40. Обратный осмос и ультрафильтрация для очистки сточных вод. Назначение метода. Схема осмоса. Принцип очистки сточных вод методом осмоса и методом ультрафильтрации.

Обратный осмос и ультрафильтрация - это мембранные методы разделения жидких систем, к которым относятся также диализ и электродиализ. При использовании любого из перечисленных методов процесс разделения осуществляют следующим образом. Разделяемый раствор вводится в соприкосновение с полупроницаемой мембраной с одной ее стороны. Вследствие особых свойств полупроницаемых мембран, прошедшая через них смесь обогащается одним из компонентов.

Процесс обратного осмоса используется как в системах водоподготовки различных предприятий, так и для очистки сточных вод.

Метод обратного осмоса заключается в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ. В основе описываемого способа лежит явление осмоса - самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую перегородку в раствор (рис.6.35). Давление при котором наступает равновесие (рис.6.35б), называется осмотическим. При приложении со стороны раствора давления, превышающего осмотическое, перенос растворителя будет осуществляться в обратном направлении (рис.6.35в). Поэтому процесс получил название «обратный осмос».

Н

Н

Рис. 6.11. Схемы осмоси ( =gH - осмотическое давление): а – прямой осмос;

б – осмотическое равновесие; в – обратный осмос.

Процесс ультрафильтрации в отличие от обратного осмоса используют для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов больше молекулярной массы растворителя. Считается, что для водных растворов указанный процесс разделения является эффективным только тогда, когда хотя бы один из компонентов системы имеет молекулярную массу от 500 и выше.

Движущей силой ультрафильтрации является разность давлений (рабочего и атмосферного) по обе стороны мембраны. Обычно ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких давлениях 0,3-1 МПа.

41. Термическая обработка сточных вод. Назначение метода. Принципиальные схемы установок.

Различают следующие методы термической очистки сточных вод:

1) концентрирование сточных вод с последующим выделением растворимых веществ;

2) окисление органических веществ, загрязняющие сточные воды различными методами;

3) огневая переработка.

Метод концентрирования сточных вод используют для выделения из них минеральных солей, а очищенная вода используется в оборотных системах водоснабжения. Выделение минеральных солей проводят в две стадии: на первой получают концентрированный раствор, а на второй - выделяют из него твердые вещества. Концентрируют растворы испарением (выпариванием), вымораживанием, либо используют кристаллогидратные методы.

На рис.6.38 представлена принципиальная схема испарительной установки.

В представленной на рис. 6.38 установке происходит испарение (выпаривание) воды за счет тепла от подводимого в нагревательную систему первичного пара. Образующийся вторичный пар конденсируется в конденсаторе. Вещества, загрязняющие воду, остаются в объеме испаряемой воды и удаляются из испарителя с отводимой (продувочной) водой. Дистиллят-конденсат вторичного пара - содержит лишь незначительное количество нелетучих примесей, поступающих в него за счет капельного уноса испаряемой воды (конденсата).

На рис. 6.39 представлена схема многоступенчатой (трехступенчатой) установки.

Рис. 6.12. Схема трехступенчатой установки с последовательным питанием:1 - линия подвода греющего пара, 2-4 - испаритель соответственно 1-3-й ступеней, 5 - линия отвода вторичного пара, 6 - конденсатор, 7 - линия отвода конденсата, 8 - линия отвода питательной воды, 9 - подогреватель питательной воды, 10 - продувочная линия.

При очистке сточных вод машиностроительных предприятий обычно используют одноступенчатые установки, но могут быть применены и более сложные (многоступенчатые) устройства.

При упаривании сточных вод некоторых химических производств (производство синтетических смол, красок и др.) используют выпарные установки с контактными аппаратами, в которых осуществляется непосредственный контакт между теплоносителями (твердыми, жидкими или газообразными) и сточной водой. Иногда используют контактные многоступенчатые установки с гидрофобным теплоносителем, в качестве которых используют парафины различных типов, минеральные масла, силиконы и др.