Кристаллизация, флотация, ионный обмен
Кристаллизация. Этот метод можно использовать для очистки производственных сточных вод со значительной концентрацией загрязнений, обладающих способностью образовывать кристаллы. Обычно проводят предварительный процесс — выпаривание сточной воды, чтобы создать повышенную концентрацию загрязнений, при которой возможна их кристаллизация. Для ускорения процесса кристаллизации загрязнений сточная вода охлаждается и перемешивается. Выпаривание и кристаллизация сточной воды осуществляются обычно в естественных прудах и водоемах. Этот способ очистки производственных сточных вод неэкономичен, поэтому широкого применения не получил.
Применяются следующие типы кристаллизаторов: периодического действия с естественным охлаждением за счет испарения воды, периодического действия с перемешиванием и искусственным охлаждением, непрерывного действия, выпарные с подогревом, вакуумные.
Вакуум-кристаллизационные установки получили широкое распространение в черной и цветной металлургии для выделения солей металлов. Процесс проводят при вакууме, при котором травильный раствор углеродистых сталей в серной кислоте закипает и испаряется, снижается температура раствора и повышается концентрация железного купороса. Вакуум создается с помощью пароструйных насосов-эжекторов. Наиболее распространены многоступенчатые установки непрерывного действия. Наибольшее разрежение создается в последней (четвертой) ступени. Горячий раствор перетекает из одной ступени в другую, постепенно охлаждаясь до 10°С. Пульпа (смесь кристаллов с маточным раствором) выводится из четвертой ступени и подается на центрифуги.
Флотация используется для удаления из сточных вод нефтепродуктов, жиров, поверхностно-активных и других веществ. Процесс основан на всплывании дисперсных частиц вместе с пузырьками воздуха. Его успешно применяют для очистки производственных сточных вод. Процесс флотации состоит в том, что молекулы нерастворенных частиц прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды.
В зависимости от характера насыщения воды воздухом различают напорную (компрессорную), барботаж-ную (пенную), электрическую, вакуумную, биологическую и химическую флотацию. Наибольшее распространение получила напорная (компрессионная) флотация. Конструкции таких флотаторов разработаны ВНИИ ВОДГЕО и ЦНИИ МПС. Пенную (барботажную) флотацию применяют для удаления поверхностно-активных веществ.
Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты, что обусловлено физико-химическими свойствами флотируемых частиц и смачиваемостью их поверхности. В качестве реагентов при флотационной очистке при необходимости применяют соли железа и алюминия и флокулянты ПЭИ (полиэтиленимин), ПАА (полиак-риламид), ВПК-Ю1. Для повышения эффекта флотации иногда проводят корректировку рН сточных вод едким натром, щелочью или кислотой.
Сточная жидкость насыщается воздухом следующими способами: подачей воздуха во всасывающую трубу насоса; путем выделения пузырьков воздуха из раствора с изменением давления; подачей воздуха с помощью пористых и импеллерных машин. Воздух подают во всасывающую трубу насоса от компрессора или с помощью эжекции. Водовоздушную смесь направляют в открытый резервуар (рис. 1, а), где пузырьки воздуха, всплывая, флотируют твердые частицы. На поверхности воды образуется пена, насыщенная твердыми частицами, которая непрерывно удаляется.
Перенасыщение воды воздухом создается также в результате выдерживания смеси воды и воздуха под давлением или под глубоким вакуумом. Затем смесь сточной жидкости и воздуха (рис. 1) подается в резервуар, где происходит флотация.
Диспергирование воздуха фильтросными пластинами применяют при обработке больших масс воды. При этом получаются пузырьки воздуха крупностью 2—20 мм. Для создания пузырьков меньшей крупности используют пластины с мелкими порами. Если сточные воды содержат поверхностно-активные вещества, то поверхностное натяжение на границе раздела фаз уменьшается, а условия флотации улучшаются. В импеллерных машинах при быстром вращении турбинки за лопастями создается пониженное давление, воздух засасывается из атмосферы и диспергируется в жидкости.
Широкое распространение получил метод пенной флотации, основанный на способности частиц водных дисперсий прилипать к пузырькам газа и выноситься с ними в слой пены. Для проведения процесса пенной флотации в сточной воде должны содержаться поверхностно-актив-ные вещества, обладающие достаточной пенообразующей способностью. Эффект флотации зависит от рН-среды, температуры сточных вод, интенсивности подачи воздуха и других факторов. Продолжительность флотации составляет 15—45 мин в зависимости от состава сточных вод.
Находит применение метод электрофлотации. При этом вещества, содержащиеся в сточных водах, сорбируются на пузырьках газа, образующихся при электролизе. Размер пузырьков газа меньше, чем при механической аэрации, поэтому они распределяются более равномерно.
Электрофлотаторы обычно применяют для обработки относительно небольших количеств сточных вод (до 20—40 м3/ч) с высоким содержанием солей и низкой электропроводностью. Используется постоянный ток низкого напряжения 0,2—1,2 кВт/м3, продолжительность обработки 5—20 мин. Для интенсификации процесса иногда применяют коагулянты и флокулянты.
Один из эффективных методов очистки производственных сточных вод — очистка на ионообменных фильтрах. Для этого применяют ионообменные смолы (кати-онообменные и анионообменные).
Иониты — синтетические ионообменные смолы, полимерные вещества, имеющие подвижный ион (катион или анион), способный вступать в реакцию обмена с ионами того же знака, находящимися в растворе. Иониты загружают в фильтры различных конструкций.
Ионообменная очистка осуществляется путем последовательного фильтрования через катиониты и аниони-ты. В процессе очистки иониты насыщаются и их регенерируют. Перед регенерацией иониты взрыхляют. Катиониты регенерируются слабыми растворами кислот, а ани-ониты — слабыми растворами щелочей. Затем производится отмывка ионитов.
Продуктами регенерации являются элюаты — растворы кислот и щелочей, содержащие извлекаемые из ионитов компоненты. Первые порции элюатов являются наиболее концентрированными по извлекаемым компонентам. Их нейтрализуют или, что наиболее целесообразно, из них утилизируют ценные продукты. Нейтрализацию производят путем смешения кислот и щелочных элюатов, а также дополнительно вводят кислоты или щелочи.
Для успешного протекания процесса ионного обмена содержание взвешенных веществ в обрабатываемой воде и ее ХПК не должны превышать 8 мг/л. Если это условие не соблюдается, то воду предварительно очищают на кварцевых и сорбционных фильтрах.
Ионообменные установки применяют для извлечения из сточных вод фенола, формальдегида и других органических веществ, цинка, меди, никеля, хрома, цианидов.
Метод ионного обмена отличается относительно высокой стоимостью и усложняет эксплуатацию сооружений, поэтому целесообразность его применения должна быть подтверждена соответствующими технико-экономическими расчетами.
Очистка сточных вод - Кристаллизация, флотация, ионный обмен
Остались вопросы по теме - "Кристаллизация, флотация, ионный обмен", задайте их на