Очистка систем водоснабжения

  Кривую остаточного хлора  строят на основе опытного хлорирования данной воды разными дозами хлора. Величина остаточного хлора (откладываемая по оси ординат) возрастает пропорционально количеству вводимого хлора (откладываемого по оси абсцисс). Когда это количество становится достаточным для окисления органических: веществ, вызывающих привкус и запах, величина остаточного - хлора падает до минимума, а привкус и запах воды исчезают. Это соответствует так называемой точке перелома кривой. За этой точкой дальнейшее повышение дозы подаваемого хлора, будет снова увеличивать содержание остаточного хлора.

  Можно считать доказанным, что точка перелома - точка минимального количества остаточного хлора - зависит ,прежде всего ,от содержания аммиака в воде. Теоретическое количество - хлора, требуемое для достижения точки перелома, в 7,5—10 раз превышает содержание в воде - аммиачного азота NН₃. Практически вследствие присутствия органических веществ для достижения этой точки требуется примерно в 10—25 раз больше хлора. Если доза хлора лежит за точкой перелома, остаточный: хлор представляет собой в основном свободный активный хлор.

  При хлорировании воды, содержащей свободный аммиак,, сначала образуются хлорамины. Таким образом, на первом участке кривой хлор присутствует в виде смеси монохлораминов; и дихлораминов.

  Момент, когда весь аммиак, содержащийся в воде, уже израсходован на образование хлораминов, соответствует пику на участке кривой остаточного хлора до точки перелома. На сеем этом участке остаточный хлор является связанным.

  В результате такого взаимодействия резко падает величина остаточного хлора (точка перелома). После полного завершения реакций последующее добавление хлора ведет к повышению кривой остаточного хлора. За точкой перелома остаточный хлор — свободный активный. ^.[4]

 

 

5.Вакуумная флотация

 

  Этот способ довольно широко применяется в практике очистки сточных вод, содержащих очень мелкие частицы загрязнений, поскольку позволяет получать самые мелкие пузырьки воздуха. Сущность его заключается в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости. Выделяющийся из такого раствора воздух образует микропузырьки, которые и флотируют содержащиеся в сточной жидкости загрязнения.

  В зависимости от того, как создается пересыщенный раствор воздуха в воде, рассматриваемый способ флотации можно подразделить на вакуумную, напорную или эрлифтную. Последняя в той или иной мере может быть отнесена также и к способу флотации с механическим диспергированием воздуха, поскольку мелкие пузырьки воздуха при этом образуются двояким путем.

  Минимальные размеры пузырьков воздуха при некотором допущении могут быть определены на основании закона Генри

 

Р_п = k*C.

 

где P_п — парциальное давление воздуха в пузырьке;

k — константа Генри, зависящая от свойств газа и его температуры;

С — концентрация растворенного воздуха вокруг пузырька.

 

  Для образования мелких пузырьков следует понизить поверхностное натяжение на границе вода—воздух и увеличить перепад давления, или величину пересыщения.

  Количество воздуха, которое должно выделиться из пересыщенного раствора для обеспечения необходимого эффекта флотации, можно определить экспериментально; обычно оно составляет 1-5% от объема воды. При этом определяется либо величина разрежения (при вакуумной флотации), либо начальное давление (при напорной флотации).

  Поскольку растворимость газа в воде зависит от температуры, которая в сточных водах не регулируется, продолжительности насыщения, то определять нужный перепад

  Преимуществами вакуумной флотации перед другими способами насыщения сточных вод воздухом является то, что образование пузырьков газа, их слипание с частицами загрязнений и всплывание агрегатов пузырек — частица происходит в спокойной среде, вероятность обратного процесса (разрушения агрегатов) сводится к минимуму, и затраты энергии на насыщение жидкости воздухом, на образование и измельчение пузырьков, т. е. на весь процесс флотации минимальны.

  К числу недостатков следует отнести незначительную и ограниченную степень насыщения стоков пузырьками газа, что сужает диапазон применения вакуумной флотации и не позволяет применять ее для жидкостей со сравнительно высокой концентрацией (более 250—300 мг/л) нерастворенных загрязнений, способных флотироваться.

  Вторым недостатком является необходимость сооружения герметически закрытых резервуаров, в которых можно осуществлять частичный вакуум, с размещением внутри них скребковых механизмов, что сопряжено с определенными конструктивными и, главное, эксплуатационными трудностями. Любой, даже очень мелкий, ремонт и осмотр механической части невозможен без полного выключения флотационной камеры из работы.

  Вакуумная флотационная установка, предназначенная для предварительной очистки бытовых сточных вод, представлена на рис.5.1

  Представляет она собой герметический резервуар диаметром 10,5 м и высотой 3,6 м (глубина воды 3,1 л) с купольным перекрытием.

Рис.5.1 Схема вакуумного флотатора:

1 — регулятор поступления сточной жидкости; 2 — аэрапиоиная камера; 3 — аэратор; 4 — деаэратор; 5 — лоток для приема шлама; 6 — поверхностные скребки; 7 — донные скребки; 8 — кольцевой желоб для отвода очищенной воды; 9 — техническое помещение; 10 — шламоприемник.

 

  Под днищем резервуара  имеется технологическое помещение, где размещаются подающие и отводящие трубы, шламо и грязеприемник, насосы для откачки шлама и осадка и пульт управления. Сточная жидкость, поступающая на флотацию, предварительно насыщается воздухом в течение 1-2 мин в азрационной камере механическим аэратором. Мэйс исследовавший различные способы насыщения стоков воздухом перед вакуумной флотацией, нашел, что наилучшим, а соответственно, и более эффективным является метод, когда в аэрационную камеру воздушно-водяная эмульсия подается насосом. Из камеры аэрации сточные воды переливаются в деаэратор для удаления нерастворившегося воздуха.

  Затем под действием разрежения сточные воды поднимаются во флотационную камеру, где оказываются под пониженным давлением. Растворившийся при атмосферном давлении воздух выделяется в виде микропузырьков и выносит часть загрязнений в пенный слой. Скапливающаяся пена вращающимися скребками отводится в пеносборник, а оттуда — в грязеприемник. Кроме поверхностных, флотационная камера оборудована еще донными скребками для удаления осадка, выпавшего на дно. Осветленная вода собирается кольцевым желобом, отделенным от камеры дырчатой перегородкой из листовой стали, и направляется на дальнейшую обработку.

  Разрежение во флотационной камере составляет 225-300 мм рт. ст. и первоначально создается вакуум-насосом, который в дальнейшем может работать непрерывно или периодически, откачивая сравнительно небольшое количество газа, выделяющегося во флотационной камере. Чтобы осветленная вода могла вытекать из резервуара с пониженным по сравнению с атмосферным давлением, следует, чтобы разность геодезических отметок уровней воды во флотационной камере и сооружении, куда поступает осветленная вода, была больше величины разрежения, выраженной в метрах водяного столба (желательная разность отметок 8-10 м). В противном случае необходимо устанавливать насосы для откачки осветленной жидкости из флотационной камеры. Поэтому использование вакуумной флотации ограничено, а более целесообразна напорная или безнапорная флотация.

  Продолжительность пребывания сточной жидкости в камере флотации около 20 мин. Средняя нагрузка на 1 м² водного зеркала составляет около 220 м³/сут.

На рис. 8 представлена вакуумная  флотационная установка конструкции  Савалла - Штоффэнгер .

  Флотационная камера выполнена в виде горизонтального отстойника с понижением днища к месту выпуска осветленной жидкости и шлама. Предварительное насыщение сточной жидкости воздухом осуществляется воздушным эжектором. Скребки для сгребания пены отсутствуют. Движение всплывшего шлама к отводящему лотку происходит за счет горизонтального перемещения жидкости на поверхности, создаваемого конструкцией выпуска и принудительным отсосом шлама из сборного лотка специальным насосом, действием которого одновременно поддерживается разрежение в камере. Для того чтобы налипание шлама на стенки не препятствовало его продвижению к сборному лотку, камера оборудована трубопроводами с отверстиями. Через них некоторое количество сточной жидкости подается на стены и смывает налипающие загрязнения.

  Эта конструкция проще, чем предыдущая, и может применяться, если образующийся на поверхности шлам легок и подвижен.

Размеры и производительность одной такой камеры ограничиваются горизонтальной протяженностью пути, по которому шлам может перемещаться без помощи скребков.

Рис. 8. Схема вакуумного флотатора  типа «Савалла— Штоффэнгер»:

1 — дырчатая труба для обмыва стенок; 2— дозаторы реагентов; 3 — подача на очистку; 4 — смеситель-деаэратор; б — воздушный эжектор; 6 — выпуск осветленной жидкости; 7 — выпуск шлама. ^.[3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Кинетика биохимического окисления вещества. Уравнение ферментативных реакций

 

Биохимическое окисление  органического вещества сто6чных вод на полях происходит только при помощи разнообразного мира живых существ. Чисто химическим путем ( например, в сосудах, где простерилизована и почва, и сточная жидкость) органическое вещество не разлагается вовсе.

 Доя биохимического  окисления органических веществ  в сточных водах требуется  наличие в растворе соединений  с биогенными элементами ( азотом, фосфором) в легко усваиваемой  форме. Чтобы в очистных сооружениях  микроорганизмы развивались достаточно  интенсивно, необходимо поддерживать  оптимальное соотношение легко  и трудно усваиваемых органических  веществ. Это условие соблюдается  при совместной очистке промышленных  и хозяйственно-бытовых сточных  вод. При выборе схемы биохимической  очистки необходимо учитывать  скорость потребления кислорода  микроорганизмами и окисления  органических веществ, лучшие  условия окисления создаются  в аэротенках-смесителях с пневматической  или механической аэрацией.

  Процесс биохимического окисления органических веществ в сточных водах требует наличия в растворе соединений с биогенными элементами ( азотом, фосфором) в легко усваиваемой форме. Чтобы развитие микроорганизмов в очистных сооружениях протекало достаточно интенсивно, необходимо поддерживать оптимальное соотношение легко и трудно усваиваемых органических веществ. Оба эти условия соблюдаются при совместной очистке промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, поэтому совместная биохимическая очистка сточных вод является наиболее распространенной на отечественных предприятиях.

  Процесс биохимического окисления органических веществ в сточных водах требует наличия в растворе соединений с биогенными элементами ( азотом, фосфором) в легко усваиваемой форме. Чтобы развитие микроорганизмов в очистных сооружениях протекало с достаточной интенсивностью, необходимо сохранение оптимального соотношения легко - и трудноусваиваемых органических веществ. Оба эти условия соблюдаются при совместной очистке промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод.

  При биохимическом окислении органических веществ, требуется меньше кислорода, чем при химическом окислении с той же эффективностью очистки.

При биохимическом окислении  органических веществ образуется биомасса, которую используют для получения  белково-витаминного концентрата  для подкормки животных.  

  В результате БПК сточных вод снижается на 50 - 70 %, что обычно и принимается при проектировании аэротенков. В процессе биохимического окисления органических веществ в начальной его стадии реакция сточных вод становится кислой. Для поддержания активной реакции сточных вод в оптимальных пределах предусматривается подщелачивание их перед биологической очисткой. ^.[5]

 

 

 

 

Задача 21

В 100 литрах сточной воды находится смесь Н₂SO₄  и H₃PO₄ . Воду нейтрализовали раствором NaOH и выпарили. Образовалось 5.7 кг безводных солей. Определить молярную концентрацию кислот в растворе если на нейтрализацию кислот расходуется 26 литров 0.1Н раствора NaOH.

Решение задачи

Н₂SO₄ +2 NaOH         Na SO₄  +2 Н₂О

H₃PO₄ + NaOH         Na₂ PO₄   + 2 Н₂О

10 л -26 л (NaOH)

100л-260 л (NaOH)

Определить содержание в 260 литрах раствора NaOH.

По закону эквивалента  вещества, все вещества реагируют  в эквивалентных количествах .Тогда  в сточной воде образовалось 0.2 эквивалента  солей.