Види забруднювачів і джерела забруднення атмосфери 6 страница

Скрубери працюють за принципом протитечії: газ рухається знизу вгору, а поглинальна рідина (найчастіше вода) розпилюється форсунками згори вниз. Швидкість газу в скруберах дорівнює 0,6…1,2 м/с. Ефективність очищення газів зале­жить від змочуваності пилу і досягає 96–98 %. Для вловлювання важкозмочуваного пилу, наприклад вугільного, у воду додають поверхнево-активну речовину (ПАР). Скрубери можна застосовувати для холодних і гарячих газів, які не містять токсичних речовин (кислот, хлору тощо), оскільки вони видаляються в атмосферу разом з очищеним газом у вигляді туману.

У барботажно-пінних пиловловлювачах (рис.5.11) запилений газ пропускають крізь рідину (воду). Їхдоцільно використовувати для очищення гарячих газів з частинками пилу розміром понад 5 мкм. Барботаж використовують також у пінних апаратах. Для створення піни у воду дадають ПАР. Ефективність очищення в цих апаратах досягає 97–99 %.

Рис.5.11. Конструктивні схеми барботажно-пінних пиловловлювачів:

1 – корпус, 2 – шар рідини та піни; 3 – решітка

Конструктивна схема ударно-інерційного газопромивача типу скрубера Дойля подана на рис. 5.12. Контакт газу з рідиною здійснюється внаслідок удару газового потоку об поверхню рідини. Газ подається по трубі зі швидкістю 15–20 м/с, яка при виході з конічного сопла досягає 35–55 м/с. Відстань між соплом та поверхнею рідини не перевищує 10–20 мм. Спінена газорідинна суспензія, що утворилася внаслідок удару, пропускається крізь отвори різної конфігурації.

Недоліком мокрого очищення газів є те, що вловлений пил перетворюється на мокрий шлам. Для видалення останнього потрібно будувати шламову каналізацію, а це здорожує конструкцію. Під час очищення деяких газів можлива лужна або кислотна корозія. Значно погіршуються умови розсіювання через заводські труби відхідних газів, зволожених під час охоло­дження в апаратах цього типу.

Рис. 5.12. Конструктивна схема ударно-інерційного скрубера Дойля:

1 – корпус; 2 – труба для подачі забрудненого газу; 3 – конічне сопло;

4 – перегородки; 5 – штуцер для подачі рідини

До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція і адсорбція. Абсорбція – це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання очищуваного газу крізь рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В цих апаратах очищуваний газ і абсорбувальна рідина руха­ються назустріч один одному. Контактування газу з рідиною відбувається на змоченій поверхні насадки, по якій стікає зрошувальна рідина (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Конструктивна схема насадкового адсорбера:

1 – корпус; 2 – опорна решітка; 3 – насадка; 4 – зрошувальний пристрій

Абсорбцію застосовують для очищення повітря і відхідних газів, що містять токсичні забруднення – кислотні тумани, оксиди карбону (II) і (IV), ціанідну або ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники тощо. Як поглинач використовують суспензії, що містять оксиди магнію і кальцію або вапняк:

СаО + СО₂ → СаСО₃;

Мg0 + SО₂ → МgSО₃;

СаО + SО₂ → СаSО₃;

СаСО₃ + 2НС1 → СаС1₂ + Н₂О + СО₂ ↑.

Адсорбційний метод очищення газів – це поглинання газоподібних речовин на поверхні або в об'ємі мікропор твердого тіла. Апарати, в яких здійснюється процес очищення за допомогою цього методу, називаються адсорберами. На практиці використовують адсорбери з нерухомим шаром адсорбенту, з рухомим шаром адсорбенту та з киплячим шаром (рис. 5.14). Тверду речовину, на поверхні або в об'ємі пор якої відбувається концентрування очищуваних речовин, називають адсорбентом. Забруднювальні речови­ни, що перебувають у газовій або рідкій фазі, називають адсорбтивом, а після переходу в адсорбований стан – адсорбатом. Для адсорбційного очищення газів використовують активоване вугілля, силікагелі, цеоліти, глинисті мінерали, пористе скло тощо. Найважливішими властивостями адсорбенту є його вибірковість, адсорбтивна ємність (активність); пористість структури, об’єм пор. Вилучені з очищуваних газів речовини – адсорбтиви, які в подальшому видаляють шляхом десорбції, можуть бути використані для тих чи інших цілей. Цей процес називають регенерацією адсорбента і здійснюють здебільшого нагріванням перегрітою парою. Адсорбцією на активованому вугіллі очищають відхідні гази від гідрогенсульфіду у виробництві штучного волокна. За допомогою адсорбції на силікагелі очищають газові викиди від оксидів нітрогену.

Хімічні методи очищення викидних газів засновані на хімічному зв'я­зуванні шкідливих забруднювальних речовин. Поширеним методом є хемосорбція, коли очищуваний газ промивають розчином речовин, що реагують із забруднювальними домішками. Так, для вловлювання окси­дів нітрогену застосовують торфолужні композиції з гідроксидом каль­цію або аміаком. У результаті хемосорбції утворюється добриво з 6–8 %-м вмістом зв'язаного азоту у вигляді нітратів кальцію і амонію.

Метод хемосорбції базується на поглинанні газів твердими і рідкими поглиначами з утворенням слаболетючих або слабозрочинних хімічних сполук, які в результаті побічних перетворень дозволяють отримати корисний кінцевий продукт (наприклад при вилученні із газів сірководню отримують сірку за допомогою миш’яколужного розчину).

Рис. 5.14. Конструктивна схема адсорбера з киплячим шаром.

1 – циліндричний корпус з конусом унизу;

2 – розподільча решітка; 3 – патрубок для введення адсорбенту; 4 – циклонний пристрій; 5 – киплячий шар адсорбенту; 6 патрубок для виведення адсорбенту; 7 – штуцер для подачі забрудненого газу

Термічне знешкодження газів ґрунтується на високотемпературному спалюванні горючих домішок, тобто окисненні знешкоджуваних компонентів киснем. Перевагою методів термічного знешкодження є невеликі розміри установок та простота їх обслуговування, можливість автоматизації, висока ефективність знешкодження при низьких затратах коштів.

Однак при виборі термічного методу необхідно враховувати властивості речовин, що утворюються внаслідок реакції окислення. Наприклад, при спалюванні газів, що містять фосфор, галогени та сірку, утворюються продукти реакції, які за токсичністю у декілька разів перевищують вихідні газові викиди.

Необхідно також враховувати, що сполучення горючих речовин з киснем утворює вибухонебезпечну суміш. Для запобігання цьому концентрацію газових викидів зменшують додаванням повітря.

Суттєве значення в організації процесу термічного знешкодження газових викидів має підготовка газів до реакції, а саме нагрівання суміші до необхідної температури і забезпечення змішування горючих газів з окислювачем. Ефективність процесу термічного знешкодження сумішей визначається температурою, часом перебування газу в зоні реакції та турбулентністю газових потоків в камері згорання.

Залежно від умов спалювання та технологічного оформлення процесу використовують два методи: в топкових та факельних пристроях.

У багатьох випадках для очищення відхідних газів застосовують каталітичні процеси окиснення, відновлення та розкладання. Наприклад, вихлопні автомобільні гази очищають від оксиду карбону (II) шляхом його окиснення до вуглекислого газу на купрум-мангановому каталізаторі, що являє собою суміш оксидів мангану і купруму:

2CO+O₂ 2CO₂

Каталітичне відновлення оксидів нітрогену до N₂ здійснюють за допо­могою відновників — водню, метану або аміаку за наявності платино-паладієво-родієвих каталізаторів.

Каталітичні методи використовують для перетворення токсичних компонентів промислових викидів у нешкідливі чи менш шкідливі речовини.

Лекція 6. Очищення виробничих стічних вод.

Нормативні вимоги до якості води.

Умови скидання стічних вод у водойми.

Класифікація забруднювальних речовин.

Методи очищення стічних вод.

Нормативні вимоги до якості води. Під забрудненістю розуміють такий стан водного об’єкта в офіційно встановленому місці його використання, за якого спостерігається відхилення від норми в бік збільшення вмісту тих чи інших компонентів. Основною нормативною вимогою до якості води у водоймі є збереження встановлених гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювальних речовин.

Склад і властивості води у водоймах мають відповідати нормативам у контрольному створі (контрольний створ – поперечний перетин водотоку, в якому здійснюється контроль за якістю води), закладеному на водотоках, на відстані одного кілометра вище від найближчого за течією пункту водокористувача.

Встановлено два види нормативів якості води - санітарно-гігієнічні (для потреб населення) та рибогосподарські. Лімітуючими показниками шкідливості забруднювальних домішок є санітарно-токсикологічні, загальносанітарні, органолептичні та бактеріологічні показники.

Органолептичні показники визначають за запахом, смаком, кольором, кількістю завислих речовин, рН, загальною твердістю, сухим залишком, вмістом заліза, хлоридів, сульфатів, нафтопродуктів тощо.

Важливим показником є прозорість води, оскільки від неї залежить інтенсивність фотосинтезу, глибина проникнення світла у товщу води.

Санітарно-токсикологічні показники води визначають за вмістом азоту (аміаку, нітратів, нітритів), фтору, поверхнево-активних речовин, фенолу, ціанідів, міді, свинцю, хлору, цезію-137 і стронцію-90.

Загальносанітарні показники оцінюють за вмістом розчиненого кисню, хімічним споживанням кисню (ХСК) та біологічним споживанням кисню (БСК).

Бактеріологічні показники визначають за вмістом бактерій, які поділяють на сапрофітних (нешкідливі для людини, інколи навіть корисні) та патогенних (хвороботворних). Оскільки патогенні бактерії виділити з усієї маси мікроорганізмів складно, тому для оцінювання якості води користуються мікробним числом (загальне число бактерій в 1 см³ води) і колі-індексом (кількість кишкових паличок в 1 см³ води) або колі-титром (об’єм води в см³ , що припадає на одну кишкову паличку).

Для води культурно-побутового та господарсько-питного призначення в основу нормування покладено переважно санітарно-токсикологічні, загальносанітарні та органолептичні обмеження, а для води рибогосподарського призначення – токсикологічні та частково органолептичні.

Умови скидання стічних вод у водойми. Загальні вимоги до складу та властивостей води господарсько-питного призначення при скиданні у водойму стічних вод такі:

1. Водойма не повинна мати на поверхні плівок будь-якого характеру.

2. Вміст завислих речовин не повинен перевищувати 15 мг/л.

3. Вода не повинна мати запахів і присмаків інтенсивністю понад 2 бали. Інтенсивність запахів і присмаків за балами розподіляється так:

Інтенсивність запаху або присмаку	Ніякого	Дуже слабкий	Слабкий	Помітний	Виразний	Дуже сильний
Бал

Як правило, виокремлюють такі види запахів: ароматний (квітковий, огірковий), землистий, болотний, гнильний, деревинний, цвільовий, хлорний, нафтовий, фенольний, сірководневий, непевний (не схожий на жоден із перелічених запахів). Смак розрізняють гіркий, кислий і солоний. Усі інші смакові відчуття кваліфікують як присмаки.

4. Вода не повинна мати забарвлення при розгляданні її в стовпчику заввишки 20 см. Кольровість води за платино-кобальтовою шкалою або імітувальною шкалою не повинна перевищувати 20 град.

5. Температура води в результаті скидання стічних вод не повинна підвищуватися влітку більш як на 3 ^оС, взимку – більш як на 5^оС порівняно з максимальною природною температурою в цю пору року.

6. Реакція води має залишатися в межах рН=6,5…8,5, тобто бути слабкокислою, нейтральною або слабколужною.

7. Мінеральний склад за сухим залишком не повинен перевищувати 1000 мг/л (в окремих випадках допускається 1500 мг/л), загальна твердість – 7–10 ммоль·екв/л.

8. Вміст розчиненого кисню має становити не менш як 4 мг/л у будь який період року в пробі, відібраній до 12-ї години.

9. Біохімічне спожєивання кисню (БСК) при 20^оС не повинно перевищувати 15 мг О₂/л. У чистих водоймах БСК не перевищує 2 мг О₂/л, у забруднених – може досягати 50 О₂/л.

10. ХСК для побутового водокористування не повинно перевищувати 80 мг О₂/л.

11. У воді не повинно бути збудників хвороб. Стічні води перед скиданням слід знезаражувати.

12. Отруйні речовини не повинні міститись в концентраціях, які можуть завдати шкоди здоров’ю людини.

Класифікація забруднювальних речовин. Згідно з класифікацією, запропонованою Л.Кульським, забруднювальні речовини за їх фазово-дисперсним станом і відношенням до дисперсійного середовища поділяють на 4 групи:

До першої групи належать нерозчинні у воді зависі, бактерії і планктон. У завислому стані вони підтримуються динамічними силами водяного потоку, а в стані спокою – осідають. Їхній розмір становить 10^-3–10^-7м;

Друга група домішок поєднує мінеральні та органо-мінеральні колоїдні часточки ґрунтів, недисоційовані і нерозчинні форми високомолекулярних гумусових речовин. До цієї групи належать також віруси і мікроорганізми. Розмір частинок – 10^-7–10^-9м.

До третьої групи домішок належать молекулярно-розчинні сполуки розміром менше ніж 10^-9м. Це – розчинені гази, органічні речовини біологічного походження та інші домішки, що можуть міститися у складі промислових і господарсько-побутових стоків.

До четвертої групи домішок належать електроліти – речовини з іонним або сильно полярним зв’язком, які під впливом полярних молекул води дисоціюють на іони.

Методи очищення стічних вод. Для виконання вищезазначених вимог до скидання стічних вод у водойми, їх необхідно очищати. Всі методи очищення поділяють на такі основні групи: механічні (проціджування, відстоювання, фільтрування), фізико-хімічні (флотація, електрохімічні методи, аерація), хімічні (нейтралізація, коагуляція, флокуляція, іонообмінні методи) та біохімічні. Вибір методу очищення стічних вод залежить від фазово-дисперсного стану забруднювальних домішок.

Очищення стічних вод, як правило здійснюється у кілька стадій. Послідовність розміщення очисних споруд визначається розміром частинок, які необхідно видалити; спочатку видаляють грубодисперсні домішки (куски дерева, залишки синтетичних матеріалів, волокон, битого скла, пісок, нафтопродукти). У схемі очисної станції споруди механічного очищення можуть розміщуватись як до, так і після споруд біологічного очищення. Для глибокого очищення можуть бути використані механічні фільтри.

Механічне очищення – це видалення зі стічних вод нерозчинних грубодисперсних домішок мінерального та органічного походження.

· проціджування – затримання забруднювальних частинок найбільшого розміру і частково зважених частинок на решітках і ситах;

· відстоювання – видалення зі стічних вод зважених частинок під впливом сили тяжіння у піскопастках (для видалення мінеральних домішок), відстійниках (для затримання дрібних домішок, що осідають або спливають), а також нафто-, жиро- і смоловловлювачах. Різновидом методу є відцентрове відстоювання, що здійснюється в гідроциклонах і центрифугах;

· фільтрування – розділення суспензії з дуже дрібними частинками забруднювальної речовини у зваженому стані за допомогою сітчастих і зернистих фільтрів.

Рис. 6.1. Схема решітки

Проціджування здійснюється за допомогою решіток та решіток-дробарок. Відходи, що містяться у стічних водах, в процесі транспортування по каналізаційних мережах адсорбують значну кількість жиру, органічних сполук та піску. При цьому утворюються багатокомпонентні органо-мінеральні складові, які ускладнюють роботу піскопасток, відстійників та інших очисних споруд. Для попереднього очищення стічних вод застосовують решітки (рис.6.1). Основним елементом решіток є рама з рядом металевих стержнів, розташованих паралельно на відстані 3–16 мм. Товщина стержнів (пластин) становить 3–10 мм. Решітки встановлюються в розширених каналах – камерах.

Рис. 6.2. Горизонтальна піскопастка з круговим рухом води

1 – кільцевий жолоб; 2 – осаджувальний конус;

3 – канал для підведення води; 4 – канал для відведення води.

Для попереднього видалення із стічних вод нерозчинних мінеральних домішок (піску, шлаку, склобою) під дією сили тяжіння застосовують піскопастки. Їх використовують у системі очисних споруд при продуктивності понад 100 м³/добу. За напрямком руху води піскопастки бувають горизонтальні, вертикальні, з обертальним рухом рідини (тангенціальні та аеровані) (рис. 6.2).

Рис. 6.3. Вертикальний відстійник

1 – центральна труба; 2 – зона відстоювання; 3 –зона осаджування;

4 – відбивальний щит; 5 – периферійний збірний лоток; 6 – кільцевий лоток;

7 – видалення осаду

Відстоювання є найпростішим, найменш трудомістким і дешевим методом видалення з води грубодисперсних домішок.Відстоюванняздійснюють у вертикальних (рис.6.3), горизонтальних та радіальних відстійниках. Великі горизонтальні відстійники будують із залізобетону завдовжки до 36 м, завширшки від 6 до 18 м і глибиною до 5 м. Радіальні відстійники мають діаметр від 18 до 60 м і глибину до 6 м. Тривалість відстоювання становить ~ 1,5 год. Горизонтальні відстійники застосовують у разі витрати стічних вод, що становить до 20 тис.м³ на добу, радіальні – понад 20 тис.м³ на добу.

Конструкція нафтовловлювачів (рис. 6.4) аналогічна до конструкції відстійників радіального типу. Невелика швидкість руху рідини сприяє спливанню дрібнодисперсних частинок нафтопродуктів розміром до 50 мкм.

Рис. 6.4. Радіальний нафтовловлювач

1 – подача стічної води; 2 – збірний лоток; 3 – скребковий механізм;

4 – нафтозбірна труба; 5 – направляючий циліндр; 6 – видалення осаду

Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем (суспензій) за допомогою пористих перегородок і шарів, які затримують одну (тверду) фазу цих систем і пропускають іншу (рідку). Апарат, у якому здійснюють цей процесс, називають фільтром. Фільтри, завантажені однорідним шаром фільтрувального матеріалу, називають одношаровими. Фільтри, завантажені неоднорідним за щільністю й розміром зерен фільтрувальним матеріалом, називають багатошаровими (рис.6.5). В двохшарових фільтрах використовують верхній шар кварцового піску з розміром зерен 1,2 – 2 мм (товщина шару дорівнює ~ 0,5 м,) та шар кварцового піску з розміром зерен 0,7–1,6 мм (товщина шару ~ 0,7 м). Час фільтрування – 24 год.

Суть процесу флотації полягає полягає у злипанні частинок домішок з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря за рахунок міжмолекулярної взаємодії з наступним утворенням на поверхні води шару піни. Тонкодисперсні частинки розміром, меншим ніж 5–10 мкм флотуються погано, тому їх необхідно попередньо укрупнювати, наприклад за допомогою коагуляції або флокуляції. Утворення агрегатів «частинка – бульбашка повітря» залежить від частоти їх зіткнення один з одним, від хімічної взаємодії речовин, що знаходяться у воді, від наявності флокулянтів, що сприяють утворенню великих агрегатів. Агрегати, що утворюються в стічній воді, яка очищується, з частинок домішок і бульбашок повітря, мають меншу густину, ніж початкова маса флотаційних частинок, тому спливають і накопичуються у верхньому шарі води, звідки їх безперервно видаляють за допомогою спеціальних пристроїв.

Рис. 6.5. Двохшаровий фільтр

1 – підведення води на очищення; 2 – відведення промивної води;

3 – відведення фільтрату; 4 – підведення промивної води;

5 – розподільча кишеня, 6 – жолоб для підведення води; 7 – шар антрациту; 8 – шар піску; 9 – підтримувальний шар (гравій)

Флотаційне очищення стічних вод здійснюють в апаратах двох типів, які відрізняються способом диспергування повітря:

- турбіною насосного типу. В установках цього типу повітря розпилюється біля дна. Бульбашки спливають і виносять із собою домішки забруднень. Піну із забрудненнями знімають з поверхні;

- напірною флотацією з добавлянням коагулянту. В установках напірного типу аерація води здійснюється під тиском. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульгованих речовин, а також від окремих іонів розчинених речовин.

Видалення домішок другої групи (колоїдно-розчинні, високомолекулярні речовини тощо) здійснюють із застосуванням методів: коагуляції, сорбції, хімічної обробки (наприклад, нейтралізації); іонообмінних методів, електролізу, хлорування, озонування (при вірусних забрудненнях), магнітної обробки, екстракції, дистиляції.

Коагуляцію (процес агломерації дрібних частинок)застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом додавання до води, яку необхідно очистити, незначної кількості електролітів (А1₂(SО₄)з, FeSO₄), які називають коагулянтами.

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ → 2Al(OH)₃↓ + 3CaSO₄↓ + 6CO₂↑.

Адсорбцію застосовують переважно для вида­лення з води органічних сполук. Цей метод, як правило, використовують у комбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішок механічними методами і коа­гуляцією. Потім молекулярно-розчинені домішки органічних речовин видаляють шляхом адсорбції на активованому вугіллі, яке, крім речовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди, віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкою адсорбованих домішок парою, якщо вони повторно використовуватимуться, або деструктивною регенерацією – для їх знешкодження.

Застосування принципу завислого (киплячого) шару адсорбенту для сорбції забруднювальних органічних речовин дає змогу вирішити проблему безперервної заміни адсорбенту в установці, спрощує регенерацію відпрацьованого вугілля.

Метод нейтралізації використовують при очищенні стоків машинобудівних підприємств, зокрема гальванічних цехів, які містять концентровані розчини кислот (переважно сірчаної), лугів, солей та промивних вод і мають кислу або лужну реакцію. Для досягнення рН, що дорівнює 6,5–8,5, до стічних вод додають гашене вапно (як правило, у вигляді вапняного молока з вмістом активного вапна 5-10%).

З метою стерилізації води (тобто знищення у ній дизентерійних бактерій, паличок та вірусів) здійснюють хлорування, озонування, ультрафіолетове опромінення ртутними лампами, електроліз за допомогою Ag-анодів.

Стерилізуюча дія хлору зумовлена не безпосередньо Cl₂, а хлорнуватистою кислотою HClO, яка утворюється в результаті взаємодії Cl₂ з водою (Cl₂ + H₂O ↔ HCl + HClO – 25кДж).

Процес аерації полягає в пропусканні повітря крізь шар осаду.Він є досить ефективним для прискорення хімічних реакцій, тому що при цьому досягається активне перемішування осаду і стоків, а О₂ створює умови для перебігу біохімічних процесів.

Процес дифузії крізь пористу перегородку під дією градієнта кон­центрації солі з розчину з більшою в розчин з меншою концентрацією називають діалізом. Щоб здійснити перенесення іонів з менш концентрованого в більш концентрований розчин, тобто проти градієнта концентрації, потрібно прикласти різницю потенціалів. Електродіаліз – це перенесення іонів електроліту крізь селективні іонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму. Швидкість перенесення визначає­ться силою електричного струму.

Електродіалізний апарат почергово розділяється на камери аніоно- і катіонообмінними мембранами. Відстань між ними становить 0,5 – 1,5 мм. Крізь іонообмінні мембрани мігрують аніони, крізь катіоно-обмінні – катіони. Останні переміщуються в напрямі електричного струму, тоді як аніони – в протилежному напрямі, тобто катіони ру­хаються до катода, а аніони – до анода. В одній камері здійснюється знесолювання розчину, в іншій – його концентрування. В промислових апаратах між електродами вміщують 250 – 500 комірок, які складаються з розсольних і дилюатних камер. На кінцях апарата розміщені електроди, на які подають постійний електричний струм.

Виділення з води молекулярно-розчинних домішок і газів, що належать за фазово-дисперсним станом до третьої групи, здійснюють десорбцією газів і відгонкою летких органічних сполук (феноли та ін.) у процесі аерації з використанням аераторів і дегазаторів різ­них типів.

Для видалення з води забруднювальних домішок, які належать за фазово-дисперсним станом до четвертої групи, застосовують гіперфільтрацію або зворотний осмос – процес розділення розчинів, що полягає у фільтруванні рідини крізь напівпроникні мембрани, які пропускають розчинник (воду) і затримують розчинені речовини (гідратовані іони та молекули органічних сполук). Процес зворотного осмосу як спосіб очищення води використовується з початку 60-х років ХХ століття. Спочатку він застосовувався для опріснення морської води. Сьогодні за допомогою цього методу отримують сотні тисяч тонн питної води на добу.

Трансформацію іонів на малорозчинні сполуки після утворення гідро­ксидів, карбонатів або летких сполук використовують у хімічних методах очищення. За допомогою хімічних методів здійснюють зм'якшення води з видаленням солей твердості содово-вапняковим та фосфатним методами, видалення кольорових і важких металів, силіцію, заліза, мангану та ін.

За допомогою електролізу із стічних вод вилучають кольорові, благо­родні та інші метали (мідь, цинк, нікель, хром, золото, срібло тощо).

Іонообмінний метод застосовуютьдля глибокого очищення стічних вод (що містять до 3–4 г/л солей) від іонів кольорових і важких металів, ціанідів, миш’яку, радіоактивних речовин. Іоніти – це тверді речовини (з матрицею R), що містять функціональні групи, здатні до іонізації та іонного обміну. Катіоніти – це іоніти з кислотними властивостями, здатні обмінювати свої катіони, як правило Н⁺, на катіони електроліту (RSO₃H + Na⁺ ↔ RSO₃Na + H⁺). Аніоніти – це іоніти з лужними властивостями, здатні обмінювати свої аніони, як правло ОН^–, на аніони електроліту (ROH + Cl^– ↔ RCl + OH^–). Іоніти можуть бути природного походження та штучними. Це алюмінати, цеоліти(польові шпати), гідроксиди, силікагелі. сульфовугілля. Найширше застосовуються органічні штучні матеріали – іонообмінні смоли.

Іонообмінний спосіб забезпечує також пом'якшення і знесолення води. В основі катіонного процесу пом'якшення води лежать реакції обміну іонів натрію і водню (катіонів) на іони Са²⁺ і Мg²⁺ солей твердості, розчинених у воді:

Nа₂[Кат] + Са(НСО₃)₂ ↔ Са[Кат] +2 NaHCO₃;

Nа ₂[Кат] + МgSО₄ ↔ Мg[Кат] +Na₂SO₄;

Процес біологічного очищення базується на здатності мікроорганізмів використовувати розчинені органічні речовини стічних вод для живлення в процесі життєдіяльності. Частина органічних речовин перетворюється на воду, вуглекислий газ, нітрит- і сульфат-іони, інша частина утворює біомасу.

Дата добавления: 2015-10-02