Очистка выбросов от вредных газов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ ОТ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ

Выбросы газо- и парообразных примесей на машиностроительных предприятиях характеризуются:

- разнообразием по химическому составу;

- часто имеют высокую температуру и концентрацию пыли, что затрудняет процесс очистки и требует предварительной подготовки отходящих газов;

- концентрация примесей в течение технологического процесса непостоянна.

Методы очистки по характеру протекания физико-химических процессов делят на 5 основных групп;

1) промывка выбросов растворителями примесей (абсорбция)

2) промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (хемосорбция)

3) поглощение примесей твердыми активными веществами (адсорбция)

4) термическая нейтрализация отходящих газов (дожигание)

5) применение каталитического превращения.

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс - выделение растворенного газа из раствора - носит название десорбции.

В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы - жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а не поглощаемые составные части - инертным газом. Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбируемого компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, будем называть растворителем.

Инертный газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции инертный газ и поглотитель не расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом.

Различают химическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией (или, по крайней мере, эта реакция не оказывает заметного влияния на процесс). В данном случае над раствором существует более или менее значительное равновесное давление компонента и поглощение последнего происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором. Полное извлечение компонента из газа при этом возможно только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего компонента.

При хемосорбции (абсорбция, сопровождаемая химической реакцией) абсорбируемый компонент связывается в жидкой фазе в виде химического соединения. При необратимой реакции равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение. При обратимой реакции над раствором существует заметное давление компонента, хотя и меньшее, чем при физической абсорбции.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы. Наибольшее распространение получили скрубберы. Представляющие собой насадку 1, размещённую в полости вертикальной колонны. Орошение колонн абсорбентом осуществляется при помощи разбрызгивателей 2.

Рисунок 1 - Противопоточная насадочная колонна 1- насадка; 2 - разбрызгиватели

Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.

Рисунок 2 - Тарельчатый скруббер 1-тарелки, 2- колпачки, 3- патрубки, 4- переливные трубки



В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта

Адсорбционный метод является одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

- после адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.

- после адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.

- после очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Для проведения процессов адсорбции разработана разнообразная аппаратура. Наиболее распространены адсорберы с неподвижным слоем гранулированного или сотового адсорбента. Непрерывность процессов адсорбции и регенерации адсорбента обеспечивается применением аппаратов с кипящим слоем.

Адсорбционные методы являются одним из самых распространенных в промышленности способов очистки газов. Их применение позволяет вернуть в производство ряд ценных соединений. При концентрациях примесей в газах более 2-5 мг/мі, очистка оказывается даже рентабельной. Основной недостаток адсорбционного метода заключается в большой энергоемкости стадий десорбции и последующего разделения, что значительно осложняет его применение для многокомпонентных смесей.

Метод термической нейтрализации основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильно пахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а концентрации загрязняющих веществ превышают 300 млн^-1.

Методы термической нейтрализации вредных примесей во многих случаях имеют преимущества перед абсорбцией и адсорбцией:

а) отсутствие шламового хозяйства;

б) небольшие габариты очистных установок;

в) простота их обслуживания;

г) высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки.

Метод находит широкое применение в машиностроительной промышленности.

Область применения метода термической нейтрализации вредных примесей ограничивается характером образующихся при окислении продуктов реакции. Так, при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу, образующиеся продукты реакции по токсичности во много раз превосходят исходный газовый выброс.

Различают три схемы термической нейтрализации:

1) прямое сжигание в пламени t = 600?800°С;

2) термическое окисление t = 600?800°С;

3) каталитическое сжигание t = 250?450°С.

Выбор схемы зависит от химического состава загрязняющих веществ, их концентраций, начальной температуры газовых выбросов, объемного расхода и ПДВ загрязняющих веществ.

Каталитические методы газоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы от оксидов серы и азота, различных органических соединений, оксида углерода и других токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовывать вредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать образования вторичных загрязнителей. Применение каталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска и изготовления пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевых катализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесей осуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористых гранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой. Химическое превращение происходит на развитой внутренней поверхности катализаторов, достигающей 1000 мІ/г.

В качестве эффективных катализаторов служат самые различные вещества - от минералов, которые используются почти без всякой предварительной обработки, и простых массивных металлов до сложных соединений заданного состава и строения. Обычно каталитическую активность проявляют твердые вещества с ионными или металлическими связями, обладающие сильными межатомными полями. Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору - устойчивость его структуры в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакции превращаться в неактивные соединения.

Современные катализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью и селективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов и температур. Промышленные катализаторы, изготавливаемые в виде колец и блоков сотовой структуры, обладают малым гидродинамическим сопротивлением и высокой внешней удельной поверхностью.

Наибольшее распространение получили каталитические методы обезвреживания отходящих газов в неподвижном слое катализатора. Можно выделить два принципиально различных метода осуществления процесса газоочистки - в стационарном и в искусственно создаваемом нестационарном режимах.

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами в среде очищаемых газов. При частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться для выработки новых ферментов, и степень разрушения вредных примесей становится неполной. Поэтому биохимические системы более всего пригодны для очистки газов постоянного состава.

Биохимическую газоочистку проводят либо в биофильтрах, либо в биоскрубберах. В биофильтрах очищаемый газ пропускают через слой насадки, орошаемый водой, которая создает влажность, достаточную для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. Поверхность насадки покрыта биологически активной биопленкой (БП) из микроорганизмов.

Микроорганизмы БП в процессе своей жизнедеятельности поглощают и разрушают содержащиеся в газовой среде вещества, в результате чего происходит рост их массы. Эффективность очистки в значительной мере определяется массопереносом из газовой фазы в БП и равномерным распределением газа в слое насадки. В настоящее время биофильтры используют для очистки отходящих газов от аммиака, фенола, крезола, формальдегида, органических растворителей покрасочных и сушильных линий, сероводорода, метилмеркаптана и других сероорганических соединений.

К недостаткам биохимических методов следует отнести:

-низкую скорость биохимических реакций, что увеличивает габариты оборудования;

-специфичность (высокую избирательность) штаммов микроорганизмов, что затрудняет переработку многокомпонентных смесей;

-трудоемкость переработки смесей переменного состава.

Методы и оборудование для определения концентрации газов в воздухе

выброс абсорбционный очистка вредный

Анализ газового состава воздуха производится с помощью газоанализаторов, позволяющих осуществлять мгновенный и непрерывный контроль содержания в нем вредных примесей. Для экспрессного метода определения токсичных веществ применяют газоанализаторы упрощенного типа ( УГ-2, ГХ-2 и др.) основаны на линейно-колористическом методе анализа. При просасывании воздуха через индикаторные трубки, заполненные твердым веществом - поглотителем, происходит изменение окраски индикаторного порошка. Длина окрашиваемого слоя пропорциональна концентрации исследуемого вещества.

Методы контроля газовых примесей можно разделить на оптические, электрохимические, термохимические, хроматографические.

Наибольшее распространение нашли оптические методы. Принцип действия основан на избирательном поглощении газами лучистой энергии в инфракрасной, ультрафиолетовой или видимой областях спектра. К приборам, работающим в инфракрасной области относятся оптико-акустические газоанализаторы. Обычно они применяются для определения оксида и диоксида углерода, метана. Приборы, применяемые в ультрафиолетовой области спектра, применяют для обнаружения в воздухе паров ртути, карбонила, никеля, озона и др.

Большое распространение получили фотоколориметрические газоанализаторы, действие которых основано на поглощении лучистой энергии в видимой области спектра растворами или индикаторными лентами, изменяющим свою окраску при взаимодействии с определенным газовым компонентом. Различают жидкостные - концентрация определяется по изменению светопоглощения раствора и ленточные фотоколориметры, работа которых основана на фотометрировании индикаторной ленты, предварительно обработанной раствором, вступающим в химическую реакцию с определенным компонентом.

Электрические газоанализаторы подразделяются на кондуктометрические и кулонометрические. В основу первого положено поглощение анализируемого компонента газовой смеси соответствующим раствором и измерение его электропроводности. Их используют для определения концентрации сероводорода, сернистого ангидрида, аммиака, оксида углерода.

В кулонометрических, реакция протекает в ячейке между анализируемым газом и электролитом, в результате которой во внешней цепи появляется электродвижущая сила, пропорциональная концентрации определенного компонента воздуха (диоксид азота, озон, сероводород)

При хроматографических методах анализа происходит разделение газовоздушной смеси сорбционными методами в динамических условиях. С помощью хроматографических методов можно проводить качественный и количественный анализ органических и неорганических примесей воздуха. Метод используется для определения содержания диоксида серы, сероводорода, выхлопных газов автомобилей.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Очистка сточных вод - процесс их обработки на очистных канализационных сооружениях с целью удаления вредных примесей. Сущность очистки сточных вод в снижении концентраций примесей или превращения их в другие, не оказывающие вредного воздействия на окружающую среду.

Методы очистки сточных вод должны обеспечивать соответствие:

- действующим нормативным требованиям;

- технической безопасности;

- быть удобной в эксплуатации и ремонте;

- уровень надежности: срок службы не менее 10 лет; ресурс работы до капитального ремонта - не менее 3-х лет, до текущего ремонта 1 год;

- очистку воды производить в режиме круглосуточной обработки в количестве до 7 м³/час в течении 20 часов с учетом 2-х часового перерыва на ТО и ремонт;

- отделение продуктов очистки воды в виде шлама, направляемого на иловые площадки;

- требуемая степень очистки - до содержания примесей в соответствии с таблицей 2 настоящего проекта;

- метод очистки должен быть привязан к местным условиям: рельефу местности, инфраструктуре коммуникаций предприятия, к специфике физико-химического состава загрязнителей стоков.

При создании системы очистки воды необходимо проведение следующих работ:

- определение степени загрязненности сточной воды;

- определение требований к очищенной воде;

- определение объёма воды и периодичность его сброса;

- выбор способа и технологической схемы очистки;

- разработка технологического регламента очистки воды;

- выбор оптимальной схемы очистки на основе технико-экономического расчета;

- выполнение проектных работ.

Очистка сточных вод может быть:

механической, биологической, химической и физико - химической;

в зависимости от принятой степени очистки - предварительной, частичной и полной;

в зависимости от отношения к отделяемым веществам - регенеоативной, деструктивной и утилизационной.

Механическая очистка (осветление) состоит в непосредственном освобождении сточных вод от грубо дисперсных всплывающих и взвешенных веществ в решетках, песколовках, жировках, отстойниках и других сооружениях. Иногда выделяется до 80 % взвешенных веществ и заметная часть бактерий, но, обычно, это вид предварительной очистки.

Биологическая очистка сточных вод - перевод коллоидных и растворенных органических веществ в минеральные соединения за счет жизнедеятельности бактерий. Биологическая очистка сточных вод - один из самых распространенных способов обезвреживания сточных вод при подготовке их к спуску в водоемы, основанный на микробиальных (под воздействием микробов) процессах распада и минерализации органических веществ по аналогичной схеме. Процессы биологической очистки во многом аналогичны процессам самоочищения в природных водоемах, интенсифицированных применением систем инженерных сооружений, таких, как: аэротенки, биологические фильтры, биологические пруды, поля орошения, поля аэрации.

Химическая очистка на основе коагуляции применяется для очистки производственных сточных вод, содержащих коллоидные примеси; для удаления растворенных примесей применяются реагенты, переводящие их в трудно растворимое состояние с последующим осаждением.

Физико-химические методы очистки заключаются в извлечении примесей экстракцией, отгонкой, аэрацией, кристаллизацией, сорбцией и др.

При любых методах очистки сточных вод, необходима обработка канализационного осадка, в связи с его высокой влажностью (95 - 99 %) - в метантенке и обеззараживание от патогенных организмов обычно хлорированием или другими методами. Как правило, системы очистки сточных вод строятся на основе использования комплекса методов очистки. Состав методов определяется характером технологических процессов данного производства.

Эффективность и надёжность работы любого очистного устройства обеспечиваются в определённом диапазоне значений концентрации примесей и расхода сточной воды.

Во временнoм графике технологических процессов могут быть значительные изменения, сопровождаемые изменением расхода сточных вод, состава и концентрации примесей. В таких случаях необходимо усреднение концентрации примесей и расхода сточной воды. С этой целью на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчёт которых определяется характером изменения во времени расхода стоков, состава и концентрации примесей. В самом общем виде последовательность этапов очистки стоков можно представить следующим образом:

1. Усреднение стоков. Оно может осуществляться не только на самом начальном этапе - при очистке от грубодисперсных примесей, но и на всех последующих этапах - там, где имеется неравномерность состава и расхода стоков и где целесообразно слияние близких по составу стоков (с разных участков производства) перед очередным этапом очистки.

2. Очистка от грубодисперсных веществ: решётки, песколовки, отстойники, аппараты, основанные на отделении твёрдых примесей в поле действия инерционных сил (напорные гидроциклоны, центрифуги), флотация.

3. Очистка от коллоидно-дисперсных примесей (коагуляция, электрокоагуляция).

4. Регулирование кислотности (щёлочности) стоков, например, с помощью известкования (нейтрализация).

5. Фильтрование на зернистых насыпных, например, песчано-гравийных фильтрах - для очистки от тонкодисперсных примесей (частиц), имевшихся в исходных стоках или образовавшихся на предыдущих этапах очистки.

Совокупность предыдущих этапов очистки стоков в отечественной специальной литературе часто называют предочисткой. Она важна и сама по себе, и для осуществления последующих этапов очистки (если они необходимы) - от истинно растворенных примесей в виде отдельных ионов, молекул или комплексов молекул. Аппаратные средства для их удаления чрезвычайно чувствительны к водным гетерогенным системам и быстро выходят из строя при появлении в стоках эмульсий, суспензий, коллоидных примесей.

Очистка стоков от молекулярных примесей, например, путём дегазации, адсорбции, экстракции.

Очистка от вредных веществ, находящихся в стоках в ионном состоянии: перевод ионов в малодиссоциирующие соединения; нейтрализация; окисление; образование комплексных ионов и перевод их в малорастворимое состояние; ионитная фильтрация (ионный обмен); сепарация ионов при изменении фазового состояния воды например, дистилляция; обратный осмос; ультрафильтрация; электродиализ; воздействие магнитных и акустических полей и др.

На заключительном этапе очистки может быть предусмотрено повторное фильтрование - для очистки стоков от дисперсных примесей, образовавшихся на этапах очистки, а также обезвреживание (дезинфекция) очищенных стоков от патогенных организмов (микроорганизмов), когда в системе очистки стоков производства имеются устройства биологической очистки, могущие быть очагом распространения патогенных микроорганизмов.

2. Процеживание - первичная очистка посредством пропускания стоков через решётки и волокноуловители - для выделения крупных примесей размером 25 мм и более, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе оборудования. Металлические решётки с зазором 5-25 мм устанавливаются в коллекторах сточных вод, размеры поперечного сечения решёток выбираются по минимуму потерь давления потока на решётке. Скорость потока в зазоре между стержнями не должна превышать 0,8-1 м/с при максимальном расходе сточных вод. Расчёт решёток сводится к определению числа зазоров n, ширины решётки В и потерь напора Др сточной воды.

Решётки периодически очищаются от задерживаемых примесей механически с помощью вертикальных и поворотных граблей, примеси измельчают на специальных дробилках и направляют в поток за решётку или на переработку, что усложняет технологию очистки. Поэтому применяют решётки-дробилки, измельчающие примеси без извлечения их из воды. Средний размер измельчения не превышает 10 мм.

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твёрдых частиц в жидкости. Осаждение может быть свободным, без слипания частиц, и при параллельно протекающем коагулировании осаждающихся частиц. Механизм свободного осаждения сохраняется при объёмной концентрации частиц до 1 % (до массовой концентрации ~ 2,6 кг/м³). Основа для проектирования устройств отстаивания - скорость осаждения (щ₀ м/с). Определяется для сферических частиц с учётом сил гидравлического сопротивления, массовых сил и силы Архимеда.

На основе принципа отстаивания построены песколовки и отстойники.

Рисунок 1 - Схема горизонтальной песколовки

В горизонтальной песколовке, рис.1 сточная вода движется горизонтально с оптимальной скоростью щ = 0,15…0,30 м/с. За время движения в песколовке частица, осаждаясь со скоростью щ₀, должна достичь дна (шламосборника). Поэтому отношение глубины h к щ₀ должно быть меньше времени t движения стоков в песколовке (t = 30…100 с), которым определяется и длина песколовки L. Ширина песколовки В определяется максимальным расходом сточных вод

(Q), В = Q / hщ.

В вертикальных песколовках сточная вода получает вертикальную (вниз, к шламосборнику) составляющую скорости движения, что облегчает осаждение частиц

В аэрируемых песколовках крупные частицы осаждаются, как и в горизонтальных песколовках, а мелкие обволакиваются пузырьками воздуха, нагнетаемого в сточную воду, всплывают на поверхность и удаляются с неё с помощью скребковых механизмов.

С помощью отстойников из сточных вод выделяются частицы с размером менее 0,25 мм. По направлению движения воды в отстойниках их делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные, комбинированные. Особенности отстойников: меньшие по сравнению с песколовками скорости движения стоков - в связи с меньшими значениями щ₀ данных частиц - и (или) развитие элементов конструкции, способствующих увеличению вертикальной составляющей скорости сточной воды по направлению к шламосборнику.

Рисунок 2 - Схема вертикального отстойника 1 -перегородка; 2 -корпус; 3 -отражательное кольцо; 4 -водосбрник; 5 - шламосборник

На рис.2 приведена схема вертикального отстойника. Сточная вода поступает в кольцевую зону между перегородкой 1 и корпусом 2 и движется вниз. Отразившись от отражательного кольца 3, вода (очищенная) уходит во внутреннюю полость перегородки и через кольцевой водосборник 4 выводится из отстойника, а твёрдые частицы, приобретя скорость движения вниз, (она не должна превосходить скорость оседания частиц) достигают шламосборника 5. Осадок из шламосборника 5 периодически удаляется через трубопровод 6.

Фильтрованием обеспечивается очистка сточных вод от тонкодисперсных твёрдых примесей с небольшой концентрацией, в том числе, после физико-химических, химических, биологических методов очистки. Известны два основных класса фильтров: зернистые и микрофильтры.

Зернистые фильтры представляют собой однослойные или многослойные насадки пористых несвязанных материалов (кварцевый песок, дроблёный шлак, гравий, антрацит).

Фильтроэлементы микрофильтров изготовлены из связанных пористых материалов.

На рис.3 представлен многослойный зернистый каркасно-насыпной фильтр. Сточная вода поступает по коллектору 1, через отверстия в нём равномерно распределяется по сечению фильтра. Она проходит через слои гравия 2 и песка 3, через перфорированное днище 4, установленное на слое гравия 5, и через трубопровод 6 отводится из фильтра. Регенерация (очистка) фильтра производится продувкой сжатого газа через трубопровод 7 с последующей обратной промывкой водой через вентиль 8. Скорость фильтрования составляет 0,0014…0,0028 м/с.

Рисунок 3 - Схема многослойного зернистого каркасно-насыпного фильтра 1- коллектор; 2 - слой гравия; 3 -слой песка; 4 - перфорированное днище; 5 - слой гравия; 6,7 - трубопровод

Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания нефтепродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду.

Образование агрегатов «частица - пузырьки воздуха« зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия находящихся в стоках веществ, давления воздуха и т. д.

По способу образования пузырьков различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию и др.

При пневматической флотации сточные воды очищаются от нефтепродуктов, поверхностно-активных и органических веществ и от взвешенных частиц малых размеров. Сжатый воздух в виде мельчайших пузырьков поступает в сточную воду через насадки из пористого материала. При всплывании пузырьки воздуха обволакивают частицы нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ и мелких твёрдых частиц, увеличивая скорость их всплывания. Образующаяся на поверхности очищаемой воды пена отсасывается центробежным насосом в пеносборник для последующего извлечения из неё нефтепродуктов. Одновременно кислородом, содержащимся в пузырьках воздуха, окисляются органические примеси. Происходит также насыщение очищаемой воды кислородом.

При электрофлотации происходящие в сточной воде электрохимические процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. При использовании электродов из алюминия или железа происходит коагулирование и осаждение мельчайших коллоидных частиц (электрокоагуляция).

Основными методами химической очистки производственных сгонных вод являются нейтрализация и окисление. Из методов нейтрализации наиболее распространен метод известкования, к окислительным методам относятся главным образом хлорирование и озонирование. Электрохимическая обработка отнесена к электрохимическим методам очитки.

Химическая очистка может применяться как самостоятельный метод перед подачей сточных вод в системе - оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водные объекты. Использование химической очистки в ряде случаев целесообразно (в качестве предварительной) перед биологической, сорбционной или другими методами очистки. Химическая обработка находит применение и как метод извлечения различных компонентов из сточных вод, и частности цветных металлов,

Нейтрализация. Производственные сточные воды могут содержать щелочи и кислоты. В большинстве кислых сточных вод содержался соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять.

Дня предупреждении коррозии канализационных очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоисточниках, а также осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов кислые и щелочные воды подвергаются нейтрализации. Наиболее типичная реакция нейтрализации - ло реакция между ионами водорода и гидроксила, приводящая к образованию недиссо - ципроданной воды, В результате реакции концентрация каждого из этих ионов становится равной той, которая свойственна самой воде, т. е., активная реакция водной среды приближается к рН ~ 7.

При спуске очищенных щелочных вод в водоем или водосток практически нейтральными следует считать смеси с рН _ 6.5 - 8,5. Если очищаемые воды подаются в систему оборотною водоснабжения, то требования к рН зависят от специфики технологических процессов. Наиболее часто сточные воды загрязнены минеральными кислотами: серной, азотной, соляной, а также их смесями. Значительно реже в сточных водах встречаются азотная, фосфорная, сернистая, сероводородная, плавиковая, хромовая, а также органические кислоты. Концентрация кислот и сточных подах обычно не превышает 3 %. но иногда достигает и большей величины.

При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации: а) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

б) нейтрализация реагентами, в) фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, обожженный магнезит, мел).

Озонирование. Является конкурентоспособным методом лО отношению к хлорированию. Хотя метод озонирования и несколько дороже хлорирования, однако он имеет рад преимуществ. Расчеты показывают, что он весьма перспективен для очистки сточных вод тех предприятий, куда затруднена доставка хлорсодержаших реагентов и где имеется относительно дешевая злектрознергия.

Озонирование позволяет разрушать загрязнения, которые не подвергаются окислению биохимическим методом; при этом обеспечивается необходимое качество сточных вод. Кроме того, резко сокращается потребность в площадях, требуемых для размещения очистных сооружений, Таким образом, метод озонирования является конкурентоспособным по отношению и к биологической очистке.

Исследователями установлено, что озон особенно эффективен при очистке сточных вод, загрязненных различными органическими растворителями, цианидами, сероводородом, сернистыми соединениями, ионами марганца, фенолами, нефтепродуктами н некоторыми другими органическими и неорганическими соединениями.

Озон обладает высокой окислительной способностью. Окислительно-восстановительные реакции при озонировании протекают легко, причем вода, не загрязняется продуктами восстановления окислителя, как при использовании хлора или хлорной извести.

Озон - нестойкий таз, поэтому хранить и транспортировать его нерационально; более целесообразно получать озон на месте его применения. Чаще всего, особенно при озонировании промышленных сточных вод, через источник тлеющего разряда пропускают атмосферный воздух, в некоторых случаях используют, чистый кислород. Эффективность получения озона в значительной степени зависит не только от конструкции генератора, но также от влажности пропускаемого воздуха. От выбора конструкции реактора во многом зависят экономика процесса и глубина очистки. Рассмотрим области применения озона для очистки сточных вод.

Большое внимание как в нашей стране, так и за рубежом уделяется изучению возможности применения озона для очистки воды, загрязненной фенолами. При довольно высокой концентрации фенола (более 200 мг/л) процесс окисления не зависит от величины рН и протекает с одинаковой скоростью; при более низких концентрациях рН оказывает влияние на ход реакции. Например, для снижения концентрации фенола со 100 до 0,05 мг/л при оптимальном значении рН = 5,4 требуется 100 мг озона на 1 л раствора.

При введении в 1 л воды 1,0-2,5 г озона концентрация фенолов снижается с 300-1500 до 0,6-1,2 мг. Фенол, содержащийся в сточных водах а количестве 5 мг/л, разрушается в течение 10-15 мни при обработке озоном концентрацией 2,5 - 6,0 г/м. При этих же условиях разрушаются золы, Скорость окисления фенола зависит от его строения, однако во всех случаях при озонировании в первую очередь образуются малотоксичные производные непредельных альдегидов и кислот.

Применение озона для очистки сточных вод является эффективным и в некоторых случаях экономичным процессом, так как относительно большие капитальные затраты быстро окупаются: процесс прост и относительно безопасен, в эксплуатации несложен, продукты озонирования не ядовиты. Согласно зарубежным данным стоимость окисления озоном 1 кг фенола составляет 1,48 долл. Основным фактором, влияющим на степень очистки, является продолжительность контакта сточной воды с озонированным воздухом и степень его дисперсности, т. е. правильный выбор реактора.

Озонирование может применяться для очистки сточных вод от углеводородов. Часть углеводородов входит в число веществ, экстрагируемых хлороформом, которые очень хорошо удаляются при озонировании. В процессе очистки сточных вод озоном начальная концентрация углеводородов (0,5-1,0) может быть снижена до 0,05-0,1 мг/л.



Литература

Перевод М. Головчинер: Сокращенное изложение. Годовой отчет за 1994 год. - [Б.М.]: КОМАГ Берлин-Бранденбург, Б.Г.

Ф.Дамен, У. Джэкель: Описание типичных жизненных пространств в парках-заповедниках. - [Б.М.]: Специализированный отдел парка-заповедника Швальм-, Б.Г.

Московский гос. ин-т международных отношений (Ун-т) МИД России, Каф. востоковедения, Каф. международных комплексных проблем природопользования и экологии ; под ред.: Д.В. Стрельцова, Р.А. Алиева: Экологические проблемы стран Азии и Африки. - М.: Аспект Пресс, 2012

Петин А.Н.: Экологические основы экскурсионной и рекреакционной деятельности. - Белгород: ИПК НИУ "БелГУ", 2012: Экология России. - М.: Академия, 2011авт.-сост.: Л.Т. Бельков, Т.А. Белькова ; рец.: А.Г. Еленевский, А.В. Присный: Красная книга. - Белгород: НИУ БелГУ, 2011

Вараксин А.Н.: Статистические модели с коррелированными предикторами в экологии и медицине. - Екатеринбург: Уральский университет, 2011

Глазунов Е.Г.: Экологическая азбука "Белогорья" (популярная, доступная). - Белгород: Белгородская областная типография, 2011

Емельянов А.Г.: Основы природопользования. - М.: Академия, 2011

Емельянов А.Г.: Основы природопользования. - М.: Академия, 2011

Кирюхин В.А.: Прикладная гидрогеохимия. - СПб.: Санкт-Петербургский гос. горный ун-т, 2011

Короновский Н.В.: Геоэкология . - М.: Академия, 2011 М-во образования и науки РФ, Кубанский гос. ун-т ; отв. ред. В.П. Коняхин, М.Л. Прохорова: Экология и уголовное право: поиск гармонии. - Краснодар: ЭДВИ, 2011 под общ. ред. А.В. Тотая ; рец.: Г.В. Гурьянов, Каф. радиационной экологии и безопасности жизнедеятельности Брянской гос. инженерно-технологической академии: Экология. - М.: Юрайт, 2011

РАН, Институт географии, Российский фонд фундаментальных иследований ; отв. ред. Е.Ю. Новенко ; рец.: Э.А. Лихачева, А.В. Кожаринов: Динамика лесных экосистем юга Валдайской возвышенности в позднем плейстоцене и голоцене. - М.: ГЕОС, 2011

Степанчук Н.А.: Модели экологического образования. - Волгоград: Учитель, 2011

Шилов И.А.: Экология. - М: Юрайт, 2011

Алифанов В.М.: Палеокриогенез и разнообразие почв центра Восточно-Европейской равнины. - М.: ГЕОС, 2010

Бродский А.К.: Общая экология. - М.: Академия, 2010

Размещено на Allbest.ru