Центрифугирование
Центрифугирование — отделение взвешенных частиц в жидкости под действием центробежных сил, которые возникают при вращении центрифуги и жидкости в ней.
Различают два вида центрифугирования: центробежное осаждение и фильтрование. При осаждении движение твердых частиц происходит под действием центробежной силы с образованием или без образования осадка на фильтровальной перегородке, а также при одновременном протекании в ее зонах обоих процессов.
Схема устройства центрифуги шнекового типа
1 - труба подачи осадка; 2 - полый шнек; 3 - проходные отверстия; 4 - pотор: 5 - сливные отверстия 6 - сливная труба; 7 - разгрузочный бункер
Фильтрация
Технология фильтрации основана на разделении дисперсных систем с помощью перегородок, которые пропускают дисперсную среду и задерживают твердую фазу.
В качестве фильтрующего материала используют природные (кварцевый песок, дробленый гравий, керамзит, бурый уголь и т.д.) или синтетические (пенополиуретан, полистирол, полипропитен и др.) материалы. Различают фильтры с восходящим и нисходящим потоком. В последних дренажная система защищена от воздействия загрязнений и работает более надежно. На фильтрах с восходящим потоком может наблюдаться заиливание дренажа, что приводит к серьезным осложнениям в работе.
Фильтр механический горизонтальный однокамерный ОГ-5,5
1 - подача воды на фильтрование; 2 - выход обработанной воды; 3 - подача воды на нижнюю промывку; 4 - сброс промывной воды; 5- вантуз; 6 - верхнее распределительное устройство; 7 - фильтрующий материал; 8 - дренаж; 9 - опорожнение
Микрофильтрация
Микрофильтрация — мембранное разделение, основанное на просеивании, которое дает возможность отделять частицы размером 0,1-1 мкм, а также очищать стоки от опасных биогенных элементов.
Мембраны изготавливают из органических и неорганических материалов: полимеры, керамика, стекло, металл и др.
Схема микрофильтрации
Химический метод
Позволяет выделять из сточных вод растворенные вещества, пагубно влияющие на окружающую среду. Ведется с добавлением реагентов.
Окисление и восстановление
Окисление применяют для обезвреживания от токсичных примесей: цианидов, комплексов меди и цинка, сульфидов и сереводорода.
Используют различные окислители: озон, хлор, фтор, пероксид водорода, перманганат калия и др. Самым эффективным является озон. Он разрушает органические и неорганические вещества и примеси, обесцвечивает воду, устраняет запахи и привкусы, уничтожает бактерии. Недостаток – дороговизна. Для окисления требуется большое количество химических реагентов и складов их хранения.
Контактный аппарат для озонирования воды
Восстановление применяют, когда в воде содержатся легко восстанавливаемые вещества: соединения ртути, хрома, мышьяка. Например, соединения ртути восстанавливаются до металлической ртути, которая удаляется отстаиванием или фильтрованием. В качестве восстановителей используют сульфит железа, гидросульфит натрия, сероводород, активный уголь, диоксид серы и др.
Схема установки восстановления хрома непрерывного действия
1 – усреднитель; 2 – смеситель; 3 – емкость для нейтрализации и отстаивания
Нейтрализация
Данный метод используют для очистки от кислот и щелочей.
Самый распространенный способ — смешение кислых и щелочных стоков. Также применяют фильтрование кислых вод с использованием нейтрализующих реагентов. Для нейтрализации используют следующие реагенты: гидроксид кальция (известковое молоко), соду, доломит, различные щелочные соединения.
Нейтрализация сточных вод
1 - коллектор; 2 - ручная решетка; 3 - мешалка; 4 - дозатор; 5 - центральная труба для подачи раствора; 6 – нейтрализатор; 7, 10, 12 - промежуточные отстойники; 8 - сеть труб для подачи сточных вод; 9 - поверхностное биоплато; 11 - биопруд; 13 - резервуар для очищенных вод; 14 - насосная станция; 15 - труба для подачи очищенных вод
Осаждение
Метод заключается в осаждении нерастворимых кристаллических осадков, на которых задерживаются загрязнения.
Проводится за счет ввода специальных реагентов. Недостатками метода являются низкий коэффициент очистки, образование большого количества шлама, увеличение токсичности и солесодержания.
Процесс осаждения
Физический метод
Основан на физических эффектах воздействия на воду или загрязнитель.
Позволяет очистить стоки практически от всех видов загрязнений, а также обеззаразить воду.
Магнитная обработка
Магнитная обработка воды ускоряет процесс кристаллизации накипеобразующих солей, уменьшает концентрацию ионов кальция и магния, ускоряет коагуляцию с последующим выпадением мелкодисперсного осадка.
Это предотвращает образование накипи в трубопроводах и аппаратах, улучшая их дальнейшую работу, значительно уменьшает отложения органических веществ, например, парафинов. Магнитная обработка промышленных стоков позволяет достаточно быстро и эффективно осаждать мелкодисперсные загрязнения.
Магнитная обработка
Электромагнитная обработка
Принцип работы такой же, как и при магнитной обработке. Но существует ряд отличий и преимуществ. Вода имеет свойство «привыкать» к магнитному воздействию – эффект релаксации – омагниченная вода сохраняет свои свойства не более суток.
Электромагнитная обработка позволяет устранить данный эффект, а также сохраняет кальций и магний, что немаловажно при очистке питьевой воды.
Ультразвуковая и ультрафиолетовая обработка
Применяются для обработии от бактерий и микроорганизмов.
Принцип основан на эффекте кавитации. Ультразвук вызывает образование множества мелких пузырьков (внутри находится газ под высоким давлением и температурой), которые, лопаясь, создают большой перепад давления и, тем самым, разрушают клеточную оболочку микроорганизма.
Ультрафиолет также уничтожает бактерии и вредоносные микроорганизмы, но за счет светового спектра. Фотохимические реакции, проходящие в структуре ДНК за счет облучения, разрушают их и предотвращают дальнейшее размножение бактерий. В настоящее время эти два метода комбинируют, улучшая степень очистки.
Ультразвуковая и ультрафиолетовая обработка
Ионизирующее облучение
Применяется для обработки от ядов и токсинов, а также от бактерий и микроорганизмов.
Энергия излучения ниже порога ядерных реакций, очищенная вода не будет радиоактивной, и ее можно сбрасывать в водоем или использовать в оборотном цикле.
Часто этот метод комбинируют с флотацией или адсорбционной очисткой. В первом случае степень очистки достигает 99%.
Физико-химическая очистка сточных вод
Используется для очистки стоков от взвешенных и мелкодисперсных загрязнений и примесей, частиц растворенных газов, минеральных и органических веществ.
Очистка реагентами (коагуляция и флокуляция)
Ввод коагулянтов в систему позволяет производить агрегацию мелких частичек, которые адсорбируются на образующихся нерастворимых хлопках гидроксида и с большой скоростью выпадают на дно очистных сооружений.
Коагуляция — физико-химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами (в качестве которых выступают, как правило, хлорид железа, сульфат железа, добавки на основе гипохлорита), в камерах, после которых вода направляется в отстойник.
Для снижения расхода дорогостоящих препаратов необходимо добавление флокулянта. При этом уменьшается продолжительность коагуляции. При флокуляции образуются не частицы, а хлопья, на которых адсорбируются загрязняющие вещества.
Флокуляция ускоряет процесс образования и осаждения хлопьев при коагуляции, а при сильных загрязнениях могут обеспечить осаждение частиц без ввода коагулянта.