Хімічні і фізико-хімічні методи очищення

Хімічні і фізико-хімічні методи очищення відіграють значну роль при обробці виробничих стічних вод. Вони застосовуються як самостійно, так і у поєднанні з механічними та біологічними методами. При фізико-хімічному методі обробки із стічних вод відділяються тонко дисперсні і розчинені неорганічні домішки, руйнуються органічні і погано окислювальні речовини, найчастіше з фізико-хімічних методів застосовується реагентний метод, освітлення, дезинфекція, коагуляція, флотація, окислення, сорбція, екстракція, електроліз тощо.

Одним з високоефективних методів очистки є іонний обмін, що являє собою процес взаємодії рідини, котра очищається, із зернистим матеріалом (іонітами), котрий володіє здатністю заміняти іони, що знаходяться на поверхні зерен, на протилежно заряджені іони, що містяться в розчині. Іонітними властивостями володіють природні мінерали — цеоліти, апатити, польові шпати, слюда, різні глини. Синтезовано велику кількість високоефективних іонітів, що володіють селективними властивостями. До них належать силікагелі, алюмогелі, пермутити, сульфовуглі і іонообмінні смоли — синтетичні високомолекулярні органічні сполуки, вуглеводневі радикали яких утворюють просторову сітку з фіксованими на ній іонообмінними функціональними групами. Іоніти не розчиняються у воді, володіють достатньою механічною міцністю, забезпечують можливість їхньої регенерації з одержанням цінних речовин, що вилучаються з води.

Існують іонообмінні установки періодичної і безперервної дії. Установки періодичної дії працюють як фільтри з зернистим завантаженням у виді гранул іонітів. При насиченні поверхні гранул іонами речовини, що вилучаються з води, відбувається їх регенерація слабким розчином (2—8%) лугу чи кислоти. В установках безперервної дії гранули іонітів і рідина, що очищається, рухаються протитоком, постійно перемішуючись. У процесі роботи частина гранул подаються на регенерацію і заміняються новими. Завдяки високій механічній міцності і здатності до регенерації гранули іонітів мають досить тривалий термін служби. Іонний обмін є, власне кажучи, універсальним методом очищення вод. Для вилучення практично будь-якої речовини з води можна підібрати відповідний іоніт чи групу іонітів. Ефективність іонообмінного очищення досягає 95—99%. Проте, даним методом можна очищати невеликі об’єми води.

Іншим універсальним і високоефективним методом очищення вод є сорбція. Сорбція застосовується переважно для очищення стоків, що містять високотоксичні речовини, котрі не піддаються біохімічному окисненню. Метод сорбційного очищення заснований на адгезії (прилипанні) розчинених речовин поверхнею і порами сорбенту — речовини, що володіє розгалуженою зовнішньою і внутрішньою (пори) поверхнею. Найкращим сорбентом є активоване вугілля. Сорбційними властивостями володіють золи, шлаки, коксова крихта, торф, керамзит і ін. Конструкції установок сорбційного очищення аналогічні іонообмінним.

Воду після вторинного очищення дезинфікують хлоркою та скидають в природні водоймища. Відповідно відстійники виконують також функцію контактних резервуарів, в яких стічну воду хлорують. Дезинфікуюча доза хлору після біологічного очищення залежно від якості очищення складає 10-15 мг/л при тривалості контакту хлору з рідиною не менше 30 хвилин. Такому знезараженню води надають перевагу і зараз, здійснюючи дезінфекціюхлоруванням.

Проте, у міру загострення проблеми евтрофізації все більше міських очисних станцій вводять ще один етап очищення стічної води - доочищення, в якому після вторинного (біологічного) очищення вода поступає на доочищення, де усувається один або більш біогенів.

Абсолютне очищення води. На 100% воду можна очистити дистиляцією або мікрофільтруванням. Проте це вимагає великих витрат. Сумарний об'єм стоків - близько 150 галонів в день на людину. Очищення такої кількості води названими методами дуже марнотратне, тому в даний час розробляються і впроваджуються доступніші способи. Наприклад, фосфати можна усунути, додавши у воду вапно (іони кальцію). Кальцій вступає в хімічну реакцію з фосфатом, утворюючи при цьому нерозчинний фосфат кальцію, який можна видалити фільтруванням. Якщо є надлишок фосфату цього вже достатньо для виникнення евтрофізаціі.

Якщо якість очищення стічних вод не задовольняє умов їхнього скидання у водні об'єкти, після очищення передбачається використовувати стічні води для технічного водопостачання, а для поповнення міських рік проводиться їх доочищення. При поповненні стоку міських рік очищеними стічними водами, доочищення повинне забезпечити додавання їм властивостей і складу аналогічного природним річковим водам.

Для доочищення стічних вод використовують фільтри з зернистим завантаженням, установки пінної і напірної флотації, коагуляцію та флокуляцію, сорбцію, озонування, установки для вилучення з води сполук фосфору й азоту. При відповідному рівні доочищення можна отримати воду придатну для пиття. Багатьох людей лякає думка про вторинне використання каналізаційних стоків, та варто пригадати те, що в природі у будь-якому випадку вся вода здійснює кругообіг. Фактично відповідна доочистка може забезпечити воду кращої якості, ніж отримувана з річок і озер, що не рідко приймають неочищені каналізаційні стоки.

Мембранні фільтри тонкого очищення згідно з рекламними даними затримують 90-95% всіх хімічних елементів і сполук, що знаходяться у воді, зокрема, необхідних для людини і тварин мікро- і ультрамікроелементів (кальцій, магній, калій, натрій, літій, срібло, фтор, йод та інші).

Проте, слід мати на увазі, що дистильована вода мінералізацією менше 0,01 г/л непридатна для пиття. Регулярне вживання демінералізованої води із вмістом солей менше 0,1 г/л зумовлює фізіологічний дефіцит корисних мікро- і ультрамікроелементів, що негативно позначається на стані здоров'я населення деяких регіонів з низькомінералізованою водою та у полярників, що п’ють снігову воду. Відповідно до ГОСТ 2874-82 мінералізація питної води не повинна перевищувати 1,0 г/л.

Дезинфекція здійснюється як хімічними так фізичними і фізико-хімічними методами. Якому б ретельному очищенню не піддавалися стічні води, зазвичай їх все одно дезинфікують хлоруванням перед скиданням в природні водоймища, щоб знищити патогенні організми, які могли б вижити. Використання для цього газоподібного хлору (Cl₂) спричиняє певні екологічні проблеми, що вимагають обговорення. Хлор використовують через його ефективну дію і відносну дешевизну. Проте, він дуже отруйний, і його транспортування небезпечне для людей. Крім того, хлор є токсичним для деяких риб. Виявилось, що навіть невловимий вимірювальними приладами його вміст має згубний вплив на ікру та розвиток їх ембріонів. Нарешті, деяка кількість хлору мимоволі вступаютьє в реакції з органічними речовинами з утворенням хлорованих вуглеводнів, тобто токсичних органічних молекул, які біологічно не розкладаються, а деякі здатні навіть викликати рак, порушення внутріутробного розвитку і уражати статеву систему.

Для знезараження води використовують також більш безпечне амонійне хлорування зв’язаним хлором. Існують безпечніші дезинфікуючі засоби, наприклад озон (O₃), який є згубним для мікроорганізмів і, впливаючи на них, розпадається на газоподібний кисень, що покращує якість води, проте, озон не лише токсичний, але і вибухонебезпечний.

Пропонується також дезинфікувати воду ультрафіолетовим чи іншим випромінюванням, що вбиває мікроорганізми, але не має побічних ефектів.

Крім того, після хлорування можна додавати у воду інші речовини (наприклад диоксид сірки), які, реагуючи з хлором, утворюють нешкідливі неактивні сполуки.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Фізичне очищення	\|	Флотація

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.