Физико-химические методы очистки сточных вод

Жесткость воды

Жесткость воды связана с присутствием в ней растворимых кальциевых и магниевых солей различных кислот. Жесткость воды бывает карбонатная и некарбонатная. При карбонатной жесткости, называемой временной жесткостью, в воде присутствуют гидрокарбонаты кальция и магния, ее можно почти полностью устранить кипячением.

Некарбонатная жесткость, называемая постоянной, обусловлена присутствием в воде кальциевых и магниевых солей других минеральных кислот, исключая угольную, кипячением не устраняется.

Жесткость воды подразделяют на кальциевую и магниевую.

Жесткость выражают в миллиграмм-эквивалентах растворимых солей кальция и магния на литр.

По жесткости вода подразделяется следующим образом: очень мягкая (от 0 до 1,5 мг-экв/л), мягкая (от 1,5 до 3 мг-экв/л), средней мягкости (от 3 до 4,5 мг-экв/л), довольно жесткая (от 4,5 до 6,5 мг-экв/л), жесткая (от 6,5 до 11 мг-экв/л) и очень жесткая (свыше 11 мг-экв/л).

По ГОСТ 2874-73 "Вода питьевая" общая жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л, и лишь в отдельных случаях допускается по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы 10 мг-экв/л. Со-держание минеральных примесей не должно превышать 1 г/л.

Соли, обусловливающие жесткость воды, не являются вредными для организма, однако присутствие их в воде в больших количествах нежелательно, так как они делают воду непригодной для хозяйственных нужд. В жесткой воде плохо развариваются овощи, перерасходуется мыло при стирке белья, выпадает осадок в водопроводных трубах и т.д. Вода, содержащая такие соли, совершенно непригодна для питания паровых котлов из-за образования плотных слоев накипи на внутренних стенках, которая приводит к перегреву котла и способствует его быстрому разрушению. Поэтому воду, которую используют для питания паросиловых установок, а также ТЭЦ, подвергают специальному умягчению. Вода с повышенной карбонатной жесткостью непригодна для охлаждения технологического оборудования. Охлаждая теплообменную аппаратуру, вода нагревается. При нагревании происходит разложение гидрокарбонатов кальция и выпадение карбонатов в осадок, которые и забивают теплообменник.

Флотация - удаление из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Процесс очистки вод, содержащих ПАВ, нефть, масла, волокнистые материалы, этим методом заключается в прилипании частиц флотируемого материала к пузырькам газа, всплывании этих комплексов и удалении пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости.

Коагуляция - потеря коллоидными частицами агрегатной устойчивости и слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения или перемешивания. В результате образуются более крупные частицы (агрегаты). Флокуляция отличается от коагуляции тем, что в процессе очистки в сточные воды вводят специальные добавки (флокулянты), способствующие интенсивному оседанию рыхлых хлопье-видных скоплений.

Сорбция - процесс поглощения вещества твердым телом или жидкостью. В качестве поглощающих тел (сорбентов) применяют искусственные и природные пористые материалы: золу, кокс, торф, силикагели, алюмогели, активированные угли и глинистые материалы.

Экстракция - выделение (извлечение) загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей в соответствии с его растворимостью в них. Этот метод применяют в случаях, когда в сточных водах относительно высокое содержание ценных растворенных органических веществ (фенолы, жирные кислоты и др.). В дальнейшем извлекаемые вещества утилизируют.

Ионный обмен - процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы - ионита. Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, хром, цинк, свинец, медь, ПАВ, радиоактивные вещества).

По знаку заряда иониты делятся на катиониты и аниониты. Иониты подразделяются на природные и искусственные. Ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным смолам.

К мембранным методам очистки сточных вод относятся электродиализ, ультрафильтрация и обратный осмос.

Электродиализ заключается в выделении электролитов из воды под действием постоянного электрического тока при использовании электрохимически активных ионитовых мембран. Применяют электродиализ для очистки природных и сточных вод от растворенных солей.

Ультрафильтрация и обратный осмос основаны на явлении освобождения воды от примесей при прохождении последней через полупроницаемую мембрану под действием прилагаемого извне давления. Прилагаемое давление в методе ультрафильтрации составляет Р=0,07-0,7 МПа, а для обратного осмоса Р=1-10 МПа. Молекулярная масса оделяемых примесей для ультрафильтрации М>500, для обратного осмоса М<500. Обратный осмос и ультрафильтрацию успешно используют при очистке сточных вод химических, целлюлозно-бумажных и других производств для удаления растворенных солей и органических примесей.