8 (813) 716-84-51


Аналитический обзор существующих устройств и методов очистки воды.

Полезная информация » Статьи и обзоры »

На сегодняшний день практически все схемы очистки воды включают в себя набор следующих очистных элементов:

  • Устройства биологической очистки;
  • Устройства окисления;
  • Устройства кодинционирования (обработка воды, с целью улучшения последующей очистки);
  • Устройства флокуляции;
  • Коагулятор;
  • Отстойник;
  • Центрифуга, гидроциклон, инерционный фильтр;
  • Устройства нейтрализации;
  • Флотатор;
  • Устройства контактного осветления;
  • Фильтрующие устройства;
  • Устройства сорбции;
  • Устройства ионного обмена;
  • Устройства обратного осмоса;
  • Устройства электродиализа;
  • Устройства выпаривания;
  • Устройства экстракции;
  • Устройства вымораживания;
  • Устройства обеззараживания;
  • Комбинированные устройства, реализующие несколько методов очистки.

Любой из перечисленных очистных элементов (методов) имеет ограничения по уровню оптимально-допустимого загрязнения исходной воды и предельным показателем качества воды, очищенной посредством данного элемента. Другими словами, для каждого элемента существуют предельные показатели остаточного загрязнения очищенной воды, на которые уже не влияют увеличение интенсивности или продолжительности обработки воды на данном элементе. С другой стороны, его очистные возможности зависят от качества воды, поступающей на очистку. При превышении некоторой величины исходного загрязнения наблюдается наращивание концентраций остаточных примесей в очищенной воде. Кроме того, все элементы имеют свои достоинства и недостатки.

Ниже подвергнем анализу функциональные возможности наиболее часто применяемых очистных элементов.

1.Устройства биологической очистки (реализуют метод

биоочистки).

К устройствам биологической очистки относятся: аэротенки, метатенки, окситенки и биофильтры. Наибольшее распространение среди названных устройств получили аэротенки.

Биоочистка основана на окислении аэробными или анаэробными микроорганизмами некоторых загрязнений органического и неорганического характера. Сточные воды, содержащие данные загрязнения являются питающей средой для микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых, выводятся из стоков в виде активного ила.

Таким образом, аэротенк предназначен в основном, для очистки воды от загрязнений биогенного характера к которым относятся: органический углерод (БПК), органический азот (аммоний),органический фосфор(фосфаты).

Однако присутствие в исходной воде загрязнений техногенного характера (консервантов), особенно таких как: медь; серебро; хлор; нефтепродукты; приводит к задержке (вплоть до полной остановки) роста микроорганизмов и, как следствие, к снижению качества очищенной воды. Качество очистки также значительно зависит от величины биогенного загрязнения: при уровне показателя БПК5 ‹ 100 мгО2/л рост микроорганизмов замедляется из-за недостатка питающей среды, в этом случае требуется «подкормка», например, селитрой. Если же уровень биозагрязнения высок (БПК5 › 250 мгО2/л), то необходима предварительная очистка сточной воды другими методами (окисление, коагулирование, флотация, отстаивание, контактное осветление и т.д.). Кроме того, достаточность элементов питания для бактерий определяется соотношением в сточных водах БПК/N/P, где N – концентрация азота аммонийного; Р – концентрация фосфатов. Согласно рекомендациям, при обработке сточных вод соотношение БПК/N/P должно быть не менее 100/5/1. На рост микроорганизмов большое влияние оказывает температура очищаемой воды (должна быть не ниже 10оС и не выше 35оС).

В целом, аэротеночное хозяйство представляет собой тонкую, капризную биосистему, поэтому, для обеспечения эффективной работы требуются большие материальные затраты и постоянное присутствие квалифицированного персонала. И самым большим недостатком биоочистки являются отсутствие способности к удалению такого биогенного загрязнения, как фосфаты.

Энергопотребление – 0,2 ÷ 0,5 кВт на 1м3 очищенной воды (на перекачку воды и подачу газа).

2.Устройства окисления (реализуют метод

принудительного окисления).

Устройства окисления применяются для очистки воды от растворенных загрязнений биогенного и техногенного характера путем введения (дозирования) окислителя в очищаемую воду. При этом продукты окисления являются менее опасными, чем окисляемое вещество или выводятся из раствора и подлежат очистке на последующих этапах (коагулирование, отстаивание, контактное осветление и т.д.). В качестве окислителя в основном, используют: хлор, озон, кислород, пероксид водорода, перманганат калия или гипохлорид; предпочтительнее применять гипохлорид натрия, т.к. при его использовании, скорость окисления загрязнений выше, чем у других агентов. Устройства окисления наиболее эффективны при очистке стоков с невысоким уровнем биогенных загрязнений (БПК5 ‹ 100 мгО2/л) или со значительным содержанием промышленных загрязнений (Fe, Cu, Cr, нефтепродукты, цианиды, фенолы и т.д.).

Энергопотребление – 0,1 ÷ 0,3 кВт на 1м3очищаемой воды (на перекачку воды и дозирование окислителя).

3.Коагулятор (реализует методы реагентной коагуляции

или электрокоагуляции).

Коагуляция – процесс укрупнения (слипания) частиц за счет их межмолекулярного взаимодействия. Вещества, способные вызывать коагуляцию частиц называются коагулянтами. Способ, заключающийся в дозировании водного раствора коагулянта в поток очищаемой воды с дальнейшим их перемешиванием (усреднением) называется реагентной коагуляцией. Способ введения коагулянта путем электрохимического растворения материала электрода (анода) при прохождении через него постоянного электрического тока называется электрокоагуляцией. Как правило, в качестве коагулянта используют 1 ÷ 10% водный раствор сульфата алюминия – Al2 (SO4)3(реагентная коагуляция) или анодно-растворенный алюминий – Al3+(электрокоагуляция), т.к. указанный метал, способствует слипанию частиц в нейтральной среде (рН 6÷9).

Следует отметить, что процесс коагулирования проистекает за период времени от 10 до 30 мин, таким образом, сам по себе коагулятор (как устройство), предназначен толькодля обработки воды путем введения коагулянта тем или другим способом, а непосредственно очистка производится на последующих этапах (отстаивание, флотация, контактное осветление и т.д.).

Наиболее предпочтительным является использование электрокоагуляции, как более эффективного, экономичного и компактного метода. Кроме того, по сравнению с реагентной при электрокоагуляции не происходит обогащения очищаемой воды анионами (SO42-, Cl-) и другими солями, что в сочетании с компактностью создает предпосылки применения данного метода в замкнутых и мобильных системах.

Реагентная коагуляция предполагает наличие мощного раствороподготовительного хозяйства, имеющего значительныегабаритные размеры (как правило, для очистки воды средней загрязненности требуется от 0,2 и более кг реагента или 10 ÷ 20 литров раствора на 1 м3 очищаемой воды).

Для осуществления процесса коагулирования посредством названных коагулянтов необходимочтобы водородный показатель (рН)обработанной воды находился в диапазоне 7 ÷ 8,5. В случае превышения (щелочная среда) или занижения (кислая среда) данного показателя следует вводить (дозировать) определенное количество соответствующего реагента (кислота; щелочь) до получения нейтральной среды (рН 7 ÷ 8,5). Этот процесс называется РН-корректировкой или нейтрализацией обрабатываемой воды.

Эффективность электрокоагулирования максимальна при электрообработке всегообъема воды, что связано с комплексомвоздействий на очищаемую воду в приэлектродном пространстве (электромагнитное поле, окислительно-восстановительные реакции проистекающие на поверхности электродов, электролиз, калебания РН и т.д.).

Энергозатраты:

При реагентном коагулировании – 0,1 ÷ 0,5 кВт на 1м3 очищенной воды (на перекачку воды, дозирование и получение раствора реагента);

При электрокоагулировании – 0,1 ÷ 1,5 кВт на 1м3 очищенной воды (на перекачку воды и электрохимическое растворение материала электродов).

4.Отстойник (реализует метод разделения (сепарации)

загрязнений в зависимости от их плотности

относительно плотности воды в естественном

гравитационном поле – отстаивание).

Отстойник предназначен для осаждения тяжелых крупнодисперсных взвешенных веществ, всплытия грубых пленок и накопления отделенных загрязнений. Отстойник также применяется в качестве аккумулятора (накопителя, демпфера) сточных вод при наличии переменного (аварийного) расхода (сглаживание пикового расхода).

Кроме того, отстойники выступают в качестве усреднителей (нейтрализаторов) для перемешивания нескольких видов стоков. Иногда отстойники необходимы как дополнительный объем пребывания с целью завершения различных химических реакций в обработанной воде.

Существуют следующие типы отстойников: горизонтальный; вертикальный; радиальный; лабиринтный; тонкослойный (ламельный); песколовушка; нефтеловушка.

Использование отстойника в качестве осветлителя после этапа коагулирования, имеет следующее назначение:

Хлопьеобразование (слипание и укрупнение мелкодисперсных взвешенных веществ, коллоидных растворов, эмульсий и микроэмульсий);

Разделение (сепарация) полученных хлопьев в зависимости от их плотности относительно плотности воды (осаждение-всплытие);

Аккумулирование отделенных загрязнений.

Энергопотребление до 0,1 кВт на 1м3очищаемой воды (на перекачку воды).

 5. Центрифуга, гидроциклон, инерционный фильтр

(реализуют метод разделения загрязнений в зависимости от их плотности относительно плотности воды в искусственно созданном центробежном (инерционном) поле).

Названные устройства, по сути, являются аналогами отстойника и при очистке стоков, как правило, применяются для отделения тяжелых взвешенных веществ, крупностью (дисперсностью) более 20 мкм. Данные элементы отличаются от отстойников значительно меньшими габаритными размерами, но требуют наличия избыточного давления воды на входе в устройство. Энергопотребление – 0,1 ÷ 0,3 кВт на 1 м3 очищенной воды. Использование центрифуг, гидроциклонов и инерционных фильтров после этапа коагулирования нецелесообразно, т.к. образующиеся хлопья являются псевдотвердыми телами и не имеют механической прочности, поэтому при больших линейных скоростях потока воды, происходит их эмульгирование (размельчение).

6.Флотатор (реализует метод флотации).

Процесс очистки состоит в образовании комплексов «частицы - пузырьки газа», всплытии этих комплексов на поверхность воды с образованием пенного слоя, содержащего загрязнения, и последующего удаления этого слоя с поверхности воды. Флотатор применяется для очистки от взвешенных веществ, крупностью свыше 15 мкм, ПАВ, пленок и частично от эмульсий и микроэмульсий; в процессе флотации понижаются БПК и ХПК сточной воды, за счет окисления атмосферным кислородом легко окисляемых органических и неорганических включений.

В зависимости от способа диспергирования (введения) газа в очищаемую воду известны следующие виды флотаторов: вакуумные; напорные; с механическим диспергированием газа; с подачей газа через пористые материалы; электрофлотаторы (получение газа путем электролиза воды).

При использовании данных устройств в качестве осветлителей после этапа коагулирования, перед флотатором необходимо предусмотреть камеру хлопьеобразования (дополнительный объем пребывания воды с целью формирования хлопьев).

Флотаторы имеют меньшие габаритные размеры, чем отстойники, однако, компрессоры и другие побудители расхода газа-носителя требуют, как правило, значительных энергетических затрат и создают большие объемы флотопены с высокой степенью обводненности, что обуславливает определенные трудности при утилизации отходов очистки.

Энергопотребление – 0,5 (вакуумные флотаторы – ВФ)÷3 (электрофлотаторы – ЭФ) кВт на 1 м3 очищенной воды (на перекачку воды и диспергацию газа).

7.Устройства контактного осветления (реализуют метод

контактного осветления).

Устройства контактного осветления используют эффект адгезии (прилипания) загрязняющих веществ к фильтрующему материалу в процессе прохождения воды через слой плавающей, зернистой или специальной загрузки. Отделенные загрязнения создают, так называемый, псевдофильтрующий (намывной) слой, имеющий коалесцирующие (высокие адгезионные) свойства. При значительном увеличении запорного давления, устройства промываются обратным потоком воды или продуваются водо-воздушной смесью.

Устройства контактного осветления бывают трех видов:

Фильтр с плавающей загрузкой (контактная камера);

Фильтр с зернистой загрузкой (гравий, песок кварцевый, алюмосиликат, фильтроагрегат);

Фильтр с коалесцирующим материалом (ткань типа «Нитрон», поролон и т.д.).

Устройства контактного осветления предназначены для очистки от взвешенных веществ, крупностью более 10 мкм, пленок и эмульсий; а также для укрупнения и последующего отделения мелкодисперсных коагулирующихся загрязнений, в случае их применения после этапов коагулирования и отстаивания. При этом потребный объем промывной воды составляет 1 ÷2 % от общего объема очищенной воды. Кроме того, устройства контактного осветления могут быть использованы непосредственно после введения коагулянта. В этом случае, на первом этапе используется фильтр, с плавающей загрузкой (контактная камера), для интенсификации процесса хлопьеобразования. Сформированные хлопья затем удаляются на фильтре с зернистой загрузкой.

При этой последовательности воздействий, потребный объем воды для промывки фильтров будет в 5÷10 раз больше, чем с использованием отстойника в качестве предварительного осветлителя и составит 5 ÷10 % от общего объема очищенной воды.

Годовой унос зернистой загрузки составляет 10 ÷ 15 % от ее общего объема. Срок годности плавающей и коалесцирующей загрузки, в среднем, 5 лет.

Энергозатраты – 0,1 ÷ 0,7 кВт на 1м3очищенной воды (на перекачку воды).

8.Фильтрующие устройства (реализуют метод

фильтрации).

В основу процесса положен метод фильтрации, т.е. продавливание очищаемой воды через фильтрационный материал, в результате чего получаются очищенная (фильтрованная) вода и загрязнения, выделенные на поверхности материала. Фильтрация применяется для очистки воды от включений, частицы которых больше, чем величина ячеи или диаметр поры фильтрующего элемента.

Существует множество названных устройств, различающихся типом применяемого фильтрационного материала. Чаще всего, используются следующие устройства:

Щелевые (решетчатые) фильтры (материал – решетка, шаг 16 мм);

Барабанные фильтры (материал – сетка 0,035÷0,5 мм; бильтинг) – микрофильтрация;

Картриджные (патронные) фильтры (материал – сетка 5÷10 мкм; пористые: титан, алюминий, ванадий – диаметр пор 0,1 мкм; специальная бумага, вата и т.д.);

Мешочные фильтры (материал – ткань 0,5÷100 мкм);

Мембранные фильтры (материал – специальная фильтрующая мембрана с диаметром пор 1÷50 нм) - ультрафильтрация.

Кроме того, мембранные фильтры в процессе своего функционирования предполагают наличие постоянного сброса концентрата(дренажа), причем при снижении гидропроницаемости, объем дренажных вод непрерывно возрастает и может достигать величины до 60% от объема стоков, поступающих на очистку. Однако дренажные воды также необходимо очищать, а общий уровень их загрязненности гораздо выше, чем в воде, поступающей на фильтрацию. Для очистки дренажных вод применяются другие методы (коагулирование, отстаивание, контактное осветление, выпаривание и т.д.). В связи с этим мембранные и картриджные фильтры практически не применяются при очистке сточных вод, т.к. при их эксплуатации образуется большое количество элюатов (отходов) в виде значительного объема дренажных вод и отработанных растворов кислоты и щелочи, а утилизация данных отходов имеет повышенную сложность. Как правило, указанные устройства используются в водоподготовке на этапе доочистки с целью получения высокого потребительского качества питьевой воды, при условии отсутствия ограничений по приему дренажа, т.е. имеется централизованная канализация и предприятие, осуществляющее очистку канализационных стоков («Водоканал»).

Срок годности материала мембраны – 1÷4 года.

При использовании перечисленных устройств после этапа коагулирования псевдотвердые тела (хлопья), либо забивают поры картриджей и поверхность мембран, либо продавливаются через сетчатые или тканные материалы.

Энергопотребление:

Щелевые (решетчатые) фильтры – до 0,1 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

Барабанные фильтры – 0,1÷0,2 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды и механическое отделение загрязнений);

Картриджные (патронные) фильтры – 0,2÷0,7 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

Мешочные фильтры – 0,1÷0,3 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

Мембранные фильтры – 0,5÷2,5 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды и дренажа).

9.Устройства сорбции (реализуют метод сорбции).

Процесс основан на поглощении растворенных загрязнений активной микропористой поверхностью сорбционного материала (размер пор менее 0,004 мкм). Восстановление активности сорбционного материала осуществляется его повторной термообработкой. Срок годности сорбента, в среднем, 1 год.

Как правило, в устройствах сорбции используется зернистая загрузка (сорбционные фильтры). Загрузка требует периодической промывки обратным потоком воды или водовоздушной смесью для получения новых сорбционных зон. Потребный объем промывной воды составляет 1-2 % от общего объема очищенной воды. Реже применяются картриджи на основе спеченного активированного угля или угольная ткань. Устройства сорбции, использующие данные материалы, имеют те же недостатки, что и аналогичные фильтрующие устройства (см. п. 3.8).

Основной характеристикой качества сорбента (активированного угля) является сорбционная емкость, т.е. количество поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м3или кг/кг). Сорбенты рекомендуется применять для очистки, в основном, неорганических соединений, поэтому при очистке методом сорбции необходимо отсутствие в очищаемой воде большого количества взвешенных веществ, органических соединений, нефтепродуктов, ПАВ (поверхностно-активных веществ), железа. В противном случае, сорбционная загрузка подвергается быстрому засорению, биообрастанию и, как следствие, отравлению (потеря сорбционных свойств). Как правило, сорбционные устройства в технологических схемах размещаются после устройств контактного осветления или фильтрующих устройств.

Энергопотребление – 0,1÷0,7 кВт на 1м3очищенной воды (перекачка воды).

10.Устройства ионного обмена (реализуют метод ионного обмена).

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой (ионитом), обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Активность ионообменного материала восстанавливается его обработкой химическими реагентами (NaCl, кислота, щелочь, сода и т.д.). Срок годности ионообменного материала, в среднем, 5 лет.

Обычно, в устройствах ионного обмена (ионообменные фильтры) используется зернистая загрузка (ионообменная смола).

При ухудшении качества очищенной воды осуществляется восстановление свойств ионообменного материала путем его обработки определенным химическим реагентом с последующейпромывкой обратным потоком воды или водовоздушной смесью.

Реже применяются картриджи на основе спеченной ионообменной смолы. Устройства ионообмена работающие с данным материалом имеют те же недостатки, что и аналогичные фильтрующие устройства (см. п. 3.8).

Очистка методом ионообмена требует отсутствия в очищаемой воде большого количества взвешенных веществ, органических соединений, нефтепродуктов, ПАВ, железа. В противном случае, ионообменная загрузка подвергается быстрому забиванию и отравлению (потеря ионообменных свойств), поэтому ионообменные устройства размещаются в технологических схемах после устройств контактного осветления или фильтрующих устройств (иногда, после сорбционных устройств).

Устройства ионного обмена применяются для водоумягчения (очистка от солей жесткости) или для глубокой доочистки воды от тяжелых металлов (медь, цинк, никель, кадмий, хром и т.д.), реже – для обессоливания воды.

Энергопотребление – 0,1÷0,7 кВт на 1м3очищенной воды (перекачка воды).

11.Устройства обратного осмоса (реализуют метод обратного осмоса – гиперфильтрация).

В основу процесса положен метод обратного осмоса, т.е. продавливание очищаемой воды через мембрану, материал которой обладает специфическим эффектом, который позволяет молекулам воды проходить через мембрану, а растворенные загрязнения отталкивает от поверхности материала, в результате чего получается чистая вода и насыщенный раствор (дренаж). Метод требует наличия постоянного сброса концентрата (дренажа), в противном случае производительность устройства непрерывно уменьшается. Срок годности материала мембраны 1÷4 года.

При очистке методом обратного осмоса необходимо отсутствие в очищаемой воде механических включений крупнее 5 мкм (составляют более 95 % от общего количества взвешенных веществ). Кроме того, в очищаемой воде не должно быть значительной концентрации растворенных органических и неорганических соединений, солей жесткости (свыше 7 мг экв/л), нефтепродуктов (свыше 0,3 мг/л), ПАВ (свыше 1 мг/л), железа (свыше 0,3 мг/л) и т.д., иначе наблюдается истирание, биообрастание и, как следствие, отравление (потеря обратноосмотических свойств) материала мембраны. Таким образом, в технологических схемах обратноосмотические устройства размещаются после устройств контактного осветления, устройств сорбции (для очистки от растворенных загрязнений) и фильтрующих устройств (картриджные или мешочные фильтры с диаметром пор менее 5 мкм). При наличии «жесткой» воды устройства обратного осмоса размещаются после устройств ионного обмена.

Опыт эксплуатации перечисленных очистных устройств показывает, что нельзя избирательноисключить какие-либо вещества до минимальных концентраций и в тоже время оставить значительное количество загрязнений другого вида. Таким образом, требования к качеству воды, поступающей на обратно-осмотическую мембрану, влекут за собой очистку исходной сточной воды на 99 % от всего спектра загрязнений (кроме хлоридов и сульфатов) и только 1 % очищается на мембране, но при этом до 50 % очищаемой воды сбрасывается в дренаж (концентрат), который также необходимо обрабатывать, но уже другими методами.

Устройства обратного осмоса применяются, в основном, для обессоливания (очистка от хлоридов и сульфатов). Данные устройства, наиболее часто, используются в водоподготовке на этапе доочистки, с целью получения высокого потребительского качества питьевой воды при условии отсутствия ограничений по приему дренажа, т.е. имеется централизованная система канализации и предприятие, осуществляющее очистку канализационных стоков («Водоканал»).

Энергопотребление 0,5÷2,5 кВт на 1м3очищенной воды (на перекачку воды и дренажа).

12.Устройства электродиализа (реализуют метод электродиализа).

Процесс основан на разделении растворенных веществ в очищаемой воде при прохождении через нее постоянного электрического тока. Разделение осуществляется из-за наличия разных зарядов у ионов растворенных загрязнений. Для исключения перемешивания, разделение осуществляется через полупроницаемую мембрану. В результате обработки образуется вода, очищенная от растворенных загрязнений и насыщенный раствор, который необходимо периодически сбрасывать в дренаж. Обработка дренажных вод (рассола) требует применения других методов очистки.

Качество очищаемой воды аналогично п. 3.11. В противном случае, наблюдается зарастание (пассивация) электролитических пластин (электродов).

Устройства электродиализа используются, в основном, для обессоливания воды (очистка от хлоридов и сульфатов). В связи со сложностью конструктивного исполнения и значительного удельного энергопотребления данные устройства для очистки сточных вод практически не применяется, иногда используется в системах водоподготовки. Энергозатраты 2,5÷5,5 кВт на 1м3 очищенной воды (на перекачку воды и разделение загрязнений).

13.Устройства выпаривания (реализуют метод дистилляции).

Процесс основан на испарении воды с последующей конденсацией пара, при этом используется принцип различия температур кипения воды и загрязнителей. В результате выпаривания образуется чистая деминерализованная вода (дистиллят) и концентрированный раствор (рассол).

14.Устройства вымораживания (реализуют метод замораживания воды в ограниченном пространстве).

В основу процесса положен принцип отличия температур замерзания чистой воды и рассола. При этом в ограниченном пространстве чистая вода замерзает в первую очередь (вдоль стенок), а рассол вытесняется в середину объема. Затем раздельно извлекаются чистая (обессоленная) вода (лед) и рассол.

15.Устройства обеззараживания.

Процесс обеззараживания предполагает введение в очищаемую воду веществ, обладающих бактерицидными свойствами (гипохлорид, озон, хлор, серебро, бром, фтор), или ее обработку физическими воздействиями, прекращающими жизнедеятельность микроорганизмов (УФ-облучение, ИК-облучение, ультрозвуковая кавитация, фотолитическое окисление и т.д.).

Промышленно применимыми считаются следующие устройства:

Хлоратор;

Устройство получения и дозирования гипохлорида;

Озонатор;

Ионатор серебра (введение ионов серебра электрохимическим способом);

УФ-облучатель.

Контроль качества обеззараженной воды при использовании агентов, обладающих бактерицидными свойствами, требует присутствия в очищенной воде остаточного содержания данных веществ, но не более величины предельно-допустимой концентрации. В этом случае, обеззараженная вода обладает свойствами последействия (консервация). Т.е. наличие остаточного содержания бактерицидных веществ, препятствует биообрастанию отводящих трубопроводов и, как следствие, исключает вторичное загрязнение очищенной воды. Кроме того, все бактерицидные вещества являются окислителями, т.е. присутствие их остаточного содержания исключает наличие в очищенной воде растворенных органических загрязнений.

Вода, обработанная УФ-облучением, консервационными свойствами (последействием) не обладает. При обеззараживании УФ-лучами в очищаемой воде должны отсутствовать: цветность (свыше 20о); мутность (свыше 5 мг/л); железо (свыше 0,3 мг/л).

Энергопотребление – 0,02 (УФ-облучение; хлорирование) ÷ 0,7 (озонирование) кВт на 1м3очищенной воды (перекачка, получение и дозирование агента).

16.Устройство флокуляции.

Флокуляцией называют процесс укрупнения дисперсных частиц под действием высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. Флокулянты используются для снижения расхода коагулянта, а также для повышения плотности и прочности образующихся хлопьев.

Примечание. Прочие очистные элементы применяются крайне редко.

17.Каждый очистной элемент обладает индивидуальными функциональными особенностями, т.е. имеет собственные оптимально-допустимые величины загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды.

Кроме того, каждый очистной элемент характеризуется следующими параметрами: энергозатраты; применяемые реагенты; расходные материалы; вещества, вносимые в очищаемую воду; отходы, образующиеся в процессе очистки; габаритные размеры оборудования; стоимость м3очищенной воды.

Перечисленные параметры выберем в качестве критериев при оценке пригодности очистного элемента для решения поставленной задачи.

При сопоставлении эффективностей очистки различных элементов будем использовать следующие показатели загрязнения исходной и качество очищенной воды:

РН – характеризует общее состояние среды (кислая, нейтральная, щелочная);

БПК5, ХПК, аммоний – характеризуют биогенную составляющую загрязнений;

Взвешенные вещества, нефтепродукты, железо – характеризуют техногенную составляющую загрязняющих веществ;

Мутность – характеризует величину ультравзвешенных и эмульгированных загрязнений;

Цветность – характеризует наличие коллоидных частиц, микроэмульгированных загрязнений, а также некоторых растворенных и окрашивающих веществ (гуминовые кислоты; красители и т.д.);

КОЛИ – характеризует уровень бактериального заражения сточной воды.

Оптимально-допустимый уровень загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды для перечисленных очистных элементов см. табл. 1.

Оптимально-допустимый уровень загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды для сочетания очистных элементов см. табл. 2.

Оптимально-допустимый уровень загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды для данного очистного элемента (метода).

Таблица 1

п/п

Наименование

очистного элемента

(метода)

Наименование

показателя

Ед.

измерения

Оптимально-допустимый

показатель загрязнения

исходной воды

Предельный

показатель

качества

очищенной воды

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

1

Отстойник (разделение по плотности в естественном гравитационном поле – отстаивание)

Взв. вещества

Нефтепродукты

 

Мг/л

 

-

1000

1000

100

10÷25 Примечание 1

1. Качество очистки от нефтепродуктов зависит от степени их эмульгированности. В среднем, остаточное загрязнение - 10÷25 мг/л.

2. Остаточное содержание взвешенных веществ зависит от их диспергированности.

3. Энергозатраты: 0÷0,1 кВт.ч на м3 очищенной воды (перекачка).

4. Отходы: осадок 95 ÷ 99% влагосодержание; нефтяная пленка 10 ÷ 20% водосодержание.

5. Время пребывания воды в устройстве 1÷24 часа.

2

Центрифуга, гидроциклон, инерционный фильтр (разделение по плотности в искусственном центробежном поле)

Взвешенные вещества

Мг/л

1000

50÷100

1. Остальные показатели очистке данным элементом (методом) не подлежат.

2. Энергозатраты: 0,1 ÷ 0,3 кВт на м3 очищенной воды.

3. Отходы: осадок 90-95% влагосодержание.

4. Габаритные размеры значительно меньше чем № 1.

3

Флотатор (флотация)

Взвешенные вещества

Нефтепродукты

 

ПАВ

ХПК

 

Мг/л

 

-

 

 

-

Мг О2

1000

 

1000

 

20

50

20-50

 

1÷10 Примечание 1

 

5

15

1. Качество очистки от нефтепродуктов зависит от степени их эмульгированности. В среднем, остаточное загрязнение - 1÷10 мг/л.

2. Энергозатраты: 0,5 (ВФ) ÷ 3 (ЭФ) кВт на м3 очищенной воды (на перекачку воды и диспергацию газа).

3. Реагенты: атмосферный воздух (флотация – Ф); электролизный газ (электрофлотация – ЭФ).

4. Расходные материалы: диспергаторы (Ф); электроды (ЭФ).

5. Отходы: пена 99% влагосодержание.

6. Габаритные размеры меньше чем № 1.

7. Остальные показатели очистке данным элементом (методом) не подлежат.

4

Устройства контактного осветления (контактное осветление)

Взвешенные вещества

Нефтепродукты

Мг/л

-

200

 

100

20

 

10

1. Остальные показатели очистке данным элементом (методом) не подлежат.

2. Энергозатраты: 0,1÷0,7 кВт на м3 очищенной воды (на перекачку воды).

3. Расходные материалы: восполнение 5-15% от общего объема загрузки в год.

4. Отходы: промывная вода 1-2% от объема очищенной воды.

5. Габаритные размеры меньше, чем в №п/п 3.

5

Фильтрующие устройства (фильтрация)

-Барабанные фильтры

-Мешочные фильтры

-Картриджные фильтры

Мембранные фильтры

РН

 

 

Взв.вещества

Взв.вещества

Взв.вещества

Мутность

БПК5

Нефтепродукты

ПАВ

Железо

 

Взв.вещества

 

Мутность

БПК5

ПАВ

Нефтепродукты

Железо

 

Ед

 

 

Мг/л

-

-

-

Мг О2

Мг/л

-

-

 

-

 

-

Мг О2

Мг/л

-

-

 

6,5÷8,5

 

1000

100

50

20

3÷10

0,3

‹10

≤2

 

Размеры менее5мкм

-10

3÷6

‹5

‹ 0,3

≤ 1,5

6,5÷8,5

 

 

50÷100

5÷15

2÷10

2÷10

3÷10

0,3

‹5

0,3÷1

 

‹2

 

‹2

3÷6

‹1

‹ 0,1

‹ 0,1

 

1.Энергопотребление:

- Щелевые (решетчатые) фильтры – до 0,1 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

- Барабанные фильтры – 0,1÷0,2 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды и механическое отделение загрязнений);

- Картриджные (патронные) фильтры – 0,2÷0,7 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

- Мешочные фильтры – 0,1÷0,3 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды);

- Мембранные фильтры – 0,5÷2,5 кВт на 1м3 очищаемой воды (на перекачку воды и дренажа).

  1. Расходные материалы: сетка (барабанные фильтры); ткань (мешочные фильтры); кислота, щелочь, материал картриджей, материал мембран, замена каждые 1-4 года (картриджные и мембранные фильтры).
  2. Отходы: промывная вода 1% от общего объема очищенной воды, воздух (барабанные фильтры); промывная вода 1% от общего объема очищенной воды (мешочные фильтры); промывная вода 1% от общего объема очищенной воды, отработанный раствор кислоты- щелочи (картриджные фильтры); промывная вода 1% от общего объема очищенной воды, отработанный раствор кислоты – щелочи, дренаж (концентрат) 10-60% от общего объема воды, поступающей на очистку (мембранные фильтры).

6

Устройства обратного осмоса (обратный осмос)

- обессоливание

РН

Взв.вещества

 

Мутность

Цветность

Нефтепродукты

ПАВ

БПК5

Аммоний

Fe

Жесткость

Хлориды

 

Сульфаты

 

Общая минерализация

Ед

Мг/л

 

-

Град

Мг/л

-

Мг О2

Мг/л

-

Мг экв/л

Мг/л

 

Мг/л

 

-

6,5÷8,5

Размер менее 5мкм

5

20

‹ 0,1

‹ 1

3÷5

0,5

0,3

‹ 7

1500

 

2000

 

4000

 

6,5÷8,5

‹ 2

 

‹ 2

‹ 20

‹ 0,1

‹ 1

3

‹ 0,1

‹ 0,1

‹ 1

5÷350(Прим.1)

 

7÷500(Прим.1)

15÷1000(Прим.1)

 

1. Величина показателя зависит от селективности мембраны (количества ступеней обратно-осмотической обработки).

2. Энергозатраты: 0,5÷2,5 кВт на 1м3 очищенной воды (на перекачку воды).

  1. Расходные материалы: кислота, щелочь, материал мембраны (замена каждые 1-4 года).
  2. Отходы: промывная вода 1% от объема очищенной воды; отработанные растворы кислоты, щелочи; дренаж (концентрат) 20-50% от общего объема воды поступающей на очистку.

7

Аэротенк

(биоочистка)

РН

БПК5

ХПК

Активный хлор

ПАВ

Cu

Ag

Нефтепродукты

Взв. вещества

Аммоний

Фосфаты

Нитриты

Нитраты

Мутность

Цветность

Fe

Ед.

Мг О2

-

Мг/л

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Град

Мг/л

6,5÷8,5

100÷250

300÷800

‹ 1

‹ 10

‹ 1

‹ 0,01

‹ 2

‹ 500

50

30

25

100

100

200

0,5

6,5÷8,5

10÷20

30÷60

‹ 1

‹ 3

‹ 1

‹ 0,01

‹ 2

50

5

‹ 2

‹ 1

‹ 20

15÷30

40÷60

0,3

1.Остальные показатели на процесс не влияют и очистке данным элементом (методом) не подлежат.

2. Энергозатраты: 0,2 ÷ 0,5 кВт на м3 очищенной воды (на перекачку воды и подачу газа).

3. Используемые реагенты – атмосферный воздух, суперфосфат, селитра и т.д.

4. Отходы – активный ил, 95 ÷ 99% влагосодержание.

5. Расходные материалы – диспергаторы.

6. Вносимые загрязнения: метан.

7. Время пребывания воды в устройстве 4÷8 часов.

8

Устройства окисления (принудительное окисление)

РН

БПК5

ХПК

Нефтепродукты

Fe

Взв. вещества

Фосфаты

Нитриты

Нитраты

Аммоний

Мутность

Цветность

Коли

Ед

Мг О2

-

Мг/л

-

-

-

-

-

-

-

Град

Ед/л

6,5÷8,5

‹ 100

‹ 300

‹ 20

1

‹ 150

‹ 20

‹ 15

‹ 50

‹ 30

75

120

›106

6,5÷8,5

10÷20

30÷60

‹ 5

0,3

‹ 50

‹ 1

‹ 1

‹ 15

1÷2

15÷30

40÷60

‹ 1000

  1. Остальные показатели на процесс не влияют и очистке данным элементом (методом) не подлежат.
  2. Энергозатраты: 0,1 ÷ 0,3 кВт.ч на м3 очищенной воды (на перекачку воды и дозирование окислителя).
  3. Используемые реагенты – атмосферный воздух или озон, или хлор, или гипохлорид натрия и т.д.
  4. Расходные материалы – NaCl (получение гипохлорида натрия), электролитические пластины (замена 1 раз в 2 года), разрядники (получение озона), чистая вода, атмосферный воздух.
  5. Отходы: осадок, пена влагосодержание 95 ÷99 %, отработанная озоновоздушная смесь, отработанный хлор.
  6. Вносимые загрязнения: Cl-; оксиды.
  7. Габаритные размеры значительно меньше, чем в №п/п 1.

 

Оптимально-допустимый уровень загрязнения исходной воды и предельные показатели качества очищенной воды для указанных сочетаний очистных элементов.

Таблица 2

п/п

Наименование

очистного элемента

(метода)

Наименование

показателя

Ед.

измерения

Оптимально-допустимый

показатель загрязнения

исходной воды

 

Предельный

показатель

качества

очищенной воды

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

1

Коагулятор

(реагентная коагуляция, электрокоагуляция)

РН

 

БПК5

ХПК

Аммоний

Фосфаты

Нитраты

Нитриты

Ед

 

Мг О2

-

Мг/л

-

-

-

 

 

6,5÷8,5

 

10÷20

30÷60

1÷2

‹ 1

‹ 15

‹ 1

 

 

6÷9

 

10

70

Примечание 1

Примечание 1

Примечание 1

Примечание 1

 

 

1. Коагулятор предназначен только для обработки воды путем введения коагулянта, непосредственно очистка производится на последующих этапах.

2. Показатели: взвешенные вещества, цветность, мутность, нефтепродукты, влияют только на необходимое количество вводимого коагулянта (величину дозы).

3. Энергопотребление: 0,1 ÷ 1,5 кВт.ч на м3обработанной воды (электрокоагуляция – ЭК); 0,1 ÷ 0,5 кВт.ч на м3обработанной воды (реагентная коагуляция – РК).

4. Используемые реагенты: Al3+ (ЭК); Al2 (SO4)3 (РК).

5. Вносимые загрязнения: SO42- (РК).

6. Расходные материалы: пластины (ЭК); сульфат Al, щелочь, сода (РК).

7. Отходы: осадок 95 ÷ 99% влагосодержание; отработанные пластины (ЭК); отработанные растворы (РК).

8. Оборудование ЭК значительно компактнее, чем оборудование РК.

9. Стоимость м3 очищенной воды при ЭК в 1,6 раза меньше чем при РК.

2

Коагулятор + отстойник

Взв. вещества

Нефтепродукты

Мутность

Цветность

БПК5

ХПК

Аммоний

Железо (Fe)

Цинк (Zn)

Медь (Cu)

Кадмий (Cd)

Хром (Cr)

AL

Мг/л

-

-

Град

Мг О2

-

Мг/л

-

-

-

-

-

-

 

1000

1000

› 100

› 200

10÷20

30÷80

1÷2

50

15

5

1

20

5

15

0,3÷1

‹10

‹30

5÷10

15÷50

‹1

0,5

0,5

0,05

0,01

0,5

0,5

 

  1. Остальные показатели очистке данным элементом (методом) не подлежат.
  2. Энергозатраты: 0 ÷ 0,1 кВт.ч на м3 очищенной воды (перекачка).
  3. Отходы: осадок 95 – 99% влагосодержание; нефтяная пленка 10 ÷ 20% водосодержание.
  4. Время пребывания воды в устройстве значительно меньше, чем в №п/ 1(табл.3).
  5. Время хлопеобразования – 10 ÷ 30 мин.

3

Коагулятор + контактная камера + флотатор

Взв. вещества

Нефтепродукты

Мутность

Цветность

БПК5

ХПК

Аммоний

Железо (Fe)

Цинк (Zn)

Медь (Cu)

Кадмий (Cd)

Хром (Cr)

AL

Мг/л

-

-

Град

Мг О2

-

Мг/л

-

-

-

-

-

-

 

1000

1000

› 100

› 200

10÷20

30÷80

1÷2

50

15

5

1

20

5

15

Просмотров: 7818
Количество оценок: 10
Средняя оценка: 1.8
Сумма оценок: 18
Оцените:
  -2 -1 0 1 2  
установка водоочистки | обессоливание воды | электрокоагуляция сточных вод | очистка ливневых стоков | очистка промышленных стоков | очистка бытовых стоков | очистка канализационных стоков | очистка гальванических стоков | очистка стоков промышленных предприятий | очистка нефтесодержащих стоков

188361,   Ленинградская  обл.,   Гатчинский  р-н,   п. Новый Свет,  д. 100;

т.  8 (813)  716 – 84 - 51;      8 921 598 56 31    E-mail: office@sarma-ltd.ru 

Разработка сайта: