Проблемы охраны водной среды в горном деле (стр. 9 из 13)

Иногда для отделения осадка, прошедшего автоклав, используется центрифуга с последующей обработкой сточных вод.

Обычными способами стерилизации трудно или невозможно уничтожить коллоиды, личинки насекомых, водоросли, болезнетворные микробы, содержащиеся в воде после первых фильтров. Последующая фильтрация заключается в пропускании воды через пористые материалы, причем часто фильтрующая среда служит не только для задержания частиц, размеры которых больше размера пор, но и как матрица для осаждения микроорганизмов, выделяющих энзимы. Энзимы коагулируют большую часть коллоидов, облегчая последующее их удаление. Для адсорбции коллоидов часто используются фильтры, обладающие свойствами поверхностно-активных веществ.

В качестве основных фильтрующих материалов задействованы песок и кизельгур, которые отличаются от статичных фильтрующих сред (тканей, фарфора) тем, что легче промываются. Кизельгур чаще всего применяют в небольших фильтрах, например для очистки воды в бассейнах. В промышленных фильтрах используется песок или гравий; толщина фильтра составляет

.

При очистке сточных вод используют медленную и быструю Фильтрацию. Медленная фильтрация состоит из трех этапов. На первом этапе с помощью грубых фильтров удаляются крупные частицы; скорость фильтрации

. На втором этапе префильтрами удаляются все примеси, кроме коллоидов; скорость фильтрации . На последней стадии (скорость ) коллоиды коагулируют

бактериями и удаляют, одновременно на фильтре адсорбируются и прочие коллоиды. Для этой стадии характерно образование бактериальной мембраны, которая существует несколько дней после отмывки фильтра.

Быстрая фильтрации проходит при скорости

. При такой скорости нельзя удалить коллоидные частицы, поэтому их следует подвергнуть коагуляции до того, как вода направляется на фильтрацию. Фильтр для быстрой фильтрации состоит из - частиц диаметром (диаметр частиц префильтра равен ).

Сточные воды, прошедшие первичную и вторичную обработки, сбрасываются в реки.

Считают, что для значительного уменьшения БПК достаточно естественных процессов очистки, проходящих в реках и других водоемах, однако необходимо признать, что для очистки сточных вод не следует ограничиваться лишь первичной и вторичной обработками. В настоящее время разрабатываются и внедряются в практику методы третичной обработки, которые, включая необходимые способы стерилизации, снижают значения БПК и ХПК до нуля. При этом весьма важно удалять основную массу токсичных азотных и фосфорных соединений, которые, попадая со сбросными водами в водоем, вызывают рост водорослей.

Таблица 2. Показатели сточных вод после первичной и вторичной обработки.

Показатель	До обработки	После обработки
Мутность, единиц	100	20
Взвеси	300	20
ХПК	400	50
БПК	300	25
Бактерии, число в 1 мл	150000	1000

Поскольку в результате первичной и вторичной обработок из сточных вод нитраты и фосфаты не удаляются, необходимость третичной очистки становится весьма актуальной.

Третичная обработка сточных вод, представляющая собой очистку органических питательных веществ бактериальными фильтрами или водорослями, электрохимическую обработку и стерилизацию (рис. 3.13), включает сорбцию активированным углем, микрофильтрацию, селективную коагуляцию, аэрацию, осаждение фосфатов, удаление соединений азота.

Сорбция на активированном угле - один из наиболее эффективных способов удаления растворенных и взвешенных примесей. Предварительно уголь активируется при нагревании до

. Поверхность такого угля в общем случае более активна по отношению к ароматическим соединениям, нежели к алифатическим; соединения с разветвленной цепью адсорбируются лучше, чем с прямой. Легко адсорбируются и вещества, содержащие амино-, карбокси-, сульфо- и нитрогруппы.

В процессе обычной промышленной третичной обработки используются вертикальные стальные колонны, заполненные гранулированным активированным углем. Скорость потока не превышает

; высота слоя угля равна . Поверхность частиц угля , что соответствует среднему диаметру частицы . Кажущаяся плотность насадки равна ; эффективность активированного угля составляет ХПК на угля до регенерации.

Адсорбция замедляется при увеличении раствора и прекращается при . На заводах использованный активированный уголь непрерывно отбирается с низа каждой колонны и нагревается до в атмосфере водяного пара. При этом вместе с паром отгоняются примеси, адсорбированные на поверхности угля. Печные газы, содержащие эти примеси, пройдя через форсажную камеру и скруббер, выбрасываются в атмосферу. Около угля (что соответствует 5 кг угля на обработанной воды) удаляются из колонны; в головную часть колонны загружают свежий активированный уголь.

Микрофильтрация - один из видов фильтрации, в котором используется ткань, сплетенная из нержавеющей стальной проволоки малого диаметра. Плетение микроволокна осуществляется на специальных прецизионных ткацких станках. Такая сетка из стальных нитей вместе с основной обладает хорошей пропускной способностью при малом гидравлическом сопротивлении и может задерживать твердые частицы, размер которых меньше ячейки сетки. Микроволокно высокого качества, имеющее на

ячеек размером 65 мкм в поперечнике, может отфильтровать микроорганизмы размером от 7 до 12 мкм после частичного оседания твердых тел. Такой способ микрофильтрации употребителен при осветлении и даже при фильтровании питьевой воды, поскольку волокно задерживает как неорганические частицы (металлические опилки), так и живые организмы (водоросли, диатомы и даже бактерии больших размеров).

Коагуляция — процесс агломерации мелких частиц — сопровождается соосаждением их с большими частицами, т.е. они увлекаются на дно быстрее. Для этого используют

, который при осаждении частиц реагирует с :

Хлопья

захватывают коллоидные частицы и увлекают их за собой.

Помимо сульфата алюминия широко применяются такие коагулянты, как

, , и др. Используются и смеси:

Гидроксид железа образует хлопья, которые осаждают коллоидные частицы, а избыток

в растворе разрушает органические вещества.

Небольшие частицы (диаметром менее 2 мкм) несут на себе отрицательный электрический заряд, который препятствует их осаждению на дно. Коагулянты, содержащие положительно заряженные ионы (

, ), притягивают такие частицы, они объединяются в большие агрегаты и осаждаются гораздо быстрее. Для улучшения осаждения к коагулянтам добавляют различные примеси: активированный кремнезем, бентонит, кизельгур, глину, осажденный карбонат кальция, реже соли металлов. Последние дороги и иногда тоже образуют коллоидные системы. В качестве коагулянтов используются также искусственные и природные полимеры. Они подразделяются на неионные (полиспирты, полиэфиры, полиамиды, поливинилгете-роциклические полимеры), содержащие анионные (карбоксилаты, сульфонаты, фосфонаты) и катионные группы (амины, четвертичные аммониевые, сульфо- и фосфоновые).