Методы и оборудование для очистки сточных вод.

Методы очистки сточных вод можно разделить на регенерационные и деструктивные. В регенерационных методах примеси извлекаются из воды без разрушения с целью их дальнейшего использования (утилизации), захоронения или перевода в нетоксичные вещества. В деструктивных методах примеси разрушаются непосредственно в сточной воде(СВ).

К растворённым примесям относятся органические вещества (пестициды), ПАВ (поверхностно- активные вещества), ингибиторы коррозии и др.; частично растворяются нефть и нефтепродукты – масла, смазки и т.п.). Из органических веществ наибольшую опасность представляют ионы металлов (свинец, ртуть, хром, никель, цинк и др.). Для очистки недиссоциированных примесей (органических) применяются следующие методы: сорбционный, окислительный, электрохимический и др.

Для очистки от диссоциированных веществ (электролитов) применяют ионный обмен, электродиализ, обратный осмос, химические осаждения и другие методы.

Метод ионного обмена.

Для очистки СВ этим методом используют ионообменные смолы (иониты). Органические иониты – это высокомолекулярные соединения, содержащие подвижные ионы, способные обмениваться на ионы пропускаемых через иониты растворов. При этом, если обмениваются катионы, иониты называются катионитами, а при обмене анионов – анионитами.

Ионный обмен нашел применение при извлечении токсичных катионов тяжелых и цветных металлов из СВ гальванических цехов, удалении катионов кальция и магния при подготовке питательной воды для парогенераторов.

Метод ионного обмена экономически целесообразен при концентрации растворенных солей до 1,5 г/л.

Мембранные методы очистки сточных вод.

Эти методы осуществляются с помощью полупроницаемых мембран и основаны на том, что некоторые компоненты системы проходят через мембрану медленнее других или совсем задерживаются ею.

ОБРАТНЫЙ ОСМОС – представляет собой процесс, основанный на фильтрации под давлением (3 - 8 МПа) через полупроницаемую мембрану, пропускающую воду и задерживающую молекулы или ионы растворенного вещества. В основе метода лежит явление осмоса – самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану (рис.1).

 

Рис.1. Принципиальная схема установки обратного осмоса.

        1. подача загрязненной воды;

        2. ёмкость;

        3. полупроницаемая перегородка;

        4. отвод очищенной воды;

        5. отвод рассола.

Вода подается в ёмкость 2, разделенную полупроницаемой перегородкой: через нее продавливается вода, но задерживаются растворенные вещества. При использовании данного метода очистки, СВ должны быть очищены от механических примесей.

СВ подают под давлением 3 – 8 МПа. Материалами для мембран служат металлическая фольга, керамика, стекло, но в большинстве случаев используются полимерные органические материалы (ацетат – целлюлоза).

Электродиализ.

В этом методе удаление ионов из воды осуществляется под действием электрического поля и при прохождении через анионитовые и катионитовые диафрагмы (рис.2). В электродиализаторе протекает электролиз воды:

на катоде: 2H₂O+2e→H₂+2OH^-

на аноде: 2H₂O-4e→O₂+4H⁺

Рис.2. Схема электродиализатора.

       1. катод;

       2. катионитовая диафрагма;

       3. анионитовая диафрагма;

       4. анод;

       5. ёмкость.

Электродиализ используют для удаления из СВ нитратов и фосфатов, причем, при хорошем подборе мембран можно удалить следы этих соединений. Для глубокой очистки воды электродиализ не экономичен.

Химические методы предусматривают использование химических реагентов. Так, например, для очистки СВ широко применяется метод коагуляции электролитами. На границе капелек и воды существует двойной электрический слой (ДЭС), обеспечивающий отталкивание частиц друг от друга, то есть устойчивость эмульсии. Введение электролита приводит к сжатию ДЭС и способствует слипанию частиц.

Комбинированные методы представляют собой сочетание различных методов, часто обеспечивающих очистку не только эмульгированных, но и других примесей. На судах для очистки СВ от нефтепродуктов в основном применяется три типа судовых сепарационных установок:

1)отстойные; 2)флотационные; 3) с предварительным и конечным отстоем.