Электрохимический метод очистки сточных вод

При электрическом методе очистки сточных вод происходит либо разрушение вредных веществ путем окисления на аноде, либо из­влечение металлов из сточных вод путем отложения их на электро­дах. Метод требует больших затрат электроэнергии, что ограничи­вает его применение.

При помощи этого метода можно извлекать катионы меди, ни­келя, цинка, свинца и других металлов. Извлечение меди осущест­вляется способом электролиза, при этом медь выделяется на катоде. Анод при этом изготовляют из графита. Расстояние между электро­дами 50—60 мм. На катоде осаждается 60—70% меди, остальная часть выпадает в осадок в ванне в виде Сu(ОН)₂СО₃ или в виде CuCN.

Электрохимический метод следует применять при концентрации цианидов в сточной воде не менее 200 мг/л.

Очистка сточных вод сорбцией, эвапорацией, кристаллизацией и флотацией

Процесс сорбции заключается в том, что загрязнения сточных вод или поглощаются частицами твердого вещества (абсорбция), или осаждаются на поверхности этих веществ (адсорбция), или всту­пают с ними в химическую реакцию (хемосорбция).

Адсорбцию применяют для очистки сточных вод от органиче­ских соединений при их концентрации менее 1 г/л. В качестве ад­сорбентов обычно используют активированные угли, активирован­ный антрацит, коксовую и шлаковую мелочь. Адсорбент применя­ют в виде зерен неправильной формы с диаметром от 1,5 до 5 мм.

К активированным углям, применяемым для очистки промыш­ленных сточных вод, предъявляют следующие требования: легкая смачиваемость водой; относительная крупнопористоcть; небольшая удерживающая способность при регенерации, минимальная ката­литическая активность по отношению к реакциям окисления, кон­денсации и др.

Эффективность адсорбции органических веществ из сточных вод зависит от химического состава адсорбента и свойств его по­верхности.

При очистке сточных вод их пропускают через неподвижный и псевдоожиженный слои адсорбента. Применение адсорбента в не­подвижном слое — один из наиболее простых методов очистки стоков. В промышленных условиях для его реализации сточные воды фильтруют через колонну (рис. 109, а), заполненную адсор­бентом.

В колонне 4 укреплена беспровальная решетка 1 с диаметром отверстий 5—10 мм. На решетку укладывают поддерживающий слой 2 высотой 400—500 мм из мелкого щебня или гравия. На этот слой засыпают активированный уголь 3. Сверху на уголь сно­ва укладывают слой щебня, который прижимают решеткой. Слой щебня в нижней части колонны предотвращает выпадение зерен адсорбента в подрешетное пространство и обеспечивает равномер­ное распределение потока очищаемой воды по всему объему ко­лонны. Верхний слой щебня препятствует выносу углей из колон­ны при фильтровании сточных вод.

Очищаемые сточные воды перемещаются в колонне снизу вверх, при этом вода равномерно заполняет сечение колонны и вытесняет пузырьки газов или воздуха. Скорость фильтрования очищаемых стоков зависит от концентрации веществ, находящих­ся в сточных водах, и колеблется от 2 до 6 м³/(м²·ч). Очистку стоков в неподвижном слое применяют в случае, если в сточных водах практически отсутствуют взвешенные частицы. Такие частицы закупоривают промежутки между частицами адсорбента, в ре­зультате этого возрастает сопротивление слоя потоку жидкости и снижается скорость фильтрования.

После насыщения адсорбента, о чем свидетельствует появление загрязнений в фильтрате, прекращают подачу стоков в колонну и угли подвергают регенерации.

Очистка сточных вод активированным углем в псевдоожиженном взвешенном слое осуществляется в цилиндрических адсорбе­рах. Цилиндрический одноярусный адсорбер (рис. 109, б) пред­ставляет собой колонну 3 высотой около 4 м. Диаметр верхней ча­сти колонны увеличен. На расширенном участке 7 укреплен коль­цевой сливной желоб 6 для отвода очищенной воды. В нижней части колонны предусмотрено коническое днище 1 с патрубками для подачи очищаемых вод. Над коническим днищем расположе­на распределительная решетка 2 с диаметром отверстий 5—10 мм. На решетку загружают активированный уголь (высота его слоя 2,5—2,7 м). В центре колонны предусмотрена труба 4 с направ­ляющей воронкой 5 для подачи в колонну активированного угля, который дозируется питателем. Скорость подачи сточных вод под­бирают такой, чтобы уголь на решетке находился во взвешенном слое. Верхняя граница слоя адсорбента определяется положением разгрузочного патрубка 8, через который очищаемая вода с углем поступает в углеуплотнитель 10.

Очищенная вода сливается в кольцевой желоб и совместно с водой из углеуплотнителя отводится по трубам 9.

Активированные угли из уплотнителя периодически или непре­рывно отводятся через кран и подаются на регенерацию, после которой снова возвращаются в адсорбер. Крупные куски угля скапливаются в подрешетном пространстве адсорбера, из которого их периодически удаляют через кран днища адсорбера.

Поглощенные вещества извлекают при регенерации адсорбен­та экстракцией органическими растворителями, отгонкой водяным паром и испарением током инертного газообразного теплоноси­теля.

Очистка сточных вод может быть регенеративной и деструктив­ной. При регенеративной очистке извлеченные вещества перера­батывают, а при деструктивной уничтожают, как не имеющие практической ценности.

Проведены испытания сорбционной способности золы ТЭЦ Балхашского горно-металлургического комбината. Установлено, что зола ТЭЦ является универсальным адсорбентом, позволяющим очистить стоки комбината почти от всех вредных веществ и уве­личить в 3—4 раза скорость оседания твердой фазы в хвостохранилище.

Ионный обмен

Процесс ионного обмена используют для очистки сточных вод от многих органических и неорганических соединений, а также от катионов цветных металлов. При химической очистке стоков от ка­тионов цветных металлов с помощью подачи извести или едкого натра и осаждения в виде гидратов окислов не всегда удается полностью очистить стоки. Кроме того, осаждение гидратов окис­лов требует строгого поддержания рН стоков на определенных значениях. К недостаткам химического способа очистки относятся значительные расходы извести и большее объемы получаемых осадков гидратов окислов металлов. Использование более совер­шенных процессов ионного обмена позволяет практически полно­стью выделять из сточных вод катионы цветных металлов и утилизировать полученные металлы.

Теория процесса ионообмена заключается в следующем: строение ионита таково, что он состоит из каркаса, связанного валентными силами (силами решетки). Каркас имеет положительный или от­рицательный заряд, который компенсируется подвижными противоионами противоположного знака; последние могут быть заменены другими ионами того же знака.

Каркас катионита представляет собой высокомолекулярный по­лианион, а каркас анионита — поликатион.

Катионит с противоионами, представляющими собой ионы во­дорода в форме Н⁺, является нерастворимой высокомолекулярной кислотой. Анионит в ОН⁻ форме представляет собой нерастворимое основание. Различают органические, неорганические и синтетиче­ские ионообменники. Ионообменные смолы представляют собой твердые, нерастворимые в воде вещества, способные поглощать из раствора положительные или отрицательные ионы.

Максимальное количество ионов, поглощаемых обменным пу­тем 1 г ионита, называют емкостью поглощения. Она может до­стигать 6—10 мэкв/г. Ионообменное равновесие зависит от при­роды ионита, гидратации обменивающихся ионов и их концентра­ций в ионите и в растворе. Время, необходимое для достижения ионообменного равновесия, зависит от режима перемешивания жидкости, структуры ионитов и их проницаемости для противоионов. Ионный обмен — это диффузионный процесс, скорость ко­торого определяется скоростью наиболее медленно протекающих процессов — диффузией ионов из раствора в ионит, химической реакцией двойного обмена ионов в ионите и диффузией вытесняе­мых ионов из ионита в объем раствора.

В сточных водах обычно содержатся различные катионы цвет­ных металлов, поэтому в таких условиях важное значение при­обретает селективность поглощения катионов ионитами. Так, при ионном обмене на сульфокатионите КУ-2 по энергии вытеснения ионы располагаются в следующий ряд:

Н⁺ < Na⁺ < NH₄⁺ < Mg²⁺ < Zn²⁺ < Co²⁺ < Cu²⁺ < Cd²⁺ < Ni²⁺ <

< Ca²⁺ < Sr²⁺ < Pb²⁺ < Ba²⁺.

Сточные воды очищают при фильтровании со скоростью до 0,16 м/мин через неподвижный или псевдоожиженный слой иони­та. Чаще используют очистку стоков во взвешенном слое, так как в этом случае частицы ионитов перемещаются по всему объему колонны и постоянно перемешиваются. Скорость

очистки в таком слое выше, чем в неподвижном. Применение взвешенного слоя не требует тщательной очистки сточных вод от взвешенных твердых примесей.

По мере замещения в смолах противоионов катионами цветных металлов плотность зерен ионитов существенно увеличивается, по­этому такие зерна перемещаются в нижние слои ионита, откуда ионит отводится на регенерацию. В настоящее время известно не­сколько конструкций ионообменных колонн для очистки сточных вод во взвешенном слое. Наиболее часто применяют ионообмен­ные колонны с решетками и коническими переточными трубами (рис. 110).

В ионообменной колонне 3 на разной высоте установлены бес­провальная 2 и провальная 1 решетки. В беспровальных решетках смонтированы конические переточные воронки 6. В верхней части колонны предусмотрены кольцевой сливной желоб 4 и коническая воронка 5 для подачи ионита.

Сточная вода подается в нижнюю часть колонны и перемеща­ется с определенной скоростью снизу вверх, создавая на беспро­вальных решетках взвешенный слой ионита. Очищенная вода от­водится из колонны через кольцевой желоб. При насыщении иони­та увеличивается его плотность, поэтому он перемещается по ре­шеткам с верхнего слоя в нижний через переточные воронки. На­сыщенный ионит отводится из конического днища колонны и при помощи аэролифта 7 подается сверху в регенерационную колонну 8, регенерационный раствор поступает в колонну снизу. Из колонны отрегенерированный ионит подается в промывную колонну 9. Отмытый ионит снова возвращается в ионообменную колонну.

К особенностям ионообменного метода очистки сточных вод от­носят возможность очистки практически до любой степени и ути­лизации ценных компонентов, выделяемых из очищаемых стоков. Метод ионного обмена для очистки Сточных вод пока довольно редко применяют на обогатительных фабриках. Первая промыш­ленная ионообменная установка построена на Зыряновской обо­гатительной фабрике для очистки сливов сгустителей, содержа­щих цианиды.

Схемы флотационных установок показаны на рис. XIV.2. На обогатительных фабриках применяют флотацию для очистки обо­ротных вод с использованием обычных флотационных машин.

При обработке больших масс воды для диспергирования воз­духа применяют фильтрасные пластины. Продолжительность фильтрации 15—45 мин. Применяют также электрофлотацию, при которой твердые примеси оседают на пузырьки газа, образующиеся при электролизе. Размер пузырьков в этом случае меньше, чем при обычной флотации, а эффект очистки больше.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: