Технологічні процеси водопідготовки

Агрегацію за допомогою флокулянтів використовують для обробки води коагулянтами із застосуванням флокулянтів з подальшим відстоюванням та фільтруванням. При цьому очищають води з необмеженим вмістом завислих речовин і кольоровістю в обладнанні, описаному раніше.

Видалення домішок другої групи (колоїдно-розчинні, високомоле- кулярні речовини тощо) здійснюють із застосуванням діалізу, ультрафільтрації, окиснення хлором і озоном, коагуляції колоїдних домішок, адсорбції на гідроксидах алюмінію або феруму, на високодисперсних глинистих матеріалах, а також електрофорезу та електродіалізу. Для видалення завислих колоїдно-дисперсних речовин застосовують ультрафільтрацію крізь великопористі мембрани. При видаленні колоїдних і високомолекулярних сполук, що зумовлюють окиснюваність і кольоровість води (35- 200 град), а також забруднення її вірусами, здійснюють окиснення хлором, озоном та іншими сполуками із застосуванням хлораторних і озонаторних установок.

Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувану воду незначної кількості електролітів – Аl2 (S04) з, FеSO4та деяких інших сполук, які називають коагулянтами. Фізико-хімічна суть цього процесу в спрощеному вигляді полягає в тому, що коагулянт, гідролізуючись, утворює позитивно заряджені аквагідроксокомплекси алюмінію і феруму, які адсорбуються на поверхні від’ємно заряджених колоїдних домішок і нейтралізують їхній заряд. Чим більший заряд аквагідроксокомплексів, утворених під час гідролізу коагулянтів, тим менші їх витрати на коагуляцію. В результаті збільшення розмірів часточок під час адсорбції вони осідають у відстійниках під дією сили гравітації. Одночасно йде процес адсорбції на поверхні осаду домішок органічних забарвлених речовин, внаслідок чого вода знебарвлюється [ 15 ].

Адсорбцію застосовують переважно для видалення з води органічних сполук. Цей метод, як правило, використовують у комбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішок механічними методами і коагуляцією. Потім молекулярно-розчинені домішки органічних речовин видаляють шляхом адсорбції на активованому вугіллі, яке крім речовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди, віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкою адсорбованих домішок парою, якщо вони використовуються, або деструктивною регенерацією, якщо адсорбовані домішки знешкоджуються.

Застосування принципу завислого (киплячого) шару адсорбенту для сорбції забруднювальних органічних речовин дає змогу вирішити завдання безперервної заміни адсорбенту в установці спрощує регенерацію відпрацьованого вугілля. Крім того, при цьому можна запобігти замулюванню шару адсорбенту і застосовувати дрібні фракції активованого вугілля (0, 2-0, 5 мм), що дає змогу значно скоротити час досягнення адсорбційної рівноваги. Адсорбцію можна здійснювати як в одному адсорбері, так і в блоці з двох або трьох послідовно з’єднаних апаратів [ 12 ].

 

 

1 – виносний вуглеущільнювач; 2 – центральна труба для подавання води на очищення; З – кільцева труба для виведення забруднень; 4 – розподільні гратки; 5 – дифузор

Процес дифузії крізь пористу перегородку під дією градієнта концентрації солі з розчину з більшою в розчин з меншою концентрацією називають діалізом. Щоб здійснити перенесення йонів з менш концентрованого в більш концентрований розчин, тобто проти градієнта концентрації, потрібно прикласти різницю потенціалів. Електродіаліз – це перенесення йонів електроліту крізь селективні йонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму. Швидкість перенесення визначається силою електричного струму [ 5 ].

Електродіалізний апарат почергово розділяється на камери аніоно- і катіонообмінними мембранами. Відстань між ними становить 0, 5-1, 5 мм. Крізь йонообмінні мембрани мігрують аніони, крізь катіоно обмінні катіони. Останні переміщуються в напрямі електричного струму, тоді як аніони – в протилежному напрямі, тобто катіони рухаються до катода, а аніони – до анода. В одній камері здійснюється знесолювання розчину, в іншій – його концентрування. В промислових апаратах між електродами вміщують 250-500 комірок, які складаються з розсольних і дилюатних камер. На кінцях апарата розміщені електроди, на які подають постійний електричний струм [17].

 

 

В – камери для води; Р – камери для розеолу; 1 – анод; 2 – катод; 3 – аніоноактивна мембрана; 4 – катіоноактивна мембрана

Виділення з води молекулярно-розчинних домішок і газів, що належать за фазово-дисперсним станом до третьої групи, здійснюють десорбцією газів і відгонкою летких органічних сполук (феноли та ін.) у процесі аерації з використанням розбризкувальних басейнів, аераторів і дегазаторів різних типів. Для цього використовують також евапорацію пароциркуляційним методом або азеотропну відгонку. Доочищення від гідрогенсульфіду (0, 3-0, 5 мг/л) після аерації, а також від летких органічних сполук у разі низької ефективності хлорування та вуглецювання здійснюють окисненням із застосуванням хлору, озону, перманганату калію та інших окисників. За допомогою окиснення озоном можна очистити стічну воду від тетраетилсвинцю за наявності каталізатора силікагелю [ 13 ].

Видалення фенолів та інших органічних сполук зі стічних вод здійснюють за допомогою екстракції. Екстракція ґрунтується на неоднаковому розподілі компонентів розчину між двома фазами, які утворюються при застосуванні органічної речовини – екстрагента (триетиламін,