экзамен процессы и аппараты. 11. Классификация современных методов водоочистки
 Скачать 60.09 Kb.
|
|
11. Классификация современных методов водоочистки. 1) Механические – для отделения загрязнителей используют гравитационный и центробежный эффекты (для выделения из сточных вод грубодисперсных минеральных и органических загрязнителей – процеживание, отстаивание и разделение в поле центробежных сил на гидроциклонах; для отделения мелкодисперсных загрязняющих частиц – фильтрование). 2) Физико-химические – флотация, коагуляция (для интенсификации отделения загрязнителей); экстракция, сорбция (для извлечения из стоков необходимых компонентов). 3) Химические – к ним относятся все те методы, при которых в сточные воды вводятся специальные реагенты, вступающие с загрязнителями в химические реакции и обезвреживающие их или создающие необходимые условия для их удаления (озонирование, хлорирование и др.). 4) Биологические – для удаления из сточных вод растворенных в них органических веществ с помощью биологического окисления в природных или искусственно созданных условиях. В первом случае используются почвы, проточные и замкнутые водоемы, а во втором – специально построенные для очистки сооружения – биофильтры, аэротенки и др. Часто используют комбинации из вышеперечисленных методов, т.к. достигнуть высокой степени очистки сточных вод, содержащих одновременно большое количество разнообразных видов примесей, чрезвычайно сложно. 12. Сущность плазмохимического метода водоочистки. Химические, физические и физико-химические процессы индуцируются при возникновении плазменного разряда как над поверхностью (с использованием тлеющего, дугового или барьерного разрядов), так и в объеме жидкой среды (в результате распространения стримерного разряда внутри генерируемых или инжектируемых извне микропузырей кислорода или воздуха). Под воздействием плазмы образуются заряженные частицы, элементы в возбужденном состоянии, ударные волны, ультразвуковые колебания, радикалы, пероксиды, ультрафиолетовое излучение и вода в супекритическом состоянии (вследствие локального нагрева жидкости). При использовании воздуха или паров воды для производства плазменного разряда образуется озон, а в результате его трансформации - гидроксильные радикалы. Последние также образуются при непосредственной бомбардировке электронами молекул воды. При наличии такого количества факторов, обусловливающих воздействие на загрязняющие вещества, плазма оказывается весьма эффективным инструментом их устранения. Исследований в этой области проводится достаточно много. Установлено, что образующиеся под воздействием плазмы пероксидные радикалы НОО окисляют жирные кислоты в мембране клетки, что ведет к ее деградации. Показана эффективность плазмы для очистки сточных вод текстильной промышленности от красителей. Методами моделирования показана конкурентоспособность схемы очистки воды с использованием плазмы в комбинации с традиционными методами. Вместе с тем подобные разработки на данном этапе не вышли за лабораторные масштабы. Технология плазменной очистки воды или сточных вод пока не создана.  13. Общие сведения о мембранной чистке воды. Мембраны, как и другие фильтрующие материалы, можно рассматривать как полупроницаемые среды: они пропускают воду, но не пропускают примеси. Однако если обычное фильтрование применяют для удаления из воды относительно крупных образований — дисперсных и крупных коллоидных примесей, то мембранные технологии — для извлечения мелких коллоидных частиц, а также растворенных соединений. Для этого мембраны должны иметь поры очень малого размера [1]. Движущей силой, заставляющей жидкость проникать через препятствие в виде тонкой перегородки, может быть: а) приложенное давление- б) разница концентраций растворенных веществ- в) разница температур по обе стороны перегородки- г) электродвижущая сила. Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что они тонкие, и удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны. Для этого применяется так называемая «тангенциальная» схема движения воды в аппарате, при которой собирают воду с обеих сторон мембраны: одна часть потока проходит через мембрану и образует фильтрат, то есть очищенную воду, а другую направляют вдоль поверхности мембраны, чтобы смывать задержанные примеси и удалять их из зоны фильтрации. Эта часть потока называется концентратом или ретентатом, и обычно ее сбрасывают в дренаж. Таким образом, узел мембранной фильтрации имеет один вход и два выхода, и часть воды постоянно расходуется на очистку мембраны. 14. Сущность процессов гиперфильтрации и ультрафильтрации. Гиперфильтрация, или обратный осмос, — процесс разделения растворов (выделения из них чистой воды) фильтрованием через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Полупроницаемые мембраны пропускают молекулы воды, но не пропускают гидратированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений. Таким образом, при гиперфильтрации получают чистую воду, которую можно сбросить в водоем или направить в систему промышленного водоснабжения, и концентрированный раствор, который направляется на утилизацию при наличии в нем ценных веществ либо на уничтожение или захоронение при их отсутствии. Ультрафильтрация — процесс мембранного разделения жидких смесей под действием давления, основанный на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов разделяемой смеси. Ультрафильтрация, как правило, применяется тогда, когда не удается разделить (отфильтровать) частицы эмульсии или суспензии обычным отстаиванием и фильтрованием. При ультрафильтрации происходят разделение, фракционирование и концентрирование растворов. Один из растворов обогащается растворенным веществом, а другой обедняется. Мембраны пропускают растворитель и определенные фракции молекулярных соединений. Движущая сила ультрафильтрации — разность давления по обе стороны мембраны. Эта сила затрачивается на преодоление сил трения и взаимодействия между молекулами жидкой фазы и полимерными молекулами мембраны. Обычно процесс ультрафильтрации проводят при сравнительно низких рабочих давлениях. Увеличение давления приводит к уплотнению мембраны, уменьшению диаметра пор, изменению селективности разделения и, как правило, к снижению производительности. Ультрафильтрации обычно подвергаются вещества, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя. Эффективность разделения зависит от структуры мембран, скорости течения и концентрации разделяемого раствора, формы, размера и диффузионной способности растворенных молекул. |