Суть метода фильтрации для очистки сточных вод.

Фильтрование применяется для выделения из стоков тонкодиспергированных в-в, удалить которые отстаиванием не удалось. При доочистке СВ после биологического или других способов доработки. После аэротенков фильтры предусматриваются для задержания тонкодисперсных частиц активного ила. В качестве фильтрующего материала могут быть использованы: кварцевый песок, дробленый гравий, коксовая мелочь, бурый уголь, древесина, торф, пластические массы, измельченная резина и т.д. в практике применяют открытые (безнапорные) и закрытые (напорные) фильтры.

Сущность глубинного физикохимич.фильтрования сводится к задержанию частиц фазы у пов-ти фильтрующего материала под воздействием различных причин механич., физикохимич. и гидравлического происхождения. Задержание частиц взвеси у пов-ти зернистого материала носит динамический характер, т.е. осадок периодически накапливается и разрушается в отдельных порах зернистого материала, но динамический характер фильтрования в чистом виде наблюдается лишь для слабых структурированных осадков. Расширить диапазон динамич.фильтрования можно за счет укрупнения зерен фильтрующего материала. При фильтровании систем отличных по своим свойствам от обычных природных вод могут наблюдаться новые явления, такие как прирост массы активного ила (фильтрование бытовых СВ), или переход осадка из аморфного в кристаллическое состояние (ф-ние пром.СВ). При ф-нии эмульсий масляных или нефтяных на пов-ти зерен задерживаются отдельные пузырьки, которые в единую пленку сливаются очень редко. Появление пленки зависит от вязкости нефтепродуктов. Т.е. в механизме фильтрования различных систем много общего, но есть различия, которые проявляются со временем, следовательно, для управления процессом фильтрования надо четко представлять себе не только структуру и св-ва фазы в момент ф-ния, но и изменение этих св-в с течением времени. Надо учитывать что при ф-нии есть 2 стороны процесса, это собственно ф-ние и регенерация загрузки. При этом 2-я часть процесса протекает тем труднее, чем сложнее св-ва образовавшегося осадка.

 

39. Суть метода центробежного осаждения для очистки сточных вод

Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах.

Для очистки сточных вод используют напорные и открытые (низкона-

порные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения

твердых примесей, а открытые гидроциклоны – для удаления осаждающихся

и всплывающих примесей.

При вращении жидкости в гидроциклонах (рис) на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока, силы сопротивления движущегося потока, гравитационные силы и силы потока. Силы инерции в потоке жидкости незначительны и ими можно пренебречь. При высоких скоростях вращения центробежные силы значи- тельно больше сил тяжести.

Скорость движения частицы в жидкости под действием центробежной

силы зависит от ее диаметра dч, разности плотностей фаз Δρ, вязкости μ c и

плотности ρ c сточной воды и от ускорения центробежного поля. Кроме физических свойств жидкости на эффективность работы гидро-

циклонов влияют конструктивные параметры: диаметр аппарата, соотноше-

ние входного и сливных патрубков.

Открытые (безнапорые) гидроциклоны применяют для очистки сточных

вод от крупных примесей (гидравлическойой крупностью 5 мм/с). От напор-

ных гидроциклонов, они отличаются большей производительностью и мень-

шим гидравлическим сопротивлением.

Для удаления осадков из сточных вод используются отстойные и фильтрующие центрифуги. В отстойных центрифугах (рис. 6.4) со сплош-ными стенками ротора производят разделение суспензий и эмульсий по

принципу отстаивания. Разделение суспензий в отстойных центрифугах складывается из стадий

осаждения твердых частиц на стенках ротора и уплотнения образовавшего-

ся осадка. Первая из этих стадий протекает по законам гидродинамики, вто-

рая - по закономерностям механики грунтов (пористых сред). При малой

концентрации твердых частиц в сточной воде (не более 4% об.) наблюдается

свободное осаждение их в роторе без образования четкой поверхности разде-

ла между чистой жидкостью и еще не расслоившейся суспензией. При по-

вышенной концентрации образуется ясная граница раздела вследствие стес-

ненного осаждения твердых частиц. Вследствие неоднородности по радиусу

интенсивности поля центробежных сил и площади осаждения закономерности процессов осаждения в отстойных центрифугах отличаются от осаждения в отстойниках.

 

40. Суть метода адсорбции для очистки сточных вод

41. Суть метода абсорбции для очистки сточных вод

Сорбция – это процесс поглощения одного вещества из окружающей среды другим веществом, твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое – сорбатом. В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию, хемосорбцию.
Адсорбция – поглощение вещества поверхностью чаще всего твердого поглотителя.(аппараты -адсорберы)

Абсорбция – поглощение, сопровождающееся диффузией поглощенного вещества вглубь сорбента с образованием растворов. (аппараты – скрубберы (абсорберы)) Поглощение вещества всей массой жидкого сорбента называется абсорбция, а поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента − адсорбция. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других отраслей промышленности. Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической, как метод предварительной и глубокой очистки. Преимуществами этого метода являются возможность поглощения веществ из многокомпонентных смесей и высокая степень очистки, особенно слабо концентрированных сточных вод.
Сорбционные методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Адсорбция растворенных веществ – результат перехода молекулы растворенного вещества из раствора на поверхность твердого сорбента под действием силового поля поверхности. При этом наблюдаются два вида сил межмолекулярного взаимодействия
- молекул растворенного вещества с молекулами (или атомами) поверхности
сорбента;
- молекул растворенного вещества с молекулами воды в растворе (гидратация).
Разность этих двух сил межмолекулярного взаимодействия и есть та сила, с какой удерживается извлеченное из раствора вещество на поверхности сорбента.
Чем больше энергия гидратации молекул растворенного вещества, тем большее противодействие испытывают эти молекулы при переходе на поверхность сорбента и тем слабее адсорбируется вещество из раствора.
При сорбционной очистке сточных вод в очищенную сточную жидкость вводят определенное количество сорбента с последующими перемешиванием, и отстаиванием смеси (сорбция в статических условиях) либо фильтруют очищаемую воду через слой сорбента (сорбция в динамических условиях). В соответствии с этим в практике различают два вида активности сорбентов статическую и динамическую.

Сорбционная очистка сточных вод наиболее рациональна, если в них содержатся преимущественно ароматические соединения, не электролиты или слабые электролиты, красители, непредельные соединения или гидрофобные (например, содержащие хлор или нитрогруппы) алифатические соединения. При содержании в сточных водах только неорганических соединений, а также низких одноатомных спиртов этот метод не применим.
В качестве сорбентов применяют различные искусственные и пористые природные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные гели и др. Эффективными и наиболее универсальными сорбентами являются активированные угли различных марок.

Аппараты: насыпные фильтры, аппарат с мешалкой, аппарат с псевдоожижением активированного угля (ЭТО ИЗ ЛЕКЦИЙ,ЕСЛИ НАДО-ОПИСАНИЕ ВЫШЛЮ ПОТОМ)

 

Сорбция

Сорбцию применяют для очистки жидкостей и газов от растворимых примесей. Процессы сорбции могут протекать:

 на поверхности (адсорбция);

 в объеме (абсорбция).

Адсорбция - называется процесс избирательного поглощения примесей из жидкостей или газов поверхностями твердых материалов - адсорбентов. Особенностью адсорбционных методов улавливания примесей является их относительно высокая эффективность в области малых концентраций примесей при значительных расходах перерабатываемых потоков.

Избирательное поглощение молекул поверхностью твердого адсорбента происходит вследствие воздействия на них неуравновешенных поверхностных сил адсорбента.

Различают два вида адсорбции:

 физическая адсорбция, протекает за счет сил молекулярного взаимодействия,

 химическая адсорбция (хемосорбция), протекает за счет вступления в химическую реакцию молекулы поглощаемого вещества с молекулами поверхности адсорбента.

Процесс физической адсорбции обратимый, поэтому на практике после стадии адсорбции часто проводят обратный процесс – десорбции. Необходимость десорбции обусловлена либо требованием регенерации адсорбента для его последующего использования в процессе адсорбции, либо необходимостью выделить целевой компонент в чистом или концентрированном виде. В качестве адсорбентов используют любые мелкодисперсные материалы: золу; торф; цеолиты; силикагели; опилки; шлаки и глину. Наиболее эффективный сорбент — активированный уголь.

Активированный уголь

Активированный уголь получают термической обработкой дерева, углей (каменного и бурого), антрацита и других углеродосодержащих веществ. Они изготавливаются и используются в виде гранул размером 2—5 мм. Угли, предназначенные для поглощения относительно крупных молекул примесей из жидкостей, должны иметь развитую структуру переходных пор. Активные угли, как правило, имеют хорошие адсорбционные свойства по отношению к молекулам органических веществ, но имеют низкую механическую прочность.

Силикагель

Силикагель получают термообработкой аморфного кремнезема. Мелкопористые силикагели обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к молекулам влаги и более высокой по сравнению с активными углями механической прочностью. Выпускаются мелко-, средне- и крупнопористые силикагели. Другим типом неорганических адсорбентов, широко применяемых для осушки различных сред и иных процессов избирательной адсорбции, является активный оксид алюминия и алюмогели, свойства и область использования которых близки к силикагелям.

Алюмогель

Алюмогель - неорганический адсорбент, широко применяемый для осушки различных сред и иных процессов избирательной адсорбции, свойства и область использования алюмогеля близки к силикагелям.

Цеолиты

Цеолиты представляют собой алюмосиликаты и отличаются регулярной пористой структурой. Из мелких кристалликов природных или синтетических цеолитов при помощи связующего или без него формируются гранулы размером 2?4 мм. Цеолиты широко применяются для улавливания паров воды, а также в нефтеперерабатывающей промышленности для очистки и регенерации масел, повышения степени очистки и качества жидких топлив. Как и другие адсорбенты, цеолиты используются для очистки продуктов пищевой промышленности, сточных вод и промышленных газовых выбросов от органических примесей. Цеолиты обладают ионообменными свойствами, которые в настоящее время широко используются в промышленности и сельском хозяйстве. Цеолиты имеют необычайно широкую сферу использования в промышленности и сельском хозяйстве. Они применяются в нефтехимии, как осушитель газов и сред, для очистки питьевых и технических вод, для извлечения радионуклидов, в качестве катализатора, в строительстве, для улучшения почвы, в качестве удобрения, для подкормки животных и т.д.

Промышленные адсорбенты за счет пористой структуры обладают развитой внутренней поверхностью, что позволяет поглощать значительные количества адсорбируемого компонента (до 0,3 кг/кг). Для адсорбционной очистки воды применяют в основном два типа фильтров: зернистые фильтрыипатронные фильтры.

Абсорбция - называется процесс извлечения компонента из одной фазы и растворение его в другой фазе—в поглотителе.

Требования, предъявляемые к поглотителю:

 1. высокая поглотительная способность (высокой поглотительной способностью обладают такие поглотители, для которых давление насыщенных паров компонента над его раствором в поглотителе при температуре абсорбции мало);

 2. поглотитель должен легко десорбироваться (регенерироваться);

 3. иногда должен обладать селективностью (т.е. поглощать только определенные компоненты);

 4. должен обладать низкой летучестью (низким давлением паров);

 5. он должен сохранять свои свойства в процессе работы;

 6. он должен быть дешевым и доступным;

 7. не должен оказывать коррозионного действия;

 8. обладать высоким коэффициентом массопередачи.

Обычно один поглотитель не обладает всеми требуемыми свойствами, поэтому следует выбирать абсорбент по основным свойствам.

Абсорберы представляют собой колонны, в которых протекает поглощающая жидкость, через которую пробулькивает очищаемый газ. Для обеспечения надежного контакта газа с жидкостью, а также увеличения времени пребывания газа в аппарате, в колонне находятся специальные тарелки и насадки. Наиболее просты по конструкции провальные тарелки, их разновидность — гофрированные провальные тарелки. Диаметр сливных отверстий равен 4 - 8 мм. Иногда применяют клапанные провальные тарелки. Их достоинством является то, что когда газ не проходит через колонну жидкость не протекает, т.е. такие тарелки более экономичные.