Механические и физико-химические методы очистки воды. Назначение, принципы действия, достоинства и недостатки.

Выбор метода зависит от:

- санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству воды;

- количества сточных вод;

- наличия у предприятия энергоматериальных ресурсов;

- эффективности процесса обезвреживания.

Механическая очистка.Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Ее сущность заключается в удалении механических примесей из сточных вод в результате отстаивания, фильтрации, центрифугирования.

Отстаивание применяется для осаждения грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют отстойники, песколовки, осветители. В осветителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц. Песколовки применяются для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений размером частиц от 0,2 до 0,25 мм.

К механическим методам также относится процесс процеживания. Перед более тонкой очисткой воду процеживают через сетки, которые устанавливаются перед отстойниками, с целью извлечения крупных примесей, которые могут засорить трубы, каналы.

Фильтрование применяют для выделения из воды твердых тонкодиспергированных веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу.

Удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил(гидроциклоны). Достоинства гидроциклона: простота, компактность, высокая производительность, низкая стоимость, легкое обслуживание.

Центрифуги применяются для разделения суспензий, когда требуется высокая степень обезвоживания осадков и эффективная его промывка.

Достоинства механической очистки: механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве; дешевизна.

Недостатки: предотвращение от проникновения в систему только крупных механических примесей, необходимость очистки фильтрующего элемената, очистка сточных вод в больших объёмах является труднодоступной.

Физико-химическая очистка.В очищаемую воду вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений. При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные.

Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т. е. частиц размером 1-100 мкм. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ - коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их.

Флокуляция - это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличие от коагуляции при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта. Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса коагуляций и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.

Флотация. Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например, ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а также возможность получения шлама более низкой влажности (90-95%), высокая степень очистки (95-98%), возможность рекуперации удаляемых веществ.

Процесс заключается в сближении подымающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей, прорыве разделяющей их прослойки воды и слипание пузырька с частицей. Затем комплекс пузырек - частица подымается на поверхность воды, где собираются, и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде.