Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Развитие динамических способов фильтрации связано с применением мембранных методов (ультрафильтрация), позволяющих значительно увеличить поверхность раздела жидкость — фильтрующая поверхность. Метод ультрафильтрации в ряде случаев оказывается экономически выгодней, чем обратноосмотический (см. п. 11.3.2), за счет использования гораздо меньших давлений (0,2—1 МПа).
Другое перспективное направление — применение фильтрационных установок флюидного типа (см. п. 10.3.3). Оказывается, при подаче очищаемой воды снизу вверх по мере прохождения сточной воды через фильтрующую загрузку достигается практически такой же эффект фильтрации, как и при продавливании сточной воды сверху. Однако в установке флюидного типа гидравлическое сопротивление практичес-376
ки отсутствует. Не происходит забивания фильтра и автоматизируется система его очистки.
Рис. 59. Принцип действия фильтровальной установки барабанного типа:
1 — фильтрующая сетка; 2 — барабаны, обеспечивающие движение сетки; 3 — чистая вода для промывки сетки; 4 — резервуар сточной воды; 5 — фильтрованная вода
Фильтрационные методы и установки легко сочетаются с методами и установками биофильтрации (см. п. 10.3.1.3).
11.3.2. Физихш-хютческие методы очистки сточных вод
Физико-химические методы применяются для очистки сточных вод от мелкодисперсных (0,1—10 мкм) и коллоидных (0,001—0,1 мкм) примесей, а также от различных ионов, кислот и оснований.
/Для нейтрализации кислых сточных вод применяют соду, аммиак, известь, цементную^ мелочь, мраморную крошку, щелочную золу, шлаки и другие щелочные реагенты. Наибольшее распространение для нейтрализации кислых стоков получила гашеная (Са(ОН)2) и негашеная (СаО) известь. Типичная схема нейтрализатора приведена на рис. 60.
ДлН очистки от мелкодисперсных и коллоидных примесей применяют методы коагуляции и флокуляции. Наиболее широкое применение в практике очистки сточных вод находит коагуляция, основанная на взаимодействии коллоидных и мелкодисперсных частиц с агрегатами, образующимися при введении в воду коагулянтов (солей аммиака, железа и т.д.). Впервые этот метод начали использовать в начале XX в.
5-_
3
377
Рис. 60. Схема нейтрализатора кислых стоков с использованием извести:
1 — кислые воды; 2 — известь; 3 — решетки; 4—нейтрализованные воды
Суть метода заключается в том, что при введении в воду солей А1 (III) и Ге (III) в результате реакций гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды этих металлов, которые в процессе образования захватывают органические и неорганические примеси.
Чаще всего используется сульфат алюминия А12(804)з« 18Н20:
А12(804)3 + 6Н20 —> 2А1(0Н)3 + ЗН2804 (1)
Другой часто применяемый коагулянт - хлорид железа:
ГеС13 + ЗН20 —* Ге(ОН)з + ЗНС1 (2)
Используются также сульфат железа(Ш) и оксид железа(П):
Ре2(804)3 + 2Н20 —> 2Ге(0Н)3 + ЗН2804 (3)
4Ре(ОН)2 + 02 + 2Н20 —> 4Ге(ОН)з (4)
В любом случае в процессе коагуляции в растворе появляется кислота, которую необходимо нейтрализовать, для чего используют карбонаты и гидрокарбонаты.
Помимо гидроксидов образуются и другие продукты гидролиза А1 и Ге. Оптимальным условием для применения А1(ОН)3 является рН 4,5, для Ге(ОН)з - 8.
Образующиеся осадки представляют собой хлопьевидные крупные частицы с рыхлой сетчатой структурой. Влажность их составляет 95—99%, плотность — 1,01—1,03 г/см3 (не превышает 1,2 г/см3). Связывание взвешенных частиц с коагулянтом происходит главным образом за счет ионно-электростатических сил и сил адсорбции.
Для улучшения хлопьеобразования рекомендуется добавлять в воду дисперсные глинистые минералы — бентонит, каолинит, клиноптило-тит и др. В результате применения коагулянтов увеличивается степень минерализации воды. 378
Необходим тщательный контроль процессов удаления остаточного реагента. Кроме того, применение коагуляции сопровождается образованием достаточно объемных осадков. К тому же коагуляция без сочетания с другими методами не позволяет достигнуть глубокой степени очистки.
Метод флокуляции основан на использовании высокомолекулярных веществ для ускорения процесса хлопьеобразования и увеличения скорости осаждения хлопьев. Зачастую флокулянты применяют в сочетании с минеральными коагулянтами. Впервые для очистки природных и сточных вод их начали применять в 30-х годах.
Флокуляция основана на адсорбции макромолекул на поверхности сразу нескольких твердых частиц (с образованием "мостиков" между частицами).
Известно, что поведение частиц в водном растворе зависит от состояния их поверхности, т.е. от числа заряженных и гидрофильных групп и доли поверхности, занятой неполярными группами. Снижение гид-рофильности поверхности частиц путем введения макромолекул, взаимодействующих с этой поверхностью, способствует быстрому осаждению частиц в отдельную фазу. Вытеснение молекул воды на поверхности частиц возникает как при взаимодействии заряженных макромолекул с противоположно заряженной поверхностью, так и в результате гидрофобного взаимодействия и водородных связей между макромолекулами и поверхностью. Наиболее эффективно флокуляция осуществляется при определенном соотношении размеров частиц и макромолекул полимера.
