Флотационная очистка применяется для удаления из воды поверхностно-активных веществ (ПАВ), нефтепродуктов, жиров, смол и др. Процесс флотации заключается в сорбировании содержащихся в воде примесей поверхностью пузырьков воздуха, нагнетаемого в очищаемую жидкость. В практике очистки вод используются напорные, безнапорные, вакуумные и электрофлотационные установки. Наибольшее распространение получили напорные установки (рис. 3.15). В таких установках вода сначала насыщается воздухом под давлением, а затем подается в открытый резервуар, где происходит выделение пузырьков и сорбирование ими содержащихся в воде примесей. Иногда сжатый воздух подается в нижний слой жидкости, находящейся в резервуаре (флотаторе). Для повышения эффективности очистки воздух подается через пористые (фильтросные) пластины. При вакуумной флотации в флотаторе создается разряжение, способствующее образованию пузырьков воздуха. Для безнапорной флотации используются эрлифтные установки, которые позволяют существенно (в 2—4 раза) снизить затраты электроэнергии на флотационную очистку. Повышению эффективности очистки вод при флотации способствует наличие синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Образуемая ими густая стойкая пена повышает степень извлечения из воды эмульгированных и диспергированных примесей. При флотации одновременно достигается дегазация очищаемых вод и насыщение их кислородом.
Рис. 3.15. Установки флотационной очистки: 1 — загрязненная вода; 2 — сжатый воздух; 3 — газгольдер; 4 — флотатор; 5 — очищенная вода; 6 — пенный шлам При электрофлотации образование пузырьков газа происходит вследствие электролиза воды. На аноде выделяется кислород, на катоде — водород. Однако этот метод очистки из-за больших затрат электроэнергии и роста ее стоимости практически не используют. По этим же причинам все реже применяют некогда широко распространенные электрохимические методы очистки вод: анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляция, электродиализ. Электрохимические методы очистки основаны на пропускании постоянного электрического тока через очищаемую жидкость. Кислород, выделяемый на аноде, окисляет органические примеси. В качестве анодов используют электролитические неразлагаемые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца или рутения, наносимые на титановую основу. На катодах происходит выделение водорода и оседание ионов метал-
102 Экология города лов с образованием нерастворимых гидроксидов. Катоды изготовляют из стали или алюминия. В процессе электролиза катионы катодов, взаимодействуя с гидроксидными группами, образуют гидроокиси в виде хлопьев. Этот процесс называется электрокоагуляцией. Одной из разновидностей электрохимической очистки является электродиализ, который основан на разделении находящихся в растворе ионизированных веществ по отсекам, отгороженным проницаемыми мембранами (рис. 3.16). Высокий эффект достигается при использовании мембран из ионитов. Электродиализ является эффективным методом опреснения вод, в частности морской воды для последующего использования ее в питьевом водоснабжении. Установки опреснения морской воды успешно используют в Израиле, других странах Ближнего Востока. С 1973 г. в Казахстане, на полуострове Мангышлак в Каспийском море, эксплуатируется одна из крупнейших в мире установок по опреснению морской воды. Энергией ее обеспечивает построенная здесь АЭС. Электрохимические методы отличаются универсальностью, обеспечивают высокую эффективность очистки, хорошо поддаются автоматизации. Однако их недостатком, как уже отмечалось, является большой расход электроэнергии.
Рис. 3.16. Принцип работы установок электродиализа: А — с обычной пористой мембраной; Б — с ионитной мембраной Другие физико-химические методы очистки вод имеют ограниченное применение. Экстракция — извлечение из сточных вод растворенных или эмульгированных веществ с помощью экстрагента — растворителя более сильного, чем вода. Например, очистка сточных вод от нефтепродуктов путем растворения их бензином с последующей его отгонкой. Эвапорация — отгон из воды летучих веществ водяным паром. Гиперфильтрация (обратный осмос), микрофильтрация — выделение из воды гидратированных ионов, молекул и других мельчайших частиц путем пропускания ее под большим давлением через мембраны, размеры отверстий которых меньше размеров извлекаемых из воды частиц. Например, обратный осмос используется для обессоливания воды. При наличии на производстве излишков тепла, например, горячих дымовых газов, можно организовать выпаривание или испарение сточных вод. При
Раздел 3. Водная среда города 103 этом следует применять меры по охране атмосферного воздуха от испаряемых вредных веществ, таких как бенз(а)пирен и др. Испарение сточных вод может происходить и в естественных условиях в накопителях-испарителях, представляющих собой земляные сооружения иногда гигантских размеров — высотой в несколько десятков метров, диаметром в несколько километров.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Флотационная очистка» з дисципліни «Екологія міста»
