ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОЧИЩЕННЯ ВОД ВІД ЗАВИСЛИХ РЕЧОВИН ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ СУЧАСНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

О.Р. Бон, М.В. Коновальчик

Автомобільно-дорожній інститут ДВНЗ "ДонНТУ"

 

Описание: Рассмотрены способы повышения эффективности очистки воды от взвешеных веществ за счет применения современных технологий

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів — 2009 / Матеріали ХIХ Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2009.

 

Як у природних, так і в стічних водах підвищеної мінералізації присутні завислі речовини. В даний час поступово великі промислові підприємства починають переходити на замкнуті цикливодопостачання, а тому підвищення ефективності очищення цієї води є актуальною проблемою. Завислі речовини дуже добре затримуються іонітними фільтрами та напівпроникнимимембранами, які є невід’ємною частиною технології очищення. У той же час вони значно впливають на експлуатаційні показники цих технологій очищення. Тому перш, ніж здійснюватизнесолення води, необхідно очистити її від завислих речовин.

Якщо очищення води від грубодисперсних домішок, які легко осаджуються під дією сили тяжіння, може бути здійснене звичайним осадженням у відстійниках, то виділення колоїдно-дисперсних речовин з води вимагає застосування більш складних процесів і обладнання.

Колоїдні частки мають дуже малі розміри і тому беруть участь у броунівському русі, у той же час вони мають помітну швидкість дифузії               (10-1 – 10-3 см²/с), що сприяє вирівнюваннюконцентрації часток за об’ємом. Колоїдні системи мають надлишок вільної енергії за рахунок надзвичайно розвинутої питомої поверхні часток. Термодинамічно така система повинна мимовільнопрагнути до стану, у якому її вільна енергія була б мінімальна, тобто до мимовільного зменшення поверхні, а отже, і до укрупнення часток. Однак на практиці колоїдні системи володіють дужевисокою агрегативною стійкістю. Така стійкість при малих розмірах часток сприяє седиментаційній стійкості (сталості концентрації домішок по всьому об’єму води), тому що гравітаційна сила, щовикликає седиментацію, нівелюється силами дифузії.

Оптимальним у відношенні витрат і якості очищення води від колоїдно-дисперсних речовин є процес коагуляції. Колоїдні частки при рН, характерних для природних і стічних вод, як правило, несуть негативний заряд.

Позитивно заряджені коагулянти нейтралізують негативний заряд, що оточує колоїдні частки. Коли заряд навколо кожної частки нейтралізований, вони поступово зближаються,зменшуючи свій ефективний радіус, стають зрештою нестійкими і можуть зіштовхуватися одна з одною. При зіткненні частки з'єднуються одна з одною за рахунок водневих зв'язків або, наприклад, сил Ван дер Ваальса, утворюючи великі маси, або пластівці. Енергія перемішування, застосовувана в процесі очищення, збільшує кількість і частоту зіткнень цих часток, підсилюючи агломераціютвердої речовини та сприяючи утворенню пластівців. Пластівці, що утворилися, видаляються з води осадженням у вертикальних відстійниках або фільтруванням.

Скоагульовані забруднення зазвичай виділяють з води в процесі її відстоювання або флотації з наступним фільтруванням освітленої води через зернисту загрузку. Процес відстоювання увертикальних, горизонтальних та радіальних відстійників, а також освітлювачів різних конструкцій приймається рівним 1 – 1,5 години. Проте при використанні пластинчатих або трубчастихвідстійників тривалість відстоювання скорочується до 30–40 хвилин.

Так з широко розповсюдженими конструкціями відстійників в схемах фізико-хімічної очистки знаходять використання комбіновані спорудження, перевагами яких є можливість рециркуляціїстічної води та осаду. Все більш широкого використання у вітчизняній та світовій практиці знаходять тонкошарові відстійники, особливо з механічною камерою утворення пластівців.Використання методу відстоювання у тонкому шарі дозволяє значно інтенсифікувати процес виділення механічних домішок та забезпечити високий ступінь освітлення для споруджень, щопотребують компактності розташування.

Як відомо розрахунковий час перебування води у камері утворення пластівців складає приблизно від 5 до 15 хвилин незалежно від способу перемішування, проте залежить від тривалості таінтенсивності.

На сьогодні за літературними даними тривалість очищення на існуючих спорудженнях складає приблизно від 1-ї до 4-х годин, а безпосередньо коагуляція може займати від 20 до 40 хвилин.Тобто можна побачити, що процес достатньо тривалий та займає багато часу. Проте в останні роки з’явилися технології, що дозволяють інтенсифікувати процес не втрачаючи якісниххарактеристик. Однією з таких технологій є технологія "Actiflo" (рис. 1). Ця технологія поєднує в собі процеси коагуляції, флокуляції та седиментації. Відмінністю останньої є те, що в зону реакціїподається високодисперсний пісок, який сприяє збільшенню ваги пластівців коагулянту при використанні флокуляції. Та як наслідок зниженню періоду кристалізації та збільшенню густини осаду.Також технологія передбачає наявність перемішування на трьох стадіях (коагуляції, флокуляції та в камері утворення пластівців).

 

 

Рисунок 1 – Схема обробки води з рециркуляцією шламу та піску