V tomto materiálu budeme pokračovat v popisu metod a technologií čištění průmyslových odpadních vod.
Autor: Rodion Magomedov
Doba čtení: 8 min.
Část 2. Chemické metody čištění
Chemické metody čištění průmyslových odpadních vod
Chemické čištění lze použít před dodáním vyčištěné vody do recyklačního vodovodního systému průmyslového podniku nebo před vypuštěním vyčištěné odpadní vody do rybářské nádrže nebo do městské kanalizace.
Chemické čištění se používá i pro hloubkové čištění. Někdy se pomocí této metody extrahují užitečné nečistoty.
Tyto metody předpokládají, že se nečistota uvolní v důsledku chemické reakce. Pojďme si je vyjmenovat:
- Neutralizace – čištění průmyslových odpadních vod zásadami nebo kyselinami.
- Oxidace – přídavek chlóru a jeho derivátů (bělidlo, chlornan vápenatý nebo sodný, oxid chloričitý), ozon, manganistan draselný a další oxidační činidla.
- Zotavení – použití činidel pro regeneraci. Typicky se rozpuštěné nečistoty redukují na mírně rozpustné nebo nerozpustné a vysrážejí se.
Tabulka 1: Seznam odvětví a úkolů, pro které se používají metody chemického čištění průmyslových odpadních vod:
| metoda | Kde se používá |
| Neutralizace | Metoda umožňuje vyhnout se korozi potrubí a dalších částí čistících zařízení, od usazování těžkých kovů při narušení biologických procesů. |
| Oxidace | Metoda se používá pro čištění galvanických odpadních vod, zpracovatelských provozů (těžba), ropných rafinérií a petrochemických provozů a výroby papíru. |
| Zotavení | Typicky se metoda používá k extrakci těžkých kovů z průmyslových odpadních vod. |
Fyzikálně-chemické metody.
Velká skupina metod umožňuje odstranit nečistoty od 1 mm do 1 nm. Používá se samostatně nebo v kombinaci s jinými metodami.
Fyzikálně-chemické metody jsou založeny na použití následujících procesů:
- koagulace;
- sorpce;
- extrakce;
- vypařování;
- flotace;
- iontová výměna;
- krystalizace;
- dialýza;
- dekontaminace;
- vypařování;
- provzdušňování.
Uvažujme o nejběžnějších metodách fyzikálního a chemického čištění odpadních vod používaných při výstavbě čistíren pro průmyslové podniky.
Koagulace a flokulace.
Obě metody se používají pro hrubé částice a zkrácení doby usazování. Koagulant přitahuje částice nečistot a flokulant je slepuje dohromady. Zvětšené částice se proto rychleji usazují, takže koagulanty a flokulanty se přidávají do odpadních vod během procesu čištění před instalacemi, jako jsou usazovací nádrže, flotátory, dehydratátory atd.
Tato metoda je podrobně popsána v našem článku Čištění vody koagulací a filtrací
Sorpce.
Sorpce je proces absorpce látky pevnou látkou nebo kapalinou. Existují tři typy sbírek:
Druhy sorpce pro čištění průmyslových odpadních vod
Výhodou sorpce je její vysoká účinnost a možnost cílené sorpce cenných rozpuštěných látek.
Moderními metodami sorpčních zařízení jsou kolony naplněné sorbentem, kterými prochází průmyslový odpad. Zeolity, piliny, rašelina atd. působí jako sorbenty, ale nejúčinnějším sorbentem je aktivní uhlí, protože uhlík má porézní strukturu a díky tomu vyvinutý povrch. Specifická plocha jednoho kilogramu uhlí je 400-900 metrů čtverečních.
Flotace.
Flotace je proces plovoucích nečistot, které jsou suspendovány spolu se vzduchovými bublinami. Částice nečistot ulpívají na vzduchových bublinách a jsou vynášeny na povrch, tvoří pěnu, která se odstraňuje škrabkou.
Flotace je vhodná pro odstraňování nečistot z vody o velikosti od 0,0001 do 3 mm, ale nejoptimálnější velikost nečistot je od 0,001 do 0,01 mm.
V průmyslu se nejčastěji používají tlakové flotátory.
Tabulka 2: Účinnost flotátorů STOV
Jednotka Měření
* účinnost závisí na zvolených činidlech (koagulant a flokulant)
Schematické schéma činnosti tlakového flotátoru
Popis: Počáteční odpadní voda a koagulant vstupují do flotátoru. Také se tam přidává čištěná voda nasycená vzduchem. Vzduchové bubliny zvedají částice nečistot, kde tvoří flotační pěnu, která je odstraněna škrabkou a odeslána do sušičky.
Extrakce.
Extrakce je odstranění nečistot z roztoku pomocí rozpouštědla (extraktantu), které je prakticky nemísitelné s původní směsí
Extrakce je opodstatněná, pokud má odpadní voda vysoký obsah cenných rozpuštěných organických látek (více než 3 g/l). Typicky se tímto způsobem získávají fenoly, oleje, mastné kyseliny a cenné kovy.
Jako extrakční činidla se používají alkoholy, anorganické kyseliny a zásady, benzen a další.
iontová výměna.
Metoda používaná v minulosti ke změkčování a odsolení vody. Během procesu iontové výměny jsou ionty přítomné v roztoku nahrazeny ionty přítomnými na povrchu pevné části iontoměniče. Následně se iontoměniče redukují kyselinou nebo zásadou.
Jako iontoměnič se nejčastěji používá speciální látka – iontoměnič. Je to pevná anorganická látka s porézní strukturou. Pokud budete pryskyřici pravidelně regenerovat, vydrží až tři roky.
Metoda je široce používána pro odstraňování těžkých kovů.
- Plusy: vysoká účinnost (až 100% při odstraňování těžkých kovů), nízká počáteční investice, schopnost obnovy pryskyřice.
- Nevýhody: vysoké provozní náklady, nutnost likvidace odpadů s vysokým obsahem solí, vysoké požadavky na předčištění (vstupní voda musí být bez organických nečistot).
Poznámka: V současné době je tato metoda stále častěji nahrazována jednotkami reverzní osmózy a při výstavbě nových úpraven se používá jen zřídka.
Metody elektrochemického čištění odpadních vod.
Tato skupina se týká fyzikálních a chemických metod čištění vody, ale pro pohodlí ji budeme zvažovat samostatně.
Tato skupina zahrnuje následující metody:
Mezi těmito metodami jsou tři nejběžnější:
- Elektrokoagulace
- Elektroflotace
- Elektrodialýza
Elektrokoagulace
Nejčastěji používaná elektrochemická metoda čištění. Používá se k čištění mírně alkalické odpadní vody nebo neutrální odpadní vody.
Doplňky: všestrannost, malá instalační velikost, jednoduchost.
Nevýhody: vysoké náklady na energii
Koagulace je jednou z nejdůležitějších fyzikálně-chemických reakcí. Jeho zvláštností je, že kovové ionty a koloidy (organické nebo anorganické) jsou drženy ve vodě elektrickými náboji. Přidání iontů s opačným nábojem destabilizuje koloidy a způsobí jejich slepení. Koagulace může nastat buď přidáním činidla nebo elektrickými metodami. V případě elektrokoagulace se využívá elektřina.
Elektroflotace.
Během procesu elektroflotace se uvolňuje vodík a kyslík. Plynové bubliny stoupají a zachycují částice nečistot. Na procesu se podílí především vodík.
Pro zvýšení účinnosti se do vody přidává koagulant.
Elektrodialýza.
Podstatou metody je přenos iontů přes iontoměničovou membránu pod vlivem elektrického pole. Membrána propouští pouze ionty se stejným nábojem jako ionty v iontoměničové pryskyřici.
Metoda se často používá k čištění vysoce mineralizovaných vod.
Konec druhého dílu.
V části nhtnmtq se podíváme na metody biologického čištění a také na způsoby likvidace sedimentu, který nevyhnutelně zůstává při procesu úpravy vody. Přejděte na třetí část >>>
Čištění odpadních vod je celá řada činností prováděných za účelem odstranění kontaminantů obsažených v domácích i průmyslových odpadních vodách. Obvykle se takové čištění provádí v čistírnách odpadních vod.
Čištění se provádí v několika fázích:
• mechanické;
• fyzikální a chemické;
• biologické;
• dezinfekce odpadních vod.
Mechanická fáze
V této fázi se provádí předčištění odpadních vod přitékajících do čistíren. V tomto případě se nejen připravují na biologické čištění, ale i na zadržení různých nerozpustných nečistot.
Zařízení používaná pro mechanické čištění odpadních vod zahrnují:
• mřížky a síta;
• primární usazovací nádrže;
• lapače písku;
• septické nádrže;
• membránové prvky.
Pro zachycení případných větších nečistot minerálního a organického původu se nejprve používají mřížky, a pokud je potřeba úplněji oddělit různé hrubé nečistoty, pak síta. Maximální šířka každého otvoru mřížky nepřesahuje 16 mm. Odpad vznikající na třídičích se buď drtí a posílá se zbytkem kalů z čistíren ke společnému zpracování, nebo se odváží na speciální místa, kde se zpracovává průmyslový a tuhý odpad z domácností.
Poté odpadní voda prochází speciálními lapači písku, na kterých se vlivem gravitace usazují drobné částice (struska, písek, rozbité sklo apod.) a lapači tuků, kde jsou hydrofobní látky odstraňovány z povrchu vody flotací. Písek vytvořený v lapačích písku se obvykle skladuje nebo používá při pracích na silnici.
Membránová technologie, která se v poslední době stala nejslibnější metodou čištění odpadních vod, se používá ve spojení s tradičními metodami pro velmi hluboké čištění odpadních vod a jejich návrat do výrobního cyklu.
Po tomto čištění, pro následnou separaci suspendovaných látek, je voda přiváděna do primárních usazovacích nádrží. Současně se BSK sníží na 20-40%.
V důsledku mechanického čištění se množství minerálních nečistot sníží o 60-70% a BSK o 30%. Provedení tohoto stupně čištění je navíc velmi důležité pro zajištění rovnoměrného pohybu odpadních vod (jejich zprůměrování), čímž se zabrání výrazným výkyvům objemu odpadních vod v dalším biologickém stupni.
Biologické stadium
V této fázi dochází k degradaci organické složky odpadních vod mikroorganismy (prvoci, bakterie), k odstranění mineralizace vody, fosforu a organického dusíku a ke snížení BSK5. Lze využít nejen aerobní, ale i anaerobní mikroorganismy.
Biologické čištění lze provádět více způsoby, ale nejzákladnějšími jsou aktivovaný kal (aerační nádrže), vyhnívací nádrže (anaerobní fermentace) a biofiltry.
V primárních usazovacích nádržích, do kterých v této fázi proudí odpadní voda, se usazují suspendované organické látky. Sedimentační nádrže jsou železobetonové nádrže, jejichž hloubka je pět metrů a průměr je 40 a 54 metrů. Zespodu je do jejich středů přiváděna odpadní voda, poté se sediment hromadí v centrální jámě a speciální plovák umístěný nahoře zahání všechny lehké nečistoty do násypky.
Po provzdušňovacích nádržích a primárních usazovacích nádržích je navíc instalována druhá řada usazovacích nádrží včetně sacích čerpadel. S jejich pomocí se odebírá aktivovaný kal ze dna usazovacích nádrží čistíren odpadních vod z domácností a průmyslu.
