Файл: 1. Источники загрязнения внутренних водоемов 2 Методы очистки сточных вод 7.docx
Добавлен: 03.05.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Коагуляция- это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты - более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего числа в объеме дисперсионной среды (в нашем случае - жидкости). Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных - гетерокоагуляцией.
Методы коагуляции широко распространены для очистки сточных вод предприятий химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, текстильной и других отраслей промышленности. Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: вида коллоидных частиц, их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов и других примесей; величины электрокинетического потенциала.
Для очистки производственных сточных вод применяют различные минеральные коагулянты: сульфат алюминия, железный купорос, гидроксид железа, хлорид железа, хлорид магния, сульфат магния. Кроме названных коагулянтов для обработки сточных вод могут быть использованы различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси, шлаки, содержащие диоксид кремния.
Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений рН среды: большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава: способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.
Количество коагулянта, необходимое для осуществления процесса коагуляции, зависит от вида коагулянта, расхода, состава и требуемой степени очистки сточных вод и определяется экспериментально.
Образующиеся в результате коагуляции осадки представляют собой хлопья размерами от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.
Для обесцвечивания высококонцентрированных и интенсивно окрашенных вод расходы коагулянтов достигают 1-4 кг/м³; объем осадка, получающегося в результате коагуляции, достигает 10-20% объема обрабатываемой сточной воды. Значительный расход коагулянтов, большой объем получающегося осадка, сложность его обработки и последующего складирования, увеличение степени минерализации обрабатываемых сточных вод не позволяют в большинстве случаев рекомендовать коагуляцию как метод самостоятельной очистки. Коагуляционный метод очистки применяется в основном при небольших расходах сточных вод и при наличии дешевых коагулянтов.
Очистка сточных вод флокуляцией. Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.
В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта.
Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.
Очистка сточных вод методом жидкостной экстракции. Экстракцией называют процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твёрдых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). В основе метода жидкостной экстракции лежит массообменный процесс, протекающий с участием двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество. Для повышения скорости процесса исходный раствор (сточную воду) и экстрагент приводят в тесный контакт. В результате взаимодействия фаз получается экстракт – раствор извлекаемого компонента в экстрагенте, и рафинат – остаточно исходный раствор (очищенная сточная вода), из которого с той или иной степени полноты удалён экстрагируемый компонент.
Полученные жидкие фазы (экстракт и рафинат) отделяют друг от друга отстаиванием, центрифугированием или другим механическим способом. После этого производят извлечение экстрагируемого вещества из экстракта с целью возврата экстрагента в процесс экстракции путём реэкстракции другим растворителем, а также выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием или осаждением.
Ионнообменная очистка. Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, кадмия и т.д.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений. Этот метод очистки позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды.
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, и другие ионы, присутствующие в растворе (сточной воде). Вещества, составляющие твердую фазу, носят название ионитов. Они практически не растворимы в воде.
Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым.
К электрохимическим методам очистки сточных вод относятся электрохимическое окисление и восстановление, электрокоагуляция, электрофлотация и электродиализ.
Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных (в том числе эмульгированных) примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например, ПАВ. Такой процесс называют пеной сепарацией или пенным концентрированием.
Процесс очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсных частиц флотацией заключается в образовании комплексов частица - пузырьки, всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося слоя с поверхности воды.
В соответствии с методами получения пузырьков воздуха (или любого другого газа) в воде существуют следующие способы флотационной очистки сточных вод:
1) флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинками-импеллерами, форсунками с помощью пористых пластин и каскадным методом);
2) флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная);
3) электрофлотация.
Достоинствами электрофлотации является непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-99%), возможность рекуперации выделяемых веществ.
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические и термические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Практическое применение находят способы электрохимической очистки стоков, содержащие стоки металлов, кислот и щелочей, которые позволяют одновременно с очисткой извлекать и использовать основную массу ценных продуктов.
[1]. Саблина О.А., Экология и охрана окружающей среды. – М.: ФЛИНТА, 2018. – 104с.
[2]. Дьякова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И., Основы экологии и охрана природы. – СПб.: Лань, 2020. – 288с. – URL: https://e.lanbook.com/reader/book/136168/#2
[3]. И. Б. Яцков., Экологические основы природопользования. – СПб.: Лань, 2020. — 224 с. – URL: https://e.lanbook.com/book/138168
[4]. Методы очистки сточных вод. URL: https://acs-nnov.ru/ochystka-stochnyh-vod.html (дата обращения 25.05.2020)
[5]. Очистные сооружения: виды очистки сточных вод. URL: https://vodproektstroy.ru/ochistnye-sooruzheniya/ (дата обращения 25.05.2020)
[6]. Другов, Ю. С. Анализ загрязненной воды. — Москва: Лаборатория знаний, 2020. — 681 с. — URL: https://e.lanbook.com/book/135482 (дата обращения 25.05.2020).
Методы коагуляции широко распространены для очистки сточных вод предприятий химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, текстильной и других отраслей промышленности. Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: вида коллоидных частиц, их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов и других примесей; величины электрокинетического потенциала.
Для очистки производственных сточных вод применяют различные минеральные коагулянты: сульфат алюминия, железный купорос, гидроксид железа, хлорид железа, хлорид магния, сульфат магния. Кроме названных коагулянтов для обработки сточных вод могут быть использованы различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси, шлаки, содержащие диоксид кремния.
Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений рН среды: большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава: способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.
Количество коагулянта, необходимое для осуществления процесса коагуляции, зависит от вида коагулянта, расхода, состава и требуемой степени очистки сточных вод и определяется экспериментально.
Образующиеся в результате коагуляции осадки представляют собой хлопья размерами от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.
Для обесцвечивания высококонцентрированных и интенсивно окрашенных вод расходы коагулянтов достигают 1-4 кг/м³; объем осадка, получающегося в результате коагуляции, достигает 10-20% объема обрабатываемой сточной воды. Значительный расход коагулянтов, большой объем получающегося осадка, сложность его обработки и последующего складирования, увеличение степени минерализации обрабатываемых сточных вод не позволяют в большинстве случаев рекомендовать коагуляцию как метод самостоятельной очистки. Коагуляционный метод очистки применяется в основном при небольших расходах сточных вод и при наличии дешевых коагулянтов.
Очистка сточных вод флокуляцией. Одним из видов коагуляции является флокуляция, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.
В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта.
Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.
Очистка сточных вод методом жидкостной экстракции. Экстракцией называют процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твёрдых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов). В основе метода жидкостной экстракции лежит массообменный процесс, протекающий с участием двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество. Для повышения скорости процесса исходный раствор (сточную воду) и экстрагент приводят в тесный контакт. В результате взаимодействия фаз получается экстракт – раствор извлекаемого компонента в экстрагенте, и рафинат – остаточно исходный раствор (очищенная сточная вода), из которого с той или иной степени полноты удалён экстрагируемый компонент.
Полученные жидкие фазы (экстракт и рафинат) отделяют друг от друга отстаиванием, центрифугированием или другим механическим способом. После этого производят извлечение экстрагируемого вещества из экстракта с целью возврата экстрагента в процесс экстракции путём реэкстракции другим растворителем, а также выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием или осаждением.
Ионнообменная очистка. Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, кадмия и т.д.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений. Этот метод очистки позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды.
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, и другие ионы, присутствующие в растворе (сточной воде). Вещества, составляющие твердую фазу, носят название ионитов. Они практически не растворимы в воде.
Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым.
-
Электрохимические методы
К электрохимическим методам очистки сточных вод относятся электрохимическое окисление и восстановление, электрокоагуляция, электрофлотация и электродиализ.
Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных (в том числе эмульгированных) примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например, ПАВ. Такой процесс называют пеной сепарацией или пенным концентрированием.
Процесс очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсных частиц флотацией заключается в образовании комплексов частица - пузырьки, всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося слоя с поверхности воды.
В соответствии с методами получения пузырьков воздуха (или любого другого газа) в воде существуют следующие способы флотационной очистки сточных вод:
1) флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинками-импеллерами, форсунками с помощью пористых пластин и каскадным методом);
2) флотация пузырьками, образующимися из пересыщенных растворов воздуха в воде (вакуумная, напорная);
3) электрофлотация.
Достоинствами электрофлотации является непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, большая скорость процесса по сравнению с отстаиванием, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-99%), возможность рекуперации выделяемых веществ.
Заключение
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические и термические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Практическое применение находят способы электрохимической очистки стоков, содержащие стоки металлов, кислот и щелочей, которые позволяют одновременно с очисткой извлекать и использовать основную массу ценных продуктов.
Список использованной литературы
[1]. Саблина О.А., Экология и охрана окружающей среды. – М.: ФЛИНТА, 2018. – 104с.
[2]. Дьякова Н.А., Гапонов С.П., Сливкин А.И., Основы экологии и охрана природы. – СПб.: Лань, 2020. – 288с. – URL: https://e.lanbook.com/reader/book/136168/#2
[3]. И. Б. Яцков., Экологические основы природопользования. – СПб.: Лань, 2020. — 224 с. – URL: https://e.lanbook.com/book/138168
[4]. Методы очистки сточных вод. URL: https://acs-nnov.ru/ochystka-stochnyh-vod.html (дата обращения 25.05.2020)
[5]. Очистные сооружения: виды очистки сточных вод. URL: https://vodproektstroy.ru/ochistnye-sooruzheniya/ (дата обращения 25.05.2020)
[6]. Другов, Ю. С. Анализ загрязненной воды. — Москва: Лаборатория знаний, 2020. — 681 с. — URL: https://e.lanbook.com/book/135482 (дата обращения 25.05.2020).