Фізичне очищення стічних вод

До фізичних способів очищення стічних вод належать насамперед випарювання, виморожування та ін. При цьому вирішальним фактором є температура. Тому такі способи очищення в інженерній практиці часто називають термічними. Ці способи застосовують для очищення мінералізованих стічних вод, виділення з них солей та отримання умовно чистої води для кільцевоrо водопостачання. Процес розділення мінеральних речовин і води відбуваеться у два етапи: концентрування і виділення сухих речовин. Очищену воду з мінералізованих стічних вод отримують у випарювальних, виморожувальних (вакуумних) і кристалоrідратних установках. Вибір способу очищення залежить від складу, концентрації, об'ему стічних вод, їх корозійної активності й необхідноrо ступеня очищення.

Для випарювання стічних вод, що виділяються при виробництві синтетичних смол, лаків, фарб, реактивів та ін., широко застосовують випарювальні установки з контактними апаратами. У них відбува€ться безпосередній контакт між теплоносіями і стічною водою. Для наrрівання води використовують rазоподібні, рідкі та тверді теплоносії. Випарювальні установки бувають одноступеневими й баrатоступеневими. На практиці широко застосовують одноступеневі адіабатні, випарювальні установки (рис. 1.5).

Цю установку називають установкою миттєвоrо випарювання. Вона працює за таким принципом. Стічна вода насосом подається в конденсатор 2, де попередньо наrрівається водяною парою. Далі вода подається у підіrрівач 4, з якоrо потрапляе в камеру випарювання 1. З цiєї камери розчинник насосом подається частково на рециркуляцію і частково на подальше випарювання. Дистилят, що стік на підставку 3, насосом пода€ться споживачу. Продуктивність (мз /rод) одноступеневої установки миттевоrо випарування (УМВ) визначаеться за формулою:

Питому витрату пари для одноrо ступеня приймають приблизно 1 Kr/Kr. В установках виморожування процес концентрування мінералізованих вод грунтується на тому, що концентрація солей у кристалах льоду значно менша, ніж у розчині (теоретично утворюється прісний лід). Виморожування може здійснюватись у вакуумі або за допомоrою спеціальноrо холодильноrо агента. Схема установки для концентрування розчинів виморожуванням наведена на рис. 1.6.

Опишемо принцип роботи установки. При подачі в кристалізатор 5 з попередньо охолодженоrо розчину утворюється лід. Кристали льоду виділяються із суспензії в промивній колонці 1, а потім розморожуються в конденсаторі 2. Для стискання водяної пари до тиску, що відповідає насиченню чистої води при температурі її заморожування, використовують компресор 4. Установка працює при високому вакуумі. Установки такогo типу використовують для опріснення солоних вод. Для очищення стічних вод часто застосовують кристалоrідратні установки (рис. 1.7). Кристалоrідратний процес поляrає в концентруванні стічної води з rідроутворюваним агентом (пропаном, хлором, фреоном, вуrлекислим rазом та ін.) та утворенні кристалоrідратів. При переході молекул води в кристалоrідрати концентрація розчинених речовин у воді підвищу€ться. При таненні кристалів утворюється вода, з якої виділя€ться пара rідроутворюваноrо агента. Процес rідроутворення може протікати при температурі, нижчій та вищій від температури навколишнього середовища. У першому випадку необхідно застосувати холодильні установки, в другому не потрібно.

Процес очищення води методом rідроутворення відбувається в такий спосіб. Стічна вода подається в камеру 3 під тиском, при якому утворюються rідрати. Одночасно в камеру іншим насосом подаються теплоносій та rідроутворювана речовина. Теплоносій є розчинником для rідратуючої речовини. У камері забезпечуеться безпосередній контакт стічної води й теплоносія, внаслідок чоrо утворюються тверді rідрати. Насичена хімічними речовинами стічна вода відводиться з кaмери, а теплоносій з rідратами поступає в камеру розмороження 2, де відбувається руйнування кристалоrідратів за допомоrою тепла, що виділяється в процесі утворення rідратів. З камери 2 чиста вода, теплоносій та rідроутворювальна речовина потрапляють у сепаратор 1, де розділяються.

Чиста вода відводиться за межі установки, а теплоносій і пара гідроутворюваної речовини поступають у конденсатор 5, де пара цієї речовини конденсується, після чоrо з теплоносієм спрямовується в камеру 3 для повторногo використання. Як теплоносій використовують метан, пропан та інші гази, які, нажаль, поки що досить дорогі.

Із фізичних методів очищення стічних вод найбільш ефективним й універсальним є воrневий метод. Суть йоrо поляrає в розпиленні стічних вод безпосередньо в топкових rазах, наrрітих до температури 900- 1000 ˚С. При цьому вода повністю випаровується, а орrанічні суміші зrорають. Мінеральні речовини, що є у воді, утворюють тверді або розплавлені частинки, які пізніше вловлюються. Цей метод широко застосовується для очищення стічних вод, забруднених високотоксичними opraнічними речовинами - відходами лакофарбових матеріалів, які часто використовуються у технолоrічних процесах деревообробних підприємств та ін.