Методи очищення стічних вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Методи очищення стічних вод

1.1 Методи механічного очищення

Методи механічного очищення, які використовують для відокремлення від води змулених домішок, грунтуються на використанні гравітаційних, відцентрових сил та сил тиску рідини. До цих методів належать:

відстоювання;

фільтрування;

розділення в полі відцентрових сил;

флотація.

Слід зазначити, що флотація - це метод, який використовується не лише для механічного очищення від змулених речовин, але і для фізико-хімічного очищення від дрібних домішок. В механічному очищенні він реалізується завдяки фізико-хімічним властивостям поверхні частинок завису та сил гравітації.

Ці методи широко використовуються при очищенні стічних вод. Вони можуть мати самостійне значення, коли механічне очищення є єдиним та достатнім видом оброблення, при якому досягається ступінь вилучення із стічних вод домішок, необхідний для їх повторного використання в системах обігового водопостачання. Призначенням механічного очищення може бути підготовка стічних вод до оброблення біологічними або фізико-хімічними методами або, навпаки, доочищення води від завису після цих методів для одержання більш високих параметрів очищення перед поверненням очищеної води в систему водовикористання або скиданням її у водоймища.

Ефект очищення механічними методами може досягати 99%. Додаткова інтенсифікація механічного очищення здійснюється попереднім обробленням води фізико-хімічними методами, наприклад коагулюванням.

На целюлозно-паперових підприємствах методи механічного очищення широко використовуються в локальних очисних установках для очищення кору- і волокновмісних та нейтралізованих стічних вод.

Вибір методу визначається природою завису в стічній воді, його розмірами, щільністю, особливостями рідкої фази і т.д.

Найбільшою різноманітністю змулених речовин характеризуються стічні води картонно-паперового виробництва. Вони містять, в залежності від композиції, волокна целюлози різної довжини та величини заряду поверхні; наповнювачі та пігменти, які різняться за щільністю, середнім розміром частинок, зарядом поверхні і т.д. До того ж, кожен вид завису зустрічається окремо або в суміші з іншим та в різному співвідношенні, яке залежить від зольності продукції, величини вимою та утримання.

Стічні води картонно-паперових виробництв піддають локальному очищенню з метою утилізації волокна та наповнювачів і реалізації водообігу. При виборі раціональної схеми механічного очищення враховують вид виробництва, в якому утворюються стічні води. За цією ознакою їх можна розділити на 4 групи:

від виробництва високозольного паперу з концентрацією наповнювача більше 500 мг/дм3;

від виробництва середньозольних видів продукції з концентрацією наповнювача менше 500 мг/дм3;

від виробництва беззольних та малозольних видів продукції;

від виробництва продукції з використанням макулатури.

Для очищення І-ї групи стічних вод доцільна одноступенева схема (відстоювання) або двохступенева (І-й ступінь - відстоювання, ІІ-й - фільтрування через шар завислого осаду).

Метод механічного очищення ІІ-ї групи залежить від ступеня млива целюлози: (при ступені млива целюлози до 50?ШР доцільне відстоювання, більше 50?ШР - флотація).

Аналогічно для стічних вод ІІІ-ї групи (до 70?ШР - фільтрування, а більше 70?ШР - флотація).

Для ІV-ї групи рекомендується двохступеневе локальне очищення стічних вод (І-й ступінь - фільтрування у фракціонаторах; ІІ-й ступінь - відстоювання, флотація або фільтрування через шар завислого осаду).

На загальнозаводських очисних спорудах широко використовують відстоювання та фільтрування. На рис.8.1 показаний варіант очищення волокновмісних стічних вод.

1.1.1 Відстоювання

При відстоюванні відбувається гравітаційне осадження змулених речовин, які мають щільність більшу або меншу густини води. У першому випадку вони осідають на дно споруди, а в другому - спливають на поверхню рідини. На целюлозно-паперових підприємствах відстоювання використовують в локальних установках та на загальнозаводських очисних спорудах.

Ступінь очищення води при відстоюванні залежить від того, які фракції завису та наскільки повно виділені вони з води.

Кінетика процесу залежить від швидкості осідання завислих частинок. Слід розрізняти швидкість осідання завису в рідині, яка знаходиться в стані спокою, та в рідині, яка рухається. Швидкість осідання завису у воді, яка знаходиться в стані спокою, називається гідравлічною крупністю U, м/c (мм/c):

U=hц /tц, (1.1)

де hц - висота шару прояснюваної води в лабораторному циліндрі, мм;

tц - термін відстоювання, який відповідає необхідному ефекту очищення, с.

Рекомендовано використовувати циліндри висотою 500 мм і діаметром 125 мм.

До споруд, які працюють за принципом відстоювання, належать відстійники та пісковловлювачі.

Пісковловлювачі. Виробничі стічні води, що поступають на загальнозаводські очисні споруди не повинні вміщувати важких мінеральних домішок, здатних створювати відкладення в комунікаціях, викликати пошкодження механізмів, ускладнювати оброблення осадів з первинних відстійників.

Для виділення таких домішок (переважно піску), до очищення від більш легких органічних змулених речовин у відстійниках використовують пісковловлювачі.

У відповідності з нормативами пісковловлювачі повинні затримувати частинки піску та аналогічних домішок діаметром 0,15 мм (и = 13,2 мм/с) і більше.

За напрямком руху потоку стічної води пісковловлювачі поділяють:

на горизонтальні з прямолінійним та коловим рухом води (рис. 1.2а);

на ті, що аеруються

тангенціальні - з гвинтовим (обертово-поступальним) рухом води (рис.1.2 б, в).

Враховуючи кількість води, яка очищується, для картонно-паперових фабрик

Рис. 1.1 - Схема очищення волокновмісних стічних вод:

1.-.решітки-дробарки; 2 -- відстійники; 3 -- комплекс біологічного очищення; 4 -- усереднювачі;. 5-- аеротенки; 6 -- вторинні відстійники; 7 -- мікрофільтри; 8 -- фільтри з завантаженням; 9 -- градирня; 10-- пісковловлювачі; 11 -- відстійники

Рис. 1.2 - Схеми пісковловлювачів:

а - горизонтальний з коловим рухом води; б - той, що аерується;

в - тангенціальний; 1- осаджувальний жолоб; 2 - гідроелеватор; 3 - підведення стічної води; 4 - відведення стічної води; 5 - підведення води в гідроелеватор; 6 - відведення осаду; 7 - підведення повітря; 8 - підведення води для гідрозмивання піску; 9 - бункер для домішок, які спливають; 10 - аератори; 11 - рухомий водозлив; 12 - телескопічна труба; 13 - гвинт

Враховуючи кількість води, яка очищується, для картонно-паперових фабрик доцільно використовувати горизонтальні та тангенціальні пісковловлювачі, а для великих підприємств целюлозного профілю - ті, що аеруються.

У пісковловлювачах швидкість руху рідини повинна бути cталою, незалежно від коливань припливу стічних вод на очисні споруди. В іншому разі, при збільшенні швидкості вище допустимих меж, частинки розрахованої гідравлічної крупності не будуть затримуватись в пісковловлювачі, а при надмірному її зменшенні в спорудах будуть осідати легкі домішки органічного походження.

Швидкість в горизонтальних пісковловлювачах повинна бути в межах 0,15...0,3 м/с, а в тих, що аеруються, не більше 0,08...0,12 м/с.

Для переміщення осаду до піскових приямків в прямокутних пісковловлювачах використовують скребкові механізми різних типів, однак більш доцільно використовувати гідрозмивання піску.

Відстійники. Їх використовують для виділення із стічних вод змулених речовин будь-якого походження - мінеральних та органічних і будь-якої щільності. На целюлозно-паперових підприємствах поряд з сітчастими фільтрами вони є найбільш розповсюдженими апаратами локального очищення стічних вод. У системах загальнозаводських очисних споруд відстійники поділяють на первинні (перед подальшим фізико-хімічним або біологічним очищенням) і на вторинні та третинні (після кожного ступеня біологічного очищення).

В залежності від напрямку руху рідини відстійники поділяють на горизонтальні, радіальні та вертикальні. Радіальні - різновид горизонтальних відстійників.

Горизонтальні відстійники (рис. 1.3а) представляють собою продовгуваті, прямокутні в плані резервуари глибиною 1,5...4,0 м з приямком для збирання осаду, який зазвичай розміщується на початку споруди; осад зсовується в приямок за допомогою скребкового механізму.

Радіальні відстійники (рис.1.3б) мають в плані круглу форму діаметром від 18 до 54 м, глибина зони відстоювання від 3,1 до 5,7 м. На целюлозно-паперових підприємствах їх використовують як первинні відстійники та для очищення корувмісних стічних вод. вони мають найвищу одиничну продуктивність, їх економічність зростає зі збільшенням діаметра.

Вертикальні відстійники (рис.1.3в) мають в плані круглу форму та значно більшу глибину, ніж радіальні, а діаметр до 9 м. Як первинні вертикальні відстійники зустрічаються в целюлозно-паперових виробництвах рідко. На паперових та картонних підприємствах для локального очищення стічних вод використовують конусні масоуловлювачі різних типів (рис.1.3г). Конусні масоуловлювачі - це круглі, квадратні або прямокутні в плані резервуари з розвинутим конусним дном. Дно відстійника нахилене до горизонталі під кутом 45?.

Стічна вода подається зверху вниз через вертикальну центральну трубу та, потрапивши у відстійник, піднімається знизу вгору. Прояснена вода збирається у верхньому периферійному лотку, переливаючись через його краї. Шибером, який встановлений на вихідному отворі проясненої води у відвідний лоток, піднімають рівень води у відстійнику для видалення завису, що сплив, з поверхні стічної води. Для прояснення волокновмісних стічних вод паперового виробництва швидкість висхідного потоку води у відстійнику не повинна перевищувати 0,4 мм/с. Загальна ємність таких вловлювачів повинна бути у 80...100 разів більше, ніж хвилинна витрата стічної води, що надходить на очищення. Присутність у воді каоліну сприяє осадженню волокна. Ефект прояснення досягає 90...95%.

Гідродинамічна досконалість відстійників різних типів оцінюється коефіцієнтом використання об'єму проточної частини відстійника (?відс). Його величина залежить від низки чинників. Для типових конструкцій відстійників ?відс нормується: горизонтальних - 0,5; вертикальних - 0,35; радіальних - 0,45. Однак практика роботи відстійників показує, що вони можуть мати ?відс менше, ніж прийнято при проектуванні. Це пояснюється недосконалістю конструкції, порушенням технології будівництва та відхиленням від оптимального режиму.

Рис. 1.3 - Схеми основних типів відстійників:

а - горизонтальний; б - радіальний; в - вертикальний; г - конусний масоуловлювач системи Антуан; 1 - розподільний пристрій; 2 - пристрій для відведення домішок, які спливають; 3 - збірний пристрій; 4 - поличний блок; 5 - скребковий механізм; 6 - приямок для осаду; 7 - колодязь осаду; 8 - скребок для мулу; 9 - труба для відведення осаду; 10 - похилий щит

Використовують також спеціальні тонкошарові відстійники. Їх класифікують за формою перетину елементарних відстійних зон (трубчасті та поличні), за напрямком руху води та осаду - з прямоточною, протитечійною та перехресною схемами.

Пластини встановлюють під кутом до горизонту, достатнім для сповзання осаду; його величину визначають експериментально. Найбільша величина - 600.

Рис. 1.4 - Схеми тонкошарових відстійників:

а - прямоточна; б - протитечійна; в - перехресна; L, В - довжина і ширина поличного блоку; hЯр - висота яруса поличного блоку; І, ІІ - потоки відповідно води, яка очищується, та осаду

У відстійниках з прямотечійною схемою (рис. 1.4а) напрям руху води співпадає з напрямком руху осаду; з протитечійною схемою (рис.1.4б) - вода і осад рухаються в протилежних напрямках; у відстійниках з перехресною схемою (рис. 1.4в) вода рухається горизонтально, а осад сповзає по пластині зверху вниз. Найбільш ефективні протитечійна та, особливо, перехресна схеми. Високий ефект при протитечійній схемі пояснюється тим, що частинки осаду, що осідає, рухаються проти потоку води, яка подається на очищення, потрапляють у початкову суспензію, сорбують на собі додаткові часточки завису. Створення нових конструкцій тонкошарових відстійників та реконструкція існуючих споруд з використанням поличних блоків - найважливіший напрямок інтенсифікації роботи споруд механічного очищення.

1.1.2 Фільтрування

Фільтрування забезпечує очищення стічних вод від грубодисперсних домішок, волокна, смол, жирів. Існує безнапірне, напірне фільтрування та фільтрування від вакуумом.

Для уловлювання целюлозного волокна та наповнювачів із стічних вод целюлозно-паперового виробництва у внутрішньоцеховому очищенні використовують барабанні масовловлювачі з фільтруванням води через сукно або через сітку. Вони дешеві та зручні, але використовуються для очищення мало забруднених стічних вод, оскільки швидко засмічуються. Ефект очищення зазвичай не перевищує 60%.

Принцип роботи вакуум-фільтрів грунтується на фільтруванні води під вакуумом через сітку або шар волокнистого матеріалу. Вакуум, який створюється вакуум-насосом, складає 100...300 мм.рт.ст. Ефект очищення на вакуум-фільтрах залежить від концентрації та розміру волокон, ступінь очищення збільшується зі збільшенням розміру волокна і може досягати 95...98%. Найчастіше вакуум-фільтри використовують на целюлозних заводах.

Використовують фільтри “Вако” з фільтрувальним шаром, їх дія грунтується на фільтруванні води через сітку, яка безперервно рухається і на яку попередньо наноситься фільтрувальний (первинний) шар з волокнистої маси. Фільтри “Вако” та “Кінцле” технічно застаріли, але ще зустрічаються на підприємствах.

Найбільш сучасними та технічно досконалими є дискові вакуум-фільтри, які мають значно більшу площу поверхні фільтрування, ніж барабанні вакуум-фільтри, та менші габарити (рис.1.5).

Рис. 1.5 - Принципова схема дискового фільтру:

1 - сектори дисків; 2 - горизонтальний вал; 3 - вікна для установки секторів; 4 - поздовжні перетинки; 5 - зони; 6 - ванна; 7 - жолоб для осаду; 8 - спорски для змивання осаду

Процес фільтрування відбувається за рахунок вакууму, створеного в порожнині диска (Р = 0,03...0,045 МПа).

Вал з дисками монтується у ванні, куди подається очищувана вода, змішана з целюлозним волокном, призначеним для створення намивного шару (Свол=5...8 г/дм3). Без підшару фільтр працює малоефективно. Підшар може використовуватись з рекуперацією. Бажано використовувати як підшар свіжорозмелену до 30...40?ШР целюлозу. Однак можна використовувати й розпущений та розмелений брак, відходи сортувалок, сучкову масу.

Присутність у стічній воді наповнювача та волокна деревної маси призводить до швидкого забивання фільтрувальних сіток та до зменшення виробничої потужності фільтра. Тому такі фільтри використовують для очищення стічних вод від виробництва чисто целюлозних та малозольних паперів при ступені млива маси не вище 50?ШР.

Рис. 1.6 - Схема сітчастого фільтра:

1 - вхідний канал; 2 - вхідний патрубок; 3 - барабан, покритий фільтрувальними елементами; 4 - бункер; 5 - робоча камера; 6 - труба з розбризкувачами; 7 - водозлив; 8 - канал фільтрату

В системі локального очищення корувмісних стічних вод використовують сітчасті фільтри (рис.1.6). Це - барабанні сітки та мікрофільтри. Їх можна також використовувати в схемі загальнозаводських очисних споруд перед фільтрами з зернистим завантаженням, як захисну споруду.

Барабанні сітки оснащуються робочими сітками з розмірами вічок від 0,30,3 до 0,50,5 мм, мікрофільтри від 0,04 до 0,07 мм.

Мікрофільтри обертаються та промиваються безперервно, а барабанні сітки - періодично, по мірі засмічення.

Сита та фракціонатори. Основна частина очисного обладнання, яке працює за принципом седиментації, фільтрування, флотації, відрізняється тим, що при локальному очищенні стічних вод картонно-паперових виробництв затримується як велике волокно, так і дрібне з домішками неволокнистого характеру. При високому відсотковому вмісті дріб'язку в осаді його повернення у виробництво може викликати збільшення концентрації дрібного завису в обіговій воді, збільшення слизоутворення, погіршення водовіддавання маси на машині, забивання сіток і сукон та, як наслідок, зниження продуктивності папероробного обладнання і погіршення якості продукції.

Рис. 1.7 - Принципова схема фракціонатора:

1 - форсунка; 2 - сітковий фільтрувальний елемент

В такому випадку слід використовувати двохступінчату систему очищення стічної води з використанням на першому ступені очисного обладнання для вибіркового уловлювання крупного волокна. Для цього можуть бути використані струминні фракціонатори та сита (рис. 1.7 та 1.9).

У фракціонаторі (рис. 1.7) стічна вода під тиском 80...100 кПа, попередньо закручена у форсунці, подається на вертикально розміщений сітчатий фільтрувальний елемент, який відділяє від води крупну фракцію завису, яка містить в основному якісне волокно. У воді, яка пройшла фільтрування, залишається дрібна фракція завису, яка складається з дрібного волокна та тонкодисперсних забруднень неволокнистого характеру. Як фільтрувальний елемент використовують синтетичні сітки, їх номер визначається експериментально в залежності від складу завису у воді.

Фракціонатори доцільно використовувати для локального очищення стічних вод картонно-паперових виробництв, які переробляють макулатуру (рис. 1.8) але можливі варіанти їх використання при очищенні води після сукномийок та ін. Другий ступінь очищення може здійснюватися відстоюванням води з обов'язковим відділенням повітря або флотацією.

Рис. 1.8 - Схема встановлення фракціонатора для очищення стічних вод лінії облагородження макулатури:

1 - збірник відходів; 2 - фракціонатор; 3 - деаератор; 4 - відстійник; 5 - ущільнювач осаду; 6 - збірник проясненої води

Гідросито фірми "Дорр-Олівер" (рис.1.9) просте за конструкцією, компактне, продуктивне. Для фільтрування використовується сітка колосникового типу. Воду, яка очищується, під тиском 150...350 кПа подають на сітку, зігнуту дугою, через сопла так, щоб струмінь був направлений тангенціально до сітки.

Рис. 1.9 - Схема сита:

а - загальний вигляд;

б - поперечний розріз;

1 - сопло для подачі води; 2 - сітка; 3 - зона проясненої води; 4 - зона крупного завису (волокна)

Крупний завис (волокно) залишається на поверхні сітки та поступово сповзає донизу. Дрібний завис разом з водою проходить крізь сітку.

Фільтрування із закупорюванням пор фільтрувальної перегородки використовують у фільтрах із завантаженням, зокрема із зернистим.

Завантаження фільтра - це штучно створена пориста структура з різних або однакових за своєю природою та властивостями поверхні, гранулометричному складу та щільності фільтрувальних матеріалів.

На целюлозно-паперових підприємствах фільтри з зернистим завантаженням використовують в схемах загальнозаводських очисних споруд для доочищення стічних вод після біологічного та фізико-хімічного очищення.

Процес очищення води від завису у зернистому завантаженні розглядається як результат двох процесів, які перебігають одночасно:

прилипання частинок завису до поверхні зерен фільтрувального матеріалу та до забруднень, які прилипли раніше;

їх відриву під дією гідродинамічного потоку рідини.

У результаті перебігу цих процесів відбувається просування фронту забруднень вглиб фільтрувального шару. По мірі досягнення граничного шару, настає момент погіршення якості фільтрату.

Час, протягом якого завантаження здатне очищувати воду до заданого ступеня, називається часом (терміном) захисної дії завантаження tз.

Зернисті завантаження за щільністю матеріалу бувають важкі та легкі. На целюлозно-паперових підприємствах знайшли використання завантаження тільки з кварцевого піску (можна використовувати антрацит, керамзит та ін., а з легких плаваючих завантажень - пінополістирол).

За величиною зерен завантаження поділяються на:

дрібнозернисті (d = 0,2...0,4 мм);

середньозернисті (d = 0,4...0,8 мм);

крупнозернисті (d = 0,8...1,5 мм);

підтримуючі (d = 2,0...16 мм).

Фільтри бувають одношарові та багатошарові. В одношарових завантаження складається із зерен одного матеріалу та вкладене у фільтрах з важким завантаженням зі зменшенням крупності зерен знизу вверх, а в фільтрах з плавуючим завантаженням - зверху вниз (рис.8.10 а).

Завантаження багатошарового фільтру (рис. 8.10б) складається з декількох шарів різних матеріалів, які вкладені із зменшенням щільності і збільшенням розмірів зерен знизу вгору.

За швидкістю фільтрації розрізняють фільтри:

повільні (v = 0,5...5,0 м/год);

швидкі (v = 5,0...25 м/год);

надшвидкі (V > 25 м/год).

Найбільшого розповсюдження набули швидкі та надшвидкі фільтри відкриті і закриті.

Для доочищення стічних вод після біологічного очищення використовують зернисті фільтри з важким завантаженням з кварцевого піску, одношарові, в яких фільтрування йде в напрямку зменшення крупності завантаження, які називають контактними освітлювачами (рис.1.10 в). Вони аналогічні фільтрам з багатошаровим завантаженням.

Рис. 1.10 - Схеми фільтрів із зернистим завантаженням:

а - одношарового з завантаженням, що плаває; б - багатошарового;

в - контактного освітлювача; 1 - розподільна кишеня; 2 - корпус; 3 - фільтрувальне завантаження; 4 - утримуючі ґрати; 5 - дренажна система; 6 - розподільна система промивної води; 7 - жолоб для відводу фільтрату і промивної води; І, II, III, IV - відповідно потоки води: що очищається, очищеної, промивної, забрудненої промивної

1.1.3 Флотація

Флотаційний метод очищення стічних вод грунтується на спливанні частинок завису на поверхню внаслідок дії підйомної сили найдрібніших бульбашок повітря. При цьому необхідно враховувати явище змочування, яке визначається інтенсивністю взаємодії між молекулами речовин, які знаходяться в різних фазах. Ступінь змочування рідиною твердої поверхні характеризується величиною крайового кута змочування ?, який залежить від величини поверхневого натягу на межі фаз. При ? = 00 буде повне змочування, а при ? = 180? - гіпотетичний випадок повного незмочування. Якщо змочувальна рідина - вода, то в першому випадку поверхня є гідрофільною, а в другому - гідрофобною.

Для полегшення процесу флотації треба надати завислим у воді частинкам якомога більшу гідрофобність. При флотації використовують гідрофобізуючі речовини (колектори) або піноутворювачі, роль яких полягає в утримуванні на поверхні піднятих з бульбашками повітря завислих частинок.

У практиці целюлозно-паперового виробництва цю роль відіграють речовини, які містяться в спеціальному клеї, а також в самих стічних водах. Позитивний вплив на процес флотації має також добавка вапна, активованого силікату натрію, поліакриламіду.

Склад водного розчину клею кг/м3: тваринний клей - 10...20; каніфоль - 0,3...0,5; 37% розчин NаОН - 0,05...0,1; глинозем - 0,4...0,65; 30% розчин формаліну - 0,4.

Флотаційні уловлювачі бувають двох типів: відкриті та закриті. У відкритих масовловлювачах стічна вода, яка поступає, повинна подаватися під тиском 1,25...2 атм. для інтенсифікації утворення бульбашок, стічну воду попередньо насичують повітрям. Скоп з поверхні води безперервно видаляється скребковим транспортером в приямок. Флотаційні уловлювачі розраховані на продуктивність 45, 60, 90 м3/год та більше. Час перебування води в уловлювачі - 10...15 хв.

При очищенні стічних вод целюлозних паперів (без наповнювачів) або картону з ТММ ефективність уловлювання волокна досягає 95...98%. Клей при цьому можна не використовувати.

За наявності каоліну або дефібрерної деревної маси (білої) ефект очищення знижується до 80...83% (при додаванні клею).

В масоуловлювачах закритого типу вода поступає під атмосферним тиском, а в середині самого масоуловлювача створюється вакуум. Скоп з поверхні води безперервно відсмоктується соплом, а прояснена вода видаляється самоплином. Перевага установок закритого типу - більша компактність, а недолік - закритий резервуар, який погано очищувати, що погіршує експлуатацію.

Розділення суспензій в полі відцентрових сил

Метод знайшов широке використання в очищенні стічних вод, оскільки дозволяє значно інтенсифікувати процес очищення. На целюлозно-паперових підприємствах його поки використовують лише в основному виробництві та в обробленні осадів стічних вод, де використовують центрифуги для зневоднення волокнистого осаду.

Очищення проводять у напірних і відкритих гідроциклонах та рідше в осаджувальних центрифугах. В гідроциклонах відцентрові сили виникають в потоці, що обертається, який введений тангенціально, в центрифугах - в потоці, який закручується ротором, що обертається. Ці сили можуть в сотні і тисячі разів переважати сили тяжіння, які діють на завислі частинки, а це набагато збільшує швидкість відділення завису.

Напірні гідроциклони використовують для відокремлення води від агрегативно-стійких зависів, не здатних руйнуватись під дією сильно турбулізованого потоку рідини, з щільністю, що відрізняється від щільності рідкої фази. Діаметр гідроциклонів - 25...500 мм, швидкість потоку води на вході - до 20 м/с.

У відкритих гідроциклонах величини відцентрових і гравітаційних сил, які діють на окремі частинки завису, розмірні і це ставить їх між відстійниками і напірними гідроциклонами. Швидкість води на вході - 0,3...0,5 м/с.

Продуктивність одиниці об'єму відкритого гідроциклону значно менша, ніж напірного, однак відкриті гідроциклони, які мають значно більші розміри (діаметр 2...10 м) мають більшу пропускну здатність, особливо багатоярусні відкриті гідроциклони (рис.1.11). В них реалізується принцип тонкошарового розділення в результаті введення в робочий об'єм гідроциклону конічних діафрагм і утворення окремих ярусів з малою висотою шару води.

Рис. 1.11 - Схема відкритого багатоярусного гідроциклона:

1 - водозбірний лоток; 2 - напівзаглибна дошка; 3 - водозлив з тонкою стінкою; 4 - яруси; 5 - конічні діафрагми; 6 - випускання проясненої води; 7 - щілина для відведення осаду; 8 - аванкамери для розподілу стічної води по ярусах; 9 - труби, що відводять плаваючі домішки з ярусів; 10 - лійки для збору плаваючих домішок; 11 - щілина для впуску стічної води з аванкамери в яруси

Осаджувальні центрифуги безперервної і періодичної дії слугують для очищення виробничих стічних вод від дрібнодисперсних забруднень з гідравлічною крупністю 0,01...0,2 мм/с. Процес центрифугування досить енергоємний і тому рекомендується застосовувати при невеликих витратах стічних вод, які обробляються (20...100 м3/год).

1.2. Фізико-хімічні методи очищення

Хімічні та фізико-хімічні методи очищення стічних вод різноманітні. При їх певному поєднанні можна очистити воду будь-якої забрудненості до бажаного ступеня чистоти. Обмеження на використання цих методів очищення визначається переважно економічними чинниками.

До числа фізико-хімічних методів очищення, які найбільш широко застосовуються на практиці, належать нейтралізація, десорбція, коагуляція, адсорбція, іонний обмін, окислювальні та мембранні методи.

Використання екстракції, ректифікації, кристалізації в практиці роботи целюлозно-паперових підприємств обмежено економічними показниками.

1.2.1 Змішування і нейтралізація стічних вод

Для очищення стічних вод важливо встановити, що більш доцільне: цехове чи загальнозаводське очищення стоків. При цьому слід врахувати, що очищення концентрованого стоку економічніше, ніж розбавленого. Але іноді змішування стоків призводить до їх взаємного знешкодження (зливання лужних та кислих вод, або вод, що містять окисники та відновники, якщо при зливанні стічних вод утворюються малорозчинні сполуки).

Взаємна нейтралізація. Якщо кислотність кислого стоку дорівнює г·екв/м3 (мг-екв/дм3) з добовою витратою m м3, лужність лужного стоку b г·екв/м3(мг-екв/дм3) з добовою витратою n м3, то для повної взаємодії нейтралізації повинна здійснюватись умова: ·m = b·n.

При нейтралізації стічних вод взаємним змішуванням потрібно враховувати можливість виділення шкідливих газів та утворення осадів. У випадку виділення шкідливих газів вони повинні знешкоджуватись до норм, що не перевищують ГДК в повітрі робочої зони, а при випаданні осадів в схемі установки після змішувача потрібно передбачити відстійники з часом відстоювання не менше 1,5 години.

Реагентна нейтралізація. Для нейтралізації кислих стоків використовують гашене та негашене вапно, іноді технічну аміачну воду. NaОН та Nа2СО3 використовують лише в тому випадку, якщо вони є відходами цього виробництва внаслідок їх високої ціни. Використовують й інші місцеві відходи: крейду, вапно, лужний шлам, відпрацьовані луги.

Для нейтралізації лужних стоків найчастіше використовують технічну сірчану кислоту та кислі гази, які містять СО2, SО2, NО2, N2О3. Нейтралізаційний реагент повинен бути дешевим, не дефіцитним, не утворювати зі стоками нових шкідливих газів і осадів.

Реакція нейтралізації відбувається дуже швидко. Осад (якщо він утворюється) відокремлюють у відстійниках, прояснена нейтралізована вода використовується в обігових циклах або скидається в каналізацію.

Нейтралізація шляхом фільтрації води. Для нейтралізації кислих стоків можуть використовуватися фільтри з завантаженням нейтралізуючих матеріалів: вапно і мармур (СаСО3), доломіт (СаСО3·МgСО3) та обпалений магнезит (МgО) (найбільш ефективний). Оптимальна крупність зерен 1…2 мм.

1.2.2 Окислювально-відновні процеси

Для очищення стічних вод використовуються окислювально-відновні процеси, які поділяються на хімічні, термоокислювальні, електрохімічні, біохімічні, які пов'язані з життєдіяльністю мікроорганізмів (див. розд.1.3).

Найбільш широкого розповсюдження набули методи, які знешкоджують шкідливі для водоймищ відновники.

Щоб встановити оптимальні умови проведення процесу, необхідно провести експериментальні дослідження, які повинні визначити:

- найбільш придатний окисник;

- швидкість процесу;

- вплив на швидкість процесу рН та каталізаторів (MnO2, CuО, Fе(ОН)3);

- оптимальну дозу реагентів.

На окислювально-відновних процесах грунтується низка методів очищення та знешкодження стічних вод: спалювання, аерація, хлорування, використання інших окисників, іноді - відновників.

При очищенні природних вод окислювально-відновні процеси проводять з метою усунення з води запаху, присмаку, зменшення забарвлення, знезараження.

Для очищення промислових стічних вод, крім дезодорації, велике значення має окислювання органічних речовин, здатних споживати кисень при попаданні у водоймище.

Хімічні методи. Як окисники використовують кисень повітря (з каталізатором), хлор, хлорне вапно (Са(ОСl)2), діоксид хлору (СlО2), гіпохлорити, озон, пероксид водню та інші.

Загальним недоліком використання хлору і його сполук для очищення стічних вод, які містять органічні речовини, є можливість утворення досить токсичних хлорорганічних сполук, які майже не підлягають біохімічному окисленню і здатні концентруватися в харчових ланцюгах водних біоценозів.

З урахуванням цього, перевага надається використанню як окислювачів кисню, озону, пероксиду водню.

Озон для оброблення води одержують на місці із атмосферного повітря дією на нього “тихого” (тобто без утворення іскор) електричного розряду в озонаторах. Озонатори - це апарати з вмонтованими (за типом теплообмінника) трубками з нержавіючої сталі, всередині яких і відбувається розряд коронного типу при змінному струмі напругою 8000…10000 В.

Рис. 1.12 - Схема установки для озонування води:

1 - фільтр для очищення повітря від пилу; 2 - компресор; 3 - охолоджувач; 4 - змійовики охолодної води; 5 - осушувальний адсорбер; 6 - генератор озону (озонатор); 7 - введення в озонатор охолодної води; 8 - виведення охолоджувальної води; 9 - контактний резервуар для змішування оброблюваної води з озонованим повітрям; 10 - фільтросні пластини для розподілу озонованого повітря

Схема установки озонування води представлена на рис. 1.12. При одержанні і використанні озону необхідно дотримуватися ГДК в повітрі виробничих приміщень.

До термоокислювальних методів знешкодження стічних вод належать парофазне окислення (спалювання в печах), парофазне каталітичне окислення і рідиннофазне окислення (“мокре” спалювання). Всі вони грунтуються на окисленні при підвищеній температурі.

Найбільш радикальним методом знешкодження стічних вод є “мокре” спалювання, яке грунтується на тому, що при високій температурі та тиску речовини активно окислюються киснем повітря. Процес взаємодії проводять або до повного окислення органічних речовин з утворенням СО2 та Н2О, або до проміжних продуктів з метою їх утилізації.

Відносно невелика кількість стічних вод може спалюватися в топках з наступною утилізацією тепла, як це робиться при регенерації чорних щолоків сульфатцелюлозного виробництва.

Схема компонування топки з котлом - утилізатором наведена на рис. 1.13.

Рис.1.13 - Спалювання промислових стічних вод з утилізацією тепла:

1- топка для спалювання; 2- паропідігрівач; 3 - паровий котел; 4 - водяний економайзер; 5- димова труба; 6 - димосос; 7 - зольна вагонетка; 8 - мазутна форсунка; 9 - форсунка стічних вод; 10 - резервуар; 11- насос

До електрохімічних окислювально-відновних методів знешкодження домішок належить анодне окислення та катодне відновлення. Ці процеси ведуться в електролізерах з електродами з графіту або інших електролітичних нерозчинних матеріалів.

Анодне окислення використовується для знешкодження цианідів, сульфід-іонів, фенолів; катодне відновлення - для очищення стічних вод від іонів важких металів, які осідають на катоді та можуть бути повернуті у виробництво.

Основний недолік цього методу - великі витрати електроенергії.

1.2.3 Десорбція летких домішок

Рис. 1.14 - Схема очищення стічних вод від розчинених газів аерацією:

1 - тарілчастий апарат; 2 - насадковий апарат; 3, 4 - насоси для абсорбенту; 5 - насос подачі стічної води; 6 - вентилятор

Стічні води нерідко бувають забруднені леткими неорганічними та органічними домішками: Н2S, ММ, SО2, NН3, СS2 та ін. Рушійною силою процесу десорбції розчиненого газу є різниця парціальних тисків газу у воді і над нею. Десорбція летких речовин зі стічних вод здійснюється при продуванні розчину повітрям (аерація), обробленні водяною парою (евапорація), азотом, топковими чи іншими газами. Процес може проводитися в тарілчастих, насадкових і розпилюючих апаратах. Ступінь десорбції летких речовин зі стічних вод збільшується з ростом температури газорідинної суміші, коефіцієнта масовіддачі та поверхні контакту фаз. Десорбована речовина направляється на уловлювання абсорбаційними або адсорбційними методами або на знешкодження методом каталітичного окислення.

На рис. 1.14 показана схема очищення конденсатів випарних цехів сульфатцелюлозного виробництва від сірководню та метилмеркаптану.

Сіркувмісні гази, які десорбувались в тарільчастому апараті, поступають в насадковий аппарат, де зрошуються лужним розчином, який потім надходить в систему регенерації щолоків.

1.2.4 Коагулювання

Механізм очищення води. Застосування методу коагулювання найбільш ефективне для видалення з води колоїдно-дисперсних частинок (10-7…10-5 см або 1…100 ммк). Для колоїдних розчинів на поверхні частинок характерне утворення подвійного електричного шару внаслідок адсорбції або дисоціації і виникнення елект-ричного потенціалу (? - потенціалу). Він є дуже важливим показником стійкості колоїдних розчинів.

Щоб викликати коагуляцію колоїдних частинок, необхідно зменшити величину ? - потенціалу до критичного значення (до 30 мВ), що може бути досягнуто додаванням іонів, які мають заряд, протилежний за знаком заряду колоїдних частинок. При цьому, згідно принципу Шульце-Гарді, коагулююча дія одно-, двох- та трьохвалентних іонів знаходиться в співвідношенні 1 : 20 : 100. Для іонів однієї й тієї ж валентності коагулююча дія підсилюється при збільшенні іонного радіуса (наприклад, від літію до цезію).

При коагулюванні золів важливе значення має явище взаємодії електролітів між собою, які підсилюють коагулюючу дію (синергізм) чи послаблюють її (антагонізм електролітів).

При визначенні оптимальних доз коагулянтів та порядку їх введення слід враховувати явище звикання, яке полягає в тому, що при додаванні електроліту частинами ефект коагулювання може відрізнятися від ефекту, викликаного одноразовим додаванням тієї ж кількості електроліту, або у бік послаблення (позитивне звикання), або у бік посилення (негативне звикання).

Рис. 1.15 - Схема утворення пластівців при коагулюванні:

1 - великі частки (волокно); 2 - частки гідроксиду, утвореного коагулянтом; 3 - сорбовані частки (лігнін); 4 - вода

Колоїдні частинки забруднень, які присутні в природніх і стічних водах, зазвичай заряджені негативно, а тому як коагулянти використовуються солі з багатовалентними катіонами.

Механізм дії коагулянтів полягає в наступному: утворення золів гідроксидів багатовалентних металів, утворення агрегатів сітчастої структури, що має величезну активну поверхню. Одночасно відбуваються процеси сорбції дрібних колоїдних частинок, які присутні у воді (наприклад, лігніну) на поверхні частинок гідроксиду, а також процес сорбції самого гідроксиду на поверхні більш крупних частинок суспензії (наприклад, волокна) та утворення так званих “клейових містків”, які з'єднують частинки завису (рис. 1.15).

У результаті такої взаємодії утворюються врешті решт пластівці, які випадають в осад, і які є комплексом гідроксиду, різних домішок і самої води. Пластівці утворюють своєрідний сітчастий фільтр, який захоплює при осадженні чи флотації змулені частинки, що містяться в стічних водах.

Швидкість формування пластівців збільшується при збільшенні температури води та перемішуванні.

Заключна стадія коагуляції - втрата агрегативної стійкості і осідання пластівців.

Використання коагулювання в ЦПП. Волокновмісні стічні води. Швидкість осідання волокна невелика, тому для очищення волокновмісних стічних вод використовують коагулювання. Електрокінетичний потенціал змулених частинок відносно невеликий, і коливається в межах від - 4,1 до - 21,4 мВ.

При підборі оптимальних доз коагулянту необхідно враховувати й те, що стічні води ЦПВ містять Аl2(SО4)3 в кількості, необхідній для процесів проклеювання паперу і картону та формування листа на сітці паперо- чи картоноробної машини.

Коагулювання збільшує швидкість осідання змулених частинок в 1,5…2 рази.

Щолоковмісні стічні води. Основним компонентом щолоковмісних стічних вод сульфатцелюлозного виробництва, що видаляються при коагулюванні, є лужний лігнін, який надає воді коричневого забарвлення; переводиться лігнін з розчину в осад у кислому середовищі. Саме тому оптимальна зона коагуляції знаходиться при знижених значеннях рН (при використанні Аl2(SО4)3 - в області рН 4,5…5,5).

Хімічне очищення щолоковмісних стічних вод сульфатцелюлозного виробництва методом коагулювання дає особливо гарні результати при комбінуванні його з біологічним очищенням. При біологічному очищенні зменшується вміст сполук, які легко окислюються, а лужний лігнін, який надає воді темного забарвлення, майже не руйнується. При хімічному обробленні коагулянтами, в першу чергу, видаляється лужний лігнін, а вміст низькомолекулярних сполук, які легко окислюються, істотно не зменшується.

Взаємне розташування хімічного та біологічного очищення може бути різним, і має позитивні та негативні сторони. Так, проведення хімічного очищення після біологічного має такі переваги:

значно зменшуються витрати коагулянтів, внаслідок чого зменшується концентрація розчинених речовин у проясненій воді;

значно зменшується кількість утвореного шламу, а отже і необхідний об'єм осадонакопичувачів.

Проведення хімічного очищення до біологічного також має переваги: зі стічних вод видаляється біологічно неокислений лігнін і смоли, які сприяють піноутворенню в аеротенках.

Кислі стічні води сульфітцелюлозного виробництва, які містять лігносульфоновий комплекс, дуже важко піддаються очищенню коагулюванням. У цьому випадку як коагулянти можна використовувати розчинні поліелектроліти.

Коагулянти та реагенти, що сприяють коагуляції. Як коагулянти використовуються мінеральні солі багатовалентних катіонів, що гідролізуються.

Сірчанокислий алюміній (Аl2(SО4)3·18Н2О) - найбільш розповсюджений коагулянт. Технічний глинозем вміщує близько 30% безводного Аl2(SО4)3. сульфат алюмінію гідролізується з утворенням Аl(ОН3), мінімальна розчинність якого знаходиться в області рН 6,5…7,5.

Оксихлорид алюмінію (Аl2(ОН)5Сl) одержують розчиненням свіжевисадженного гідроксиду алюмінію в розведеній соляній кислоті і випарюванням одержаного розчину. Він має низку переваг поряд з Аl2(SО4)3:

вміст алюмінію в товарному продукті в 3 рази більший, ніж в очищеному сульфаті алюмінію;

при використанні оксихлориду менше зростає солевміст проясненої води;

оксихлорид алюмінію в 6 разів менше знижує лужність води, що дозволяє

одержувати воду з позитивним індексом стабільності без подальшого оброблення вапном.

Солі заліза. Переважно використовують FеСl3 та залізний купорос (FеSО4). Повнота гідролізу тим вища, чим менше добуток розчинності гідроксидів, що утворюються. Найкращі результати дає змішаний коагулянт, який містить Аl2(SО4)3 і FеСl3 в співвідношенні 1:1.

Вапно є дешевим і доступним коагулянтом. Його одержують випалом вапняку, крейди або доломіту за реакцією:

СаСО3 СаО + СО2^ СаО + Н2О Са(ОН)2

Розчинність оксиду кальцію у воді невелика - 0,123% за масою або 44мг-екв/дм3 при 20?С, при підвищенні температури розчинність ще зменшується. Тому використовують суспензію - вапняне молоко.

Допоміжні реагенти, які сприять позитивному впливу на процеси утворення й осадження пластівців, називають флокулянтами.

Активована кремнієва кислота. Використовується у вигляді коллоїдного розчину (золя) SіО2, який дозується у воду як добавка до коагулянту. Він готується з рідкого скла - силікату натрію хNа2О·уSіО2·zН2О його розбавленням, нейтралізацією та знову розбавленням. Такий золь може зберігатися 2…3 тижні. При додаванні золя активованого силікату до стічної води з рН 4,5…5 утворюються пластівці гелю, які сприяють осіданню або флотації змулених речовин.

Він використовується для уловлювання волокна і каоліну зі стічних вод паперового виробництва на масоуловлюючих установках. Максимальний ефект досягається в присутності підвищеного вмісту алюмінію у воді, що очищується.

Колоїдні частинки SіО2 мають негативний заряд. Додавання активованої кремнієвої кислоти збільшує швидкість осідання в 2…3 рази; ефект прояснення по волокну досягає 95…99%. У значній мірі видаляється і каолін.

Поліакриламід (ПАА). Чистий ПАА має формулу

- Н2С - СН - СН2 - СН - n

¦ ¦

СОNН2 СОNН2

Технічний продукт є сополімером аміду та солей акрилової кислоти і випускається у вигляді 7…9% гелю, який твердне при температурі трохи нижче 0?С. При розчиненні гелю у воді утворюється колоїдний розчин, який має властивості флокулянта і може використовуватися як разом з коагулянтом, так і самостійно. У воду додаються сильно розбавлені золі ПАА (0,1%), оскільки більш концентровані мають високу в'язкість. Його вводять після коагулянту в дозі 0,3…3% від загального вмісту завислих і колоїдних речовин у воді.

Дозу ПАА нерідко встановлюють в залежності від дози коагулянту. Л.А. Кульський рекомендує використовувати ПАА в кількості 5…10% від дози коагулянту при розрахунку на безводний АІ2(SО4)3. Л.А. Мазінг для очищення стічних вод сульфатцелюлозного виробництва сульфатом алюмінію рекомендує вводити 10…20% ПАА від дози коагулянту, розрахованої на Аl2О3. Найчастіше оптимальна доза ПАА визначається методом пробного коагулювання для кожного конкретного випадку.

ПАА сприяє підвищенню міцності пластівців і прискорює їх осадження.

Визначення оптимальної дози коагулянту. Розглянемо приклад коагулювання негативно заряджених частинок коагулянтом, який містить багатовалентні катіони . По мірі зростання концентрації електроліту Сел, або дози коагулянту (рис.8.16) буде послідовно відбуватися:

зниження ?-потенціалу до критичної величини внаслідок процесів адсорбції й іонного обміну на поверхні частинок;

коагулювання (1-ша зона) внаслідок зниження ?-потенціалу до величини нижче критичної;

явище перезарядження, викликане надлишковою адсорбцією катіонів алюмінію на поверхні частинок, яке супроводжується відсутністю коагулювання;

коагулювання (ІІ-га зона), викликане стисканням диффузійного шару в результаті підвищення концентрації електроліту.

Для економії коагулянту коагуювання доцільно проводити в першій зоні, а не в другій.

Для наближеного розрахунку дози коагулянту при хімічному очищенні природних вод запропоновані емпіричні формули. При використанні як коагулянту сірчанокислого алюмінію

для каламутних вод, (1.1.)

для забарвлених вод, (1.2.)

де Дк - доза коагулянту, в розрахунку на безводний Al2 (SO4 )3, мг/дм3;

М - вміст у воді змулених речовин, мг/дм3;

К - кольоровість води, в градусах платино-кобальтової шкали.

Рис. 1.16 - Зміна ?-потенціалу негативно заряджених частинок в залежності від дози коагулянту (зони коагулювання заштриховані)

При використанні інших коагулянтів дози, одержані розрахунком за формулами (1.1) і (1.2), слід домножити на коефіціент, який дорівнює відношенню еквівалентної маси коагулянту, який використовується, до еквівалентної маси Al2(SO4)3, яка дорівнює 57.

Внаслідок того, що на процес коагулювання при очищенні стічних вод впливають різні чинники, такі, що важко кількісно врахувати, то для уточнення дози коагулянту в лабораторних умовах проводять пробне коагулювання.

Електрохімічне коагулювання. Недоліком використання коагулянтів є підвищення вмісту розчинних електролітів в очищеній воді, і він є особливо суттєвим при організації на підприємствах замкнутих циклів обігу води, оскільки необхідність виводити накопичені в обіговій воді електроліти істотно ускладнює і робить дорожчою схему установки водоочищення. Тому приділяється увага безреагентним електро-хімічним методам коагулювання, які грунтуються на пропусканні води між алюмінієвими або залізними пластинами, підключеними до полюсів джерела постійного струму.

Рис. 1.17 - Електролізер для анодного розчинення алюмінію чи заліза при електрохімічному коагулюванні:

1 - надходження води; 2 - пластини алюмінію чи заліза; 3 - вихід води

В результаті анодного розчинення металів та наступної взаємодії катіонів, що утворюються з лужними сполуками води, що очищується, утворюються пластівці гідроксидів алюмінію або заліза, які забезпечують ефект очищення.

Анодне розчинення у воді 1 г алюмінію еквівалентне введенню 6,3 г Аl2(SО4)3, а розчинення 1 г заліза - введенню 2,9 г FеСl3 та 3,6 г Fе2(SО4)3. Теоретична витрата енергії для розчинення 1 г алюмінію 12 Втгод, а 1 г заліза - 2,9 Втгод. Фактична витрата електроенергії більша через витрати енергії на нагрівання води, подолання опору окисної плівки, що утворюється на поверхні металу та ін.

Рис. 1.18 - Електролізер для анодного розчинення алюмінію чи заліза при електрохімічному коагулюванні:

1 - надходження води; 2 - пластини алюмінію чи заліза; 3 - вихід води

Очищення води досягається пропусканням води через електролізери - резервуари прямо-кутного поперечного перерізу, де знаходяться вертикально встанов-лені або такі, що повертаються листи алюмінію або заліза (рис.1.18).

Щоб уникнути дотикання, яке призведе до замикання струму, суміжні листи металу розділяють прокладками з діалектрика (гума, текстоліт). Воду в електролізер подають знизу або збоку, а відводять за допомогою збірних лотків, розташованих у верхній частині електролізера.

Рекомендуються наступні умови ведення процесу:

щільність струму - не більше 10 А/м2;

відстань між пластинами не більше 20 мм;

швидкість руху води між електродами не менше 0,5 м/с;

періодична переполюсовка електродів або їхнє обертання.

Метод ефективний для оброблення стічних вод, що містять емульговані частинки мастил, жирів та нафтопродуктів, фосфати, хромати.

Нині розроблюються апарати, які дозволяють використовувати стружку та інші металеві відходи. Витрати металу і значне споживання електроенергії дозволяють використовувати цей метод лише у відносно невеликих установках.

Обладнання для очищення води коагулюваням включає пристрій для приготування розчинів реагентів та їх дозування, а також пристрої, в яких відбувається утворення пластівців та їх наступне відокремлення від водної фази.

Пластівці від водної фази можна відокремити відстоюванням, центрифугуванням, фільтрацією. При відстоюванні використовуються горизонтальні, радіальні та вертикальні відстійники, але найбільш розповсюдженими є прояснювачі, які мають більш високу продуктивність, ніж відстійники.

Прояснювачі поділяються на дві групи: прояснювачі відстійного типу, із завислим осадом та контактні (піщані фільтри спеціальної конструкції).

Для завантаження контактних прояснювачів при очищенні стічних вод паперового виробництва використовують наступний гранулометричний склад зерен піску:

Шар знизу вгору	1	2	3	4	5	6	7
Розмір зерен, мм	64…32	32…16	16…8	8…4	4…2	2…1	1…0,5
Висота шару, мм	100	150	150	150	250	1200	500

1.2.5 Адсорбція та іонний обмін

Цей метод знаходить все більш широке використання при очищенні стічних вод целюлозно-паперових виробництв у зв'язку з переходом підприємств на замкнуту систему водовикористання. Ці методи мають низку переваг поряд з коагуляційним:

не утворюються шлами;

швидкість очищення вища;

апаратурне забезпечення простіше;

не потрібне безперервне дозування реагентів;

можливість повної автоматизації установок.

Серед різних видів сорбентів вигідно вирізняються іоніти, оскільки їх можна регенерувати та багаторазово використовувати. Їх недолік - висока вартість та витрата реагентів на регенерацію. Крім того, в процесі іонного очищення утворюються висококонцентровані розчини, яким потрібно знаходити використання. Існують нерегенераційні та регенераційні сорбенти. До перших належать шлам, вугілля, кокс, вугільний та коксовий пил. Деякі з них за даними дослідників можуть при очищенні стічних вод целюлозно-паперового виробництва зменшити значення ХСК на 50…90%, БСК на 40…80%, вміст сполук лігніну на 95% при ємності поглинання (у динамічних умовах) від 12 до 66 г органічних речовин на 1 кг сорбенту.

Активоване вугілля займає проміжне положення між регенераційними та нерегенераційними сорбентами. Його регенерують продуванням водяною парою при високих тисках і температурах. Активоване вугілля використовують в целюлозно-паперових виробництвах для очищення від органічних речовин.

Для зміни іонного складу води використовують іонообмінний метод, який грунтується на пропусканні води через фільтри, заповнені іонітами. Тривалість робочого циклу іонообмінних установок визначається робочою обмінною ємністю іоніту, величина якої залежить від властивостей даного іоніту та умов його експлуатації.

Під робочою іонною ємністю іоніту розуміють кількість іонів, виражену в мг-екв/дм3 або в г-екв/м3 завантаження іоніту, поглинутих іонітовим фільтром до моменту “проскоку” цих іонів у фільтрат в концентрації, що перевищує допустиму. Після використання обмінної ємності іоніт регенерують.