7.Аппараты для озонирования

Озонирование проводят для: беззараживания воды; устранения привкуса и запаха; обесцвечивания ; окисления растворённых примесей и очистки сточных вод от фенола, нефтепродуктов, сероводорода и проч.

Действие озона на другие вещества и разложение самого озона — сложные процессы, включая прямое и непрямое окисление, катализ и озонолиз.

Примером прямого окисления может служить окисление Fe²⁺ и Mn²⁺ до Fe³⁺ и Mn³⁺ с последующим осаждением гидроксидов этих металлов (для марганца характерно также образование диоксида MnO₂ и перманганата KMnO₄).

Константа реакции прямого окисленияk (лмоль^–1с^–1):

где τ-продолжительность озонирования, [с₀], [с_τ]-начальная и конечная концентра-ции окисляемого вещества, мгл^–1; [О₃] — средняя концентрация озона.

Озонаторные установки состоят: из аппаратов для очистки и осушки воздуха, озонаторов, камер контакта озона с обрабатываемой водой, оборудования для утилизации остаточного озона.

Одноступенчатый озонатор

— смеситель; 2 — насос; 3 — реактор; 4 — сборник; 5 — устройство получения смеси воздуха с озоном; 6 — фильтр очистки отходящего воздуха

Озонатор с горизонтальными трубчатыми электродами:

1 — корпус; 2 — трубчатый элемент

Схема пластинчатого озонатора с центральным коллектором:

1-полые бруски;2-стеклянные пластины;

3 - высоковольтные электроды

Разряд образуется в узком газовом пространстве между двумя электродами, к которым подведен ток напряжением 5…25 тыс. вольт. Воздух движется вдоль оси озонирующих элементов в кольцевом пространстве между концентрически расположенными электродами. Молекулы кислорода под действием электрических разрядов дробятся, и

образовавшиеся атомы легко присоединяются к целым молекулам вследствие их моле-

кулярного сродства, образуя молекулу озона:О + О2 ↔ О3.

8.Физико-химические методы очистки. Флотаторы.

Если промстоки содержат загрязнения, образующие с водой стабильные коллоидные системы или растворены в ней, и гидромеханические методы очистки не помогают, для устранения загрязнений прибегают к физикохимическим методам очистки.

К физико-химическим методам очистки относятся коагуляция(укрупнение частиц), флокуляция(укрупнение нитевидными молекулами флокулянтов), сорбция(поглощение газов, паров или веществ из растворов твердыми телами или жидкостями), флотация, экстракция(метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя-экстрагента.), ионный обмен, диализ(освобождение коллоидных р-ров и растворов высокомолекулярных веществ от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны), выпаривание, а также методы, связанные с наложением электрического поля — электрокоагуляция, электрофлотация

Флотация - технология очистки сточной воды, когда из неё удаляют загрязнители во взвешенном или растворённом состоянии путём образования в воде воздушных или газовых пузырьков, которые, поднимаясь, увлекают налипшие на них частицы или адсорбируемые ими молекулы загрязнений в поверхностный слой воды, откуда их легко удалить.

Таким образом, происходит разделение сточной воды на очищенную, осветлённую воду и плавающий на ней шламо-воздушный или пенный слой с извлечёнными загрязнениями. При пузырьковой флотации на поднимающиеся пузырьки налипают твёрдые частицы примесей, а при пенной флотации, когда пузырьки образуют устойчивую пену, на поверхности пузырьков адсорбируются молекулы растворённых в воде примесей, таких как ПАВ, красители и т.п.

Образование флотационного комплекса «пузырёк воздуха – частица загрязнителя» в водной среде возможно в двух случаях: 1) при встрече пузырька с частицей или 2) при возникновении пузырька на её поверхности. В первом случае разделяющая их прослойка воды (в зоне контакта) становится всё тоньше и тоньше и, наконец, достигнув минимальной, критической толщины, прорывается. Либо водная прослойка изначально отсутствует (2-й случай). Так или иначе, пузырёк воздуха и твёрдая частица оказываются прочно связанными, образуя флотациионный комплекс.

Краевой угол смачивания θ (тета)1 пузырёк воздуха; 2-твёрдая частица загрязнителя;

3-граница-периметр контакта трёх фаз: поверхность твёрдой частицы воздух- вода

Полное смачивание водой будет при θ = 0°, а полное прилипание к воздушному

пузырьку (т. е. несмачивание водой) при θ = 180°.

Флотационная камера «Аэрофлотор»

1-камера;2-скребок;3-шламоприёмник;

4-скребки для удаления шлама

Эрлифтная флотационная— устройство в виде вертикальной трубы, нижний конец которой погружён в воду. При подаче в нижнюю часть трубы воздуха в трубе образуется смесь воздуха и воды. Поскольку эта смесь легче воздуха, она поднимается по трубе до верхнего её конца.

Схема:1-питающий резервуар;2-трубопровод; 3-аэратор;4 — труба эрлифта; 5 — флотатор

Импеллерный флотатор относится к аппаратам механического диспергирования пузырьков воздуха в сточной воде. При вращении импеллера в воде возникает множество мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки определённой величины: степень измельчения пузырьков, а, следовательно, эффективность очистки зависят от частоты вращения импеллера — чем она больше, тем лучше, но до определённого предела, чтобы не разрушались комплексы «пузырёк—частица».

Сточная вода поступает в приёмный отсек флотационного аппарата и по трубе попадает в импеллер, вращающийся на нижнем конце вала и создающий зону пониженного давления, куда по трубе, в которой размещён вал, засасывается воздух.

1 — камера; 2 — труба;3 — вал; 4 — импеллер