Физико-химические методы очистки вод. К физико-химическим методам очистки сточных вод относят флотацию, адсорбцию, ионный обмен, экстракцию, выпаривание, дистилляцию и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодиспергированных взвешенных частиц твердых и жидких, растворимых газов, минеральных и органических веществ. Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с использованием биохимических методов имеет ряд преимуществ 1 возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений 2 достижение более глубокой и стабильной степени очистки 3 уменьшение размеров сооружений 4 уменьшение чувствительности к изменениям нагрузок 5 возможность полной автоматизации 6 более глубокая изученность кинетики ряда процессов, а так же вопросов моделирования, математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры 7 отсутствие контроля за деятельностью живых организмов 8 возможность рекуперации различных веществ. 1 ФЛОТАЦИЯ. Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются.
В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например, пав. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств. Она используется также для выделения активного или после биохимической очистки.
Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а так же возможность получения шлама более низкой влажности 90-95 , высокая степень очистки 95-98 , возможность рекуперации удаляемых веществ. Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации пав и легкоокисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов.
Все это способствует успешному проведению последующих стадий очистки сточных вод. Элементарный акт флотации заключается в следующем при сближении подымающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некотором критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей.
Затем комплекс пузырек - частица подымается на поверхность воды, где пузырьки собираются и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной воде. Вероятность прилипания зависит от смачиваемости частицы, которая характеризуется величиной краевого угла и. Чем больше краевой угол смачивания, тем больше вероятность прилипания и прочность удержания пузырька на поверхности частицы.
Прилипание происходит при столкновении пузырька с частицей или при возникновении пузырька из раствора на поверхности частицы. На величину смачиваемости поверхности взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей пав, электролитов и др. Пав - реагенты-собиратели, адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т.е. Делают их гидрофобными.
В качестве реагентов-собирателей используют масла, жирные кислоты и их соли, амины и др. Повышения гидрофобности частиц можно достичь и сорбцией молекул растворенных газов на их поверхности. Эффект разделения флотацией зависит от размера и количества пузырьков воздуха. По некоторым данным оптимальный размер пузырьков 15-30 мкм. При этом необходима высокая степень насыщения воды пузырьками, или большое газосодержание.
Удельный расход воздуха снижается с повышением концентрации примесей, так как увеличивается вероятность столкновения и прилипания. Большое значение имеет стабилизация размеров пузырьков в процессе флотации. Для этой цели вводят различные пенообразователи, которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз. Некоторые из этих веществ обладают собирательными и пенообразующими свойствами.
Вес частиц не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемной силы пузырьков. Размер частиц, которые хорошо флотируются, зависит от плотности материала и 0,2-1,5 мм. Различают следующие способы флотационной обработки сточных вод с выделением воздуха из растворов с механическим диспергированием воздуха с подачей воздуха через пористые материалы, электрофлотацию и химическую флотацию. 7