Смекни!
smekni.com

Проект очистки масло-шламовых сточных вод завода Топливная аппаратура электрохимическим методом (стр. 2 из 7)

Активированные угли давно известны как эффективные сор­бенты органических веществ из водных растворов. Адсорбенты имеют макро-, переходные и микропоры. Макропоры имеют сред­ний радиус более 10-7 м и удельную поверхность 0,5—2,0 м2/г и не играют заметной роли в сорбционной емкости, являясь транс­портными каналами, по которым адсорбируемые молекулы про­никают вглубь частиц адсорбента. Переходные поры имеют эф­фективные радиусы в интервале от (1,5—1,6)*10-9 до 10-7 м и удельную поверхность 20—100 м2/г и в них адсорбируются ве­щества с крупными молекулами. Средние радиусы микропор ме­нее (1,5—1,6) •100-9 м и удельная поверхность 200—850 м2/г.

По соотношению объемов различных пор активированные угли делятся на следующие типы: первый структурный тип, со­держащий преимущественно тонкие микропоры (менее 2*10-9м); второй структурный тип с размерами пор (2—З)*10-9 м; сме­шанный структурный тип, содержащий в равной степени как микропоры, так и макропоры. Для адсорбции газов предпочти­тельнее угли первого и второго типов, а для очистки сточных вод—третьего типа. Такими углями являются угли марок КАД, БАУ, АР-3, АГ и ряд других.

Если ПАВ не диссоциированы или слабо диссоциированы, то они могут успешно извлекаться углями из сточных вод. По­скольку поверхность углерода электронейтральна, адсорбция на углях определяется в основном дисперсионными силами взаимо­действия. ПАВ, находящиеся в сточных водах в виде ми­целл, сорбируются наиболее полно.

Из многих марок активных углей для очистки сточных вод от ПАВ лучшим считается уголь КАД. Наиболее распростра­ненным методом регенерации углей является термический при температурах 250—400°С с последующей активацией адсорбен­та при температурах 800—900°С в среде азота, углекислого газа или паров воды.

В установках очистки сточных вод адсорбцией на активиро­ванном угле применяется гранулированный уголь. Известны по­пытки заменить его порошкообразным, так как последний в 3— 4 раза дешевле гранулированного. Кроме того, у порошкообраз­ного активированного угля более быстрая кинетика адсорбции вследствие сокращения пути внутренней диффузии молекул ор­ганических веществ и увеличения внешней поверхности. Регене­рация этого угля осуществляется в специальной печи во взве­шенном слое при 650—870°С в течение нескольких секунд при недостатке кислорода. Однако потери порошкообразного угля при регенерации составляет 15%, что в 3 раза выше, чем гранулированого. Стоимость регенерации порошкообразного угля примерно в 2 раза больше, чем гранулированного. Помимо этого возникает много технологических затруднений при работе с по­рошкообразным углем, и в настоящее время предпочтительнее применять гранулированные активированные угли.

При разработке способов очистки воды с помощью активи­рованных углей следует учитывать, что эти адсорбенты целесо­образно применять на стадиях доочистки вод, содержащих не­большие концентрации ПАВ (не более 100—200 мг/л).

1.4 Очистка воды с помощью ионообменных смол и полимерных адсорбентов

Крупные органические ионы, как правило, поглощаются ионитом с высокой степенью избирательности. Сорбция ионитами протекает более эффективно из разбавленных растворов с содержанием ПАВ менее 100 мг/л. Анионоактивные ПАВ сорбируются среднеосновными и сильноосновнымй ионитами, причем для регенерации ионитов рекомендуется использовать водно-ор­ганические растворы солей. Внедрение технологических схем очистки сточных вод с помощью динамического ионного обмена сдерживает тем, что необходима установка большого числа ионитовых фильтров со сравнительно коротким рабочим циклом, после чего необходима их регенерация, связанная с большими затратами энергии и средств на переработку продуктов регене­рации (элюатов). Учитывая также высокую стоимость ио­нитов и их дефицитность, очистка воды от ПАВ методом ион­ного обмена может рекомендоваться лишь в тех случаях, когда к воде предъявляются повышенные требования в части отсутст­вия ПАВ.

Литературных данных по применению полимерных адсорбен­тов для извлечения ПАВ недостаточно. Исследованные ад­сорбенты по эффективности значительно уступают активирован­ному углю. В динамических условиях ПАВ, содержащие в молекуле гидрофобные бензольные кольца, адсорбируются достаточно хорошо. Возможно, полимерные адсорбенты могут быть более эффективными при условии модификации их путем обра­ботки реагентами, повышающими сродство поверхности полиме­ров к адсорбируемым веществам.

1.5 Очистка воды пенообразованием

Метод заключается в адсорбции ПАВ на границе раздела фаз раствор-газ и в непрерывном снятии поверхностного слоя пены, Таким образом могут быть удалены многие ПАВ, но необ­ходимо найти оптимальные условия выделения и создать соот­ветствующую аппаратуру.

Большое влияние на степень извлечения ПАВ оказывает их концентрация в стоках. Пенное - концентрирование ПАВ эффективно и уместно лишь при извлечении малых количеств ПАВ в результате резкого увеличения объема Пенного продукта с ростом концентрации вещества.

При очистке пенной флотацией стоков, содержащих контакт Петрова (смеси сульфокислот) степень очистки при исходной концентрации ПАВ 400—1200 мг/л составила 31%. При извлечении ПАВ ОП-7 с содержанием их в стоках до 200 мг/л степень извлечения составила 65%. Эффективность очист­ки стоков от ПАВ пенообразованием зависит от ряда других факторов: рН среды, размера пузырьков барботируемого газа, высоты слоя раствора, температуры, наличия других ионов в растворе. Поэтому в каждом случае проводится подбор опти­мальных условии проведения процесса флотации. Например, в работе отмечается, что степень извлечения алкилсульфатов натрия является наибольшей при скорости подачи воздуха 12 мл/(мин*см2) поперечного сечения аппарата при высоте слоя раствора не менее 10 см.

При исследовании пенной флотации с додецилбензосульфонатом натрия в присутствии иона кальция установлено, что наилучшая флотация обеспечивается при рН=8. Ионы каль­ция связывают додецилбензосульфонат в адсорбционном слое и этим способствуют лучшему протеканию процесса флотации. Эф­фективность процесса зависит от величины поверхности разде­ла фаз, ионной концентрации додецилбензосульфоната, размера зеркала сточных вод во флотаторе, концентрации ионов кальция.

Флотационную очистку стоков, содержащих 120 мг/л алкиларилсульфокислот, предлагается проводить с использова­нием гидроксидов железа и алюминия при рН=8—9. Примене­ние флотации вместо отстаивания позволяет снизить объем об­разующегося осадка с 17—18 до 3,3% и сократить время обра­ботки воды с 2—5 ч до 0,7 ч: Отмечается, что при увеличении концентрации ПАВ до 500—600 мг/л ухудшения качества очист­ки не происходит.

Большое значение в достижении необходимой эффективно­сти очистки имеет размер пузырьков газа. Чем боль­ше размер флотируемых частиц, тем больше должен быть ра­диус пузырьков, необходимых для флотации. К методам насы­щения жидкости пузырьками воздуха или газа относятся подача воздуха через пористые материалы, механическое диспергирование воздуха, флотация с выделением воздуха из раствора, био­логическая флотация, электрофлотация. Экспериментально уста­новлено, что размер пузырьков в вакуумных машинах со­ставляет 0,2—0,5, в компрессионных 0,1—0,2 и в электрофлотационных 0,04—0,2 мм.

1.6 Применение электрохимических методов для очистки стоков

Как показывает практика применения электрохимических ме­тодов, они обладают существенными преимуществами перед тра­диционными методами обработки воды. И в первую очередь они дают возможность в большинстве случаев отказаться от приме­нения реагентов, реагентного хозяйства, что наряду со сниже­нием стоимости электроэнергии, позволяет прогнозировать на ближайшее время еще более широкое их распространение.

1.6.1 Электрокоагуляция

Этот метод зачастую оказывается более эффективным, чем реагентная коагуляция. Так, при очистке сто­ков от анионоактквных ПАВ типа сульфанол достигается сте­пень очистки 81,8% при плотности тока 0,5—0,7 А/дм2. Очистку проводили при повышенной температуре (40—55°С) с использованием железных и алюминиевых электродов при плотности тока 0,4—2,6 А/дм2 в проточном и стационарном режимах. Образующийся на поверхности электрокоагулятора пенный продукт удаляли скребковым устройством в пеносборник. Сточные воды, содержащие ПАВ, также обраба­тывали перед электрокоагуляцией хлоридом кальция, который предотвращал пассивацию электродов и соответственно увеличивал эффективность очистки, которая завершалась в течение 15—20 мин при плотности тока 1,0— 1,2 А/дм2. Концентрацию сульфанола удалось снизить с 850 до 40 мг/л и взвешенных веществ с 5460 до 25 мг/л при продолжительности электрокоагуляции 20 мин и плотности то­ка 2,5 А/дм2. Расход электроэнергии составил при этом 16 кВт-ч/м3.

Электрокоагуляционная очистка проводится при различных значениях рН среды. Например, очистку стоков от алкилсульфонатов осуществляют при рН=11—11,5. В этом случае в качестве щелочного реагента используется ок­сид кальция. При.использовании анода из алюминия, а катодов из меди при плотности тока до 3 А/дм2 за 20—30 мин содержа­ние алкилсульфонатов снижается с 3600 до 42,5 мг/л.