Введение. Очистка сточных вод методом коагуляции

Очистка сточных вод методом коагуляции

Введение

Сточные воды отличаются большим разнообразием состава в зависимости от происхождения – они могут содержать широкий спектр как органических примесей (бытовые стоки, стоки текстильных, целлюлозных, пищевых производств и т.п.), так и неорганических (стоки гальванических цехов, горно-обогатительных производств и т.п.). Универсального подхода к очистке таких различных по составу субстанций, дающего одинаково хорошие результаты с приемлемыми затратами во всех случаях, не существует. Наиболее рациональным решением является применение оптимального метода очистки для каждого конкретного случая.

Общий арсенал методов очистки включает:

механическое фильтрование,

отстаивание,

известкование,

коагуляцию,

электрокоагуляцию,

электродеструкцию,

применение окислителей,

биологическую очистку,

сорбционную очистку,

различные методы деминерализации.

Практически все из перечисленных технологических приемов могут применяться многократно, в определенной последовательности, дающей наилучший результат. Так, механическое фильтрование, как правило, используется в самом начале для отделения крупных нерастворимых частиц и после известкования или коагуляции.

Для стоков с преобладанием органических загрязнителей чаще всего используются биологические методы, а также известкование, коагуляция препаратами алюминия или электрокоагуляция с алюминиевыми электродами. Для очистки от неорганических примесей более эффективны коагуляция препаратами железа или электрокоагуляция с железными электродами.

Электрокоагуляция по сравнению с использованием эквивалентных количеств солей указанных металлов обычно оказывается более эффективным методом очистки. Это связано с тем, что при электрокоагуляции на молекулы и ионы загрязнителей действуют не просто ионы алюминия или железа, содержащиеся в ранее приготовленном растворе, а ионы алюминия или железа “в момент образования” или – правильнее – “во время образования”. Последняя точка зрения подтверждается, например, тем, что при питании электрокоагулятора нефильтрованным постоянным напряжением очистка получается значительно хуже по сравнению с работой от фильтрованного источника, несмотря на растворение электродов. Из этого факта можно сделать вывод, что ионы, производящие наиболее эффективную очистку, образуются достаточно медленно – время их генерации не менее длительности полупериода промышленного тока. За это время такие ионы имеют большую вероятность столкнуться в растворе с молекулой загрязнителя и произвести эффект очистки.

Сам эффект очистки при коагуляции и особенно при электрокоагуляции не сводится лишь к адсорбции примесей на образующихся осадках гидроксидов алюминия и железа. Так, алюминий способен образовывать нерастворимые комплексы с большим количеством органических соединений, которые образуют зачастую осадки с более высокой сорбционной способностью, чем гидроксиды. Особую роль при электрокоагуляции играют примеси, всегда содержащиеся в материале используемых электродов. Экспериментальные данные указывают на то, что высокое содержание кремния (особенно в литейный алюминиевых сплавах) резко повышает эффективность очистки. Это может быть обусловлено образованием при растворении таких материалов пространственно-структурированных “матриц” типа цеолитов, обладающих в момент образования огромной сорбционной способностью.

2. Модельная задача: очистка сточных вод мясокомбината

В предлагаемой работе проводится сравнительное исследование возможностей химической коагуляции и электрокоагуляции при очистке стоков мясокомбината. Такая модель выбрана в связи с актуальностью и простотой приготовления модельного “стока”.

Мясоперерабатывающие предприятия обычно располагаются в достаточно крупных населенных пунктах, что налагает определенные требования на очистку их стоков. Эта очистка должна обеспечить удаление как подавляющего количества органических примесей, так и минимизировать минерализацию очищенной воды. Первое требование обусловлено тем, что органические вещества животного происхождения (свежая кровь и т.д.) способны быстро загнивать и создают слишком большую нагрузку на городские системы водоочистки, поэтому их желательно удалить в концентрированном виде. Второе связано с тем, что из-за общей повышенной минерализации воды в ряде регионов в настоящее время экологическая обстановка является весьма напряженной. Из-за этого в Воронежской области и некоторых других местными органами санэпиднадзора установлены чрезвычайно жесткие требования к промышленным стокам, в частности, общая минерализация стоков должна соответствовать питьевой воде.

В силу сказанного модельная задача формулируется следующим образом: довести сточную воду до кондиций питьевой воды по трем параметрам:

величине рН,

перманганатной окисляемости (перманганатный индекс ХПК),

величине общей минерализации (электропроводности).

Настоящая лабораторная работа является первой в моделировании технологической цепочки водоочистки; полученные в ходе ее выполнения образцы изучаются далее в работах №№ 2 и 3. Задачей работы № 1 является сравнение эффективности различных методов коагуляции воды в терминах приведенных выше основных контрольных параметров.