Сорбция

      Содержание 

      Введение………………………………………………………………....3

      Способы очитки сточных вод………………………………………...4

      Сорбционные способы очистки………………………………………6

      Заключение……………………………………………………………..12

      Список  литературы……………………………………………………13 
 

       Введение 

        Сточная вода является благоприятной средой для развития разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных, являющихся возбудителями и распространителями инфекционных заболеваний. Загрязняя окружающую среду, сточные воды одновременно создают условия для возникновения различных болезней человека и эпидемий. Кроме того, в сточных водах могут содержаться токсичные вещества (кислоты, щелочи, соли и др.), способные вызвать отравление живых организмов и гибель растений. Сточные воды должны удаляться из населённых пунктов, городов и промышленных предприятий. Перед сбросом в водоёмы их следует подвергать очистке, в противном случае поверхностные водоёмы и подземные источники воды окажутся загрязнёнными и использование их для водоснабжения и хозяйственно-бытовых целей будет невозможно.

      В реках и других водоёмах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с  ним. В связи с резким увеличением  отходов водоёмы уже не справляются  со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

      Очистка сточных вод - обработка сточных  вод с целью разрушения или  удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нём, как и в любом другом производстве имеется сырьё (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).  
                                      Способы очитки сточных вод 

      Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

      Существует  большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие  основные группы по основным используемым принципам:

      - механические Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.

      - химические Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка.

      - физико-химические При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелко- и грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений (за исключением истинно-растворенных соединений - например, солей).

       - биологические В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнителей сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

      Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные  методы очистки. Применение того или  иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

       Сорбционные способы  очистки 

      Сорбция является одним из универсальных  способов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод  таких производств, как коксохимические, сульфат-целлюлозные, хлорорганические, синтеза полупродуктов, красителей и др. Для удаления органических веществ, определяемых величиной ВПК, пригодна биологическая очистка. Для удаления стойких органических веществ, определяемых ХПК, биологическая очистка не является эффективной. Даже хорошо очищенные сточные воды после биологической очистки имеют загрязнения органическими веществами, величина которых по ХПК равна 20—120 мг/л. Эти вещества включают танины, лигнины, эфиры, протеиновые вещества и другие органические загрязнения, имеющие цветность и запахи, пестициды, такие, как ДДТ, и др. Сорбционная очистка сточных вод используется как до биологической очистки, так и после нее. В последнее время исследуется возможность замены биологической очистки производственных и бытовых сточных вод сорбционной очисткой.

      В отличие от биохимического процесса колебания температуры и влияние  токсичности для сорбции не имеют  такого большого значения, кроме того, легче решаются вопросы удаления осадка и автоматизации, сложные для станций биологической очистки. Применяются три типа сорбции.

      Адсорбция — поглощение вещества поверхностью чаще всего твердого поглотителя. Аппараты, в которых происходит адсорбция, называются адсорберами.

      Абсорбция — поглощение, сопровождающееся диффузией поглощенного вещества в глубь сорбента с образованием растворов. В большинстве случаев абсорбции поглотителем является жидкость. Аппараты, в которых происходит этот процесс, называются абсорберами, или скрубберами.

      Хемосорбция — адсорбция, сопровождающаяся химическим воздействием поглощаемого вещества с сорбентом. Хемосорбция применяется в технике при поглощении диоксида углерода, оксида азота, аммиака и т. п. Процесс осуществляется обычно в башнях, заполненных пористой насадкой, через которую фильтруется очищаемая сточная вода.

      В качестве сорбентов применяют различные  искусственные и природные пористые материалы: активированные угли, золу, коксовую мелочь, силикагели, алюмогели, активные глины и земли. Последние  составляют большой класс природных  сорбентов, которые обладают значительной поглотительной способностью без всякой дополнительной обработки, что является их преимуществом перед искусственными сорбентами.

      Наиболее  важными показателями сорбентов  являются пористость, структура пор, химический состав.

      По  структуре пористой поверхности сорбенты разделяются на мелкопористые, крупнопористые и смешанные. Величина сорбционного потенциала выше у мелкопористых сорбентов, однако, они не всегда оказываются доступными для поглощения загрязнений сточных вод. Активированные угли, как правило, являются доступными для поглощения молекулярно-растворенных веществ. Природные сорбенты (туфы, диатомиты) способны поглощать группы молекул.

      Благодаря химическому сродству сорбентов  к извлекаемым загрязнениям наиболее часто встречающиеся углеродные сорбенты целесообразно применять для удаления из воды недиссоциируемых или слабо-диссоциируемых веществ органического происхождения.

      Активность  сорбента характеризуется количеством  поглощаемого вещества в кг на 1 м³ или 1 кг сорбента; активность может быть выражена в долях или процентах от массы сорбента.

      Статической активностью сорбента называется максимальное количество вещества, поглощенного к  моменту достижения равновесия единицей объема или массы сорбента при  постоянной температуре воды и начальной концентрации вещества.

      Динамической  активностью сорбента называется максимальное количество вещества, поглощенного единицей массы или объема сорбента до момента  появления сорбируемого вещества в  фильтрате при пропускании сточной  воды через слой сорбента. Динамическая активность всегда ниже статической. Так, например, в адсорберах промышленного типа динамическая активность активированных углей составляет 45 — 60% статической.

      Адсорбция гранулированным активированным углем  осуществляется в насыпных фильтрах или в аппаратах с псевдоожижением угля.

      Фильтрование  через неподвижный слой активированного  угля в насыпных фильтрах производится сверху вниз или снизу вверх (рис. 1.).

      Рис. 1. Схема адсорбционной доочистки  с использованием активированного  антрацита

      Потоки: I - сточная вода на очистку; II - регенерированный антрацит; III - активированный антрацит; IV- сточная вода на ионообменные фильтры; V - свежий антрацит на активацию; VI - водяной  пар; VII - природный газ; VIII- дымовые  газы;  1 - адсорбер; 2,3- печь соответственно регенерации и активации антрацита

      В этом случае предусматривается предварительная  очистка сточной воды от взвешенных веществ на песчаных фильтрах, так  как присутствие их в количестве более 10 г/м³ вызывает быстрое нарастание потерь напора в сорбционных фильтрах. Наиболее часто практикуется последовательная работа сорбционных фильтров со скоростями фильтрования воды от 1—2 до 5—6 м/ч через загрузку с размером зерен от 1,5—2 до 5— 6 мм. Фильтры с неподвижным слоем угля наиболее рационально применять при регенеративной очистке цеховых сточных вод. При десорбции, осуществляемой химическими растворителями или паром, достигается не только восстановление сорбционной способности угля, но и извлечение продукта, имеющего техническую ценность.

      В аппаратах с псевдоожижением активированного угля сточная вода подается снизу вверх со скоростями 7—10 м/ч. При этом уголь с размером частиц 0,5—1 мм перемешивается восходящим потоком воды и по мере насыщения перемещается от верхних тарелок к нижним. Мелкие взвешенные частицы загрязнений сточных вод выносятся из адсорбера и могут быть удалены совместно со стоками других цехов на общих очистных сооружениях. Такая очистка сточных вод предъявляет повышенные требования к активированному углю, поскольку он подвергается значительному истиранию при псевдоожижении и гидротранспортировании.

      Адсорбция порошкообразным активированным углем. Уменьшение размера частиц активированного  угля мало влияет на предельную емкость  сорбента, но очень сильно влияет на скорость адсорбции. Порошкообразный активированный уголь с размером частиц около 10 мкм достигает 90% равновесного состояния менее чем за 19 мин, в то время как для гранулированного угля потребуется несколько дней.

      Процесс очистки с использованием порошкообразного угля протекает в несколько ступеней. На каждой ступени осуществляются перемешивание активированного угля со сточной водой и реагентом (полиэлектролитом), хлопьеобразование и отстаивание. Сточная вода из отстойника последней ступени фильтруется через песчаный фильтр для задержания активированного угля, который нельзя отделить отстаиванием. 

      Еще большего использования сорбционной  емкости можно добиться в многоступенчатом противоточном процессе. Угольную пульпу перекачивают навстречу сточной воде из последующих ступеней в предыдущие. Недостатком такой установки является ее громоздкость.

      В МИСИ имени В. В. Куйбышева разработан способ сорбционной очистки сточных  вод фильтрованием через тонкодисперсный  активированный уголь. Способ базируется на использовании в качестве адсорберов намывных фильтров. Технологическая схема представлена несколькими намывными фильтрами. Первый из них с загрузкой вспомогательного фильтрующего порошка (диатомита, перлита и др.) устанавливается для задержания взвешенных загрязнений. Последующие фильтры представляют собой адсорберы с развитой поверхностью фазового контакта за счет того, что тонкодисперсный активированный уголь располагается на значительной поверхности намывных фильтров. Противоток в схеме организован переключением аппаратов с недонасыщенным углем навстречу сточной воде. Фильтрующий слой на внутреннюю поверхность фильтра намывается из бака-суспензатора с помощью насоса. Удаление (смыв) отработанного материала осуществляется обратным током воды. Смыв перлита производится после потери давления в нем 0,36 МПа, смыв угля — только с первого но ходу воды адсорбера при истощении его сорбционной способности.

      Эта схема была испытана для очистки  сточной воды от тринитротолуола  с начальной концентрацией 50 г/м³ и конечной не более 0,5 г/м³. При поступлении воды 2 м³/ч на 1 м² фильтрующей поверхности наилучшими вариантами являются трехступенчатая адсорбция при расходе угля марки ОУ на каждой ступени 2,5 кг/м² (0,13 кг угля/м³ воды) и частоте перезарядки адсорберов / = 2,5 раза в сутки или четырехступенчатая адсорбция при расходе угля марки КАД 5 кг/м² (0,193 кг угля/м³ воды) и /=1,85 раза в сутки