Физико-химические методы очистки сточных вод - ABCD42.RU

Физико-химические методы очистки сточных вод

Способы очистки сточных вод с использованием химических, биологических и механических средств

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Классификация

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

  1. Механические.
  2. Химические.
  3. Биологические и биохимические.
  4. Физико-химические.

Каждая из перечисленных технологий очистки включает в себя несколько ступеней, требующих применения определенных технических устройств, химикатов и биологически активных препаратов.

Способы очистки сточных вод

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Химические методы очистки сточных вод

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

  1. Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
  2. Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
  3. Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

Биохимические

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

  1. Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
  2. Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

  • аэротенки;
  • биофильтры;
  • аэрофильтры.

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое охранная зона водопровода и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте тут.

А в этой статье http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/ot-zheleza.html вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

Биологические

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

  1. Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
  2. Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

  • Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
  • Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Для удаления фосфора в воду добавляют известь, а также соли алюминия или железа. Фосфор вступает в реакцию, в результате которой образуются выпадающие в осадок соединения.

Физико-химические методы очистки

В данную категорию входят следующие способы:

  1. Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
  2. Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
  3. Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают фильтры для воды. Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в этом материале.

Механические и физические методы

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Отстаивание

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают. К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители). Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке. В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей. Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Читайте также  Характеристика химического элемента №16 (Сера)

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Процеживание

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Фильтрование

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

Видео на тему

Физико-химические методы очистки сточных вод

Под подготовкой стоков к дальнейшему использованию подразумевается их очистка от загрязняющих веществ и различных примесей. Чаще всего для водоочистки применяются физико-химические методики. Они подбираются с учетом структуры загрязнений, сферы деятельности предприятия и особенностей его работы.

Современные проблемы нехватки питьевой воды. Основные источники загрязнения

С каждым годом чистой питьевой воды становится все меньше, при этом основными ее загрязнителями являются предприятия разных сфер деятельности. Организации работают с агрессивными, токсичными веществами, которые в скапливаются в сточных водах. При отсутствии должной водоподготовки использовать стоки в бытовых и, тем более, пищевых целях нельзя, поскольку в них содержатся ПАВы, токсины, соли тяжелых металлов и другие небезопасные для здоровья человека компоненты. Для удаления загрязнений сегодня широко применяются физико-химические методы очистки воды, о которых мы поговорим далее.

Физико-химические методы очистки сточных вод. Классификация способв и методов очистки воды

Физико-химическая обработка предполагает удаление из сточных вод тонкодисперсных и растворенных в них неорганических веществ, разрушение трудноокисляемых и органических соединений. Основные способы:

  • коагуляция;
  • адсорбция;
  • ионный обмен;
  • флотация;
  • экстракция;
  • диализ и др.

Физико-химические методы очистки стоков имеют следующие преимущества:

  1. Глубокая очистка.
  2. Минимальные габариты оборудования.
  3. Эффективное удаление в том числе токсичных неокисляемых веществ.
  4. Максимально автоматизированный рабочий процесс.
  5. Минимальная чувствительность к перепадам нагрузок.
  6. Отсутствие необходимости контроля за работой людей.
  7. Возможность рекупилации веществ.

В целях составления максимально эффективной программы очистка на производствах учитывают санитарные, технические требования, объемное содержание примесей и количество стоков.

Эффективная очистка воды путем коагуляции. Применение химических и электрохимических средств очищения на производстве

Методика очистки сточных вод путем коагуляции состоит в добавлении активных реагентов – это могут быть соли меди, аммония, железа и других веществ. Вредные компоненты в результате такой обработки начинают выпадать в осадок в виде хлопьев. Коагуляция – главная очистная методика на большинстве современных промышленных предприятий всех направлений деятельности. За счет механической обработки стоки становятся агрегативно устойчивыми, а баланс нарушается только при использовании флокулянтов и коагулянтов. При коагуляции осадочные массы в виде хлопьев составляют примерно пятую часть фильтруемых сточных вод. Эффективность очистки составляет не более 95%. Для ускорения процесса в ряде случаев используются специальные тонкодисперсные и эмульгированные вещества.

Отдельная разновидность коагуляции – электрохимическая коагулирование. Для его осуществления применяются железные либо алюминиевые электроды и постоянный ток. Анодный металл после ионизации попадает в воду, в результате чего примеси коагулируют гидроксидами железа либо алюминия. Скорость очистки находится в непосредственной зависимости от концентрации электролита. Химические и электрохимические способы очистки активно применяются на современных производствах.

Физико-химическая очистка сточных вод методом флокуляции

Для очистки стоков путем флокуляции применяется специальное оборудование – а именно флотаторы-отстойники. В их состав входит непосредственно отстойник, камера для флотации, водосборные лотки (кольцевой и радиальный), сатуратор, насос, рециркуляционная линия аэрации. Флокулянты – это высокомолекулярные соединения, в которых молекулы флокулянта контактируют с частичками посторонних примесей, что в итоге приводит к агрегации загрязнений и переходе мелких частиц во взвешенное состояние. Для ускорения выпадения хлопьев в осадок используется также коагуляция.

При добавлении флокулянта в сточных водных массах начинают происходить следующие процессы:

  • в поверхностном слое коллоидных частиц постепенно адсорбируются молекулы коагулянта;
  • частицы флокулянта образуют новую сетчатую структуру;
  • под воздействием сил Ван-дер-Ваальса коллоидные частицы слипаются.

Очистка стоков путем флокуляции не представляет сложностей в реализации – достаточно подобрать оптимальный объем флокулянта, добавить его в воду и забрать механическим методом выпавшие в осадок хлопья. Скорость протекания процессов во многом зависит от последовательности добавления реактивов, силы, частоты перемешивания, температуры и уровня загрязненности воды.

Адсорбция как эффективный реагентный способ очистки воды

Такая методика очистки воды как адсорбция основывается на способности определенных веществ впитывать посторонние примеси. Основные реагенты – бентонитовые глины, цеолиты, торф, активированный уголь, но используются и другие вещества. Главное преимущество методики – высокая результативность, способность удалять из стоков сразу несколько видов загрязнений, рекуперация.

Адсорбционная очистка бывает деструктивной и регенеративной. При регенеративной обработке примеси сначала удаляют из адсорбента, а затем подвергают утилизации. Деструктивная очистка предполагает уничтожение примесей вместе с адсорбентом. В состав сорбционной установки входит 3-5 фильтров, которые располагаются строго в определенной последовательности.

Методы физико-химической очистки: напорная и пневматическая флотация

Флотационная установка состоит из трубы, сосуда, места для оседания пустой породы, стока пены с полезной породой. Главный принцип флотации – образование воздушных пузырьков, которые поднимают содержащиеся в воде примеси наверх с образованием слоя пены (пену легко удалять). Методика имеет высокую эффективность при очистке стоков от волокнистых частиц, нефтепродуктов, масел, пр. Прилипают примеси в зоне раздела двух сред – газообразной и жидкой.

Самая популярная разновидность флотации – напорная. Методика применяется для очистки стоков с концентрацией примесей до 5 г на 1 л. Обогащение пузырьками газов производится под давлением. Качество очистки во многом зависит от числа и размеров пузырьков.

Экстракционный метод

При экстракции примеси особым образом распределяются в смеси жидкостей, которые одна в другой не растворяются. Методика используется для удаления из водных масс органических примесей. В ее основе лежит закон распределения, поскольку в ходе активного перемешивания двух нерастворимых жидкостей любое вещество, которое растворено в одной из них, будет распределяться в соответствие со степенью своей растворимости. После выделения первой жидкости из второй произойдет процесс ее частичной очистки.

В ходе экстракции в жидкость вводится определенное количество экстрагента. Когда примеси накапливаются в экстракционном слое и покидают воду, то экстракт удаляется. Экстрагент должен быть не токсичным, иметь не сложную регенерацию и не образовывать эмульсию в процессе переработки. Для достижения максимальных результатов очистки стоки могут подвергаться экстракции несколько раз подряд, главное для каждой заливки использовать новый экстрагент в одних и тех же количествах.

Сорбционная очистка

Сорбционная очистка сточных вод – самое универсальное решение, кстати, сегодня все чаще говорят о возможности замены биологической очистки более современными сорбционными методиками. Сорбция бывает трех типов:

  • адсорбция – в процессе участвует поверхность твердого поглотителя полностью;
  • абсорбция – поглощенные вещества поступают во внутреннюю часть сорбента за счет процессов диффузного поглощения;
  • хемосорбция – примеси и сорбент вступают в химические реакции.

В качестве сорбентов могут использовать и природные, и синтетические (более пористые) материалы. Сорбенты характеризуются определенной структурой пор и химическим составом. Главный недостаток методики – довольно высокая стоимость ее реализации.

Эвапорация как способ удаления загрязнений из стоков

При водоподготовке с применением методики эвапорации стоки сначала нагревают до температуры кипения, а потом обрабатывают водяным паром (он эффективно забирает летучие примеси). Пар направляется на горячий поглотитель, изымающий загрязняющие вещества, и снова используются для обработки стоков. Главное условие эффективной очистки в данном случае – пар и вода обязательно должны идти друг на друга. Методика экономична, не требует применения реагентов, очистные сооружения имеют простую конструкцию.

Метод ионного обмена

За счет процессов обмена ионитов твердой фазы и ионов, содержащихся в растворе, из сточных вод можно удалять радиоактивные примеси (свинец, ртуть, мышьяк, пр.). Особенно эффективным данный способ является при обработке высокотоксичных соединений. В качестве ионообменного материала могут использоваться природные и искусственные вещества – например, смолы с активными ионными группами.

Мембранный метод очистки (обратный осмос)

Ультрафильтрация предполагает пропускание сточных вод через особую мембрану. В результате создает давление, превышающее осмотическое. Вещества, молекулы которых больше молекул воды, мембрана не пропускает. Результаты очистки определяются в зависимости от типа используемых мембран, их проницаемости, селективности, физической и химической стойкости.

Читайте также  Психологические особенности нехимических зависимостей

Диализ

В ходе диализа полупроницаемая мембрана высвобождает коллоидные растворы и соединения низкомолекулярного типа из высокомолекулярных веществ (низкомолекулярные вещества без особых проблем проходят через мембрану). Обычный диализ имеет вид мешка из полупроницаемого материала, мешок при этом заполняется диализируемой жидкостью и опускается в очищаемую воду. С течением времени содержание диализируемого вещества в растворах уравнивается. Растворитель в мешочке заменяется, после чего производится повторная обработка стоков – любое требуемое до полного их очищения количество раз.

Минус диализа – длительность очистки. Чтобы ускорить процесс, увеличивают активную площадь обработки либо повышают температуру жидкости. Диализ объединяет диффузию и осмос.

Кристаллизация

Ну и последняя в нашем списке физико-химическая методика очистки – это кристаллизация. Она предполагает удаление кристаллов примесей, используется в прудах и водоемах путем выпаривания. Кристаллизация эффективна только при высоком содержании примесей.

Электрохимические методы очистки сточных вод

В отдельную категорию выделим электрохимические методики очистки стоков. Это:

  1. Электрокоагуляция – жидкость пропускают между электродами при воздействии постоянной силы тока. В процессе электрокоагуляции коллоидные частички увеличиваются в размерах за счет ориентации по силовым линиям электромагнитного поля и их объединения. Постоянный ток вызывает процессы электролиза при образовании водородных ионов на катоде, а также растворение анодного металла. Гидроксиды металлов, в свою очередь, захватывают тонкодисперсные, растворенные вещества.
  2. Электорофлотация – очистка сопровождается образованием газов, захватывающих взвешенные примеси. Размерные параметры пузырьков оказывают непосредственное влияние на качество, степень очистки воды. В отличие от обычной флотации, при электролизе пузырьки имеют маленькие размеры и распределяются максимально равномерно.
  3. Электрофоретический метод – идеальный способ изъятия веществ с отрицательным зарядом. Электрическое поле не дает отрицательно заряженным частичкам коагулировать.
  4. Электроосмос – вода под воздействием электрического поля проходит по капиллярам, а все примеси остаются на поверхностях пористых перегородок.

Учтите, что степень загрязнения сточных вод определить визуально невозможно – жидкость может выглядеть достаточно чистой и прозрачной, но при этом будет содержать большое количество вредных или даже опасных для здоровья примесей. Пестициды, тяжелые металлы, радиоактивные элементы, нефть – ВОЗ говорит, что 80% заболеваний развивается именно по причине постоянного употребления некачественной питьевой воды. Поэтому очистка стоков – важная задача, решению которой нужно уделять максимальное внимание. Меланома – одна из опаснейших и самых агрессивных форм рака, которая отличается стремительным ростом опухоли и ее ранним метастазированием.

Физико-химические методы очистки сточных вод

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Физико-химические методы играют существенную роль при обработке производственных сточных вод. Физико-химическая очистка сточных вод включает множество различных способов, которые могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с механическими, биологическими и химическими методами очистки. Она обеспечивает удаление как твердых взвешенных частиц, так и растворенныхпримесей.

Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими имеют ряд преимуществ:

— возможность удаления из сточных вод токсических биохимически неокисляемых органических загрязнений;

— достижение более глубокой и стабильной степени очистки;

— меньшие размеры сооружений;

— меньшая чувствительность к изменениям нагрузок;

— отсутствие необходимости контроля деятельности живых организмов;

— возможность рекуперации различных веществ.

Рассмотрим ниже основные методы физико-химической очистки.

4.1. Коагуляция и флокуляция (очистка сточных вод)

Методы коагуляции и флокуляции широко применяются в технологической практике подготовки и очистки воды.

При обработке природных вод поверхностных источников первой стадией процесса является осветление, которое проводят с применением коагулянтов, иногда совместно с флокулянтами. При работе со сточными водами эти методы используют на второй стадии очистки после осаждения из воды токсичных примесей или для очистки нефте- и маслосодержащих сточных вод.

Производственные сточные воды в большинстве случаев представляют собой слабоконцентрированные эмульсии или суспензии, содержащие коллоидные частицы размером 0,001 – 0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером 0,1 – 10 мкм, а также частицы размером 10 мкм и более. В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более. Мелкодисперсные и коллоидные частицы практически не удаляются. Коллоидные дисперсные частицы не осаждаются и не задерживаются обычными фильтрами. Сточные воды после сооружений механической очистки представляют агрегативно-устойчивую систему.

Коагуляция (реагентный метод) – дестабилизация коллоидных систем загрязнений (физико-химический процесс укрупнения – агломерации мельчайших коллоидных и диспергированных частиц за счет их взаимодействия под действием сил межмолекулярного притяжения и объединения в агрегаты). В результате коагулирования устраняются мутность и цветность воды, может снижаться интенсивность привкусов и запахов.

Для осаждения мельчайших взвешенных и коллоидных частиц к воде добавляют реагенты – раствор коагулянта (чаще всего применяют соли алюминия и железа — сернокислый алюминий А l 2( S О4)3 и хлорное железо FeCl 3, а также соли магния, шламовые отходы и отработанные растворы отдельных производств). Широкое распространение получил сульфат алюминия.

При добавлении в воду солей алюминия или железа образуются положительно заряженные частицы. В ходе реакции гидролиза образуется нерастворимый гелеобразный гидроксид алюминия или трехвалентного железа. В результате реакции коагулянта с солями, содержащимися в воде, образуются хлопья, которые при осаждении увлекают за собой взвеси и коллоидные вещества. Хлопья затем удаляются отстаиванием из нижней части аппарата.

Очистка сточных вод методами коагуляции или флокуляции включает:

— процессы приготовления водных растворов коагулянтов и флокулянтов (осуществляются в специальных баках);

— дозирование растворов в обрабатываемую сточную воду;

— смешение коагулянтов со всем объемом обрабатываемой воды (происходит в смесителях, продолжительность пребывания воды в них составляет 1 – 2 мин);

— хлопьеобразование (осуществляется в камерах хлопьеобразования, в них происходит процесс агломерации мелких хлопьев коагулянта в крупные хлопья). Емкость камеры хлопьеобразования рассчитывается на время пребывания в ней воды от 6 до 30 мин, в зависимости от типа камеры;

— выделение хлопьев из воды (осветление воды производится в горизонтальных, радиальных и вертикальных отстойниках).

Агрегаты, образованные из коллоидных частиц при добавлении коагулянтов, часто имеют размеры, недостаточные для их быстрого осаждения. Для увеличения размеров частиц, для интенсификацииобразования хлопьев гидроксидов алюминия и железа и снижения расхода коагулянтов в раствор добавляют флокулянты.

Флокуляция – разновидность коагуляции, процесс агрегации дисперсных частиц под действием высокомолекулярных органических и минеральных соединений, называемых флокулянтами. Эти соединения в воде образуют макромолекулы, которые адсорбируют гидроксиды коагулянтов, связывая их вместе с примесями в крупные, тяжелые хлопья. Мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием флокулянтов образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.

В качестве флокулянтов используют природные и синтетические органические полимеры, чаще всего полиакриламид, а также крахмал, поливиниловый спирт, диоксид кремния.

Методы коагуляции и флокуляции широко распространены для очистки сточных вод предприятий различных отраслей промышленности: химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, текстильной и других.

Оборудование для очистки сточных вод НПЗ

Физико-химическая очистка

Физико-химические методы наиболее эффективны для очистки сточных вод НПЗ с высоким содержанием примесей в растворенной или коллоидной форме. Физико-химические методы для очистки стоков с эмульгированными нефтепродуктами включают в себя методы коагуляции, флокуляции, электрокоагуляции и электрофлотации, жидкофазного окисления, коалесценции, электромагнитной сепарации и другие.

Наиболее часто в практике нефтехимических производств используются физико-химические методы:

  • коагуляция,
  • флотация,
  • флокуляция.

Коагуляция

Процесс коагуляции используют для увеличения скорости осаждения взвешенных примесей и эмульгированных веществ. В процессе коагуляции под воздействием реагента — коагулянта мелкодисперсные частицы укрупняются и агрегируются. Эффективность удаления примесей коагуляцией максимальна для частиц размерами 1-100 мкм.

При добавлении коагулянта в сточной воде происходит интенсивное хлопьеобразование. Осаждение хлопьев происходит механически, под действием силы тяжести.

Образование хлопьев запускает сопутствующие процессы агрегирования и улавливания коллоидных веществ. Взаимное притяжение между хлопьями коагулянта и примесными частицами объясняется силами электростатического взаимодействия. Процесс коагуляции нейтрализует отрицательный заряд коллоидных частиц, вследствие чего они теряют стабильность.

Читайте также  Развитие медицины и фармации в эпоху ятрохимии

Самый распространенный коагулянт — сульфат алюминия с химической формулой Al₂(SO₄)₃. Широко зарекомендовал себя на практике еще один коагулянт — оксихлорид алюминия (ОХА) с общей формулой Aln(OH)mCl3n-m.

Недостатки реагентной очистки минеральными коагулянтами сточных вод НПЗ:

  • Необходимость добавлять относительно большие дозы коагулянта.
  • В очищенной воде возрастает концентрация сульфат- и хлорид-ионов, что приводит к нежелательным эффектам коррозии сетей водоотведения.
  • В результате химических реакций образуется осадок, который трудно обезвоживается и требует дальнейшей утилизации.

Недостатки минеральных коагулянтов в значительной мере устраняют высокомолекулярными флокулянтами органической или неорганической природы.

Флокуляция

Процесс флокуляции представляет собой агрегацию взвешенных примесей, как в результате «слипания», так и под воздействием частиц реагента — флокулянта. Флокулянт вызывает интенсивное образование и последующее осаждение хлопьев гидроксидов алюминия. Добавление флокулянта позволяет снизить дозу основного коагулянта, увеличить скорость и уменьшить продолжительность процесса осаждения хлопьев.

В практике очистки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов используют флокулянты как природные, так и синтетические:

  • Естественные органические флокулянты— крахмал, целлюлоза, декстрин, эфиры.
  • Из неорганических флокулянтов наиболее распространен диоксид кремния с химической формулой xSiO₂ yH₂O.
  • Синтетические флокулянты — это полимерные вещества, такие как полиакриламид с химической формулой [-CH₂-CH-CONH₂]n , технический полиакриламид и гидролизованный (ГППА).

При выборе конкретной марки флокулянта необходимо учесть его макромолекулярные свойства и природу растворенных в воде примесей.

Очистка нефтесодержащих сточных вод методом флокуляции ведется при рекомендуемой дозе ПАА в 0,75-1,5 мг/л.

Сточные воды НПЗ после коагулирования, можно подвергать дальнейшей очистке в отстойниках.

Наиболее эффективным методом очистки нефтесодержащих сточных вод, лишенным недостатков перечисленных методов, является флотация.

Флотация

Установки напорной флотации могут служить эффективным способом очистки сточных вод заводов по нефтепереработке от растворенных и эмульгированных нефтепродуктов.

В линию неполной рециркуляции потока направляют воздух, который растворяется в воде под избыточным давлением. При падении давления в воде образуются мелкие пузырьки воздуха, которые поднимаются к поверхности, увлекая с собой частицы растворенных примесей. На поверхности камеры пена вместе с загрязняющими веществами образуют слой флотошлама. Удаление флотошлама с поверхности осуществляется специальным скребком.

В процессе флотации тяжелые частицы загрязняющих веществ оседают на дно бункера и легко оттуда удаляются. Осветленные сточные воды после флотации поступают на следующие этапы очистки.

Для интенсификации процесса флотации возможно совмещать его с другими методами очистки, добавляя расчетные дозы коагулянта и флокулянта. Неорганические коагулянты (соли алюминия и железа), подкисляют сточные воды, вследствие чего происходит разрушение эмульгированной нефти. Тот же эффект могут дать некоторые полимерные органические вещества.

Эффективность метода флотации максимальна при очистке сточных вод нефтеперегонных заводов от гидрофобных загрязнителей:

  • нефти,
  • масел,
  • жиров,
  • синтетических моющих средств.

Лабораторные исследования доказали эффективность флотации для очистки нефтесодержащих стоков НПЗ. При анализе метода флотации с коагулянтом сернокислым алюминием выявлено, что конечное содержание нефтепродуктов в очищенной воде составляет 15-25 мг/л. Если в качестве реагента применялись полиэлектролиты, то концентрация нефтепродуктов снижалась до 10-15 мг/л. К сожалению, в практических условиях большинство флотационных установок не способны достичь глубокой очистки стоков нефтеперерабатывающих заводов от нефти.

Современные флотационные установки под маркой Flotomax, производимые компанией Argel, отвечают всем требованиям к очистному оборудованию. Оборудование представлено в широком диапазоне производительности, что позволяет подобрать наиболее оптимальное решение для очистки нефтесодержащих сточных вод.

Электрохимические методы

Электрохимические методы способны составить серьезную конкуренцию химическим и физико-химическим методам очистки стоков НПЗ при соблюдении требуемых условий.

Преимущества данного метода:

  • В процессе очистки образуется меньше осадков, требующих дальнейшей утилизации.
  • Минеральный состав сточных вод не изменяется.
  • Простая технологическая схема процесса.
  • Нет необходимости в реагентном хозяйстве.
  • Производственные установки могут работать в полностью автоматическом режиме.
  • Не требуется значительных площадей для размещения очистного оборудования.

Недостатки электрохимических методов очистки:

  • Капитальные и эксплуатационные затраты на оборудование.
  • Отложение солей на поверхности электродов.
  • В электрохимических процессах выделяются газы, способные образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, что требует устройства противопожарной вентиляции.

Физико-химические методы очистки сточных вод

Под обработкой сточных вод понимается их очищение с целью полнейшего истребления загрязняющих веществ и соединений. Физико химические методы очистки воды практикуют для очищения в промышленных стоках . Знания физики и химии оптимально используются на производстве.

Для выбора способа очищения определяется структура загрязнений на предприятии, как правило, пускается в ход комбинация из различных технологий. К примеру, в сточных водах большинства предприятий содержатся токсичные соединения: соли тяжелых металлов, цианиды, органические вещества. Если необходимо предварительное удаление этих примесей, то используются химические методы очистки сточных вод.

Конкуренцию этим способам составляют электрохимические технологии обработки сточных вод. Химическая методика применяется для улучшения воды, содержащей органику, СПАВ, нефтепродукты, фенол. Технологии входят в группу физико-химическойобработки и являются наиболее приоритетными в промышленном направлении очищения.

Применение физико-химических средств очищения на производстве

К основным физико химическим методам очистки сточных вод на производстве относится:

  • сорбция;
  • обратный осмоc;
  • флотация;
  • нейтрализация;
  • выпаривание;
  • ионообменная очистка;
  • кристаллизация;
  • электрохимическая обработка.

Флотационная очистка сточных вод спроектирована для разрушения нефтепродуктов и других гидрофобных соединений. Поэтому флотация используется для очищения стоков, в водном составе которых наличествуют примеси нефтепродуктов. Технологии флотации продуктивны в устранении поверхностно активных соединений.

Флотационные технологии разделяют на 3 способа:

  1. Флотация при помощи пузырьков, которые образуются механическим разделением воздуха.
  2. Процесс флотации формируется от переизбытка потока воздуха в стоках. Подобный способ разделяется на напорную и вакуумную флотацию.
  3. Электрофлотация.

Возможно совмещение флотационного способа с другими разработками. В основном добавляют коагуляцию и флокуляцию. Неорганические коагулянты подкисляют сточные воды, считается, что такой же эффект дают некоторые полимерные вещества. Средство напорной флотации имеет эффективность у нефтеперерабатывающих заводов.

Применение химических средств очищения на производстве

К основным химическим способам устранения из воды загрязнений относят: нейтрализацию, окисление и восстановление. Химическая очистка воды сильно зависима от расходов реагентов и их стоимости. При этом технология проста и эффективна, применять ее можно даже при большой доле загрязненной воды.

Последние исследования установили, что реагентный метод очистки сточных вод результативно работает при дозировании, а также при правильном подборе коагулянтов и флокулянтов. Но необходим строгий контроль использования реагентов, определение уровня загрязненности и установление химических показателей водного состава. На производствах с применением реагентного очищения обычно используется автоматизированный контроль.

Применение электрохимических средств очищения на производстве

К основным электрохимическим способам относятся: электрокоагуляция, электродиализ, электрофлотация и другие. К установкам данного способа относят аппараты для электрохимической деструкции, электрокоагуляторы, электрофлотаторы.

Электрофлотатор для очистки сточных вод

Устройство электрофлотатор для очистки сточных вод компактно, безотказно и выигрышно при эксплуатации. При этом электрофлотатор легко автоматизируется. Его применение целесообразно использовать в бытовом направлении и промышленных масштабах.

Актуальным является применение электрохимических разработок на нефтеперерабатывающих предприятиях. На НПЗ в больших объемах используется водный поток, поэтому важно оптимально расходовать средства на организацию системы очищения стоков. Прочие методы очистки воды на нпз имеют свои достоинства, но у электромеханического способа следующие преимущества:

  • Минеральные соединения сточной воды не изменяются
  • Образуется небольшая часть отходов, что экономит затраты на утилизацию
  • Отпадает потребность в реагентах
  • Установки способны выполнять работу в автоматическом виде
  • У электрохимической установки простая технология
  • Нет надобности в больших площадях для установки оборудования.

По этой причине электрохимические методы очистки воды относятся к одним из результативных и удобных средств. При этом у электрохимического применения существует несколько недостатков. Это высокие затраты на оборудование, отложение солей на электродах и выделение газов, которые образуют взрывоопасные смеси. Последний пункт требует обязательной установки противопожарной вентиляции.

Путь сточных вод от канализации до водоема: Видео

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: