наиболее часто в практике очистки сточных вод используют соли алюминия и железа, которые гидролизуются. В результате протекания реакций образуются малорастворимые гидроксиды алюминия и железа, обладающие развитой хлопьевидной поверхностью, на которой сорбируются мелкодисперсные и коллоидные примеси, оседающие затем на дно отстойника и образующие осадок. Образующиеся по приведенным реакциям кислоты (НСl, Н2SО4) нейтрализуют щелочными реагентами. Возможна также нейтрализация указанных кислот за cчет взаимодействия с бикарбонат ионами, присутствующими в сточных водах. Минимальный расход коагулянтов достигается при осуществлении рассматриваемого процесса в интервале оптимальных значений рН,кот. УК.в т.5.1.
Таблица 5.1
Оптимальные величины рН при коагуляционной очистке
В качестве коагулянтов, как уже было указано выше, обычно используют соли железа и алюминия. Соли железа: железный купорос или сульфат двухвалентного железа FeSO4∙7H2O, сульфат трехвалентного железа Fe2(SO4)3∙9H2O, хлорид железа FeCl3∙6H2O. Соли алюминия, применяемые в качестве коагулянтов: сульфат алюминия Al2(SO4)3∙18H2O, алюминат натрия NaАlО2, оксихлорид алюминия Аl2(ОН)5Сl, полихлорид алюминия [Аl2(ОН)n С16–n]m(SО4)x (где 1 ≤ n ≤ 5m ≤ 10), алюмокалиевые [АlК(SО4)2∙18Н2О] и алюаммонийные [Аl(NН4)∙(SO4)2∙12Н2О] квасцы. Кроме того, в ряде случаев в качестве коагулянтов используют соли магния (МgС12∙6Н2О, МgSО4∙7Н2О), известь и др.