Лабораторная работа - Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

1. Название работы: Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.

2. Цель работы: Изучение процесса доочистки ХБСВ на примере сорбционного фильтра.

3. Обобщенная схема технологического производства:

Механическая очистка

(решетки, песколовки)

|

Биологическая очистка

(отстойники, биофильтры)

|

Физико-химическая доочистка

(песчаные, сорбционные фильтры)

1. Требования к водообрабатывающему оборудованию:

· Пригоден для любых типов воды, прост в обслуживании

· Фильтр не производит аварийных сбросов.

· Нет необходимости менять ежегодно фильтрующий материал, который в других фильтрах необходимо менять два три раза в год и стоимость замены фильтрующего материала составляет треть стоимости фильтра.

Фильтры комплектуются простым ручным управлением или электронным управляющим клапаном. Отличаются компактной конструкцией, так как не требуют дополнительного оборудования для регенерации. Регенерация фильтра осуществляется только обратной промывкой.

1. Теоретические основы сорбции: Теория адсорбции

Если процесс сорбции идет только на поверхности, то его называют адсорбцией, которая представляет собой увеличение концентрации вещества на границе раздела фаз. Если поглощаемое вещество диффундирует в глубь поглотителя и распределяется по объему, то это явление называется абсорбцией.

Уравнением адсорбции называют функциональную зависимость вида

f ( Г,С,Т ) = 0

где Г - количество адсорбированного вещества ( в кмолях), рассчитанное на 1м² поверхности адсорбента (или на 1 кг адсорбента);

С - равновесная концетрация газа;

Т - температура.

Это уравнение может быть представлено в виде

Г = f (C,Т),

определяющем зависимость количества адсорбированного газа от концентрации и температуры.

В большинстве случаев равновесие между молекулами в газовой фазе или растворе и молекулами, связанными поверхностью адсорбента, в условиях постоянства температуры выражается уравнением изотермы адсорбции, предложенным Ленгмюром :

Г = Г_max (ВС/(1+ВС)),

где Г - количество вещества, адсорбированного 1 м² поверхности (или 1 г) адсорбента (удельная адсорбция вещества) , г/ м² или г/г ;

Г_max- количество вещества, адсорбированного 1 м² поверхности (или 1г) адсорбента при максимальном ее заполнении , г/ м² или г/г ;

С - равновесная концентрация вещества в газовой фазе или растворе;

В - постоянная величина, зависящая от строения адсорбируемых молекул.

При адсорбции из водных растворов уравнение Ленгмюра наиболее пригодно в тех случаях, когда адсорбируются большие молекулы, например, молекулы гумусовых веществ, обусловливающие окраску природных вод . При адсорбции меньших молекул, обычно даже при больших равновесных концентрациях, удельная адсорбция не достигает предела, а постепенно, хотя и медленно, продолжает изменяться. При этом условия адсорбционного равновесия хорошо выражаются эмпирическим уравнением Фрейдлиха (уравнение параболы):

Г= γ С1/k

где γ и 1/k - константы, определяющие кривизну параболы. При равновесной концентрации, равной единице, величина удельной адсорбции Г становится равной константе γ . Чем больше γ , тем больше удельная адсорбция вещества. Следовательно, величина γ может быть условной мерой активности адсорбента при небольших концентрациях поглощаемых из раствора веществ.

Адсорбция ухудшается при увеличении в молекулах числа гидроксильных групп, обладающих большой энергией гидратации за счет водородных связей. Адсорбцию ухудшает также наличие электрического заряда, ориентирующего вокруг себя диполи воды. Поэтому диссоциированные на ионы молекулы сорбируются значительно хуже, чем недиссоциированные молекулы тех же веществ.

В технологии адсорбционной очистки вод сложного состава большое значение имеет оценка относительной прочности адсорбции отдельных веществ из водных растворов. Силу адсорбционного взаимодействия целесообразно оценивать уменьшением свободной энергии ( Fадс ) при адсорбции вещества в определенных стандартных условиях. Для различных классов органических соединений определены значения Fадс при сорбции из водных растворов на угле КАДиодн . Они действительны также для активированных углей марок БАУ и ОУ.

1. Выводы:

Эффект сорбции существенно повышается при сочетании его с озонированием. Эффект сорбционной глубокой очистки при предварительном озонировании воды повышается на 30-60% в зависимости от дозы озона в интервале от 3 до 14 мг/л. При совместном проведении сорбции и озонирования эффективность сорбции на угле в 1,5-3 раза выше, чем без предварительного окисления.

Преимущества применения адсорбента - силикагель KC-Трокенперлен