Apa este cea mai necesară resursă a naturii. Este important pentru natură și este baza vieții. Producția industrială și activitățile agricole nu pot funcționa fără apă. Este necesar pentru lumea plantelor și a animalelor, precum și pentru om. Lumea apei este bogată în locuitori, care nu pot supraviețui pe uscat.
În ultimele două secole, orașele au început să crească intens, industria să se dezvolte, terenurile agricole sunt în zone irigate. Toate acestea au condus la probleme cu aprovizionarea cu apă dulce curată.
O persoană are nevoie de resurse de apă. Nevoile oamenilor cresc în fiecare an exponențial. Peste 70% din cantitatea de apă folosită este destinată nevoilor agricole. Oamenii de știință din întreaga lume sunt preocupați de problema furnizării de apă dulce. Astăzi, ele se străduiesc să extindă reproducerea surselor proaspete și utilizarea lor, oferind o serie de tehnologii noi cu o poluare minimă a apelor reziduale.
Poluarea în apă poate avea loc în orice stare agregată: solidă, lichidă, gazoasă. Ele nu vă permit să consumați apă fără tratament. Poluarea apare în surse naturale de la canalizare netratată a producției industriale, creșterea animalelor, creșterea plantelor, mineritul, companiile de transport etc. Apa își schimbă compoziția chimică, proprietățile fizice și biologice.
În timpul tratării apelor reziduale, substanțele periculoase sunt distruse sau îndepărtate fizic. Acesta este un proces destul de complicat. Există modalități de tratare a apelor uzate:
- mecanice;
- chimice;
- fizice și chimice;
- biologie;
- combinate, inclusiv mai multe metode.
Metode fizico-chimice de tratare a apelor reziduale
Tratamentul fizico-chimic elimină din apa reziduală substanțe anorganice fin dispersate și dizolvate, distrug compușii dificil-oxidabili și organici.
Există câteva modalități de curățare fizico-chimică:
Metodele fizico-chimice de tratare a apelor reziduale au un mare potențial:
- curățarea profundă;
- îndepărtează contaminanții toxici neoxidați;
- dimensiunile minime ale instalațiilor de tratare;
- sensibilitate minimă la schimbările în sarcini;
- Este permisă automatizarea complet a procesului de curățare;
- nu controlează munca organismelor vii;
- repararea admisibilă a substanțelor;
- toate procesele sunt mai mult studiate și elaborate în practică.
Pentru o selecție eficientă a metodei de curățare se înțeleg cerințele tehnice și sanitare, cantitatea de impurități din apele reziduale și volumul acesteia.
coagulare
Metoda se bazează pe adăugarea de coagulanți activi la sărurile de canalizare: săruri de amoniu, cupru, fier etc. Substanțele dăunătoare precipită în fulgi, care sunt îndepărtate fără prea multe dificultăți. Coagularea este populară în majoritatea întreprinderilor industriale: textile, lumină, petrochimică, celuloză, chimică etc.
Curățarea mecanică face rezistent la agregarea apei tratate. Echilibrul este deranjat de apariția coagulanților și a floculanților. Se formează formațiuni mari datorită efectului forțelor moleculare de aderență în timpul amestecării sau mișcării sub influența unui câmp de forță externă. Poate să coaguleze ca o particulă omogenă (homocoagulare) și heterogenoasă (heterocoagulantă). Apa este din nou trimisă la un tratament mecanic. Cu coagulare, precipitatul sub formă de fulgi constituie aproape o cincime din toate apele reziduale filtrate.
Metoda are o eficiență de până la 95%.
Se pot folosi substanțe emulsionate sau fin divizate. Particulele de la 1 la 100 pm sunt îndepărtate efectiv. Spălarea spontană este posibilă.
Particulele coloidale formează un strat electric compozit pe suprafața particulei. Prima parte este fixată la locul separării celor două faze, iar cealaltă parte este acumularea de ioni. Există două părți ale stratului: una - un mobil (strat difuz), iar cealaltă - una staționară.
Fulgi se formează din particule suspendate și coagulante. Indiferent ce se întâmplă, este necesar să se aproximeze particulele pentru originea forței de atracție și a afinității chimice. Acest lucru se întâmplă din cauza mișcării browniene și a mișcării turbulente a apei.
Există un alt fel de această metodă - coagularea electrochimică. Pentru ao implementa, aveți nevoie de electrozi de fier sau aluminiu și de un curent electric constant. Metalul anodic este supus ionizării și intră în apă. Impuritățile încep să coaguleze hidroxizi puțin solubili din fier sau aluminiu. Concentrația electrolitului are un efect direct asupra vitezei de curățare.
Este important de reținut că sistemele polidispersive sunt mai bine servite prin coagulare: particulele mari trag fundul mic. Forma particulelor influențează de asemenea: rundele coagulează mai încet decât cele lungi.
Un bun coagulant este FeSO4 fier bivalent. care este o risipă a procesului de gravare a oțelului. Debitul de apă conține până la 15% fier. Cu utilizarea sa, purificarea cu COD - până la 75%, turbiditatea este redusă la 90%, cantitatea de fosfor - 98%, bacteriile - până la 80%.
floculare
Schemă grafică a colonatorului- un rezervor de decantare;
- o celulă de flotație;
- o tavă inelară;
- tăvi de colectare radială;
- pompă;
- aer-solvent (saturator);
- apă pentru curățenie;
- apă după curățare;
- linia de recirculare a apei gazoase;
- aer comprimat
Floculanții sunt compuși cu înaltă moleculară. Moleculele floculantului intră în contact cu particulele de impurități, ceea ce duce la agregarea contaminanților. Particulele fine se suspendă. De obicei, această metodă este utilizată suplimentar prin coagulare, ceea ce ar accelera precipitarea fulgilor și ar reduce cantitatea de coagulant necesar.
Când se adaugă floculantul, apar următoarele efecte:
- moleculele de coagulant sunt adsorbite pe stratul de suprafață al particulelor coloidale;
- moleculele floculante formează o structură de rețea;
- efectul forțelor van der Waals determină ca particulele coloidale să rămână împreună.
Curățarea acestor metode este foarte ușor de implementat și aplicat. Mai întâi, selectați cantitatea necesară de floculant și adăugați-o în apă. Fulgi sunt în scădere, care sunt luate mecanic.
Foculanți sunt de origine naturală (dioxid de siliciu) sau de origine sintetică (poliacrilamidă).
Ele pot fi de diferite grupuri polare:
- neionic: -OH, -CO;
- anionic: -COOH, -S03H, -OS03H;
- cationic: -NH2. NH;
- amfoteric: include grupuri anionice și cationice.
Este posibil să se salveze pe coagulanți și floculanți atunci când se efectuează tratament dublu cu apă: mai întâi, sedimentare fără reactivi și apoi sedimentare cu coagulanți și floculanți.
Dacă concentrația de impurități nu depășește 4 g / l, atunci combinați coagulatoarele și clarificatoarele. Acestea sunt cele mai eficiente rezervoare de sedimentare convenționale.
Apa din clarificatori trece de jos în sus prin nămolul separat la viteză mare, astfel încât sedimentul suspendat nu se va spăla. Astfel, particulele fine suspendate sunt reținute. Pentru funcționarea stabilă a agentului de curățare, este important ca apa furnizată să fie fără bule de gaz și cu o temperatură constantă (fluctuații în intervalul de 1 grade). Excesul de frunze de nămol într-o cameră specială datorită densității diferite a stratului suspendat și a apei limpezite.
Adsorbția se bazează pe capacitatea anumitor substanțe de a absorbi impuritățile. Reactivii cei mai frecvenți sunt carbonul activ, argilele bentonite, turba, zeoliții etc.
Principalele avantaje ale adsorbției sunt eficiența ridicată, curățarea de la mai multe tipuri de poluare, recuperare.
Se separă purificarea adsorbțională regenerativă și distructivă. În prima formă, impuritățile sunt îndepărtate din adsorbant și sunt eliminate. În a doua formă, impuritățile sunt distruse împreună cu adsorbantul.
În funcție de tipul de adsorbant utilizat și de substanța chimică care trebuie îndepărtată, pot fi obținute eficiențe de până la 95%.
Cea mai comună utilizare a carbonului activ.
Adsorbția presupune în mod necesar amestecarea apei și sorbentului sau trecerea apei prin stratul său. Instalația de sorbție poate consta din 3-5 filtre într-o anumită ordine.
- țeavă prin care se introduce o cantitate de minereu măcinat în apă
- un vas din care se scurge un reactiv de flotare (ulei)
- admisie de aer aspirat printr-un șurub
- Locul unde roca folositoare plutitoare este separată de roca sterilă de deșeuri
- spumă de scurgere cu rocă utilă (concentrat)
Flotația se bazează pe formarea de bule de aer, care ridică impuritățile în sus. Un strat de forme de spumă, ușor de îndepărtat. Metoda este eficientă în tratarea apelor reziduale provenite din produse petroliere, particule fibroase, uleiuri și alte substanțe.
Impuritățile se lipesc de divizarea a două medii: lichide și gazoase. Există mai multe tipuri de flotație.
Cea mai populară este capul de presiune pentru tratarea apelor reziduale cu o concentrație de impurități de până la 5 g / l. Apa este îmbogățită cu bule de gaz sub presiune. Acest tip de flotație necesită mai mult timp.
Rezultatul curățării este afectat de numărul și dimensiunea bulelor. Deoarece impuritățile sunt în întregul volum de canalizare, ele tind să maximizeze distribuția uniformă a bulelor în întregul volum. Bulele de gaz trebuie să aibă diametrul de 15-30 microni. Cu o dimensiune mai mare, ele apar repede și nu au timp să prindă impuritățile.
Apa după flotație poate fi trimisă la nevoile interne ale întreprinderii sau poate fi supusă unei curățiri mai amănunțite.
Metoda de extracție
Poluanții sunt distribuiți într-un amestec de două lichide care nu se dizolvă unul în celălalt. Se utilizează pentru a îndepărta deșeurile organice din apele uzate, care sunt prelucrate ulterior: acizi grași, fenoli. Astfel, se selectează astfel de lichide care pot dizolva substanțe valoroase din apa reziduală, dar nu se dizolvă cu apa cea mai purificată.
Aici, legea distribuției fizico-chimice funcționează: cu amestecarea activă a două lichide insolubile, orice substanță dizolvată în unul dintre ele va începe să fie distribuită în funcție de solubilitatea sa. După separarea primului lichid din cel de-al doilea, unul dintre ele va fi parțial purificat.
Substanța extrasă este separată și prelucrată, iar extractantul este din nou utilizat în tehnologia de purificare.
Extractorul trebuie să îndeplinească anumite cerințe:
- nu trebuie să formeze o emulsie;
- simpla regenerare;
- Acesta este non-toxic.
Pentru o purificare eficientă, apa uzată este supusă unui tratament de extracție de mai multe ori. Fiecare umplutură trebuie să aibă un extrasant nou în aceeași proporție ca și data anterioară. Nu este foarte economic. De exemplu, atunci când curățați 1 litru de apă din fenol cu o concentrație de 6 g / l, este necesar să cheltuiți 2,2 litri de benzen.
Pentru a economisi bani, extracția în contracurent va ajuta atunci când apa este direcționată către fluxul de extractant. Astfel, pentru purificarea apei din exemplul anterior, sunt necesare doar 0,5 litri de benzen. În instalațiile speciale, apele reziduale sunt furnizate de mai sus într-un flux de estrogen mai puțin dens. În caz contrar, totul se întâmplă invers: apa - de jos, și estrogenul - de sus.
Există un tratament în trei etape de extracție: apa întâlnește două fluxuri direcționale ale agentului exogen. Efectul sinergie poate accelera curățarea. Valoarea pH-ului este importantă pentru natura acidă sau bazică a impurităților.
Sorbție de curățare
Cel mai universal mod. Astăzi, chiar ia în considerare problema înlocuirii curățeniei biologice cu metode de sorbție. Există trei tipuri de sorbție:
- adsorbție - participă întreaga suprafață a absorbantului solid;
- absorbția - substanțele absorbite intră în sorbent prin absorbție difuză;
- chimisorbția - sorbentul și impuritățile intră în reacții chimice.
Sorbenții pot fi nu numai materiale naturale, ci și sintetice, care au o porozitate ridicată. Sorbenții sunt caracterizați printr-o structură poroasă, compoziție chimică, porozitate. Principalul dezavantaj este costul ridicat.
Metoda de evaporare
Apa uzată este încălzită până la punctul de fierbere și tratată cu abur saturat. El ia aditivi volatili. Mai multe perechi sunt trimise la un absorbant fierbinte, care elimină aceste substanțe, iar aburul este tratat din nou cu canalizare. Principala condiție este că apa și aburul ar trebui să se ducă unul la celălalt. Principalul avantaj este lipsa reactivilor, prostata a plantelor de tratament, este economica.
Metodă de schimb ionic
Ioniții fazei solide și ionii din soluție sunt schimbați. Datorită acestui fapt, este posibil să se preia substanțele radioactive și impuritățile necesare din apele reziduale: fosfor, arsen, mercur, plumb etc. Schimbarea ionică deosebit de eficientă cu toxicitate ridicată la apă.
Materialul de schimb de ioni poate fi atât materiale naturale, cât și materiale artificiale. Sunt adesea folosite diferite tipuri de rășini care conțin grupuri ionice active. Rășina ionică este utilizată de mai multe ori după fiecare reducere într-o soluție specială.
Osmoza inversă
Ultrafiltrarea este trecerea apei reziduale prin membrană. Oferă o presiune mai mare decât presiunea osmotică (0,1-10 MPa). Membrana nu permite trecerea materiei, moleculele acesteia fiind mai mari decât moleculele de apă.
Rezultatul depinde de membranele utilizate: selectivitatea (capacitatea de separare), permeabilitatea, rezistența chimică și fizică la impactul asupra mediului, rezistența și costul redus.
În procesul de dializă, o membrană semipermeabilă eliberează soluții coloidale și compuși cu conținut scăzut de molecule de substanțe moleculare înalte. Substanțele moleculare slabe sunt capabile să treacă prin membrană.
Dializa obișnuită este sub forma unui sac de material semipermeabil, care este umplut cu lichid dializat. Acest sac este coborât în apa care urmează să fie purificată. În timp, substanța dializată din ambele soluții devine egală. Apoi, solventul din sac este înlocuit, din nou toate acțiunile sunt repetate până când apa este complet purificată.
Principalul dezavantaj al dializei este o perioadă lungă de curățare. Pentru a accelera procesul, recurge la o creștere a zonei active și la creșterea temperaturii. Dializa combină osmoza și difuzia.
Se utilizează pentru curățarea lichidelor coloidale de la non-electroliți și electroliți cu conținut scăzut de molecule.
cristalizare
Îndepărtarea cristalelor de impurități. Se utilizează în rezervoare și iazuri prin evaporare. Este posibilă numai cu un conținut ridicat de impurități.
Metode electrochimice
electrocauter
Apa uzată este trecută între electrozii cu curent constant. În procesul de electrocoagulare, particulele coloidale își măresc dimensiunea datorită orientării de-a lungul liniilor de forță a câmpului electromagnetic format și asociere. Curentul direct promovează electroliza când apar ioni de hidrogen pe catod și metalul anod se dizolvă. Hidroxizii de metale captează substanțe dispersate și dizolvate fin.
Elektoroflotatsiya
În timpul electrolizei, se formează gaze care împiedică impuritățile suspendate. Parametrii dimensionali ai bulelor afectează gradul de purificare și depind de densitatea curentului. Spre deosebire de flotația convențională, bulele de aer în timpul electrolizei sunt mult mai mici și distribuite mai uniform.
Electrofloatația este eficientă pentru curățarea locală cu cantități mici de apă și contaminare intensă cu deșeuri industriale.
Metoda electroforetică
Această metodă este utilizată pentru a elimina substanțele cu o încărcare negativă. Câmpul electric nu permite coagularea particulelor încărcate negativ.
electroosmoza
Lichidul trece prin capilare prin acțiunea unui câmp electric. Impuritățile rămân pe suprafața porțiunilor poroase.
În multe cazuri, nivelul poluării apelor uzate este invizibil vizual. Excepțiile sunt agenții de spumare, uleiul și canalizarea brută. În fiecare an, mii de substanțe chimice sunt aruncate în bazine de apă dulce, multe dintre acestea fiind noi. Consecințele unor astfel de activități umane sunt imprevizibile. Uleiul, deșeurile radioactive, metalele grele toxice, pesticidele - totul este periculos nu numai pentru om, ci pentru toată viața de pe planeta noastră. OMS bate anxietate - 80% dintre boli apar din cauza utilizării apei de slabă calitate. Oamenii din zonele rurale din întreaga lume folosesc apă pentru nevoile interne din surse contaminate.