Шпаргалка к экзамену

1. Очистка сточных вод от крупнодисперсных взвешаных частиц (процеживание и отстаивание и оборудование этих процессов).

Промышленные и бытовые сточные воды содержат растворимые и нерастворимые взвешенные частицы, которые могут быть твердыми или жидкими и образовывать с водой дисперсную систему. Дисперсная система бывает: 1) грубодисперсная (d >0.1 мкм.); 2) коллоидная (d≈0.1мкм ÷1н.м); 3) истинный р-р (d=d молекул или иона). К 1) относятся суспензии или эмульсии. Для удаления взвешенных частиц используют гидромеханические процессы: процеживание, отстаивание, фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физ.-хим. св-в и концентрации взвешенных частиц так же от расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Перед более тонкой очисткой сточной воды процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них грубых примесей., которые могут засорить трубы и каналы (решетки: подвижные, неподвижные).

Отстойники бывают: горизонтальные, вертикальные, радиальные и тангенсальные Основной параметр при расчете отстойников скорость осаждения (гидравлическая крупность).

Оборудование: Накопитель → Усреднитель → Решетки → Песколовка→ Отстойник → Фильтр (вакуум-фильтр, центрифуга, гидроциклон). Фильтр: напорный, безнапорный, с восходящим потоком воды и воздушной промывкой.

2. Физико-химические методы очистки сточных вод.

К ним относят: коагуляцию, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, ректификацию, выпаривание, дистилляцию, обратный осмос, ультрафильтрацию, кристаллизацию и десорбцию.

Флотация – Применяют для удаления из ст. вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Используется для удаления растворимых в-в, для выделения активного ила после биохимической очистки.

Элементарный акт флотации: при сближении поднимающегося пузырька воздуха с тв. ч., разделяющая их прослойка воды прорывается и происходит слипание пузырька с частицей, затем они поднимаются на поверхность, где они удаляются.

Коагуляция – процесс укрупнения тв. частиц в результате взаимодействия их с реагентами. В данные отстойники добавляются коагулянты, которые образуют в воде хлопья гидратов металла, которые быстро оседают, агрегируя мельчайшие частицы. Осн. хар-ка – скорость коагуляции и осаждения. Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита, от дисперсности тв. фазы, от формы. Для процесса очистки с применением процесса коагуляции используют отстойник коридорного типа.

Коагулянты: Al₂(SO₄)₃*18H₂O, NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃ (щелочные), Al₂(OH)₅Cl (менее щелочной)

3. Фильтрование. Классификация аппаратов фильтрации.

Фильтрование применяют для более тонкой очистки сточных вод. Фильтры бывают напорные и безнапорные, с восходящим потоком воды и воздушной промывкой

4. Удаление взвешенных частиц из сточных вод под действием центробежных сил (гидроциклоны, центрифуги, червячные отжимные аппараты).

I. Гидроциклоны: напорные – исп. для осаждения тв. примесей, открытые - исп. для удаления осаждающих и всплывающих примесей.

1) Напорные. Сточные воды тангенсально подают внутрь гидроциклона. При вращении жидкости под действием центробежной силы внутри гидроциклона образуется несколько потоков. Жидкость, войдя в цилиндрическую часть, приобретает вращательное движение, движется около стенок по винтовой спирали вниз к сливу. Часть её с крупными частицами удаляется из циклона, другая часть (осветлённая) – поворачивает и движется вверх по оси циклона. В центре образуется воздушный столб, давление которого < атмосферы. Он оказывает влияние на эффективность циклона. Гидроциклоны малого диаметра объединяют в блок

2) Открытые. Сточные воды тангенсально подают в пространство, ограниченное внутренним диаметром. Поток по спирали движется вверх, дойдя до верха, разделяется на 2 потока: один из них – осветленная вода – движется к центральному отверстию диафрагмы, и, пройдя её, попадает в лоток. Другой поток направлен в пространство между стенками цилиндра и гидроциклона.

3) Червячные отжимные аппараты (частота вращения маленькая)

Суспензия через воронку поступает в фильтрующий корпус. Частицы тв. фазы, осаждаясь на червяке, движутся к выходы. Поскольку входное отв уменьшено за счет прижимной головки на выходе из корпуса создается давление, под действием которого происходит отжим фильтрата. В таких аппаратах хорошо разделяются суспензии, имеющие волокнистые частицы.

II. Центрифуги: фильтрующие, отстойные. Центробежное фильтрование достигается вращением суспензии в перфорированном барабане, обтянутом сеткой или фильтровальной тканью. Осадок остается на стенках барабана и удалятся вручную или ножевым способом.

Для центрифуги периодического действия движущей силой является перепад давления, вызываемый центробежной силой (з-н Паскаля).

5. Очистка сточных вод от эмульсии и суспензии. Оборудование, технология.

Для разделения эмульсий и суспензий применяют отстойные центрифуги.

Разделение суспензий. Разделение эмульсий.

Под действием центробежной силы вода двигается к стенке и сливается неё, образуя внешнее кольцо воды. Если воды больше, а масла меньше, тогда образуется наружный кольцевой слой воды, в который будут всплывать капельки масла.

6. Процесс коагуляции. Виды коагулянтов.

Коагуляция – процесс укрупнения тв. частиц в результате взаимодействия их с реагентами. В данные отстойники добавляются коагулянты, которые образуют в воде хлопья гидратов металла, которые быстро оседают, агрегируя мельчайшие частицы. Осн. хар-ка – скорость коагуляции и осаждения. Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита, от дисперсности тв. фазы, от формы. Для процесса очистки с применением процесса коагуляции используют отстойник коридорного типа.

Коагулянты: Al₂(SO₄)₃*18H₂O, NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃ (щелочные), Al₂(OH)₅Cl (менее щелочной)

7. Процесс флотации. Флотаторы для очистки сточных вод (принцип действия).

Флотация – Применяют для удаления из ст. вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Используется для удаления растворимых в-в, для выделения активного ила после биохимической очистки.

Элементарный акт флотации: при сближении поднимающегося пузырька воздуха с тв. ч., разделяющая их прослойка воды прорывается и происходит слипание пузырька с частицей, затем они поднимаются на поверхность, где они удаляются.

8. Химическая очистка сточных вод. Классификация сточных вод.

Методы: нейтрализация воды, окисление примесей в воде, восстановительные реакции в воде, коагуляция.

Коагуляция – процесс укрупнения тв. частиц в результате взаимодействия их с реагентами. В данные отстойники добавляются коагулянты, которые образуют в воде хлопья гидратов металла, которые быстро оседают, агрегируя мельчайшие частицы. Осн. хар-ка – скорость коагуляции и осаждения. Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита, от дисперсности тв. фазы, от формы. Для процесса очистки с применением процесса коагуляции используют отстойник коридорного типа.

Коагулянты: Al₂(SO₄)₃*18H₂O, NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃ (щелочные), Al₂(OH)₅Cl (менее щелочной)

Классификация.

1) по происхождению:

- Бытовые (сточные воды, которые поступают в водоотводную сеть от санитарных приборов (умывальники и т.д.))

- Производственные (отработавшие технологические р-ры, кубовые остатки, промывные воды)

- Атмосферные (в процессе дождей, таяния снегов).

2) по характеру загрязнения:

- Загрязненные;

- кислотно-щелочные;

- кислотно-щелочные соединения, ионы тяжелых металлов;

- цианосодержащие;

- хромосодержащие;

- загрязненные стеклянной пылью;

- загрязнения песком, окалиной, ржавчиной;

- Эмульсия, органическими соединениями, нефтепродуктами.

9. Химические реагенты для очистки кислотных сточных вод.

Кислотосодержащие сточные воды бывают: 1) вода + слабая кислота (H₂CO₃, CH₃COOH); 2) вода + сильная кислота (HCL, HNO₃); 3) вода + H₂SO₄ или H₂SO₃

Реагенты: NaOH, KOH, Na₂CO₃, NH₄OH.

Так же в качестве фильтрующих материалов применяют известняк, даламин, золу, цемент и шлак.

10. Химические реагенты для очистки щелочных сточных вод.

Нейтрализация щелочной сточной воды производят кислыми отходящими газами (дымовыми газами). Состав отходящих газов: CO₂, SO₂, NO₂, N₂O₃ и т.д. CO₂ – наиболее эффективен т.к. у него плохая растворимость. Процесс нейтрализации может быть проведён в реакторах с мешалкой, а также в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах и абсорберах. При проведении нейтрализации в тарельчатых колоннах нейтрализация увеличивается с ростом скорости газа. Нейтрализация увеличивается с уменьшением плотности орошения.

11. Химические методы для очистки сточных вод. Нейтрализация путем добавления реагентов.

Методы: нейтрализация воды, окисление примесей в воде, восстановительные реакции в воде, коагуляция.

Коагуляция – процесс укрупнения тв. частиц в результате взаимодействия их с реагентами. В данные отстойники добавляются коагулянты, которые образуют в воде хлопья гидратов металла, которые быстро оседают, агрегируя мельчайшие частицы. Осн. хар-ка – скорость коагуляции и осаждения. Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита, от дисперсности тв. фазы, от формы. Для процесса очистки с применением процесса коагуляции используют отстойник коридорного типа.

Коагулянты: Al₂(SO₄)₃*18H₂O, NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃ (щелочные), Al₂(OH)₅Cl (менее щелочной).

12. Нейтрализация фильтрованием кислотных вод через нейтрализующие материалы.

Кислотосодержащие сточные воды бывают: 1) вода + слабая кислота (H₂CO₃, CH₃COOH); 2) вода + сильная кислота (HCL, HNO₃); 3) вода + H₂SO₄ или H₂SO₃

Реагенты: NaOH, KOH, Na₂CO₃, NH₄OH.

Так же в качестве фильтрующих материалов применяют известняк, даламин, золу, цемент и шлак.

13. Нейтрализация щелочных сточных вод кислотными газами.

Нейтрализация щелочной сточной воды производят кислыми отходящими газами (дымовыми газами). Состав отходящих газов: CO₂, SO₂, NO₂, N₂O₃ и т.д. CO₂ – наиболее эффективен т.к. у него плохая растворимость. Процесс нейтрализации может быть проведён в реакторах с мешалкой, а также в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах и абсорберах. При проведении нейтрализации в тарельчатых колоннах нейтрализация увеличивается с ростом скорости газа. Нейтрализация увеличивается с уменьшением плотности орошения.

14. Использование реакций окисления и восстановления для очистки сточных вод.

Окисление. Cl(г), Cl(ж), ClO₂, Ca(ClO₂)₂, NaClO, KMnO₄, H₂O₂, O₂, O₃, пиролюзит и др.

Очистка окислителем связана с большим расходом реагентов, поэтому применяется, когда в-ва загрязняющие сточные воды нецелесообразно или нельзя извлечь другим способом. Активность в-ва, как окислителя, определяется величиной окислительного потенциала.

Восстановление. Используется в тех случаях, когда сточные воды содержат легковосстанавливающие вещества (соединения ртути, хрома, мышьяка). В процессе очистки сточной воды неорганические соединения ртути восстанавливают до металлической ртути, которую отделяют от воды фильтрованием, отстаиванием или флотацией. Органические соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, а затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути.

Удаляют на вакуум-фильтрах и угольных фильтрах.

15. Очистка сточных вод окислением хлора.