Физические методы
К ним относятся электропидравлический, ультразвуковой, электростатический, радиационный, магнитный и термический методы.
Термические методы весьма разнообразны и подробно будут рассмотрены в соответствующих разделах. Их можно разделить на методы концентрирования сточных вод с выделением чистой воды и при необходимости, кристаллизации примесей; и методы уничтожения загрязнителей (главным образом, органических).
|
Рис. 4.56. Классификация установок термического концентрирования растворов |
Концентрирование сточных вод может быть проведено в испарительных, вымораживающих и кристаллопадратных установках непрерывного и периодического действия. Классификация установок термического концентрирования показана на схеме (рис. 4.56).
При расчете энергетических затрат в промышленных условиях учитывают энергию, затраченную на испарение г, и на работу разделения раствора и растворителя, так как остальные составляющие невелики:
g = r + !v, (4.74)
Поскольку при выпаривании с кристаллизацией выделяется теплота кристаллизации г то затраты энергии на выпаривание будут
= (4-75)
При выпаривании низкоконцентрированных растворов с кристаллизацией значение I мало, поэтому запреты энергии на выпаривание составят
q = r-rv, (4.76)
Выпарные установки будут рассмотрены ниже.
Магнитная обработка относится к тем методам, которые позволяют интенсифицировать процесс очистки воды без добавления специальных реагентов, в сьою очередь загрязняющих окружающую среду и препятствующих применению замкнутого водооборота. Установлено, что при воздействии на воду магнитного поля улучшается флотация взвещенных веществ, ускоряются их осаждение и агрегация, изменяется структура образующегося осадка. Остаточная концентрация взвешенных веществ снижается в 1,5 раза, а время осаждения — в 2 раза. Растворенное железо превращается в магнитные оксиды, которые легко удаляются из воды в магнитных полях вместе с адсорбированными на них загрязняющими веществами.
Преимущества метода электромагнитной обработки заключаются в невысокой стоимости оборудования и малых эксплуатационных расходах. В частности, расходы на электроэнергию составляют 0,05-0,2 к. на 1 м3 воды.
Институт экологической безопасности (г. Пермь, ул. Пономарева, 14) разработал гидромагнитную систему (ГМС) для предотвращения образования отложений и защиты от коррозии стенок магистралей и теплообменных элементов, расчитанных на расход воды от 0,4 до 2700 м3/ч, диаметром 15-525 мм.
К недостаткам метода следует отнести отсутствие теоретических основ омаг — ничнвания воды, что не позволяет прогнозировать применение этого метода для новых условий.
Радиационная очистка воды — самый быстрый метод, скорость которого зависит от количества энергии излучения, подаваемой в единицу времени. Этот метод не требует введения в воду новых химических реагентов и протекает в одну стадию. Под действием радиации в сточной воде происходят окисление, полимеризация, коагуляция и разложение загрязняющих веществ.
Для удаления 90-95 % ПАВ при начальной концентрации 200 г/м3 необходима доза облучения “Со 106 Рад. При наличии в воде кислорода процесс ускоряется. Сильное влияние на радиационное разрушение ПАВ оказывает pH воды. В щелочной среде тетрапропилен- и пентапропиленбензосульфонаты вообще не разлагаются. В нейтральной среде указанные ПАВ разрушаются слабо. В кислой среде скорость разложения значительно возрастает. Продукты радиа — лиза играют главную роль в процессе превращения ПАВ. Показано [5.20], что при радиализе сульфанояа, эмульгатора некаля, ОП-7, ОП-9 для полного удаления ПАВ при их начальной концентрации 100 г/м3 необходима доза 0,4- 0,5 МРад. При этом поверхностное натяжение раствора становится равным 70 мН/м и ценообразование не происходит. Барботаж воздуха увеличивает степень разрушения указанных веществ вдвое. Прн облучении дозой 0,3-0,5 МРад раствор некаля приобретает способность разлагаться биологически. Присутствие неорганических и органических примесей не влияет на радиационное разложение ПАВ.