Сорбционный способ очистки это

Сорбция (очистка сточных вод)

Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Различают три вида сорбции:

— абсорбция – объемное поглощение вещества всей массой жидкого или газообразного сорбента;

— адсорбция – поверхностное поглощение вещества поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента;

— хемосорбция – сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий различных отраслей промышленности: целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, текстильной и других.

Метод сорбции применяется для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ (фенол, мышьяк, сероводород) с их последующей утилизацией и использованием очищенных сточных вод в системах оборотного водоснабжения.

Сорбционная очистка может применяться самостоятельно и совместно с биологической очисткой. Преимуществами метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей, а также высокая эффективность очистки, особенно слабоконцентрированных сточных вод.

Адсорбция – процесс физического сцепления молекул с поверхностью твердого тела (адсорбента) без протекания химической реакции. Адсорбция используется для глубокой очистки вод замкнутого водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том числе и от биологически жестких.

Адсорбционные методы широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика, и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными.

Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ красителей и др. Достоинством метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ.

Адсорбцию осуществляют следующими способами:

— к сточной воде добавляют сорбент в размельченном виде, полученную смесь перемешивают, затем отстаивают и фильтруют;

— сточные воды непрерывно пропускают через фильтр, загруженный сорбентом.

Адсорбенты, применяемые для очистки воды, представляют собой измельченные порошкообразные материалы или гранулы диаметром 0,5 – 1 мм. Их добавляют в воду, которая находится в осветлителе – в этом случае коагуляцию совмещают с адсорбцией. Гранулированные адсорбенты используют в аппарате, имеющем устройство, подобное напорному фильтру.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: активированные угли, цеолиты (алюмосиликаты), золу, шлак, коксовую мелочь, торф, опилки.

Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м 3 , кг/кг). Адсорбционные свойства активированных углей в значительной мере зависят от структуры пор, их величины, распределения по размерам.

Макропоры (0,1 – 0,2 мкм) и переходные поры (0,004 – 0,1) играют, как правило, роль транспортирующих каналов, а сорбционная способность активированных углей определяется в основном микропористой структурой (микропоры имеют размер менее 0,004 мкм).

Наиболее эффективными сорбентами для извлечения органических веществ из водных растворов являются активные угли угли различных марок. Пористость углей составляет 60 – 75%, а удельная площадь поверхности – 400 – 900 м 2 /г.

Активированный уголь представляет собой пористое вещество, состоящее из углерода с небольшим количеством примесей, которые играют очень важную роль при адсорбции. Уголь, образующийся в результате нагревания разнообразных органических веществ без доступа воздуха, содержит примеси смол, которые закупоривают его поры. Для удаления смол и увеличения пористости уголь подвергается обработке, получившей название активирования.

В зависимости от условий этой обработки активированный уголь может адсорбировать преимущественно кислоты или, наоборот, основания. Свойством адсорбировать кислоты обладает уголь, активированный при температуре 900 о С. Уголь, нагретый до 450 – 500 о С, наоборот, хорошо адсорбирует основания и не адсорбирует кислоты. Это объясняется тем, что на поверхности угля при обработке образуются поверхностные соединения оксидов, имеющих основных или кислый характер.

Активированный уголь имеет ряд преимуществ перед другими сорбентами:

— жесткая пористая структура;

— достаточная механическая прочность;

— химическая и термическая стойкость;

— способность адсорбировать многие органические вещества, которые не удаляются при биологической очистке. Такие вещества содержатся, например, в сточных водах нефтеперерабатывающих заводов. В этом случае метод адсорбции на активированном угле является наиболее надежным и дешевым.

Исследования, проводимые по очистке сточных вод методами адсорбции с использованием активных углей, показывают высокую эффективность очистки сточных вод. Доза угля зависит от его адсорбционной способности, вида загрязняющих веществ в поступающих сточных водах и требуемого эффекта очистки.

Очистка сточных вод на активированном угле имеет свои особенности. Концентрация органических веществ в сточных водах может быть очень высокой. В такой системе уголь адсорбирует от 0,2 до 0,4 кг вещества на 1 кг собственной массы. После завершения процесса адсорбции органические вещества выжигают в регенеративной печи. Уголь восстанавливают и направляют вновь на адсорбцию. При этом потериугольного адсорбента составляют примерно 5%.

На заводах компонуют большие установки, состоящие из фильтров для очистки сточных вод и аппаратов для проведения регенерации.

Для очистки производственных сточных вод все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения. Использование сорбентов на основе природныхматериалов (глинистые породы, цеолиты и другие материалы) обусловлено сравнительно низкой стоимостью, доступностью, высокой сорбционной емкостью, а также ионообменными свойствами некоторых из них.

В адсорбционной технике кроме угля широко применяется так называемый силикагель – обезвоженный гель кремниевой кислоты, он адсорбирует преимущественно основания.

Среди минеральных сорбентов природного происхождения наибольшее распространение получили глинистые породы, в состав которых обычно входят материалы с регулярной структурой. В последнее время большое внимание уделяется цеолитам.

Для получения прочных и водостойких фильтрующих материалов из природных цеолитов их прогревают в печах при температуре 1000 о С с хлоридом и карбонатом натрия. При быстром нагреве цеолиты вспениваются, в результате чего их объем и пористость увеличиваются в 5…20 раз. Природные цеолиты используются в виде порошков и фильтрующих материалов для очистки воды от ПАВ, ароматических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных примесей.

Стоимость естественных сорбентов в десятки раз ниже, чем искусственных, поэтому их, как правило, не регенерируют. Предварительная обработка может существенно увеличить стоимость природных сорбентов. Поэтому целесообразность их использования определяется с учетом технологических, экологических, экономических и других факторов.

В настоящее время существует промышленное производство синтетических пористых материалов, часть которых по физико-химическим свойствам отнесена к адсорбентам. Пористая структура полимеров достигается введением в смесь реагентов при полимеризации инертного растворителя, после удаления которого образуется сложная система пор.

Адсорбционная очистка может быть регенеративной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Регенерацию сорбентов – восстановление адсорбционной способности чаще применяют для гранулированных активных углей вследствие их высокой стоимости. При этом некоторая часть адсорбированных веществ (до 20%) необратимо удерживается в его порах. Активность углей от цикла к циклу постепенно уменьшается.

В тех случаях, когда адсорбированные вещества не представляют утилитарной ценности, или затраты на их утилизацию превосходят их стоимость, применяют деструктивные технологии регенерации сорбентов. Деструктивная регенерация сорбента обычно осуществляется термическими или химическими методами. При выборе технологии использования сорбентов необходимо учитывать, что в структуре затрат на сорбционную очистку стоимость сорбентов составляет 30…35%.

Наиболее простым адсорбером является насыпной фильтр. Обычно сорбционная установка состоит из нескольких параллельно работающих секций, состоящих из трех-пяти последовательно расположенных фильтров.

Адсорберы с неподвижным слоем сорбента (сорбционные фильтры) конструктивно выполняются открытыми (безнапорными) и закрытыми (напорными). Обычно устанавливают не менее трех адсорбционных аппаратов, соединенных так, чтобы два работали последовательно, а третий можно было отключать на промывку или регенерацию.

Аппараты непрерывного действия позволяют существенно уменьшить объем активного угля. Принцип действия аппаратов заключается в том, что очищаемая жидкость движется снизу вверх, а плотный слой реагента перемещается ей навстречу под действием силы тяжести или с помощью различных механических устройств.

Для адсорбционного удаления растворенных органических загрязнений из воды на очистных станциях большой производительности используются аппараты со взвешенным (псевдоожиженным) слоем активного угля. Это дает возможность использовать зерна адсорбента относительно малых размеров (0,2 – 1 мм) с развитой внешней поверхностью. В аппаратах присутствует противоточное движение взаимодействующих фаз.

Эффективность адсорбционной очистки достигает 80 – 95%.

Источник

Принцип работы сорбционного фильтра и его виды

Как показывает практика, сорбционный фильтр является достаточно востребованным инструментом для удаления примесей механического и хлорорганического характера путем поглощения загрязнителя. О том, что собой представляют собой сорбционные фильтры, и как они устроены, в данной статье и пойдет речь.

Что это такое?

Принцип работы

Фильтры и системы сорбционной очистки считаются одними из наиболее эффективных при очищении воды. Данный метод очистки позволяет не только выполнить механическое очищение, но и устранить неприятный запах, вкус и цвет. Достигается такой результат за счет активного поглощения веществ абсорбентом внутри фильтра.

Как правило, сорбционные фильтры используются для устранения органических примесей и считаются наиболее эффективными в очищении от слабых электролитов и красителей.

Важно: Сорбционное очищение может использоваться как самостоятельно, так и в комбинации с биологическими методами очистки вод.

Данный способ очистки повсеместно используется обычными гражданами собственных квартирах и домах и производствами. В зависимости от поставленных задач фильтры могут иметь серьезные отличия в конструкции и правилах использования.

Условно все сорбционные фильтры можно разделить на:

безнапорные (применяются в бытовых целях);
автоматические (применяются на производствах).

Автоматические системы состоят из:

корпуса устройства;
сорбента;
клапана, отвечающего за регулирование и управление процессом очистки.

Из-за большого веса конструкция устанавливается на фундамент. Для контроля над процессом фильтр дополнительно оснащается люками, а сорбент загружается через специально отведенный для этих целей штуцер (в верхней части изделия). Переключение потоков происходит за счет обвязки из запорной арматуры и трубопроводов.

В то же время для безнапорных систем характерно наличие:

бака с двумя емкостями;
фильтрующего модуля;
засыпки с сорбентом.

Преимущества сорбционного метода

Преимуществами сорбционного способа очистки вод перед другими методами являются:

высокая степень очистки;
удобство использования;
простота эксплуатации: промывки, замены;
экологичность процесса.

В то же время к недостаткам сорбционных фильтров можно отнести:

невысокую скорость очищения;
невозможность накапливания резерва очищенной воды;
необходимость регулярной промывки сорбентов.

Сорбционный метод очистки сточных вод

Очистка от тяжелых металлов сорбцией

Очищение канализационных стоков от примесей тяжелых металлов осуществляется за счет непосредственного поглощения загрязнений сорбентом.

При ионном обмене загрязнения поглощаются сорбентом на молекулярном уровне. Такой способ заключается в смешении стоков с катионитами и анионитами, способными «вытягивать» частицы тяжелых металлов. В качестве ионитов чаще всего применяются:

глинистые минералы;
слюды;
полевые шпаты;
гуминовые кислоты угля;
ионообменные смолы.

Виды и производители сорбционных фильтров

Сорбционные фильтры бытового назначения могут выполняться в виде:

индивидуальных портативных водоочистителей;
насадок на кран;
настольных фильтров;
кувшинов;
стационарных фильтров.

К примеру, прибор «БИП1», производимый отечественной организацией АО «МЕТТЭМ», обладает следующими характеристиками:

стоимость: около двух долларов;
производительность: 70-100 миллилитров в минуту;
габариты: 135/1/1/ миллиметров;
масса: 15 граммов;
ресурс работы: 10 литров;
автоматическая блокировка по окончании ресурса;
полное обеззараживание воды;
удаление активного хлора и соединений: 90%;
удаление тяжелых металлов: 80%;
удаление фенола: 90%;
удаление бензопирена: 75%.

Достоинствами фильтров в виде насадки на кран являются:

отсутствие необходимости в стационарном подключении;
высокие экономические показатели (от 0,0009 доллара за литр).

В то же время такой вид фильтра создает дополнительную нагрузку на смеситель, а производительность устройства достаточно низка.

Примерами фильтров-насадок на кран являются:

«Аквафор В300»:
- ресурс: 1000 литров;
- производительность: 0,3 литра в минуту;
- стоимость: около двух с половиной долларов;
- удаление активного хлора и соединений: 99%;
- удаление бактерий: 99,9%;
- удаление тяжелых металлов: 98%;
- удаление фенола: 99%;
- удаление пестицидов: 95%.
«Гейзер»:
- ресурс: 3000 литров (500 литров без регенерации);
- производительность: 0,5 литра в минуту;
- многократная регенерация в домашних условиях (на один картридж от 5 до 10 циклов регенерации);
- стоимость: около двух с половиной долларов;
- удаление активного хлора и соединений: 92%;
- удаление железа: 90%;
- удаление меди: 85%;
- удаление свинца: 95%;
- удаление пестицидов: 90%.
«Барьер-Селекта»:
- ресурс: 300 литров;
- производительность: 0,3 литра в минуту;
- очищение воды за счет комбинации механической, сорбционной и ионной фильтрации;
- необходимость промывки и взрыхления: нет;
- регенерируемость: нет;
- стоимость: около 14 долларов.

Достоинствами настольных фильтров считаются:

простота эксплуатации;
высокая производительность;
экономическая эффективность.

Однако, как и в случае с насадками на кран, настольные фильтры создают нагрузку на кран.

Примеры настольных фильтров:

«Аквафор-Модерн»:
- ресурс: 4000 литров;
- производительность: 1,2 литра в минуту;
- стоимость: около 18 долларов;
- удаление активного хлора и соединений: 99%;
- удаление бактерий: 99,9%;
- удаление тяжелых металлов: 98%;
- удаление фенола: 99%;
- удаление пестицидов: 95%.
«Гейзер-1»:
- ресурс: 25000 литров;
- производительность: до 5 литров в минуту;
- стоимость: около 27 долларов.
«Водолей»:
- производительность: 1 литр в минуту;
- ресурс: 1000 литров воды на один картридж;
- стоимость: около 12 долларов;
- удаление хлора и его производных: 95%;
- удаление взвесей: 70%;
- удаление тяжелых металлов: 70%;
- удаление микроорганизмов: 90%.
Наиболее популярные и востребованные модели фильтров-кувшинов:
- «Аквафор кувшин»:
  - ресурс: 300 литров;
  - удаление хлора: 99%;
  - удаление бактерий: 99,9%;
  - удаление фенола: 99%;
  - удаление тяжелых металлов: 98%;
  - удаление пестицидов: 95%.
- «Барьер»:
  - производительность: от 5 до 10 литров в час;
  - ресурс одного картриджа: от 200 до 500 литров;
  - удаление хлора: 95%;
  - удаление тяжелых металлов: 85%;
  - удаление фенола: 90%;
  - удаление бензопирена: 75%.
- «BRITA AQUAFINE»:
  - производительность: от 10 до 18 литров в час;
  - ресурс картриджа: около 150 литров;
  - удаление хлора: 85%;
  - удаление тяжелых металлов: 90%;
  - удаление пестицидов: 70%;
  - удаление хлороформа: 98%;
  - удаление тетрахлорметана: 99%.
  Наиболее комфортными в использовании являются стационарные фильтры, так как они не только рассчитаны на многолетнюю работу, но и имеют высокие экономические показатели.
  
  Наиболее известными представителями фильтров стационарного типа являются:
  - «Аквафор В150»:
    - Ресурс: 15000 литров;
    - Производительность: 2,5 литра в минуту;
    - Стоимость: около 180 долларов;
    - удаление хлора: 99%;
    - удаление бактерий: 99,9%;
    - удаление фенола: 99%;
    - удаление тяжелых металлов: 98%;
    - удаление пестицидов: 95%.
  - - ресурс: 8000 литров;
    - производительность: 2,4 литра в минуту;
    - стоимость: около 80 долларов.
  - - ресурс: 25000 литров;
    - производительность: 5 литров в минуту;
    - периодичность регенерации: от 1000 до 7000 литров;
    - стоимость: около 75 долларов;
    - удаление взвесей: 98%;
    - удаление хлора: 95%;
    - удаление бактерий: 99,9%;
    - удаление кишечной палочки:90%;
    - удаление тяжелых металлов: 98%;
    - удаление пестицидов: 90%.
  - «Барьер IN-LINE C1\C2\C3»:
    - производительность: до 2 литров в минуту;
    - ресурс: 4000 литров;
    - стоимость: от 100 до 250 долларов;
    - удаление хлора: 95%;
    - удаление тяжелых металлов: 85%;
    - удаление фенола: 90%;
    - удаление бензопирена: 75%.
  Для глубокой очистки сточных вод, возвращаемых с производства, в подавляющем большинстве случаев используются угольные сорбционные фильтры. В качестве фильтрующей загрузки применяются:
  - активированный уголь на основе каменного и древесного;
  - коксовый уголь;
  - специальные сорбенты (МИУ-С, алюмосиликаты, цеолит).
  Цикл работы такого фильтра состоит из следующих этапов:
  - фильтрование;
  - профилактическое взрыхление с обратной промывкой (1-2 раза в неделю с целью профилактики выноса верхнего слоя фильтрующего материала, предотвращения слеживания и удаления органической пленки);
  - сброс тонкой взвеси угольной пыли (первого фильтрата);
  - частичная или полная замена фильтрующего материала.
  Технические характеристики фильтров сорбционных угольных (ФСУ) производственного назначения на примере моделей отечественного производства «ТЭКО-ФИЛЬТР» следующие:
  - «ФСУ 0,4-0,6»:
    - производительность: 1 метр кубический в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 400/2700 миллиметров;
    - масса изделия: 470 килограммов.
  - «ФСУ 0,6-0,6»:
    - производительность: 2,6 метра кубического в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 600/3100 миллиметров;
    - масса изделия: 750 килограммов.
  - «ФСУ 0,7-0,6»:
    - производительность: 3,5 метра кубического в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 700/3500 миллиметров;
    - масса изделия: 850 килограммов.
  - «ФСУ 1,0-0,6»:
    - производительность: 7 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 1000/3900 миллиметров;
    - масса изделия: 1470 килограммов.
  - «ФСУ 1,4-0,6»:
    - производительность: 14 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 1400/4300 миллиметров;
    - масса изделия: 2100 килограммов.
  - «ФСУ 2,0-0,6»:
    - производительность: 28 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 2000/4700 миллиметров;
    - масса изделия: 4000 килограммов.
  - «ФСУ 2,6-0,6»:
    - производительность: 50 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 2600/5050 миллиметров;
    - масса изделия: 6350 килограммов.
  - «ФСУ 3,0-0,6»:
    - производительность: 65 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 3000/5360 миллиметров;
    - масса изделия: 7700 килограммов.
  - «ФСУ 3,4-0,6»:
    - производительность: 60 метров кубических в час;
    - рабочее давление: 0,6 МПа;
    - габариты: 3400/5620 миллиметров;
    - масса изделия: 7600 килограммов.
  Сорбционные установки
  
  В настоящее время существует множество вариантов исполнения сорбционных установок для очищения сточных вод. Крайне важно правильно подобрать устройство в соответствии с предназначением и поставленными задачами.
  
  Условно установки сорбционной очистки вод можно разделить на следующие категории:
  - по типу процесса:
    - непрерывный;
    - периодический;
  - по режиму гидродинамики:
    - установки смешения;
    - установки вытеснения;
    - установки промежуточного типа;
  - по состоянию слоев сорбента:
    - неподвижный;
    - движущийся;
  - по направлению фильтрации:
    - прямоточная;
    - противоточная;
    - перекрестного движения;
  - по контакту взаимодействующих фаз:
    - непрерывный;
    - ступенчатый;
  - по конструкции фильтра:
    - емкостная;
    - колонная.
  Расчет по СНИП
  
  Для обеспечения максимальной эффективности очистки необходимо правильно подобрать фильтр под поставленные задачи и имеющиеся условия работы.
  
  Как показывает практика, приобрести сорбционную систему очистки воды можно по цене от 100 тысяч рублей. Однако, в зависимости от особенностей конструкции, предназначения и технологических характеристик, стоимость фильтра может сильно отличаться от указанного значения как в большую, так и в меньшую сторону.
  
  Где купить сорбционный фильтр?
  
  В Москве
  
  Приобрести сорбционные фильтры для очистки сточных вод можно в таких организациях, как:
  - «Первая водная компания»: город Москва, Волокамское шоссе, дом 116;
  - «АкваБиоМ»: город Москва, улица Херсонская, дом 5, корпус 2, квартира 1, комната 2;
  - «Инженерная экология»: город Москва, улица Подольских Курсантов, дом 3, строение 2.
  В СПб
  
  Продажей сорбционных фильтров в Санкт-Петербурге занимаются следующие компании:
  - «Эко-Терра»: город Санкт-Петербург, улица Громова, дом 4 (ДЦ «ГРОМОВЪ»);
  - «Коммунальная служба» город Санкт-Петербург, Грузовой проезд, дом 27;
  - «Биоэкология»: город Санкт-Петербург, Полюстровский проспект, дом 66.
  Как показывает практика, благодаря своим техническим характеристикам сорбционные фильтры получили широкое распространение как в обычной жизни, так и в производстве. Относительно высокая стоимость изделий оправдывается качественным очищением воды от различных примесей, в связи с чем фильтры сорбционного типа пользуются у россиян большой популярностью.
  
  Источник
  Читайте также: Способы речевого воздействия пример доказывания

Сорбционный способ очистки это