Физико-химические способы очистки воды. Чем характеризуются данные способы очистки сточных вод?

Физико-химические способы очистки воды. Чем характеризуются данные способы очистки сточных вод?

На этапе физико-химической очистки из сточных вод удаляются коллоидные и мелкодисперсные частицы. Это нерастворимые примеси размером 1-1000 нм.

Также метод эффективен для очистки сточных вод от:

• некоторых щелочей;
• кислот;
• ионов;
• для разрушения трудноокисляемых и органических соединений.

Способы из физико-химической группы применяются самостоятельно или комбинируются с механическими, химическими и биологическими.

Особенности! Для реализации физико-химического этапа очистки не нужно создавать определенные условия, как этого требуют биологические методы.

Установки для улучшения качества воды без перебоев работают при:

• низких температурах жидкости;
• изменении рН;
• непостоянстве органических;
• гидравлических нагрузок.

Преимущества физико-химических методов:

• Оперативный запуск очистных сооружений после их возведения или перерыва в работе.
• Быстрая и стабильная очистка сточных вод, особенно если сравнивать с биологическим этапом.
• Автоматизированный процесс – человек принимает минимальное участие в контроле оборудования.
• Очистка от 80-99% загрязнений , которые не улавливаются при механической фильтрации (процент зависит от конкретного способа).
• Возможность рекуперации некоторых отходов – улавливания и возвращения в рабочий цикл.

Недостатки физико-химических способов:

• Высокоэффективные методы очищения(например, обратный осмос, абсорбция, ионный обмен) являются дорогими.
• При реализации дешевых способов (коагуляция, флокуляция) образуется много побочных продуктов и требуется доочистка воды.
• Электрофлотация, электрокоагуляция, электрофорез требуют больших затрат энергии.

Физические методы очистки воды

Физические методы очистки воды можно назвать первыми в данной сфере. Изначально жидкости очищались их проливанием через различные сита, песок, различные сыпучие материалы, на которых оседали посторонние примеси. Современные фильтрующие системы, работа которых основывается на физических взаимодействиях, способны делать это быстрее и без участия человека.

Методы физической очистки

На сегодняшний день существует множеств физических методов очистки воды. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Чтобы выбрать наиболее подходящий, самые эффективные из них нужно рассмотреть подробнее.

Обеззараживание с помощью ультрафиолета

С давних времен известно обеззараживающее воздействие ультрафиолета. Установка для очистки воды в этом случае состоит из нескольких ламп, который создают данного излучение. Сами лампы погружаются в кварцевые чехлы, за счет чего они не остывают. На качество очистки жидкости с помощью ультрафиолета влияет ее прозрачность. Из-за этого, прежде чем приступать к обработке воды излучением, необходимо выполнить ее механическую фильтрацию, убрать мутность. Чтобы процесс обеззараживания проходил максимально эффективно, жидкость должна перемешиваться.

Механическая фильтрация

Наиболее простой и доступный физический метод очистки сточных вод, жидкости из скважин, колодцев. Суть подобных способов заключается в том, что посторонние частицы отсеиваются мембранами с различными размерами отверстий. Вода проходит через одну или несколько мембран, очищается от крупного и мелкого мусор, частиц грязи, песка, глины.

Механическими фильтрами оснащаются все системы, которые откачивают воду из искусственных и естественных водоемов. Если говорить о бытовом использовании, в частных домах и квартирах часто устанавливаются фильтры предварительной очистки, работа которых основывается на механической фильтрации.

Обратный осмос

Принцип работы системы обратного осмоса основывается на фильтрации воды через обратноосмотическую мембрану. Такой фильтр пропускает жидкость, но задерживает на себе мельчайшие частицы посторонних примесей, различные химические элементы. Одновременно с этим, мембрана отсеивает как вредные, так и полезные вещества, которые содержатся в воде.

После фильтрации жидкости через обратный осмос, получается вода высочайшего качество очистки, которая по своим свойствам и составу очень похожа на дистиллированную. Чтобы система работала максимально эффективно, перед ней должен быть расположен фильтр, который заполнен активированным углем.

Для получения качественной питьевой воды, которая будет обладать необходимыми минералами, полезными компонентами, обратноосмотическая установка должна работать совместно с минерализатором. В противном случае жидкость будет неприятна на вкус.

Ультразвуковое обеззараживание

Принцип работы установок ультразвукового обеззараживания основывается на процессе кавитации. За счет воздействия высокочастотного звука на воду, образуются сильные колебания, жидкость начинает “кипеть”. Благодаря перепадам давления, клеточные оболочки различных микроорганизмов разрываются, они погибают.

Данный метод очистки имеет высокую эффективность, однако, оборудование для ультразвукового обеззараживания дорогостоящее, требует знаний по настройке.

Сорбция

Процесс сорбции – это поглощение различных примесей из жидкости специализированными твердыми телами, так называемыми “сорбентами”.

Для очистки воды применяются специализированные сорбционные фильтры. Они представляют собой пустые емкости, которые заполняются сорбентами. Если правильно подобрать чистящие вещества, можно удалить из воды различные вредные примеси и растворенные газы. Наиболее популярный сорбент, который используется для заполнения подобных фильтров – активированный уголь.

Электроимпульсное обеззараживание

Суть данного метода очистки воды заключается в том, что через жидкость пропускаются электрические разряды, за счет чего создается ударной волна, которая уничтожает различные болезнетворные микроорганизмы. Данный способ имеет высокую эффективность даже при работе с очень мутной жидкостью. Эффективно устраняет спорообразующие и вегетативные бактерии. Главный недостаток данного процесса – высокая стоимость.

Термическое обеззараживание

Ранее – наиболее популярный способ очистки трубопроводной воды в быту. Жидкость доводится до закипания, благодаря сильному нагреву погибает болезнетворная микрофлора. Другие преимущества кипячения – уменьшение содержания растворенных газов в жидкости, снижение жесткости. Главный недостаток термического обеззараживания – спустя 24 часа вода может быть снова заражена болезнетворными микроорганизмами.

Наиболее эффективный способ очистки воды для бытовых нужд – установка многоступенчатого обратноосмотического оборудования. Важно убедиться в том, чтобы последней ступенью такой системе был минерализатор.

Химическая очистка воды это. Химическая очистка воды также называется «умягчением».

В необработанной воде в больших количествах содержатся различные соли. При использовании такой воды в доме и промышленности, соли оседают на внутренних поверхностях используемого сантехнического оборудования, бытовой техники (стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, насосное оборудование, чайники, утюги), посуды, трубопроводов. Это явление хорошо демонстрируется при кипячении неочищенной воды в чайнике при появлении белого налета на стенках нагревательного прибора.

Химическая очистка воды предохраняет организм человека от засорения солями, также как и бытовую технику – введением реагентов, взаимодействующих с солями. Оборудование для химической очистки делится на две группы: дозирующие устройства и ионообменные установки. Дозатор, в настоящее время чаще всего автоматический, крепится непосредственно на трубопровод подвода воды, впрыскивание активного вещества производится согласно установленной программе добавок. При понижении уровня реагента до минимальной отметки, предусматриваются звуковая или световая сигнализации, как видно, обслуживание таких приборов довольно несложное. Ионообменная установка может быть любых размеров, зависящих от конкретной необходимости очистки определенных объемов воды. В основе технологии лежит замещение ионов металла в воде на ионы синтетических ионообменных смол (например, замещение ионов кальция на ионы натрия). Ионообменные смолы обладают хорошей способностью к регенерации, то есть восстановлению своей основной функции.

Биологические способы очистки воды. Аэротенки и метатенки

Аэротенки отличаются более сложным устройством, чем биофильтры. Здесь биологическая очистка воды осуществляется при обязательной принудительной аэрации. Перед поступлением в аэротенк водный раствор перемешивают с активным илом, а затем пропускают через взвесь воздушный поток. Воздух насыщает воду кислородом, активизирует процессы окисления и разложения загрязнителей, способствует постоянному перемешиванию раствора. Если вместо воздуха аэрацию проводить кислородом, эффективность биологической очистки воды возрастает в разы, а такие установки носят название окситенки.

Бескислородная биологическая очистка сточных вод анаэробными микроорганизмами чаще всего проходит в метантенках. Главной особенностью процесса является отсутствие необходимости осуществлять аэрацию. А в качестве побочного продукта в результате химических процессов окисления и питания анаэробных организмов образуется биогаз. В резервуар метатенка подается концентрированный осадок из отстойников. Там он подвергается брожению. Для ускорения процесса используют повышение температуры до 35°С при мезофильном брожении, и до 55°С при термофильном. Процесс бескислородной очистки вод достаточно сложный, проходит в несколько этапов и заканчивается получением чистой воды и метана - дружественного для экологии топлива.

После механической и биологической очистки воды на выходе формируются разные осадки органических соединений. Это крупные частицы, оседающие на фильтрах, осадок из первичных отстойников, активный ил или биологическая пленка, образующиеся в устройствах аэробной биологической очистки воды. После измельчения такие отходы отправляются в специальный проток перед первичными отстойниками, улавливаются ими и перемещаются в сырой осадок. Суммарное количество осадков находится в пределах 1% объема обрабатываемой воды, из них 50 - 75% составляет активный ил.

Есть методики, использующие активированный уголь для увеличения эффективности биологической очистки вод. Его добавляют в воду на входе в аэротенки в количестве 150 - 250 мг/л или в адсорбер с принудительной аэрацией. Этот способ достаточно перспективен, так как повышает качество очистки воды и позволяет уменьшить габариты очистных установок на 20 - 30%.

Физико-химические методы очистки бжд. Физико-химическая очистка

Физико-химические методы очистки достаточно разнообразны и высокоэффективны. Они используются для удаления из сточных вод монодисперсных взвешенных частиц, растворимых газов, минеральных и органических веществ. К ним относятся: реагентная очистка (нейтрализация, хлорирование, озонирование, коагуляция и т. д.), экстракция, флотация, сорбция, эвапорация, ионообменные и электрохимические методы, гиперфильтрация, кристаллизация и др.

Коагуляция — это процесс введения в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и т. п.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются. Коагуляция широко применяется для очистки сточных вод предприятий химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой и текстильной отраслей промышленности. В процессе механической очистки из сточных вод удаляются частицы размером более 10 мкм, а мелкодисперсные и коллоидные агрегаты в них остаются. Производственные сточные воды, прошедшие сооружения механической очистки, представляют собой агрегативно устойчивую систему. При введении в сточную воду коагулянтов или коагулянтов совместно с флокулянтами агрегатная устойчивость нарушается, образуются более крупные агрегаты частиц (хлопья), которые удаляются из сточных вод механическими методами (рис. 7.28). Расход коагулянта зависит от его вида, а также состава и требуемой степени очистки сточных вод и составляет 0,1—5 кг на 1 м³сточных вод.

Источник: https://avtonomnaya-kanalizaciya.aystroika.info/novosti/fiziko-mehanicheskie-metody-ochistki-stochnyh-vod-2-mehanicheskie-i-fiziko-himicheskie

Физико-химические методы очистки сточных вод кратко. 1. Химическая очистка сточных вод

Химическая или реагентная очистка производственных сточных вод может применяться как самостоятельный метод перед подачей производственных сточных вод в систему оборотного водоснабжения, спуском их в водоем или городскую канализационную сеть. Химическую очистку в ряде случаев целесообразно использовать перед биологической или физико-химической очисткой. Химическая обработка находит применение для дезинфекции и обесцвечивания производственных сточных вод или извлечения из них различных компонентов .

Нейтрализация. В технологических процессах производственные сточные воды содержат щелочи NaOH, КОН, кислоты HCl, H₂SO₄, H₃PO₄, а также соли металлов, образованных на основе кислот или щелочей. Эти воды приводят к коррозии материалов канализационных сооружений, нарушают биохимические процессы в биологических окислителях и водоемах, образуют соли тяжелых металлов. Наиболее агрессивными являются кислые и щелочные стоки, которые необходимо подвергать нейтрализации. В результате нейтрализации в водных растворах происходит реакция между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксида, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях, с образованием молекулы воды и гидроксида металлов. В результате рН среды приближается к 7. Указанные реакции и способы нейтрализации подробно рассмотрены в главе 1. Здесь же рассмотрим расчет расхода реагентов.

Расход щелочного (кислого) реагента на нейтрализацию 1 т кислоты (щелочи), содержащейся в сточных водах, определяется по формуле

(3.17)

где С – концентрация кислоты (щелочи) или солей металлов, содержащихся в сточной воде, кг/м³;

M ₁ – молекулярная масса щелочного (кислого) реагента, г-моль;

М ₂ – молекулярная масса кислоты (щелочи) или солей металлов, содержащихся в сточной воде, г-моль.

В качестве реагента для нейтрализации используют любые щелочи, кислоты или их соли (NaOH, KOH, H₂SO₄, известняк, доломит, мел, мрамор, магнезит, сода и др.).

Процессы нейтрализации осуществляют в специальных реакторах, оборудованных перемешивающим устройством, и при необходимости проветривания–системой вытяжной вентиляции. Расчет реакторов достаточно подробно изложен в книге .

Кроме нейтрализации к химическим методам очистки относятся осаждение, окисление и электрохимическая обработка. Химизм этих процессов рассмотрен в главе 1.

Электрохимическая обработка широко используется для очистки сточных вод от шестивалентного хрома. Технология очистки основана на пропускании постоянного электрического тока через сточную воду, находящуюся в открытых или закрытых электролизных ваннах, в которых размещены попеременно чередующиеся стальные аноды и катоды. При этом сточная вода не должна содержать механические примеси с гидравлической крупностью (скоростью осаждения или всплывания) более 0,0003 м/с и концентрацией более 0,05 кг/м³. Очистка сточных вод от соединений шестивалентного хрома основана на реакции восстановления бихромат- и хромат-ионов ионами трехвалентного железа. Трехвалентное железо образуется при электролитическом растворении анода и при окислении гидроксида Fe(ОН)₂, возникающего в сточной воде при взаимодействии ионов Fe²⁺и ОН^–(при рН ≥ 5,5).

В промышленных условиях биохимическую очистку сточных вод от соединений хрома проводят на установках, использующих в качестве питательной среды городские бытовые сточные воды со средним значением БПК 0,1 г/л. На рис. 3.17. представлена схема установки биохимической очистки хромсодержащих сточных вод гальванического цеха. Бытовые сточные воды с расходом 0,023 м³/с из отстойника 1 насосом подают в смеситель 2 , куда одновременно поступают хромсодержащие (до 85 мг/л) сточные воды с расходом 0,013 м³/с и активный ил, содержащий бактерии рода Pseudomonas. Из смесителя сточные воды с активным илом поступают в биовосстановители 3 , где происходит процесс биохимического восстановления хроматов с образованием гидроксида хрома. Процесс восстановления идет при постоянном перемешивании смеси и поддержании активного ила во взвешенном состоянии. Из биовосстановителей сточная вода поступает в отстойник 4 , отстаивается и очищенная от хрома направляется в резервуар 5 . В этот же резервуар сбрасывается избыточный активный ил с гидроксидом хрома и осадок сточных вод из отстойника 1 . Осевший активный ил из отстойника 4 перекачивается в смеситель 2 для поддержания в биовосстановителях концентрации, равной 7 г/л. Из резервуара 5 сточная вода перекачивается в канализацию и далее поступает в биологические установки станции водоочистки, где в первичных отстойниках осаждается гидроксид хрома.

Физический метод очистки сточных вод. Химический способ

Очистка сточных вод при помощи реактивов осуществляется, когда нет времени на длительное отстаивание или фильтрацию жидкости. Также химический способ подходит для тех случаев, когда процесс отделения загрязнений сложный, многоэтапный. Целесообразно применить химреактивы, чтобы способствовать преобразованию веществ и фракций. Компоненты разрушаются или трансформируются – происходит распад на более простые.

Процесс может проходить при отсутствии признаков, но чаще выпадает осадок – это хлопья, они легче твердых фракций, которые ранее содержались в стоках, менее плотные, а потому проще очистить жидкость. Такие включения удаляются обычным фильтром, мелкоячеистой решеткой.

Следует правильно подбирать химические реактивы, если это правило не выполняется, возникает непредсказуемая реакция, сопровождаемая образованием газов, пены, новых соединений. Но при использовании подходящих веществ можно удалить из стоков до 95% нерастворимых компонентов, до 25% растворимых веществ.

Физико-химический способ

Технологии, основанные на одновременном применении физических и химических способов, повышают эффективность очистки сточной жидкости. Можно отделять компоненты, не подверженные окислению или разрушению. Это органические, неорганические, мелкодисперсные вещества.

Доступные способы.

1. Коагуляция : позволят объединить более мелкие частицы в крупные образования, это повышает эффективность работы фильтрующих приспособлений, оборудования, сооружений.
2. Озонирование : процесс, сопровождающийся образованием озона из кислорода, вследствие этого происходит окисление сторонних веществ.
3. Воздействие ультразвуком : метод используется для очистки твердых тел, которые сильно загрязнены, под действием ультразвуковых волн создаются акустические течения, радиационное давление, обеспечивается акустокапиллярный эффект, благодаря этому от поверхностей отделяются сложные загрязнения.
4. Экстракция : различают двух-, трехслойные экстракции, основа процесса – переработка с упрощением процесса электрохимического извлечения токсичных компонентов.
5. Сорбция : метод применяется для работы с нейтральными и агрессивными средами, действует в структуре сорбционного материала, нужный результат получают благодаря процессу адсорбции и механического задержания.
6. Ионообменные смолы : нерастворимые вещества, которые взаимодействуют с ионами раствора, удаляют загрязняющие компоненты.

Источник: https://avtonomnaya-kanalizaciya.aystroika.info/stati/metody-ochistki-promyshlennyh-stochnyh-vod-metody-ochistki-proizvodstvennyh-stokov-ot