Мал. 5.14. Круглий усреднітель:
1 - водоподаючого канал; 2 - розподільний лоток; 3 - глуха радіальна перегородка; 4 - збірний лоток
Для фільтрування води використовують барабанні фільтри. що представляють собою сітку з розміром осередків 40х40 мкм. Оброблювана вода подається всередину барабана, фільтрується через обертову сітку, звільняється від зважених часток і домішок і подається на подальшу обробку.
Для фільтрування води на водоочисних станціях використовують відкриті кварцові фільтри. Вони мають в нижній частині дренажний пристрій, на яке покладений підтримуючий шар гравію. На нього насипають фільтруючий шар з кварцового річкового піску. Рухаючись зверху вниз вода фільтрується через шар піску і гравію і, пройшовши їх, по випускній трубі дренажного пристрою відводиться з фільтра. Забруднене фільтр зворотним струмом води промивається один-два рази на добу.
До методів хімічної водоочистки ставляться:
нейтралізація - використовують для приведення показника рН до 6,5-8,5; окислення - застосовують для очищення стічних вод, що містять токсіч-
ні домішки (ціаніди), які недоцільно вилучати з стоків. Нейтралізацію проводять одним з наступних способів: взаємної нейтралізації кислих і лужних стічних вод;
з використанням реагентів (розчини кислот, негашене вапно, гашене вапно, кальцинована сода, каустична сода, аміачна вода); фільтруванням через нейтралізуючі розчини в спеціальних
Залежно від вихідних даних необхідний спосіб нейтралізації можна вибрати з використанням даних, наведених в табл. 5.3.
При нейтралізації відпрацьованих травильних розчинів (рис. 5.15), наприклад гашеним вапном у вигляді вапняного молока, хімічні реакції протікають у такий спосіб: з сірчаною кислотою:
H 2 SO 4 + СаО + Н 2 О = СаО + 2Н 2 О; з сульфатом заліза
FeSO 4 + СаО + Н 2 О = CaSO 4 + Fe (OH) 2.
Нейтралізацію кислих стічних вод, що містять H 2 SO 4 або HNО 3. проводять фільтруванням їх через шар доломіту (рис. 5.16), при цьому реакції йдуть за наступною схемою:
2HNO 3 + СаСО 3 = Ca (NO 3) 2 + Н 2 О + СО 2; 2HNO 3 + MgCO 3 = Mg (NO 3) 2 + Н 2 О + СО 2
Мал. 5.15. Установка по нейтралізації відпрацьованих травильних розчинів:
1 - відпрацювали травильні розчини; 2 - приймальний резервуар; 3 - склад вапна; 4 - приміщення для гасіння вапна; 5 - розчинні баки; 6 - дозатор; 7 - змішувач; 8 - камера нейтралізації; 9 - відстійники; 10 - нейтралізований стік; 11 - опади; 12 - майданчики
Мал. 5.16. Фільтр каркасно-засипний:
1 - підтримують гравійні верстви; 2 - розподільна система високого опору; 3 - трубчаста система для подачі вихідної і відведення промивної води; 4 - подача повітря; 5 - гравійний каркас; 6 - піщана засипка; 7 - подача промивної води; 8 - відведення фільтрів
Доза реагенту для обробки стічних вод визначають з умови повної нейтралізації містяться в них кислот або лугів і приймають на 10% більше розрахункової (табл. 5.4).
Таблиця 5.4 Визначення дози реагенту для обробки стічних вод
При знешкодженні ціанідів CN - як окислювачі використовуються хлор, гіпохлорит кальцію і натрію, хлорне вапно, діоксид хлору, озон, технічний кисень, кисень повітря, пероксид водню, перманганат і біхромат калію.
При знешкодженні хлором протікають наступні процеси:
хлор при введенні в воду гідролізується з утворенням хлорнуватистої і соляної кислот:
C 2 H 2 O HOC HC.
хлорнуватиста кислота частково дисоціює на іон гіпохлориту CO і іон водню Н +;
між гіпохлоритом CO і ціанідами CN - йде реакція з утворенням ціанітов CNO -.
CN 2 H H 2 O CO 2 NH 4
Більш сильним окислювачем, ніж хлор, є озон Про 3. Реакції окислення сірководню H 2 S і ціанідів CN - йдуть за схемою:
Н 2 S + O 3 S + O 2 + H 2 O;
3H 2 S + 4O 3 3H 2 SO 4;
CN - + O 3 CNO - + O 2.
Далі протікає реакція гідролізу до утворення нешкідливих продуктів.
Для знешкодження ціаносодержащіх стічних вод термічних цехів рекомендується використовувати луг (вапняне молоко) і містять хлор компоненти (рідкий хлор, гіпохлорит натрію, гіпохлорит кальцію, хлорне вапно і ін.); кількість лугу повинно забезпечувати підтримку показника рН в межах від 10,5 до 11,0, дозу активного хлору приймають рівною 3,5 частини по масі на 1 частину циана; потім ціаносодержащіе води перед відстійниками подкисляют до нейтрального середовища. Для очищення від ціанідів стічних вод термічних цехів використовують також марганцевокислого калію і перекис водню. При значному вмісті ціанідів (наприклад, стічні води ділянок ціанування) доцільне застосування електролітичного знешкодження.
На рис. 5.18 представлена схема електролітичного знешкодження (анодного окислення токсичних речовин).
Мал. 5.17. Схема контактної камери озонування стічних вод:
1 - введення стічних вод; 2, 5 - камери озонування; 3 - введення озону; 4 - металокерамічні розпилювальні труби; 6 - висновок стічних вод
Мал. 5.18. Схема електролітичного знешкодження (анодне окислення токсичних речовин):
а - анодне простір; б - катодного простір; 1 - напівпроникна перегородка; 2 - анод; 3 - катод
Основу електролізу виробничих стічних вод складають два процеси: анодне окислення і катодного відновлення. На аноді, виконаному з платини, графіту, в залежності від складу стічних вод і умов електролізу виділяються кисень і галогени, а також йде процес окислення присутніх в стоках органічних сполук; на катоді виділяється газоподібний водень і відбувається відновлення деяких органічних речовин.
Мал. 5.19. Компонування радіаційної установки для очищення стічних вод з прискорювачем електронів серії ЕЛВ:
I - прискорювальний зал; II - технологічний зал; III - електромашинний зал; IV - пультова; 1 - генератор прискорює напруги; 2 - блоки живлення насосів; 3 - пульт управління; 4 - силове обладнання; 5 - газова система; 6 - перетворювач частоти; 8 - форвакуумних агрегат; 9 - розгортка пучка електронів і випускне вікно; 10 - реакційна камера; 11 - магніторозрядними насос; 12 - конденсаторна батарея
Радіаційний окислення (радіоліз) - це хімічне або фізико
хімічне перетворення забруднюючої воду речовини під впливом джерела іонізуючого випромінювання здійснюватиме. Радіаційний окислення використовують для очищення стічних вод від фенолів, ціанідів, барвників, поверхнево речовин і інших речовин. Як джерело іонізуючого випромінювання використовують радіоактивний кобальт і цезій, ТВЕЛи, прискорювачі електронів. Забруднюючі речовини вступають в реакцію з продуктами радіолізу води: ВІН -. АЛЕ 2 -. Н 2 О 2. Н + і гідратованих електроном.
Принципова схема установки для очищення води за допомогою прискорювача електронів показана на рис. 5.19. Установка розміщена в чотирьох залах:
в ускорительном залі I, знаходяться генератор прискорює напруги 1, форвакуумних насос і конденсаторна батарея 12;
технологічному залі II розміщені випускний пристрій 9 для виведення прискорених електронів з прискорювача, реакційна камера для опромінення стічних вод, а також насос для створення глибокого вакууму в прискорювальної трубі;
електромашинному залі III є газова система і перетворювач частоти;
пультової залі розміщені пульт управління, блоки живлення насосів і силове обладнання.
До фізико-хімічних методів очищення води відносяться: коагуляція,
сорбційне поглинання розчинених органічних речовин, флотація або поділу іонів солей іонним обміном або електродіалізом і ін.
Флотація (механічна, пневматична, хімічна) - це спосіб відділення дрібних твердих частинок або крапель рідини з води, заснований на різній змочуваності і накопичення їх на поверхні розділу фаз: використовується для очищення виробничих стічних вод від поверхнево речовин (ПАР), нафти, нафтопродуктів, масел, волокнистих матеріалів.
Принцип роботи механічної комбінованої флотаційної машини (рис. 5.20) складається в наступному. Стічні води під тиском 0,2-0,3 МПа через патрубок 9 подаються в першу камеру, де за рахунок струменевого закінчення через аератори, під'єднані до колектора 7, відбувається турбулізація рідкої фази і підсмоктування повітря з атмосфери. При цьому завдяки спільному дії обертання импеллера 4 і витікання рідини через аератори виникає велике число вихрових потоків, які розбиваються на бульбашки, що виносять на водну поверхню забруднюючі речовини.
Мал. 5.20. Механічна комбінована флотаційна машина:
1 - корпус; 2 - камера; 3 - труба; 4 - импеллер; 5 - електродвигун; 6 - освітлювач; 7 - колектор; 8 - вхідний патрубок; 9 - отвір; 10 - вихідний патрубок; 11 - жолоб; 12 - пеногон; 13 - патрубок для виходу пінного продукту
Пневматичну флотацию застосовують для очищення стічних вод від агресивних домішок. При такій флотації повітря пропускають через пористі керамічні пластини або ковпачки, в результаті чого утворюються дрібні бульбашки, що піднімають вгору забруднюючі речовини, які разом з піною переливаються в кільцевої жолоб і видаляються з нього.
Хімічна флотації полягає у введенні в стічну воду реагентів - флокулянтів (синтетичних поліелектролітів і ін.), В результаті дії яких відбуваються хімічні процеси з виділенням кисню Про 2. двоокису вуглецю СО 2. водню Н 2 і ін. Бульбашки цих газів прилипають до нерозчиненого зваженим речовин і виносять їх в пінний шар.
Для підвищення ефективності флотаційного очищення застосовують коагуляцію.
Коагуляція - це злипання частинок колоїдної системи при їх зіткненні в процесі теплового руху, перемішування або спрямованого руху. Стічні води найчастіше представляють собою слабоконцентрірованних емульсії або суспензії, що містять колоїдні частинки розміром 0,002-0,1 мкм, дрібнодисперсні частинки розміром 0,1-10 мкм і частинки розміром 10 мкм і вище. У процесі механічної очистки досить легко видаляються великі частки, а колоїдні і дрібнодисперсні утворюють стійку систему. Для таких стічних вод і застосовують методи коагуляції і порушують агрегатівную стійкість вод. Коагуляція супроводжується укрупненням частинок і зменшенням їх загальної кількості в обсязі дисперсійного середовища.
Речовини, що порушують агрегатівную стійкість дисперсних систем, називають коагулянтами. Найбільш часто в якості коагулянтів застосовують синтетичні поліелектроліти (високомолекулярні полімерні сполуки, розчинні і диссоциирующие в воді на іони), сірчанокислий алюміній, сірчанокисле і хлорне залізо.
Для інтенсифікації процесів коагуляції і осадження осадів, що утворюються використовують флокулянти (синтетичні поліелектроліти і ін.),
які можуть застосовуватися як самостійно, так і в поєднанні з коагулянтами.
Сорбционное поглинання застосовують в основному для очищення стічних вод, що містять феноли, ароматичні сполуки, барвники та інші забруднюючі речовини. Сорбент може бути застосований у вигляді зернистого завантаження або пористого моноліту. В якості сорбентів застосовують активоване вугілля різних марок (вугілля, що отримується з копалин або деревного вугілля видаленням смолистих речовин і створенням розгалуженої мережі пір), високопористу металокераміку на основі оксидно-карбідної системи Аl 2 O 3 + TiC + FeTiАl і ін. При сорбційної очистки забруднену стічну воду пропускають через насипний фільтр або систему картриджів, завантажених сорбентом. Через високу вартість сорбенту проводять регенерацію з повним відновленням його сорбційної ємності. Після кожної регенерації сорбент може бути використаний до 10 разів з втратами 10%.
При відсутності необхідного сорбенту стічну воду можна фільтрувати через шар глини, торфу.
Іонний обмін - це процес обміну між іонами, що знаходяться в розчині, і іонами, присутніми на поверхні іоніту, які, в свою чергу, поділяють на катіоніти і аніоніти.
Іонну очищення проводять в фільтрах, що представляють собою закритий циліндричний резервуар з розташованим у днища дренажним пристроєм, який забезпечує рівномірне відведення води. Схеми подачі стічної води і регенеруючого розчину можуть бути різними: стічна вода і регенерує розчин можуть подаватися в фільтр зверху, або стічна вода надходить знизу, а регенеруючий розчин зверху.
У табл. 5.6 представлені характеристики деяких іонітів: розмір зерен (мм) і обмінна ємність, т. Е. Кількість іонів (г-екв), обмінюватися з одиницею об'єму або масою ионита.