Горностаев К.В., Миклашевский Н.В.
РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД *
Аннотация:
в работе представлены предложения по разработка универсальной комбинированной мембранной установки для физико-химической очистки поверхностных и сточных вод. В технологии очистки использованы методы осаждения, электрофлотации, электролитического обеззараживания и фильтрации через ультрафильтрационные мембраны. Универсальность разрабатываемой установки заключается в том, что ее применение допустимо для очистки поверхностных и сточных вод. Очистка поверхностных вод на предлагаемой установке позволяет получить воду для целей полевого и питьевого водоснабжения, а очистка сточных вод, к примеру, с животноводческих ферм, даёт возможность получить прозрачные и обеззараженные воды, которые можно использовать повторно или подвергнуть дополнительной очистке.
Ключевые слова:
отстаивание, электрофлотация, электролитическое обеззараживание, ультрафильтрация, поверхностные воды, сточные воды
Одной из основных научно-технических проблем при очистке поверхностных и сточных вод является проблема разнообразие состава и концентраций примесей, присутствующих в этих водах, с одной стороны, и разнообразие применяемых методов и технологий для удаления этих примесей, с другой стороны. Присутствующие в очищаемых водах примеси имеют различную природу и условно могут быть разделены на следующие группы: грубодисперсные примеси и взвешенные вещества, коллоидные соединения и микроорганизмы, растворенные газы и ионы. Для каждой группы загрязнений, как правило, применяют определенные методы и технологии удаления примесей. Создание универсальной установки для очистки природных и сточных вод, с использованием комбинации методов очистки, таких как отстаивание, флотация, электролитическое обеззараживание и фильтрация является важной научно-технической задачей, решение которой позволит проводить осветление и обеззараживание обрабатываемых вод.При очистке природных и сточных вод первым этапом очистки является отстаивание сточных вод с целью гравитационного отделения грубодисперсных примесей от обрабатываемой воды. Взвешенные частицы, плотность которых превышает плотность воды, оседают в течение 20-30 минут отстаивания. При этом, жировые включения и нефтепродукты, как и другие лёгкие субстанции, остаются в водном объёме. Для их извлечения используется флотация [1].Электрофлотация, как метод удаления эмульгированных и легких взвешенных частиц, находит широкое распространения при очистке природных и сточных вод [2,3]. Этот способ основан на прямом электролизе обрабатываемых вод, при этом одновременно может быть обеспечено электролитическое обеззараживание за счет окисления хлорид-иона до атомарного хлора с последующей трансформацией в гипохлорит-ион [4].Коллоидные частицы могут быть удалены из воды не только традиционными методами при помощи коагулирования с последующей фильтрацией, но и инновационными методами путем фильтрации через ультрафильтрационные и/или обратноосмотические мембраны. Фильтрация частично осветленной и обеззараженной воды через ультрафильтрационные мембраны обеспечивает осветление воды до норм отведения в водоемы. При этом размер пор ультрафильтрационной мембраны (10-100 нм) с вероятностью 99,9% обеспечивает «холодную» стерилизацию обрабатываемой воды, так как размер микроорганизмов превышает размер пор [5].Разработка комбинированной универсальной установки позволит проводить физико-химическую очистку как поверхностных, так и сточных вод в широком диапазоне концентраций взвешенных веществ и микробиологической загрязненности. В результате очистки этих вод от взвешенных веществ и микробов осуществляется их осветление и обеззараживание.Очистка поверхностных вод от взвешенных веществ и микробиологических загрязнений осуществляется для целей полевого и питьевого водоснабжения, в том числе отдельных сельских населенных мест при отсутствии централизованной системы водоснабжения, отдельных сельскохозяйственных предприятий.Очистка сточных вод от взвешенных веществ и микробиологических загрязнений осуществляется для целей предварительной очистки (перед ступенью биологической очистки), в том числе сточных вод животноводческих комплексов, отдельных сельских населенных мест при отсутствии централизованной системы водоотведения, отдельных сельскохозяйственных предприятий. Установка должна обеспечивать очистку как поверхностных, так и сточных вод по взвешенные вещества и микробиологическая загрязненность – до норм отведения в водоемы или на повторное использование. Во время разработки технологической схемы очистки поверхностных и сточных вод на к универсальной комбинированной установке должны быть применена комбинация следующих методов очистки: отстаивание, электрофлотация, электролитическое обеззараживание, фильтрация через ультрафильтрационные мембраны. Схема предлагаемой комбинированной установки приведена на рис.1.Исходная вода через входной патрубок 1 поступает в камеру электролитической флотации 3. В камере установлены электроды 4. При подаче напряжения на электроды происходит образование пузырьков электролизных газов (кислород и водород), на поверхности которых происходит сорбция взвешенных веществ, которые поднимаются в верхнюю часть камеры, образуя флотопену, которая скребком 5 направляется в лоток флотопены 6, откуда самотечно направляется в контейнер 15. Также на электродах-анодах (типа ОРТА - окисло-рутениевые, нерастворимые) происходит окисление хлорид-ионов до атомарного хлора, который гидролизуется до гипохлорит-иона, что приводит к частичному обеззараживанию очищаемой воды.После камеры электрофлотации 3 вода поступает в камеру осаждения, в которой тяжелые взвешенные вещества оседают в отстойную часть 12, а осветленная и обеззараженная вода через переливной лоток 7 направляется в резервуар 8. Из резервуара 8 насос 9 подает воду на окончательную очистку от взвешенных веществ и микроорганизмов на ультрафильтрационный фильтр 10. После этого фильтра окончательно осветленная вода (пермеат) напрапвляется на выпуск, а концентрат по трубопроводу 11 направляется в начало процесса.Рис. 1. Комбинированная установка физико-химической очистки природных и сточных вод.Условные обозначения:1. Вводной патрубок.2. Корпус установки. 3. Электрофлотационная камера. 4. Электрооды. 5. Скребок для флотопены. 6. Лоток флотопены. 7. Переливной лоток для очищенной воды.8. Резервуар осветленной и обеззараженной воды. 9. Насос.10. Ультрафильтрационный фильтр11. Возврат концентрата.12, 13, 14. Отстойная часть.15. Контейнер шлама, флотошлама и осадка.Создание комбинированной установки подобного типа позволит проводить глубокую очистку природных или сточных вод.
Номер журнала Вестник науки №7 (88) том 3
Ссылка для цитирования:
Горностаев К.В., Миклашевский Н.В. РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД // Вестник науки №7 (88) том 3. С. 509 - 515. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/25192 (дата обращения: 16.12.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+