X-PDF

Коагуляционная и флокуляционная очистка сточных вод

Поделиться статьей

В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более, а мелкодисперсные и коллоидные частицы практически не удаляются. Таким образом, сточные воды после сооружений механической очистки представляют агрегативно-устойчивую систему. Для очистки таких стоков применяют методы коагуляции и флокуляции.

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 более мелких (первичных) частиц, которые далее удаляются из сточных вод механическими методами.

Коагуляционные способы очистки сточных вод относятся к реагентной очистке, они основаны на применении специальных веществ (коагулянтов), обеспечивающих перевод частиц коллоидных примесей в осадок. Коагулянты гидролизуются в воде с образованием рыхлых хлопьевидных структур, обладающих высокими адсорбционными свойствами. В качестве коагулянтов чаще всего используют сернокислый алюминий, хлорное железо, гидроокись алюминия и др. (табл. 11.1.1). В табл. 11.1.2 представлены рекомендуемые дозы коагулянта в зависимости от концентрации примесей в сточных водах.

Таблица 11.1.1

Минепальные коагулянты, используемые пои очистке сточных вол

    Рабочий интервал интервал pH Основное вещество  
Коагулянты Химическая формула     Товарный вид
Сульфат алюминия технический 5-7,5 А12 13,5-15 Куски, гранулы, брикеты
Глинозем 5-7,5 А12   Куски серого цвета
Алюминат натрия 4,5-8 А12 45-55 Куски белого цвета
Хлорид железа 3,5-6,5 FeCl3 95-97 Кристаллы фиолетового цвета
Железный купорос     Кристаллы зеленовато-голубого цвета

Таблица 11.1.2

Доза коагулянта в зависимости от концентрации примесей

Концентрация примесей в воде, мг/л Доза безводного коагулянта, мг/л Концентрация примесей в воде, мг/л Доза безводного коагулянта, мг/л
До 100 25—35 801—1000 60—90
101—200 30—45 1001—1400 65—105
201—400 40—60 1401—1800 75—115
401—600 45—70 1801—2200 80—125
601—800 55—80 2201—2500 90—130

При введении коагулянтов в воду они обволакивают взвешенные частицы, полностью меняя их поверхностные свойства и нейтрализуя их заряд. Поэтому

происходит их слипание в крупные агломераты, имеющие большую скорость осаждения. Коагулянты не только вызывают укрупнение частиц загрязнений, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья. Коагуляцией могут удаляться не только коллоидные, но и частично растворенные загрязнения. Это важное свойство коагулянтов расширяет практическую ценность метода.

Расход коагулянтов составляет 30-200 г на 1 м3 эмульсии и зависит от ее исходной щелочности и концентрации. В табл. 11.1.3. приведены значения эффективности очистки сточных вод от масел в отстойниках без реагентной очистки и с ней.

Таблица 11.1.3.

Расход реагента и эффективность очистки коагуляцией
Реагенты Расход реагента, кг/м3 Эффективность очистки
Отстаивание без реагентов 0,62
Сернокислое железо 0,09…0,12 0,9
Хлорное железо 0,03…0,05- 0,9
Сернокислый алюминий 0,36…0,42 0,92

После обработки коагулянтами водная фаза может иметь повышенную кислотность, которую устраняют последующей нейтрализацией (растворами соды, извести, щелочи и др.). После коагуляционной обработки эмульсия (например, смесь нефтепродуктов и воды) разделяется на водную фазу и всплывшую наверх липкую массу (смесь хлопьев коагулянта и нефтепродуктов), практически непригодную для дальнейшей утилизации, и в основном направляется на сжигание.

Типовая схема установки разделения фаз седиментационным, механическим и коагуляционным методами представленные на рис. 11.1.1. Сточная вода, содержащая нефтепродукты (масло), подается в отстойник 1, где она отстаивается в течение 6-12 часов. Всплывающее масло поступает в сборник 4, а шлам, осевший на дне отстойника, ‑ в сборник 10. Отстоянная эмульсия сначала подается в смеситель 2(одновременно с серной кислотой) для снижения pH до 7), затем – в центробежный сепаратор 3. Масло, выделившееся в результате центрифугирования, поступает в сборник 4, а частично очищенная эмульсия проходит доочистку в реакторе 9, где обрабатывается коагулянтом (сернокислым алюминием), поступающим из бака 5. Жидкость с коагулянтом перемешиваются сжатым воздухом в течение 20 минут, после чего раствор отстаивается. Всплывший осадок отправляется в сборник 8, а в очищенную воду из баков 6 вводиться известковое молоко для повышения pH до 7-8. После нейтрализации вода пускается в оборотный цикл или сбрасывается в канализацию. Накопившийся в сборнике осадок обрабатывают серной кислотой, поступающий из бака 7, в результате чего выделяется масло, а в растворе остается коагулянт, который перекачивается в емкость 5. Всплывшее масло утилизируется или сжигается.

Рис. 11.1.1 Схема разделения фаз нефтесодержащей сточной воды: А−подача нефтесодержащей сточной воды . Б−серная кислота . В−нефтешлам . Г−сжатый воздух . Д−на коагуляцию . Е−сток очищенной воды

Флокуляция−это агрегация частиц коллоидной системы за счет адсорбированного высокомолекулярного вещества органического или неорганического происхождения, называемого флокулянтом. В этом состоит отличие процесса флокуляции от коагуляции. Технология применения флокулянтов зависит от многих факторов, и в первую очередь от физико-химических свойств обрабатываемой жидкости.

В табл. 11.1.4 приведены наиболее употребляемые в технологии водоподготовки дозы флокулянта (полиакриламида) при вводе его перед отстойниками и осветлителями в зависимости от содержания взвешенных веществ и цветности воды. В табл. 11.1.5. приведены основные марки флокулянтов с указанием областей их применения.

Табл. 11.1.4

Рекомендуемые дозы флокулянта (полиакриламида)
Доза полиакриламида, г/м3 Содержание взвешенных веществ, г/м3 Цветность, град
0,4-10 501-1000
0,6-0,4 101-500 20-60
1,0-0,6 11-100 30-100
1,5-1,0 До 10  

Высокомолекулярные флокулянты
Флокулянты Флокулирующие свойства Применение
     
Крахмал и флокулянты на его основе Растворимый крахмал как неионный флокулянт Для обработки сточной воды
Декстрин Неионный флокулянт Тоже
«Окисленный» крахмал Анионный полиэлектролит−флокулянт для глинистых частиц Тоже
Полиэтиленамин Катионный флокулянт Тоже
Альгинат натрия Анионный полиэлектролит Тоже
Натриевые соли полиакриловой кислоты Анионный флокулянт Применяют в угольной промышленности
Гуаровые смолы Неионные флокулянты Применяют в пищевой промышленности
Полиакриламидные флокулянты В нейтральной, слабо-кислой и слабощелочной средах проявляет себя как неионный полимер Для очистки питьевой воды . ПДК= 2 мг/л
Сополимеры малеинового ангидрида Анионный полиэлектролит Для обезвоживания пульп
Аммониевые соли на основе поливинил-толуола (ВА-2) Катионный флокулянт Для очистки питьевой воды

Таблица 11.5

Представленная информация была полезной?
ДА
58.69%
НЕТ
41.31%
Проголосовало: 990

Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволит еще более расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод.

Очистка сточных вод реагентным (коагуляционным) способом включает несколько стадий, основными из которых являются:

− приготовление и дозирование реагентов (коагулянтов) .

− смешение реагентов с водой .

− хлопьеобразование .

− отделение хлопьевидных примесей от воды.

Для осуществления этих процессов применяются дозаторы, смесители, камеры хлопьеобразования и аппараты разделения (отстойники, центрифуги, флотаторы).

Дозаторы, должны надежно работать при подаче растворов, содержащих взвешенные частицы, осадки, шламы, так как часто в качестве реагентов используют отходы различных производств. При использовании предварительно осветленных растворов реагентов можно применять насосы-дозаторы с ручным или автоматическим регулированием производительности.

Процесс перемешивания воды с реагентами необходимо проводить с максимальной скоростью. Для смешивания сточной воды с коагулянтом применяют механические смесители: дырчатые, перегородчатые, вертикальные и с лопастными мешалками.

Дырчатый смеситель представляет собой железобетонный или металлический лоток с дырчатыми перегородками. Расстояние между перегородками принимают равным ширине лотка, диаметр отверстий 20-100 мм. Скорость движения воды в отверстиях = 1 м/с, а в лотке за последней перегородкой−0,6 м/с. Уровень воды за последней перегородкой Н=0,4-0,5 м.

Перегородчатый смеситель (рис. 11.1.2) представляет собой лоток с перегородками, имеющими проемы. Расстояние между проемами равно двойной ширине лотка. Скорость движения воды в лотке — 0,6 м/с, а в проемах−1 м/с. Время пребывания воды в смесителе 3-5 мин.

Вертикальный смеситель представляет собой цилиндр с коническим днищем. Перемешивание в нем достигается изменением скорости движения в конической части. Скорость в нижнем конусе сечения равна 1 м/с, а в верхней цилиндрической части−25 мм/с. Время пребывания воды в камере 1,5-2 мин.

Рис. 11.1.2 Перегородчатый смеситель: 1−подвод реагентов . 2−подвод воды . 3−перегородка

Электромагнитные смесители целесообразно применять прежде всего при контактировании воды с растворами электролитов, например с растворами кислот, щелочей, солей. Однако возможно перемешивание неэлектропроводимых реагентов, например полиакриламида с водой, в электромагнитных смесителях с псевдоожиженной или магнитоожиженной насадкой. Наиболее просты смесители, содержащие камеру электрообработки, в которой установлены два или несколько электродов. В результате воздействия электрического поля на растворы электролитов происходит эффективное смешение воды с коагулянтом, что позволяет существенно сократить время перемешивания, а также расход реагентов на очистку стоков. Другим простейшим вариантом электромагнитного перемешивания является использование генераторов магнитного поля, устанавливаемых на участке трубы, где одновременно подают воду и раствор коагулянта (электролита).

Камеры хлопьеобразования служат для перемешивания воды и обеспечения более полной агломерации мелких хлопьев коагулянта в крупные хлопья. Емкость камеры рассчитывается на время пребывания в ней воды от 6 до 30 мин (в зависимости от типа камеры). Камеры хлопьеобразования устанавливают перед горизонтальными и вертикальными отстойниками. Если, вместо отстойников применяются осветлители с взвешенным осадком, камеры хлопьеобразования излишне, так как процесс образования хлопьев протекает в самом осветлителе, в слое взвешенного осадка.

При горизонтальных отстойниках следует устраивать следующие виды камер хлопьеобразования: перегородчатые, вихревые, встроенные со слоем возвещенного осадка и лопастные . при вертикальных отстойниках−водоворотные.

Отвод воды из камер хлопьеобразования в отстойник должен осуществляться так, чтобы не разрушались сформировавшиеся хлопья. Поэтому скорость движения воды в сборных лотках, трубах в отверстиях распределительных перегородок должна быть не более 0,1 м/с для мутных вод и 0,05 м/с для цветных вод.

Перегородчатая камера представляет собой резервуар, разделенный перегородками на восемь­десят коридоров. Ширина коридора не менее 0,7 м. Скорость движения воды в камере 0,2-0,3 м/с. Объем определяется по расходу воды и время пребывания ее в камере.

Для вихревых камер скорость движения воды в нижней конической части 0,7 м/с . в верхнем сечении−4-5 мм/с. Время пребывания воды в камере 6-10 мин.

Водоворотные (рис. 11.1.3), или циклонного типа, камеры хлопьеобразования основаны на тангенциальном подводе исходной воды через две диаметрально противоположные тангенциальные насадки. Скорость выхода воды из насадков рекомендуют принимать равной 2-3 м/с, а продолжительность хлопьеобразования 15-20 мин.

Рис. 11.1.3 Водоворотная камера хлопьебразования: 1−стабилизатор потока . 2−подводящий трубопровод . 3−впускное устройство . 4−отводящий трубопровод . 5−камера хлопьеобразования . 6−вертикальный отстойник . 7−трубопровод для выпуска осадка

Очистка воды от взвешенных коагулированных частиц является многостадийным процессом, включающим, по крайней мере, образование агрегатов и отделение их от воды. Процесс начинается с образования агрегатов частиц, затем происходит их распад, переход агрегатов в осадок, выпадение агрегатов частиц из осадка снова в жидкую фазу, выпадение монодисперсных частиц из жидкости в осадок, минуя стадию агрегатообразования. Интенсификация процесса отстаивания связана как с улучшением седиментационных характеристик скоагулированных частиц примесей, так и с оптимизацией конструкций отстойников.

Для отделения коагулированных частиц примесей от воды, кроме отстойников, также используют флотацию или фильтрацию.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.69%
НЕТ
41.31%
Проголосовало: 990

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет