 |
Физико-химические методы обработки сточных вод.
|
|
|
|
К ним относится:
- экстракция;
- сорбция;
- флотация;
- ионный обмен;
- мембранные методы: обратный осмос, ультрафильтрация, электродиализ;
- электрохимические методы обработки: анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляция, электродиализ и электрофлопуляция;
- термические методы.
Экстракция применяется для очистки стоков от органических веществ, имеющих большую растворимость в органических растворителях, чем в воде.
Очистка состоит из трех стадий:
1) смешение стоков и органического растворителя (экстрагента);
2) разделение экстракцией рафината;
3) регенерация растворителя из экстракции и рафината.
Экстракция применяется для извлечения нефтепродуктов бензолом, для очистки воды от фенолов (растворитель этилацетат).
Сорбция – процесс поглощения вещества твердым телом или жидкостью. Если идет поглощение вещества всей массой жидкого сорбента, процесс называется абсорбцией, если поглощение идет поверхностным слоем (чаще всего твердого сорбента), то это адсорбция, если процесс поглощения происходит с протеканием химических реакций – то это хемосорбция. Сорбенты – это кокс, торф, силикагель, алюмогель, активированные угли. Процесс может быть регенеративный, когда извлеченные вещества утилизируются, и деструктивный, когда извлеченные вещества уничтожаются. Сорбция применяется для очистки стоков в производстве дихлорэтана, бензола, фенола, спиртов, карбонатовых кислот, ПАВ и других.
Флотация – это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз (воздух и жидкость). Процесс обусловлен избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Используется для очистки вод, содержащих ПАВ, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы. Сточные воды продуваются воздухом с образованием комплексов «частица-пузырек», которые затем всплывают и удаляются в виде пены с поверхности обрабатываемой жидкости.
|
|
|
Ионный обмен применяется для извлечения из сточных вод металлов: цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, ванадия, марганца, а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений, радиоактивных веществ. Для извлечения металлов используются катионитные фильтры, цианиды, фенолы извлекаются на анионитных фильтрах. Метод ионного обмена применяется для сточных вод, имеющих небольшой плотный осадок (менее 1000 мг/кг).
Когда величина загрязнений будет составлять порядка 3-5 г/кг, используют мембранные методы: обратный осмос и ультрафильтрацию. Обратным осмосом и ультрафильтрацией называют процессы фильтрования через полупроницаемые мембраны под действием давления превышающего осмотическое (равновесное). Мембраны пропускают молекулы растворителя (воды), задерживая растворенные вещества.
При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых не превышают размеров молекул растворителя. При ультрафильтрации размеры частиц на порядок больше, например, при обратном осмосе диаметр задерживаемых частиц от 0,0001 до 0,001 мкм, а при ультрафильтрации от 0,001 до 0,02 мкм, при этом и давление необходимое для процесса при обратном осмосе 6-10 МПа, а для ультрафильтрации 0,1-0,5 МПа. Наибольшее применение получили ацетилцеллюлозные мембраны (применяются для обоих процессов, только для ультрафильтрации мембрана имеет более крупные поры). Конструктивно аппараты различаются способом размещения мембран: с плоскими фильтрующими элементами, с трубчатыми фильтрующими элементами, с рулонными фильтрующими элементами.
|
|
|
Электродиализ – это вариант метода ионного обмена, в котором слой ионита заменен специальными ионообменными мембранами, а движущей силой процесса является внешнее электрическое поле.
Анодное окисление, катодное восстановление используются для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, которые восстанавливаются на катоде (свинец, ртуть, медь, хром), а методы окисления используются для очистки стоков от цианидов, аминов, меркаптанов.
Термические методы обезвреживания используются для сжигания твердых, жидких и газообразных отходов. Самым трудным является сжигание твердых отходов. Обезвреживание твердых отходов.
Твердые отходы, содержащие органические и неорганические токсичные вещества, могут утилизироваться в специальных печах.
Печи должны обеспечивать:
1) хорошее перемешивание отходов в процессе сжигания;
2) поддержание достаточно высоких температур для обезвреживания токсичных компонентов.
Применяют следующие виды печей: камерные, барабанные, многоподовые, циклонные, с псевдоожиженным слоем.
При сжигании твердых отходов существует несколько температурных зон:
- зона подсушивания (снижения влажности);
- зона подготовки отходов к сжиганию, где отгоняется 25-30 % летучих органических отходов;
- зона зажигания;
- зона горения;
- зона дожигания;
- зона выжигания.
Деление на эти зоны условно. Псевдоожиженный слой обеспечивает хорошее перемешивание, равномерные температуры и поэтому хорошее устойчивое горение. В камерных и барабанных печах требуется интенсивное перемешивание во избежание образования оплавов и забивания ими решеток.
Перспективным методом обезвреживания является пиролиз. Процесс идет практически без окислителя в специальных вращающихся вертикальных печах при температурах 300-900ºС. Нагрев производится с помощью энергии электрической дуги или токов высокой частоты. Газы, образованные при пиролизе, могут служить сырьем для промышленности органического синтеза или топливом. Твердый остаток может использоваться в качестве наполнителя при производстве резинотехнических или пластмассовых изделий.
Термическое обезвреживание газообразных отходов.
Если 
, то газы сжигают в факеле. Если 
, необходима добавка топлива. Газы могут содержать инертные примеси, тогда необходимо добавлять в газ топливо, обеспечивая хорошее перемешивание. Газы могут быть взрывоопасны, тогда печь, в которой производится их сжигание, в целях безопасности должна заглубляться в землю. Если нет самоподдержания горения, то используют каталитическое горение. В качестве катализаторов используют металлы или соли металлов на каких-либо носителях (цеолит, каолин, активированный уголь).
|
|
|
|
|
|
