2. Дисперсные системы. Свойства. Классификация.
Диспе́рсная систе́ма — это образования из двух или большего числа фаз (тел), которые практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Если фаз несколько, их можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т.д.).
Сточные воды — типичные дисперсные системы.
Для сточных вод характерны два общих признака: гетерогенность и дисперсность. Дисперсность придает новые свойства не только отдельным элементам дисперсной системы, но и всей системе. Дисперсность является чисто количественным параметром характеризующим размер межфазной поверхности.
Все сточные воды по кинетическим свойствам дисперсной фазы делят на 2 класса: свободнодисперсные системы, в которых дисперсная система подвижна, и связаннодисперсные системы–системы с твердой дисперсионной средой, в которой частицы дисперсионной фазы связаны между собой и не могут свободно перемещаться. Сточные воды относятся к свободнодисперсным системам. Последние подразделяют на:
1) ультрамикрогетерогенные, размер частиц, которых лежит в пределах
от 10–9 до 10–10 м;
2) микрогетерогенные с размером частиц от 10–7 до 10–9 м
3) грубодисперсные с частицами, размер которых превышает 10–5 м.
Ультрамикрогетерогенные системы часто называют истинно коллоидными или золями.
Для всех свободнодисперсных разбавленных систем, в которых движение частиц не осложнено их агрегацией, характерны общие закономерности электрокинетических и молекулярно-кинетических свойств. В практике водоочистки в зависимости от дисперсности твердой фазы суспензии подразделяют на грубые (диаметр частиц свыше 100 мк),тонкие (от 100 до 50 мкм) и мути (от 0.5 мкм до 100 нм). Иногда классификацию включают золи с размером частиц менее 100 нм, но по ряду специфических признаков, они представляют собой качественно отличающийся вид дисперсных систем.
5. Жидкие отходы. Общие сведения
(В лекциях этого вопроса не было. Инфа с инета)
Они возникают в процессе жизнедеятельности человека и промышленного производства. То, насколько эффективно будет решаться проблема их очистки, имеет решающее значение в охране окружающей среды.
Жидкие отходы состоят из электролитов, горюче-смазочных материалов, охлаждающих, обезжиривающих и моющих растворов, бытовые стоки и др.
На данный момент существует следующая классификация жидких отходов:
· отработанные масла;
· отходы нефти и нефтепроизводства;
· стоки хозяйственно-бытовых предприятий коммунальные сточные воды и производственные сточные воды;
· жидкие отходы лакокрасочных материалов и клеев;
· радиоактивные растворимые отходы;
· гальванические электролиты и гальваношламы;
· осадки очистки сооружений биологической и физико-химической очистки сточных вод;
· отработки негалогенированных растворителей;
· жидкие стоки пищевых производств и неликвидные жидкие пищевые продукты;
· жидкие отходы медицинского производства;
· жидкие отходы животных и растительных жиров.
Утилизация жидких отходов
Задачей проведения мероприятий по утилизации жидких отходов является предупреждение сброса сточных вод без очистки в водоемы. Данные мероприятия включают в себя очистку с использованием самых разных методов. При этом учитывается возможность использования очищенных вод для повторного использования.
На данный момент существует несколько способов по очистке загрязненных промышленных сточных вод:
· механический;
· физический;
· химический;
· физико-химический;
· биологический;
Особо опасным видом жидких отходов являются растворимые радиоактивные жидкие отходы, которые появляются вследствие деятельности АЭС и различных промышленных производств. Они обладают наиболее высокой степенью опасности для жизнедеятельности человека и всей окружающей среды. Существует несколько способов удаления радиоактивных элементов из жидкости.
Наиболее эффективным методом выделения радиоактивных элементов из жидкости является выпаривание. Этот способ заключается в разделение таких отходов на высокорадиоактивную массу густой консистенции и на незагрязненную жидкость. Для этого применяются паровое сжатие, перегонные кубы, а также испарители взрывного вскипания. Таким образом, можно получить коэффициент очистки более 106
Для обработки растворимых радиоактивных отходов используются ионообменными смолами, катионными или анионными, а также можно использовать полную деминерализацию. Перед началом такой очистки жидкие отходы проходят предварительную очистку. Для извлечения из жидких отходов радиоактивных катионов, сливаемых в почву, используют абсорбционные смолы и глины. После использования этих смол их либо сжигают, для получения концентрации радиоактивных материалов в золе, либо подвергают захоронению.
11. Очистка воды фильтрованием.
Завершающим этапом очистки воды от взвешенных веществ обычно является фильтрование. В процессе фильтрования из воды выделяют не только диспергированные частицы. Сущность фильтрации заключается в пропускании обрабатываемой воды через фильтрующий материал, проницаемый для воды и практически непроницаемый для твердых частиц. Процесс требует значительных затрат энергии, что предопределяет на большинстве очистных сооружений использование фильтрования на завершающем этапе обработки воды. По виду фильтрующего материала фильтры подразделяют на тканевые, сетчатые, каркасные, намывные, зернистые. Зернистые слои наиболее часто применяют в процессах очистки
сточных вод.
При пропуске воды через слой зернистого материала в зависимости от заряда и соотношения размеров примесей воды и зерен фильтрующей загрузки может происходить три вида фильтрования: пленочное фильтрование — задержка примесей на поверхности фильтрующего слоя; объемное фильтрование — задержка примесей в порах фильтрующего слоя; смешанное фильтрование — одновременное образование примесями воды пленки на поверхности и отложение примесей в порах загрузки. Пленочное фильтрование — чисто механическое извлечение примесей, характерно для работы медленных фильтров.
Извлечение примесей из воды при объемном фильтровании и их закрепление на зернах фильтрующей загрузки происходит под действием сил адгезии. Осадок, накапливающийся в слое из задержанных частиц взвеси, имеет непрочную структуру. Под влиянием сил потока жидкости эта структура может разрушаться, и часть прилипших частиц отрывается от зерен загрузки в виде мелких хлопьев и переносится в последующие слои загрузки (суффозия), где вновь задерживается. Осветление воды в слое зернистой загрузки можно рассматривать как результат противоположных процессов — адгезии и суффозии. В каждом элементарном слое фильтрующей загрузки осветление воды происходит до тех пор, пока интенсивность прилипания частиц превышает интенсивность их отрыва.
12. Обезвоживание осадков и шламов
При очистке сточных вод рассмотренными методами образуются шламы или илообразные осадки, содержащие более 90 % влаги, которые необходимо обрабатывать в целях утилизации или ликвидации. В некоторых случаях осадки отводят на сооружения для обезвоживания и накопления - иловые площадки - специально отведенные земельные участки. В районах с отрицательными температурами в зимний период окончательное уплотнение осадка осуществляется после предварительного его промораживания в естественных условиях. В южных регионах уплотнение осадка производится под действием гравитационных сил с последующим высушиванием на открытом воздухе. Однако эти методы приемлемы, в основном, при очистке природных вод в больших объемах, т.е. на станциях подготовки воды для снабжения населения. На большинстве производств необходимо обезвоживание осадков без их накопления.
Для снижения влажности осадков до величин, обеспечивающих приемлемые условия для транспортирования, утилизации, сушки или сжигания, применяют центрифуги и фильтры. Для отделения осадков сточных вод предпочтительны непрерывно действующие центрифуги шнековые с горизонтальным ротором.
Образующиеся в процессе очистки сточных вод осадки из-за большого количества иммобилизованной воды плохо уплотняются. Мелкодисперсные частицы забивают поры фильтрующих тканей, что затрудняет обезвоживание осадков. Фильтрационные характеристики шламов могут быть улучшены добавлением инертных наполнителей типа оксида кальция, термической обработкой и т.д. В таких случаях возможно применение тканевых фильтров Для крупнозернистых и кристаллических осадков рекомендуют использовать непрерывно действующие барабанные, дисковые или ленточные вакуум-фильтры. Для высокодисперсных трудно фильрующихся осадков с высокой влажностью предпочтительны листовые друк-фильтры и фильтр-прессы.
Листовые вертикальные фильтры применяются для отделения труднофильтруемых осадков с влажностью до 98 %. Это - герметичный резервуар, в котором расположены фильтрующие элементы (листы). Фильтрующие элементы образуются плоскими коробками с перфорированными поверхностями, обтянутыми фильтровальной тканью. Фильтрование проводится под давлением, затем просушка осуществляется сжатым воздухом или паром. Фильтр-прессы работают под давлением 12 атм в периодическом режиме. Следует отметить низкую производительность фильтров по обезвоживанию осадков сточных вод и отсутствие эффективных методов обезвоживания осадков до сих пор.