Физико-химические методы очистки сточных вод Система называется дисперсной

Физико-химические методы очистки сточных вод. Система называется дисперсной, если она включает в себя дисперсные образования (дисперсную фазу), распределенные в массе основного несущего вещества (дисперсная среда). В зависимости от размера частиц дисперсные системы подразделяют на следующие основные группы: 1. грубодисперсные взвеси (т-ж), 10 -4 -10 -7 м суспензии (т-ж) эмульсии(ж-ж), порошки (т-т) 2. коллоидно-дисперсные золи (ж- т) , 10 -7 - 10 -9 м гели (т-ж) 3. молекулярные и ионные растворы < 10 -9 м Физико-химические методы очистки сточных вод основаны на процессах, связанных с нарушениями стабильности примесей за счет использования внешней энергии. Эти методы применяются, когда очистка воды невозможна или недостаточна при использовании собственных запасов энергии системы, особенно в системах очистки производственных сточных вод и на стадии доочистки.

К физико-химическим методам очистки относятся: • • • коагуляция и флокуляция, сорбция, экстракция, флотация, баромембранные методы- микрофильтрация, обратноосмотическая фильтрация, , ультрафильтрация, диализ, ионный обмен, термические методы- дистилляция, вымораживание, магнитная обработка, электрокоагуляция, электрофлотация

Очистка загрязненных вод коагулированием. Коагуляция — это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных — гетерокоагуляцией.

Коагулянты – это гидролизирующиеся соли двух- и трехвалентных металлов: сульфат алюминия - Al 2(SO 4)3. 18 H 2 O, алюминат натрия - Na. Al. O 2, гидроксохлорид алюминия -Al 2(OH)5 Cl, сульфаты железа - Fe 2(SO 4)3. 2 H 2 O, Fe(SO)4. 3 H 2 O, Fe. SO 4. 7 H 2 O, хлорное железо Fe. Cl 3.

Полный процесс коагуляции состоит из нескольких стадий: 1. Химическая стадия : - диссоциация коагулянтов с образованием ионов и ионных комплексов [Fe. Cl 3] ↔ Fe 3+ + 3 Cl[Al 2(SO 4)3]↔ 3 Al 2+ + SO 42 - гидролиз и образование ионных комплексов Меn+ + H 2 O ↔ [Me(OH)](n-1)+ + H+ При гидролизе комплексных соединений могут образовываться полиядерные гидроксокомплексы: m. Меn+ + k. H 2 O ↔ [Mem(OH)k] (mn-k)+ + k. H+ Эти гидроксокомплексы обладают малой растворимостью в воде.

2. Физико-химическая стадия: образование заряженных поликомплексов. Например, при растворении Fe. Cl 3 в воде образуется золь агрегатов гидроксидов железа или алюминия Золь включает в себя две составляющих: мицеллы и интермицеллярную жидкость Мицелла- это структурная коллоидная частица, т. е. частица дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем. Основу коллоидной частицы составляют агрегаты труднорастворимых заряженных гидроксокомплексов Fem(OH)n.

Заряд агрегата значительно зависит от активной реакции среды р. Н. Повышение р. Н ведет к формированию поликомплексов с большими величинами Между подвижной и неподвижной частями двойного слоя. создается разность электрических потенциаловэлектрокинетический ζ- потенциал. Величина ζ-потенциала определяет величину электростатических сил отталкивания, что обеспечивает устойчивость коллоидной системы.

На следующем этапе физико-химической стадии происходит адсорбция коллоидных примесей (загрязнителя) на поверхности частиц золя. Частицы загрязняющего вещества нейтрализуют диффузный слой, что способствует понижению ζ- потенциала. Таким образом, при коагуляции изменяется агрегативная устойчивость коллоидной системы вследствие уменьшения ее заряда. Величиной электростатического притяжения можно управлять, изменяя р. Н или добавляя другие электролиты. Коагуляцией можно управлять, регулируя кислотность среды р. Н, либо создавая электрическое поле.

3. Гравитационная стадия включает в себя отделение хлопьев от воды одним из механических методов- отстаиванием, флотацией, фильтрованием. Для интенсификации образования хлопьев кроме гидроксидов алюминия и железа используют также органические коагулянты (флокулянты): активную кремниевую кислоту (х. Si. O 2*y. Н 2 О), полиакриламид и соединения на его основе (полиэлектролиты). В результате совместного введения минеральных и органических коагулянтов мелкие частицы входят в интенсивно оседающие рыхлые хлопьевидные скопления.

Технология очистки сточных вод коагулированием Процесс очистки сточных вод коагуляционными методами состоит из следующих технологических операций: - приготовление водных растворов коагулянтов или флокулянтов - дозирование, смешивание с объемом сточной воды - хлопьеобразование - выделение хлопьев из сточной воды

Принципиальные схемы процессов коагулирования для очистки воды

Примеры смесителей

1 ПРИМЕР: Наиболее простая схема очистки воды сочетает процесс коагулирования с последующим отделением скоагулированных загрязнений путем отстаивания или флотации. Процеживание/ отстаивание Коагулирование/ флокуляция отстаивание фильтрование

2 ПРИМЕР процеживание/ отстаивание флокуляция отстаивание сорбция

2 ПРИМЕР процеживание/ отстаивание флокуляция отстаивание сорбция