Введение

Загрязнение природных вод – основных источников водоснабжения населения приобрело за последние годы, угрожающие размеры. Это особенно относится к сточным водам с фармацевтических и химических производств, попадания их в ливневые, подземные и поверхностные воды. При существующих технологиях водоподготовки с применением хлора или его производных возникает большая опасность образования в очищаемой воде хлорорганических канцерогенных соединений, что было доказано многочисленными исследованиями. Применяемые же в настоящее время в технологии водоподготовки коагулянты на основе соединений алюминия и железа не способны глубоко очищать воду от органических соединений, особенно в весенне-зимний период при низких температурах очищаемой воды. Поэтому предварительная глубокая очистка природных и сточных вод от органических соединений и микроорганизмов приобретает все более актуальное значение [1,3].

1. Теоретические основы процесса коагуляции

Сточные воды многих химических и фармацевтических производств представляют собой низкоконцентрированные эмульсии и суспензии, содержащие мелкодисперсные частицы размером 0,1–10 мкм и более, а также коллоидные частицы размером 0,001–0,1 мкм. Применяемые методы механической очистки сточных вод позволяют обычно выделять 10–50 мкм. Для очистки сточных вод от мелкодисперсных и коллоидных частиц используют методы коагуляции и флокуляции, обусловливающие слипание частиц с образованием крупных агрегатов, которые удаляются из воды механическими методами [3].

Эффективность и экономичность процессов коагуляционной очистки сточных вод определяются устойчивостью дисперсной системы, которая зависит от ряда факторов: степени дисперсности, характера поверхности частиц, величины электрокинетического потенциала, наличия в сточной воде других примесей (например, электролитов, высокомолекулярных веществ), концентрации частиц и других примесей и т.д.

Сточные воды бывают, загрязнены твердыми частицами (волокна, пластмассы, цемент, каолин, глина, каучук, фосфор, кристаллы солей и др.) или жидкими частицами (нефть, нефтепродукты, смолы). Поверхность этих частиц может быть гидрофона или гидрофильна, может иметь значительную шероховатость или быть сравнительно гладкой.

Частицы примесей обладают различной плотностью, а размеры колеблются в широких пределах. Например: плотность частиц, Диапазон размеров г /см3 частиц, мкм

Нефтепродукты…. …………………. 0,8–1,1 от 0,01–0,1

Полистирол…….……………………. 1,02 0,06–0,6

Фосфор………………………………. 1,8 1,6–5,4

Каолин………….……………………. 2,4 0,5–5,0

Чаще всего концентрация мелкодисперсной и коллоидной фазы в сточных водах относительно невелика (0,2–1%), поэтому сточные воды, как правило, могут быть отнесены к свободнодисперсным коллоидным системам. Присутствующие обычно в сточных водах органические вещества, электролиты поверхностно-активные вещества существенно влияют на устойчивость дисперсных систем, а также на процессы их коагуляции.

Существует несколько способов коагуляции дисперсных систем (сточных вод), целесообразность применения: которых обусловливается действующими факторами устойчивости систем, а также экономическими соображениями. Особенностью коагуляционной очистки сточных вод является необходимость применений коагулянтов, не вызывающих вторичного загрязнения воды.

К основным методам коагуляционной очистки относятся: коагуляция электролитами, гетерокоагуляция, в том числе взаимная коагуляция коллоидов, а также коагуляция под действием физических или химических факторов (перемешивания, нагревание, замораживание и др.).

Следует отметить, что гетерокоагуляция – взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц с агрегатами, образующимися при введении коагулянтов (солей – алюминия, железа и т.п.) в воду, является основным процессом коагуляционной очистки сточных вод [2,3].

1.1 Гетерокоагуляционная очистка

Обработка воды минеральными коагулянтами-солями алюминия и железа – впервые применена на рубеже ХIХ–ХХ вв. ............