Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения



Яндекс.Метрика

Методы очистки воды

В настоящее время находят применение следующие способы очистки воды: а) отстаивание, б) фильтрация, в) коагуляция, г) обеззараживание, д) умягчение, е) обессоливание, или деминерализация, ж) нейтрализация, з) деаэрация. Выбор метода очистки определяется требованиями, предъявляемыми к потребляемой воде.
В большинстве случаев на водоочистительных установках применяются комбинированные методы очистки.
1. Отстаивание, фильтрация, коагуляция и обеззараживание воды. Грубодисперсные взвешенные частицы удаляют из питьевой воды путем простого отстаивания ее в специальных бетонированных отстойниках, через которые вода проходит с небольшой скоростью. Легкая взвесь осаждается очень медленно, вследствие чего ее удаляют коагулированием с последующим фильтрованием через песчаные фильтры.
Большинство коллоидных частиц, содержащихся в воде (глина, кремниевая кислота, гуминовые вещества), обладает отрицательными зарядами. Поэтому для коагуляции этих частиц применяют такие вещества (коагулянты), которые в воде образуют положительно заряженные гранулы, например гидрат окиси алюминия, а иногда железа. При этом положительно заряженные гранулы гидроокиси алюминия нейтрализуют отрицательно заряженные гранулы примесей и тем самым вызывают их коагуляцию.
Гидрат окиси алюминия в очищаемой воде образуется из растворенного в ней коагулянта — сульфата алюминия, который с кислыми углекислыми солями, обусловливающими временную или карбонатную жесткость воды, вступает в реакцию обменного разложения с образованием гидрата окиси алюминия:
Al (S04)3+3Ca (HC03)2=3CaS04+2Al (0H) 3-6C03.
Если карбонатная жесткость воды невелика (особенно она мала в воде весной во время половодья), то образование гидрата окиси алюминия протекает по обычной гидролитической реакции. В этом случае для смещения равновесия воду предварительно подвергают искусственному подщелачиванию едким натром или известью, что способствует выделению гидрата окиси алюминия. Укрупнение частиц гидрата окиси алюминия происходит постепенно и параллельно процессу коагуляции. Его хлопья обладают большой поверхностью, они обволакивают взвешенные частицы примесей, механически их увлекают, что и приводит к осветлению воды.
Наряду с удалением коллоидных веществ метод коагуляции резко снижает временную жесткость воды за счет перехода ее в постоянную.
Количество добавляемого сульфата алюминия определяется загрязненностью воды. В период весеннего паводка коагулянт добавляется в количестве 120 г/ж3, в летний период — 70 г/ж3, в зимний — 20 г/ж3. После коагуляции и отстаивания воду направляют на фильтрование через песчаные фильтры. Скорость фильтрации в медленных фильтрах, применяемых для очистки питьевой воды, составляет около 0,1 м/час. Основная масса загрязнений отлагается при фильтрации на поверхности фильтрующего материала и создает фильтрующую пленку. По мере работы фильтра фильтрующая пленка становится толще и качество очистки повышается, однако скорость фильтрации при этом падает.
Коагуляция совместно с фильтрацией приводит к уменьшению и микробной загрязненности. Так, например, количество кишечных палочек в воде уменьшается, на 70—80%.
Для окончательного обеззараживания и дезодорации воду хлорируют и избыток хлора после хлорирования удаляют последующим добавлением к воде аммиака или сульфита натрия. Остаточное количество хлора в хлорированной воде не должно превышать 0,2—0,4 мг/л.
Помимо хлора, для указанных целей применяют озонированный воздух, а также двуокись хлора, которая является сильным окислителем.
На водоочистительных установках промышленных предприятий применяются медленно фильтрующие 1 и вертикальные скоростные фильтры открытого и закрытого типа; первые из них называются самотечными, вторые — напорными. В самотечных фильтрах необходимый напор воды создается за счет разности уровней воды в фильтре и в сборном баке с осветленной водой. В напорном фильтре давление воды создается специальными насосами или высоко расположенными баками с водой.
Скоростные фильтры представляют собой цилиндрические резервуары, имеющие в нижней части решетчатую перегородку с фильтрующим материалом из кварцевого песка. Зерна поддерживающего слоя из гравия имеют диаметр 10—20 мм, а самого верхнего, фильтрующего, слоя — около 1 мм или несколько меньше. Профильтрованная вода выводится через дренажную систему в нижней части фильтра. Скорость фильтрования составляет около 5—6 м/час и по мере загрязнения фильтра постепенно падает. Для очистки фильтры промывают, пропуская воду в обратном направлении со скоростью в 35—45 м/час.
Иногда применяют двухслойные фильтры, имеющие два фильтрующих слоя.
2. Умягчение, обессоливание и нейтрализация воды. Для умягчения промышленных вод, т. е. для уменьшения их жесткости, применяют термические, химические и физико-химические методы.
Термический метод умягчения воды, заключающийся в нагревании воды до 100—105°, не получил широкого распространения, так как при этом удаляются только бикарбонаты магния и кальция. При нагревании кислые соли разлагаются, углекислый газ улетучивается, а карбонаты выпадают в осадок:
Са (НС03)2=СаС03+Н20Н-С02.
Из химических методов умягчения воды наибольшее распространение получили натронный, известковый, содовый и фосфат-
1 Медленно фильтрующие фильтры имеют довольно большие размеры.
Кроме устранения жесткости, указанные вещества создают щелочную реакцию в воде, что вызывает осаждение железа и способствует коагуляции органических веществ. Эти вещества часто применяются совместно. Например, сода обычно применяется совместно с известью или едким натром, фосфат натрия — совместно с известью, содой или едким натром и т. д.
Наиболее эффективным физико-химическим методом очистки воды является ионообменный метод, в котором используется свойство некоторых веществ — ионитов — обменивать ионы, входящие в их состав, на ионы, присутствующие в воде. В некоторых случаях такой обмен происходит по обычным обменным реакциям, а в некоторых — вследствие преимущественной адсорбции определенных ионов. Иониты, обменивающие свои катионы на катионы, присутствующие в растворе, называются катионитами, а иониты, обменивающие анионы, называются анионитами. Ионитами являются или искусственно полученные вещества (пермутиты) \ синтетические смолы, сульфированные угли 2 и т. д., или некоторые минералы, например цеолиты, глаукониты и др.



Меню раздела

Растительное и животное сырье
Характеристика минерального сырья
Качество минерального сырья
Способы обогащения минерального сырья
Флотационное обогащение
Источники энергии для переработки сырья
Характеристика природных вод
Методы очистки воды
Очистка воды с помощью ионита
Борьба с образованием накипи
Очистка сточных вод

 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.