- •Лекции. Ионнообменная очистка.
- •Лекции Обратный осмос и ультрафильтрация.
- •Экстракция.
- •Электрохимические методы очистки сточных вод.
- •Анодное окисление и катодное восстановление:
- •Анаэробные методы биохимической очистки.
- •Термоокислительные методы обезвреживания жидких отходов.
- •Метод жидкофазного окисления.
- •Приведем принципиальную схему жидкофазного окисления.
- •Метод парафазного каталитического окисления.
- •Огневой метод:
- •Аэробные методы биохимической очистки.
- •Биохемические методы очистки сточных вод.
- •Состав активного ила и биопленки.
- •Очистка вод коагуляцией и флокуляцией.
- •Очистка сточных вод окислителями и восстановителями.
- •Химические методы очистки сточных вод.
Очистка вод коагуляцией и флокуляцией.
Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция может происходить самопроизвольно, под влиянием добавляемых к ним специальных веществ коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидратов окиси металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы агрегировать их. Коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, в результате между ними возникает взаимное притяжение. Процесс гидролиза коагулянтов и образование хлопьев происходит по следующим стадиям:
М е3+ + НОН Ме(ОН)2+ + Н+
М е(ОН)2 + НОН Ме(ОН)+2 + Н+
М е(ОН)+2 + НОН Ме(ОН)3 + Н+
М е3+ + НОН Ме(ОН)3 + 3Н+
В качестве коагулянтов используют обычно соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости.
Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита. При малых концентрациях электролита эффективность соединений частиц, т.е. отношение числа столкновений окончившихся слипанием к общему числу столкновений близки к нулю (φ = 0). По мере роста концентрации скорость коагуляции увеличивается, но не все столкновения эффективны – такую коагуляцию называют медленной. При φ = 1 наступает быстрая коагуляция, при которой все столкновения частиц заканчиваются образованием агрегатов.
В полидисперсных системах коагуляция происходит быстрее, чем в монодисперсных , так как крупные частицы пи оседании увлекают за собой более мелкие. Форма частиц так же влияет на скорость коагуляции. Например, удлиненные частицы коагулируют быстрее, чем шарообразные. Размер хлопьев (пределах 0,5 – 3мм) отделяются между молекулярными силами удерживающими частицы в месте, и гидродинамическими силами отрыва, стремящимся разделить агрегаты. Прочность хлопьев зависит от гранулометрического состава образующихся частиц и их пластичности. Агломераты частиц неоднородных по размеру прочнее однородных. Вследствие выделения газов из воды, а так же в результате аэрации и флотации происходит газонасыщение хлопьев, которое сопровождается уменьшением объемного веса хлопьев и уменьшением скорости осаждения хлопьев.
Флотация – это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличии от когуляции при флокуляции агрегация проходит не только при непосредственном контакте частиц но и в результате взаимодействия молекул адсорбируемого на частице флокулянта.
Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроокисей алюминия и железа с целью повышения скорости осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагулирования и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.
Д ля очистки сточных вод используют природные и синтетические флокулянты. К природным относятся: крахмал, декстрин, эфиры и д.р. Активная кремневая кислота является наиболее распространенным неорганическим флокулянтом. Из синтетических наибольшее применение получил полиакриламид технический и гидрализованный. Технический получают при взаимодействии акрилонитрила с серной кислотой с последующей полимеризацией акриламида. Гидролизованный получают омывание технического полиакриламида щелочью. При выборе состава и дозы флокулянта учитывают свойства его макромолекул и природу диспергированных частиц. Оптимальная доза технического полиакриламида при очистки промышленных сточных вод колеблется в пределах 0,4 – 1 г/м3 . Пол иакриламид действует в широком диапазоне pH среды. Однако скорость осаждения сфокулированных хлопьев при pH – 9 уменьшается.
Механизм действия флокулянтов основан на следующих явлениях: адсорбции молекул флокулянта на поверхности коллоидных частиц;
ретикуляции (образование сетчатой структуры) молекул флокулянта;
с липание коллоидных частиц за счет сил Ван – дер – Вальса.
Эффективность флокулянта рассчитывается по формуле:
Где Vcф – V – скорость осаждения сфокулированного и несфокулированного шлама соответственно, мм/сек; д – расход флокулянта на 1т твердого вещества, г.
Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флотацией состоит из нескольких стадий:
дозирование и смешивание реагентов сточной водой;
хлопьеобразование;
осаждение хлопьев.
Для смешивания коагулянтов и флокулянтов с водой применяют гидравлические и механические смесители. В гидравлических смесителях смешение происходит вследствие изменения направления движения и скорости потока воды. В механических смесителях – аппаратах с мешалками, процесс перемешивания происходит равномерно и медленно, чтобы частицы при сближении образовывали хлопья, которые не разрушались бы при вращении мешалки. После смешения сточных вод с реагентами вода направляется в камеры хлопьеобразования. Используют перегородочные, вихревые с механическими мешалками камеры. Образованнее хлопьев происходит за 30 – 40 минут.
Камера представляет собой резервуар, разделенный перегородками ряд последовательно проходимых водой коридоров. Скорость движения воды в коридорах принимают 0,2 – 0,3 м/сек.
Осаждение хлопьев происходит в отстойниках и осветлителях. Часто процессы смешивания, коагулирования и осаждения проводят в одном аппарате.