Презентации и плакаты Технологии и средства очистки природных и сточных вод

Презентации и плакаты Технологии и средства очистки природных и сточных вод
Рассчитать доставку

Комплект учебно-наглядных пособий по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод включает в себя тщательно проработанный и структурированный графический материал по всему курсу данной дисциплины (84 графических модулей).  Дидактические материалы содержат рисунки, схемы, определения и таблицы по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод и предназначены для демонстрации преподавателем на лекциях. В разработке пособий принимают участие профессора и доценты Южно-Уральского государственного университета, педагогических вузов, а также педагоги-практики с многолетним стажем преподавания. Все иллюстрации выполнены профессиональными художниками. 


Возможно несколько вариантов исполнения комплекта учебно-наглядных пособий по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод:

Презентации по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод на CD (презентации, электронный учебник):

Презентации технология очистки вод

Диск предназначен для демонстрации преподавателем дидактического материала на занятиях по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод с использованием интерактивной доски, мультимедийного проектора и прочих компьютерных демонстрационных комплексов. В отличие от обычных электронных учебников для самостоятельного изучения, данные презентации по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод разработаны специально для показа рисунков, схем, таблиц на лекциях. Удобная программная оболочка имеет оглавление, позволяющее просмотреть необходимый плакат. Предусмотрена защита плакатов от несанкционированного копирования. В помощь преподавателю для подготовки к занятиям прилагается печатное пособие. 


Ниже представлен состав диска (перечень плакатов) с презентациями по теме Технологии и средства очистки природных и сточных вод. Для предварительного ознакомления (скачать архив)

    Раздел 1 Освобождение воды от взвесей фильтрованием

    1. Свойства загрузочных материалов

    учебные наглядные пособия плакаты Свойства загрузочных материалов

    В данной таблице представлены характеристики материалов загрузки по их физико-химическим свойствам, гранулометрическому составу. Имеется так же и фирма поставщика.


    2. Напорный самопромываемый фильтр ВСФ-2000

    учебные наглядные пособия плакаты Напорный самопромываемый фильтр ВСФ-2000

    Из напорных самопромывающихся фильтров с плоскими сетчатыми фильтрующими элементами с непрерывной отчисткой воды и автоматической промывкой применяются фильтры ВСФ-2000. Производительность фильтра составляет 2000 м3/ч, площадь фильтрования — 31 м2. Вода в фильтр подается сверху и снизу корпуса, фильтруется через фильтрующие элементы и отводится через патрубок, расположенный с средней части корпуса.

    Часть очищенной воды используется на промывку фильтрующих элементов, которая осуществляется обратным током воды под действием разностей давления в корпусе фильтра и системе канализации. Промываются фильтрующие элементы, перекрытые вращающимися коробами. Вода смывает осадок с фильтрующих элементов во вращающиеся короба и через полый вал отводиться из фильтров в канализацию. Сетчатые фильтры имеют малые потери напора.

    Фильтр задерживает взвешенные вещества крупностью 0,01 мм и выше при Vф = 60–70 м/ч. Такие фильтры используют для отчистки оборотной воды и устанавливаются без разрыва струи на напорных водоводах охлажденной воды.


Печатные плакаты (таблицы) по технологиям и средствам очистки природных и сточных вод для оформления кабинетов:


Плакат очистка вод
плакат на полимерной пленке
Плакат технология очистки вод
планшет на жесткой основе
Варианты изготовления плакатов на различных материалах: Цена, руб. за шт.
Плакат 560х800 мм, бумага 115 г/м2; 380
Плакат 560х800 мм, бумага 200 г/м2;600
Плакат 560х800 мм, ламинированный, бумага 115 г/м2;650
Плакат 560х800 мм, полимерная пленка, пластиковая рамка;800
Планшет 560х800 мм, жесткая пластиковая основа.2200

Комплект типовых плакатов по технологиям и средствам очистки природных и сточных вод:

  1. Санитарные нормы показателей качества воды. Безопасность питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям
  2. Вертикальные однокамерные напорные фильтры. Схема классификации способов очистки сточных вод
  3. Вертикальный фильтр
  4. Осмос. Схема обратного осмоса
  5. Виды мембранных элементов (Обратноосмотическая синтетическая мембрана. Трубчатый мембранный аппарат. Мембраны)
  6. Виды мембранных элементов (Трубчатые мембранные элементы. Схема аппарата с одним пучком полных волокон)
  7. Свойства загрузочных материалов
  8. Электролиз. Принцип электродеионизации

Вы можете скачать плакаты по технологиям и средствам очистки природных и сточных вод в уменьшенном виде для предварительного ознакомления (zip-архив).

Возможен заказ как комплекта типовых плакатов, так и выборочный, используя макеты наглядных пособий из комплекта электронных плакатов «Технологии и средства очистки природных и сточных вод» на CD. Размер плакатов 560х800 мм или другой по выбору.

3, 4. Схемы фильтров (1), (2)

плакаты Схемы фильтров

Приведенные выше схемы фильтров применяются в системах промышленного водоснабжения для доочистки воды после предварительной ее отчистки и как самостоятельные сооружения.

5. Вертикальные однокамерные напорные фильтры

плакаты Вертикальные однокамерные напорные фильтры

Данные фильтры применяются в промышленном водоснабжении для безреагентного осветления воды с содержанием взвешенных веществ от 200 до 500 мг/л и осветлением ее без предварительного отстаивания или с предварительным отстаивание после обработки коагулянтами.

Применяют вертикальные однокамерные напорные фильтры заводского изготовления свысотой фильтрующей загрузки 1 м и диаметром от 1 до 3,4 м производительность 50–150м3.

6. Горизонтальный напорный фильтр

плакаты Горизонтальный напорный фильтр

Применяют горизонтальные фильтры с высотой нижнего слоя загрузки 1,08 м, верхнего 0,5м диаметром 3 м и длиной 10 м с площадью фильтрования 30 м2, производительность до300 м3/ч.

Промывка загрузки водовоздушная, для чего в загрузки устанавливается специальная распределительная система для подачи сжатого воздуха. Разгрузка фильтра осуществляется через верхний лаз, а гидравлическая выгрузка при ее замене через загрузочный штуцер. Скорость фильтрования для напорных фильтров с предварительным отстаиванием воды при нормальном режиме 8 м/ч, без отстаивания 4 м/ч напорные фильтры, как правило, не имеют поддерживающих гравийных слоев. Их дренаж выполняется в виде трубчатой магистрали сответвлениями, снабженными фарфоровыми или пластмассовыми колпачками или прорезанными щелями.

7. Сверхскоростная фильтровальная станция батарейного типа

плакаты Сверхскоростная фильтровальная станция батарейного типа

Развитие систем автоматики позволили Г. Н. Никифорову предложить батарейный тип сверхскоростных напорных фильтров, связанных единым гидравлическим режимом иавтоматической системой промывки каждого фильтра.

Количество фильтров в блоке применяются от 6 до 10. Чем меньше фильтров в блоке, тем больше возрастает скорость фильтраций в оставшихся в работе фильтрах. Станция представляет собой батарею из 6, 8, 10-серийных напорных вертикальных однокамерных фильтров, объединенных общим подающим коллектором исходной воды и общим коллектором фильтрованной воды.

8. Свойства фильтрующих тяжелых зернистых материалов

учебные пособия плакаты Свойства фильтрующих тяжелых зернистых материалов

Данная таблица содержит сведения о свойствах различных тяжелых зернистых материалов сописанием Фильтрующего слоя, и интенсивности промывки крупнозернистых фильтров.

9. Характеристика фильтров

плакаты Характеристика фильтров

Данная таблица содержит сведения о конструкции фильтров, характеристики фильтрующего слоя, режиме фильтрования и режиме промывки.

10. Схемы однокамерных фильтров

учебное пособие Схемы однокамерных фильтров

Осветлительные однокамерные фильтры состоят из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов, запорной арматуры и пробоотборных устройств. Корпуса фильтров цилиндрические, сварные, из листовой стали, сприваренными, эллиптическими штампованными днищами.

В центре верхнего и нижнего днищ фильтров приварены фланцы, к которым снаружи пофронту фильтра присоединяют трубопроводы, а внутри — распределительные устройства. Верхнее распределительное устройство состоит из радиально расположенных перфорированных распределительных труб. Нижнее распределительное устройство — трубчато-желобкового типа с шириной щели 0,4 мм.

11. Фильтр АКХ

плакаты Фильтр АКХ

Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова разработана оригинальная конструкция скорых фильтров, получивших название «фильтры АКХ» и использованных вряде городских водопроводов. Идея этих фильтров предложена Д. М. Минцем и С. А.Шубертом.

Из анализа работы обычных скорых фильтров видно, что вода, фильтруясь сверху вниз, отлагает загрязнения главным образом в верхнем наиболее мелкозернистом слое песка. Вследствие этого грязеемкость остальной части фильтрующего материала остается неиспользованной. В этих условиях верхние его слои быстро загрязняются, потери напора быстро возрастают, вследствие чего период полезной работы между промывками оказывается незначительным.

В фильтрах АКХ основная масса воды подается на фильтр снизу и проходит сначала нижние, относительно крупнозернистые слои фильтрующего материала, в силу чего загрязнения располагаются в толще фильтра более равномерно, грязеемкость его возрастает, нарастание потерь напора идет медленно и длительность рабочего периода увеличивается. Чтобы воспрепятствовать взвешиванию верхних слоев мелкого песка при относительно больших скоростях восходящего потока воды, некоторая часть воды в фильтрах АКХ подается сверху. Фильтрат отводится системой дренажных труб, расположенных в толще песка на глубине 50–60 см от поверхности (до оси труб). Такой характер работы фильтра позволил назвать его двухпоточным фильтром.

Фильтры АКХ дают возможность увеличить период работы между промывками или повысить скорость фильтрования. Нормальная расчетная (условная) скорость фильтрования, рекомендованная для этих фильтров техническими условиями на их проектирование, составляет 12 м/ч (при этом под расчетной скоростью фильтрования понимается сумма скоростей фильтрования восходящего и нисходящего потоков). Благодаря относительно большой скорости фильтрования площадь этих фильтров значительно сокращается посравнению с площадью обычных фильтров. Максимальная скорость при форсированной работе станции (промывка, ремонт) не должна превышать 15 м/ч.

12, 14. Контактные осветлители

плакаты Контактные осветлители плакаты Контактные осветлители

Своеобразным сооружением для осветления и обесцвечивания волы являются контактные осветлители. По своей конструкции они близки к фильтрам с песчаной загрузкой, укладываемой на слой гравия или непосредственно на дренажную систему. Вода проходит загрузку снизу вверх, т. е. в направлении уменьшающихся размеров ее зерен. Коагулянт вводится в обрабатываемую воду непосредственно перед поступлением ее в фильтр. Таким образом, здесь имеет место контактная коагуляция, при которой коллоидные частицы прилипают к зернам загрузки. Это позволяет снизить дозу коагулянта и, следовательно, общий его расход.

Контактные осветлители (разработанные в Академии коммунального хозяйства под руководством проф. Д. М. Минца и А. С. Шуберта) применяются в одноступенчатых установках для очистки маломутных и цветных вод (при содержании в них не более 150 мг/л взвеси, включая образовавшуюся в результате коагулирования).

Разработаны контактные осветлители нескольких типов. В одних (КО-1) отвод фильтрата производится из надзагрузочного слоя воды. В этом случае скорость фильтрования (при среднем размере зерен песка 0,8 мм) не должна превышать 5–5,5 м/ч — во избежание взвешивания песка. В осветлителях КО-2 отвод фильтрата осуществляется из верхней части фильтрующего слоя. Это позволяет повысить расчетную скорость фильтрования (до 10 м/ч), но удорожает систему дренажа.

Для загрузки контактных осветлителей применяется песок с эквивалентным диаметром от0,9 до 1,1 мм. Зерна песка размером менее 0,5 мм не должны допускаться.

Толщина слоя загрузки принимается не менее 2 м. Потери напора в заиленной загрузке недолжны превосходить толщину ее слоя. Толщина слоя гравия 0,35 м.

Промывка загрузки осуществляется также подачей воды снизу вверх. Интенсивность промывки составляет 13–15 л/(с· м2), а объем промывной воды (при наибольшей допустимой мутности исходной воды) — 15 % объема осветляемой воды.

Уменьшение расхода промывной воды достигается применением продувки загрузки сжатым воздухом.

13. Фильтры

плакаты по теме фильтры

Скорые фильтры имеют достаточно высокую производительность при сравнительно небольших габаритах, что позволяет существенно сократить производственные площади. Ихотличает высокая надежность работы с точки зрения возможности проскока загрязнителей впроцессе фильтрования. Работу скорых фильтров можно полностью автоматизировать, т. е. обеспечить их периодическую промывку в зависимости от количества очищенной воды или по таймеру. В технологических схемах водоподготовки они хорошо сочетаются сустановками аэрации, системами для ввода реагентов-окислителей и коагулянтов.

Использование в таких фильтрах наполнителей с каталитическими свойствами позволяет существенно упростить схему очистки воды за счет обеспечения возможности очистки воды одновременно от нескольких видов загрязнителей.

Физико-химический состав соленых, опресненных и кондиционных вод

15. Параметры загрузки и промывки фильтров

плакаты Параметры загрузки и промывки фильтров

Раздел 2

Методы удаления примесей из воды

16. Классификация примесей 
по фазово-дисперсному состоянию

учебные плакаты Классификация примесей

17–20. Гидролиз

плакаты Гидролизплакат Гидролизучебные пособия Гидролизнаглядные пособия Гидролиз

Гидролиз — химическая реакция между каким-либо веществом и водой. При гидролитическом расщеплении солей, которое, как правило, является обратимой реакцией, образуются кислоты и основания. Если при гидролизе солей происходит образование нерастворимого или легколетучего вещества, то реакция идет практически до полного разложения исходного вещества. Органические вещества гидролизуются в присутствии кислот (кислотный гидролиз) или щелочей (щелочной гидролиз).

Существуют различные схемы гидролиза:

21. Алгоритм составления уравнений реакции гидролиза

плакаты Алгоритм составления уравнений реакции гидролиза

Когда студенты поняли суть реакции гидролиза, необходимо дать алгоритм написания уравнений гидролиза.

а) Необходимо определить тип гидролиза. На этом этапе студенты могут написать уравнение диссоциации соли. Можно дать им «правило цепочки»: цепочка рвется послабому звену, гидролиз идет по иону слабого электролита.

Пример 1. Гидролиз сульфата меди (II):

CuSO4 = Cu2+ + SO42–.

Соль образована катионом слабого основания (подчеркиваем) и анионом сильной кислоты. Гидролиз по катиону.

б) Необходимо написать ионное уравнение гидролиза и определить среду

Cu2+ + H-OH ↔ CuOH+ + H+;

образуется катион гидроксомеди (II) и ион водорода, среда кислая.

в) Необходимо составить молекулярное уравнение. Надо учитывать, что составление такого уравнения есть некоторая формальная задача. Из положительных и отрицательных частиц, находящихся в растворе, мы составляем нейтральные частицы, существующие только набумаге. В данном случае мы можем составить формулу (CuOH)2SO4, но для этого ионное уравнение нужно мысленно умножить на два. Получается:

2CuSO4 + 2H2O ↔ (CuOH)2SO4 + H2SO4.

Обращаю внимание, что продукт реакции относится к группе основных солей. Названия основных солей, как и названия средних, следует составлять из названия аниона и названия катиона, в данном случае соль назовем сульфат гидроксомеди (II). (Приставка «ди» не нужна, не говорим же мы «сульфат динатрия»). Называть эту соль «гидроксосульфат меди».

22. Принципиальная схема ресурсосберегающей установки для очистки минерализованных вод

Ресурсосбережение — система мер по обеспечению рационального использования ресурсов, удовлетворению прироста потребности в них народного хозяйства, главным образом за счет экономии. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986–1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства.

Прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах должен на 75–80 % удовлетворяться за счет их экономии. Основой ресурсосбережения является комплексное использование природных и материальных ресурсов, максимальное устранение потерь инерациональных расходов, возможно более полное вовлечение в хозяйственный оборот вторичных материальных ресурсов и попутных продуктов.

плакаты Принципиальная схема ресурсосберегающей установки для очистки минерализованных вод

Ресурсосбережение должно достигаться на всех этапах производства и использования ресурсов: рационализацией добычи природного сырья, топлива и др. (например, более полное извлечение нефти из пласта), максимальным использованием добытого ресурса, сведением к минимуму потерь при транспортировке и хранении; наиболее эффективным применением ресурса в процессе производства или непроизводственного потребления; выявлением, учетом и полным использованием вторичных ресурсов (образующихся впроцессе их первичного потребления), прежде всего по прямому назначению — в качестве полноценного сырья, источника энергии или тепла и др., а также переработкой отходов иутилизацией отбросов.

Обеспечение ресурсосбережения — обязательное требование к технике, технологии, организации производства и непроизводственной деятельности, хозяйственному механизму. Новая техника должна требовать меньшего расхода ресурсов как в процессе ее производства, так и в процессе эксплуатации. Новая технология должна быть безотходной или малоотходной, малооперационной. Строгий учет ресурсов, их наличия, движения, расходования, моральная и материальная заинтересованность работников в лучшем их применении, бережное отношение населения к использованию энергии, топлива, воды, тепла, жилого фонда — обязательные слагаемые ресурсосбережения.

Последовательному осуществлению политики ресурсосбережения способствует организация деятельности всех производственных звеньев на началах хозяйственного расчета, внедрение бригадного подряда и цехового подряда. Не менее важна работа по воспитанию в каждом человеке чувства хозяина страны и своего предприятия, моральной ответственности за рациональное использование результатов общего труда. Объективная необходимость ресурсосбережения определяется переходом производства на интенсивный путь развития.

Преимущества плановой социалистической системы хозяйства, единство интересов общества, трудовых коллективов и каждого человека позволяют избежать неизбежного при капитализме расточительства ресурсов из-за диспропорций и кризисов, обеспечивают возможности оптимального применения ресурсов в производстве, непроизводственной сфере и в быту.

23. Технологическая схема очистки воды с узлом электрокоагуляции для слива в промканализацию

Технологическая схема очистки воды с узлом электрокоагуляции для слива в промканализацию

Электрокоагуляция — коагуляция (оседание) коллоидных систем вследстие действия на них постоянного электрического тока, который вызывает электрическую диссоциацию присутствую их в системе солей, выборочное взаимодействие ионов с образованием ивыпадением гелей.

Электрокоагуляция используется для очищения оборотных вод в системах обработки шламов.

Технология производства на горно-рудных и обогатительных предприятиях требует большого количества воды. В связи с большой плотностью населения в развитых странах ипостоянным ростом загрязненности естественных источников пресной воды является абсолютно необходимым повторное использование оборотных вод. Поэтому роль электрокоагуляции как промышленной технологии очень важна.

24. Очистка (доочистка) сточных вод 
от следов металлов

наглядные пособия Очистка (доочистка) сточных вод

Раздел 3

Адсорбционные методы

25. Емкостные характеристики и технологические свойства сорбентов

плакаты Емкостные характеристики и технологические свойства сорбентов

Сорбенты для очистки воды — это вещества, обладающие высокой адсорбционной способностью, то есть могущие задерживать и накапливать в себе различные примеси, содержащиеся в воде.

Марки и подробные характеристики свойств осветляющих сорбентов для очистки воды представлены в таблице. Также углеродные сорбенты для очистки воды на основе активных углей подразделяют по способу производства:

  • дробленые углеродные сорбенты для очистки воды;
  • БАУ, КАД, ДАК и др.;
  • гранулированные — АГ-3, АГ-5, СКТ и др.;
  • порошковые — ОУ-А, ОУ-Б, КАД-молотый и др.

В системах водоподготовки и водоочистки наиболее активно применяются сорбенты для очистки воды гранулированной и порошковой структуры. Необходимо понимать разницу между ними — гранулированные сорбенты для очистки воды обладают большей механической прочностью и износостойкостью, оказывают меньшее гидравлическое сопротивление.

Порошковые сорбенты для очистки воды обладают большей площадью адсорбции, но в тоже время оказывают большее гидравлическое сопротивление и быстрее разрушаются в ходе механического трения друг о друга, о стенки фильтрующих колонн и пр. В России и США (США — производитель более чем 100 ведущих марок сорбентов для очистки воды) приняты разные системы оценки размеров частиц сорбентов — в миллиметрах и мешах соответственно.

Одним из основных свойств сорбентов для очистки воды является размер пор, взависимости от которого они и подразделяются:

  • супермикропоры сорбентов для очистки воды углем (rэфф < 0,6–0,7 нм);
  • микропоры сорбентов для очистки воды углем 
    (0,6–0,7 нм < rэфф < 1,5–1,6 нм);
  • мезопоры сорбентов для очистки воды углем 
    (1,5–1,6 < rэфф < 100–200 нм);
  • макропоры сорбентов для очистки воды углем 
    (rэфф > 100–200 нм).

От размера пор также зависит их общая площадь, которая в итоге и влияет на эффективность сорбента для очистки воды. Наиболее качественнее сорбенты, способные адсорбировать значительные количества органических веществ, растворенных в воде, обладают эффективной адсорбционной площадью от 1500 до 2200 м2 на 1 г сорбента.

При выборе сорбента для очистки воды наши сотрудник отталкиваются от нескольких ключевых показателей:

  • анализ воды (наличие конкретных органических и неорганических загрязнителей — один из основных факторов, влияющих на выбор конкретной марки сорбента дляочистки воды);
  • фракционный состав сорбента для очистки воды (подбор оптимального фракционного состава сорбента осуществляется при помощи анализа воды, при известном размере молекул загрязнителя, их количестве, структуре и пр.);
  • насыпной и истинной плотности сорбента для очистки воды (плотность сорбента влияет на выбор корпуса для фильтрующей колонны, его объем и пр.);
  • прочность сорбента на истирание и дробление (в зависимости от показателей прочности выбирается конкретный сорбент; давление и скорость потока воды, фракционный состав сорбента оказывают сильное влияние на параметры прочности, истирания и раздробления);
  • сорбционная активность и сорбционная емкость.

Впрочем, сорбенты для очистки воды — это не только активные угли различных марок, хотя они и занимают значительную часть рынка сорбентов для очистки воды. Из углеродных сорбентов можно назвать каменноугольный кокс, пек, нетяной кокс и пр. Их преимущество— малая зольность, сравнимая с параметрами шунгита, хотя их сорбционная емкость меньше, чему сорбентов на основе активированных углей.

Также отдельно существует обширный класс неуглеродных сорбентов для очистки воды:

  • диатомит, получаемый из отложений на основе 
    диатомовых водорослей;
  • трепел — отличный адсорбент;
  • опока (мергель, серо-белая глина; от «пеку, печь, 
    пещера») — тонкозернистая, размер частиц 
    0,01–0,001 мм; сравнительно твердая, но легкая 
    пористая порода; плотность — 1,0–1,3 г/см3; 
    отличный адсорбент);
  • керамзит;
  • монтмориллонит — минерал глинистой природы, 
    обладает достаточно высокой площадью поверхности пор на грамм минерала — примерно 800 м2, в своем классе — лучший сорбент для очистки воды оторганических соединений.

26. Адсорбция

учебные плакаты Адсорбция

Адсорбция и поверхностные пленки. До сих пор рассматривались чистые жидкости. Однако двухкомпонентные жидкости обладают другими чрезвычайно важными поверхностно-химическими свойствами. Многие растворенные вещества оказывают очень слабое влияние на g, которое отражает изменение состава поверхностного слоя. Некоторые вещества вызывают заметное понижение поверхностного натяжения воды. Такие вещества известны как дифильные, т. е. обладающие смешанными функциями. Это означает, что растворенная молекула обладает как полярной (гидрофильной, т. е. имеющей сродство к воде), так инеполярной (гидрофобной, т. е. не имеющей такого сродства) частями.

Типичными представителями соединений такого типа, известных как поверхностно-активные вещества (ПАВ), являются жирные кислоты с короткой или средней длиной углеводородной цепи, однако в природе известны (например, холат натрия и лецитин) или были синтезированы (многие синтетические детергенты) многочисленные варианты соединений со смешанными функциями. Кроме того, существуют многочисленные биополимеры, обладающие поверхностной активностью. Для таких веществ состояние минимальной энергии достигается путем ориентации молекул на поверхности или вблизи нее таким образом, что гидрофобные группы стремятся расположиться вне водной фазы, аполярные, ионогенные группы обращены в сторону водной фазы.

Во многих случаях концентрация ПАВ на поверхности значительно больше, чем в объеме жидкости, что соответствует тенденции, противоположной нормальной тенденции к стягиванию, что и объясняет понижение g. При этом макромолекулярные ПАВ, обладающие малой подвижностью, могут медленно (постепенно) изменять g тем больше, чем больше молекул приближается к поверхности, вследствие чего наступает молекулярная перестройка поверхностного слоя. В подобных случаях вместо статических методов измерения gприменяются динамические методы. В данном случае речь идет об избытке вещества наединицу поверхности, на которой оно адсорбируется.

Граница раздела жидкость/жидкость. Типичной границей раздела Ж/Ж является граница между водой (В) и маслом (М) — компонентами, не имеющими или имеющими слабое сродство друг к другу. Такая граница довольно явно выражена, хотя и не так резко, как это наблюдается для границы раздела Ж/Г. Возрастание общей поверхности соприкосновения путем диспергирования одной фазы (в виде малых капель) в другой происходит медленно, вто время как обратный переход к начальным фазам — быстро, причем движущей силой обратного процесса является тенденция к сокращению поверхности и уменьшению поверхностной энергии.

Дифильные вещества (например, жирные кислоты), добавляемые в систему, распределяются на границе раздела Ж/Ж таким образом, что сродство различных частей молекулы к разным фазам вызывает понижение поверхностной свободной энергии и стабилизирует границу раздела. Распределение ПАВ в равной степени относится к эмульсиям масла в воде (М/В) или воды в масле (В/М), так что оба типа эмульсий (или дисперсий) стабилизируются подходящими соответствующими ПАВ.

27. Изотерма адсорбции Ленгмюра

Изотерма адсорбции Ленгмюра

В физической адсорбции (сорбции) определяющие ее силы по своей величине подобны силам, вызывающим конденсацию газа или пара в жидкость при низких температурах. Испарение таких адсорбированных веществ происходит легко и во многих случаях адсорбционное состояние достигается, если конечное давление приближается к своей величине от высоких или от низких значений. Другими словами, обратимость адсорбции указывает на наличие истинного равновесия. Ленгмюр, предполагая мономолекулярную толщину пленки и условие полного равновесия, когда скорость адсорбции kадс. (1  Q)p 
равна скорости десорбции kдес. Q, получил в 1916 году уравнение изотермы адсорбции.

Эти изотермы обычно плохо обоснованы теоретически. В то же время, многие адсорбенты не обладают поверхностью с равноценными адсорбционными местами. Такими адсорбентами могут быть поликристаллические образцы с многочисленными изломами или сильно пористые тела с развитой цепью капилляров, вследствие чего не наблюдается обратимая адсорбция и проявляются отчетливые гистерезисные эффекты.

Раздел 4

Мембранная сепарация

28. Многокамерный электродиализатор для обессоливания растворов NaCl

Многокамерный электродиализатор для обессоливания растворов NaCl

Электромембранные процессы обусловлены градиентом электрического потенциала потолщине мембран. Наибольшее применение нашел электродиализ-разделение растворов под действием электродвижущей силы, которая создается по обе стороны полимерных инеорганических перегородок [размер пор (2–8) · 10–3 мкм], проницаемых для любых ионов (отделение электролитов от неэлектролитов), или ионообменных мембран, проницаемых лишь для катионов либо только для анионов (обессоливание водных растворов или фракционирование солей). Аппараты с ионообменными перегородками (электродиализаторы), например для обессоливания растворов NaCl, состоят из ряда камер (ячеек), по которым перемещаются растворы электролитов. В крайних камерах расположены электроды.

Поскольку катионообменные мембраны пропускают лишь катионы, а анионообменные — только анионы, камеры поочередно обогащаются и обедняются электролитом. В результате исходный раствор разделяется на два потока — обессоленный и концентрированный.

29. Осмос

учебные плакаты Осмос

Традиционные способы очистки воды — механические, химические или реагентные — необеспечивают в большинстве случаев необходимую эффективность очистки. Особый интерес вызывают мембранные методы разделения — обратный осмос, ультрафильтрация имикрофильтрация, позволяющие очищать от солей, органических веществ, коллоидов ивзвесей.

Метод обратного осмоса заключается в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель (воду) и задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ.

Таким образом производится очистка от:

  • жесткости воды (кальций, магний);
  • железа, марганца;
  • меди, свинца, кадмия, радиоактивных изотопов;
  • фторидов;
  • хлоридов, нитратов, нитридов, фосфатов;
  • хлора;
  • органических соединений;
  • пестицидов;
  • бактерий и вирусов.

Для очистки питьевой воды применяют мембранные аппараты с рулонным фильтрующим элементом.

30. Обратноосмотическая синтетическая мембрана

электронные плакаты Обратноосмотическая синтетическая мембрана

Мембранный элемент имеет вид пакета три кромки которого герметизированы, а четвертая крепится к перфорированной трубке для отвода фильтрата.

Пакет вместе с сеткой-сепаратором накручивается на эту трубку. Разделяемая смесь движется в продольном направлении по межмембранным каналам, фильтрат подренажному материалу поступает в отводимую трубку.

Мембранные аппараты этого типа имеют высокую плотность упаковки мембран (300–800).

31. Трубчатый мембранный аппарат

плакаты Трубчатый мембранный аппарат

Трубчатые аппараты состоят из набора пористых дренажных трубок диаметром 5–20 мм, навнутренней или наружной поверхности которых расположены мембраны. В соответствии сэтим исходный поток направляют в трубное либо межтрубное пространство.

Трубчатые аппараты, в которых плотность упаковки мембран составляет 60–200 м2/м3, используются для очистки жидких сред от загрязнений, опреснения воды с высокой концентрацией солей, а также для разделения газовых смесей.

32. Мембранный аппарат с волокнистой загрузкой

плакат Мембранный аппарат с&nbsp;волокнистой загрузкой

В аппаратах с волокнистыми мембранами рабочий элемент обычно представляет собой цилиндр, в который помещен пучок полых волокон с наружным диаметром 80–100 мкм итолщиной стенки 15–30 мкм.

Разделяемый раствор, как правило, омывает наружную поверхность волокна, а по его внутреннему каналу выводится пермеат. Благодаря высокой плотности упаковки мембран (до 20 000 м2/м3) эти аппараты применяют в опреснительных установках большой производительности (десятки тыс. м3/сут).

33. Плоскокамерный многосекционный мембранный аппарат

плакаты Плоскокамерный многосекционный мембранный аппарат

В плоскокамерных аппаратах разделительный элемент состоит из двух плоских (листовых) мембран, между которыми расположен пористый дренажный материал. Элементы размещены на небольшом расстоянии один от другого (0,5–5 мм), в результате чего между ними образуются мембранные каналы, по которым циркулирует разделяемая смесь. Образовавшийся концентрат выводится из аппарата, а пермеат отводится по дренажному материалу в коллектор. Для турбулизации потока путем поперечного перемешивания ипредотвращения соприкосновения проницаемых элементов применяют сетку-сепаратор. Вслучае необходимости концентрирования исходного раствора в аппарате устанавливают несколько последовательно работающих секций.

Поверхность разделительной мембраны, приходящаяся на единицу объема аппарата, т. е. плотность упаковки мембраны, для плоскокамерных аппаратов низка (60–300 м2/м), поэтому их используют в установках небольшой производительности для разделения жидких игазовых смесей.

34. Рулонный мембранный аппарат

Рулонный мембранный аппарат

В рулонных, или спиральных, аппаратах мембранный элемент имеет вид пакета; три его кромки герметизированы, а четвертая прикреплена к перфорированной трубке для отвода пермеата, на которую накручивается пакет вместе с сеткой-сепаратором. Разделяемый поток движется в осевом направлении по межмембранным каналам, а пермеат — спиралеобразно по дренажному материалу и поступает в отводящую трубку. Аппараты этого типа отличаются высокой плотностью упаковки мембран (300–800 м2/м3), но сложнее, чем плоскокамерные, в изготовлении. Они используются в установках средней и большой производительности для разделения жидких и газовых смесей.

35. Схема обратного осмоса

плакат Схема обратного осмоса

Обратный осмос — это процесс, обратный осмосу, как следует из названия, т. е. процесс перехода воды из более концентрированного раствора в менее концентрированный раствор под действием внешнего давления. Внешнее давление должно превышать разницу осмотических давлений растворов. На этом принципе основан обратно осмотический метод очистки воды.

В мембранах для обратного осмоса различия в структуре четко не определяются. Намикроуровне мембраны являются однородными. Предполагается, что основным механизмом переноса вещества через обратно осмотическую мембрану является диффузия или, точнее, активированная диффузия.

Диффузия (от лат. diffusio — распространение, растекание) определяется как взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга. Диффузия происходит внаправлении падения концентрации вещества и ведет к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объему. Активированная диффузия — диффузия, протекающая под действием разности давлений.

Рабочее давление обратного осмоса складывается из двух основных составляющих: осмотическое давление исходной воды и гидродинамическое сопротивление мембраны. При этом гидродинамическое сопротивление мембраны вносит основной вклад в рабочее давление процесса в связи с отсутствием пор в мембране.

Применяемые в настоящее время композитные мембраны позволяют значительно снизить гидродинамическое сопротивление. В них тонкий селективный слой наносится химическим путем на пористую основу (подложку). Толщина селективного слоя составляет 0,1–1,0 мкм, атолщина пористой основы — 50–150 мкм. Подложка практически не создает сопротивления потоку благодаря широким порам, а сопротивление селективного слоя значительно снижается благодаря значительному сокращению его толщины. В целом композитная структура мембраны обеспечивает механическую прочность за счет толщины пористой подложки, а кроме того, позволяет снизить общее сопротивление мембраны за счет тонкости селективного слоя.

36. Схема аппаратуры для определения диализных характеристик мембран

плакат Схема аппаратуры для определения диализных характеристик мембран

Схема аппаратуры для определения диализных характеристик мембран представлена ниже.

Раздел 5

Ионный обмен

Ионообменный метод основан на применении ионитов — искусственных или естественных зернистых материалов способных к ионному обмену. При прохождении воды через ионит протекает обменный процесс между обменными ионами ионита и ионами соединений, диссоциированных в воде.

37. Физико-химический состав соленых, опресненных и кондиционных вод

Физико-химический состав соленых, опресненных и кондиционных вод

38. Схема параллельного Н-Na-катионирования

плакаты Схема параллельного Н-Na-катионирования

Простейшей схемой Н-Na-катионирования является совместное Н-Na-катионирование, которое осуществляется в одном и том же фильтре (ФСД). При этом одновременно снижается щелочность исходной воды и происходит ее умягчение. Верхний слой фильтра подготовлен для работы по циклу Н-катионирования, а нижний слой по циклу Na-катионитового умягчения. Преимуществом такого метода является отсутствие кислых сбросных вод, что устраняет необходимость их нейтрализации, а недостатком метода является сложность регенерации. Совместное Н-Na-катионирование применяется, когда требование к умягченной воде не высокое (жесткость ~0,1–0,3 мг-экв/л). Жесткость исходной воды не должна превышать 6 мг-экв/л, содержание ионов натрия не более 1 мг-экв/л. Устройство и принцип работы фильтра смешенного действия (ФСД).

При параллельном и последовательном Н-Na-катионировании расход умягчаемой воды надо разделить в определенной пропорции между обоими группами фильтров. Соотношение расходов QH и QNa выбирается так, что бы после смешения потоков общая щелочность Щ = 0,3−0,4 мг-экв/л. Расход воды, которую необходимо подать в Н-катионитовый (QH) и Na-катионитовый (QNa) фильтры при параллельном Н-Na-катионирование определяется по формуле:

Q· Q,

Жи – Щ

Жк + А

QNa Q – QH,

где Жи — карбонатная жесткость умягчаемой воды, мг-экв/л; Щ — условная «остаточная» щелочность фильтрата, мг-экв/л; А1 — суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот, мг-экв/л; Q — количество умягчаемой воды.

Известна схема последовательного Н-Na-катионирования воды при голодном режиме регенерации Н-катионитовых фильтров.

39. Схема структуры частиц ионита

Схема структуры частиц ионита

Способность ионитов к обмену объясняется их строением. При помещении в раствор твердая частичка ионита приобретает отрицательный или положительный заряд. Наповерхности ее располагаются прочно связанные с частицей ионы активных групп, которые определяют заряд частицы, а вокруг ее создают диффузный слой из противоположно заряженных ионов, обладающих значительным запасом энергии и способных покинуть этот слой.

Однако взамен их в диффузионный слой должны войти из раствора ионы с таким же знаком заряда. Используя иониты с различными обменными ионами, можно изменить ионный состав воды в желаемом направлении.

40. Упрощенная схема работы ионитового фильтра и график изменения концентрации С удаляемых ионов в фильтрате

Процесс обработки воды методом ионного обмена положительно заряженных катионов называется катионированием, а отрицательно заряженных анионов — анионированием. При ионном обмене ионит поглощает ионы из раствора, а взамен их отдает свои обменные ионы. С течением времени постоянная в начале процесса интенсивность ионного обмена взагрузке фильтра сначала снижается, а затем совсем прекращается. Происходит истощение ионита и для дальнейшей работы его необходимо насытить обменными ионами. Этот процесс называется регенерацией ионита и осуществляется путем пропуска через ионит растворов, которые содержат обменные ионы.

плакаты Упрощенная схема работы ионитового фильтра

В процессе работы ионитового фильтра рабочая зона высотой Нр перемещается сверху вниз.

Причем обменные реакции в верхней части рабочей зоны протекают более интенсивно, так как здесь концентрация ионов в воде наибольшая. Интенсивность истощения ионита также будет наибольшей в верхней части рабочей зоны. Она уменьшается по высоте рабочей зоны сверху вниз. Появления проскока не удаляемых ионов соответствует нижнему положению рабочей зоны в загрузки фильтра.

41. Схема трехступенчатой ионитовой установки

учебный плакат Схема трехступенчатой ионитовой установки

Трехступенчатая схема ионитовой установки позволяет осуществить еще более глубокое обессоливание — соли до 0,1 мг/л и кремниевой кислоты до 0,05 мг/л.

Назначение III ступени — задержать все ионы, проскочившие I и II ступени. На III ступени рекомендуется применять фильтры со смешенной загрузкой (ФСД) из высококислотного катионита и сильноосновного анионита или последовательно Н-катионитовые и ОН-анионитовые фильтры.

42. Фильтр смешанного действия

Фильтр смешанного действия

В последние годы распространен метод обессоливания воды, при котором катионно-анионный обмен совершается в одном фильтре, так называемом фильтре смешанного действия (ФСД). Для этого требуемое количество катионита и анионита загружают в фильтр и тщательно перемешивают сжатым воздухом. В таком виде в фильтре образуется множество как бы сдвоенных фильтров по примеру обычных схем обессоливания.

Применение ФСД дает возможность получить глубоко обессоленную воду и снизить число фильтров.

Иониты для загрузки в фильтр подбирают так, чтобы насыпная плотность анионита вовлажном состоянии была заметно меньше насыпной плотности катионита. Тогда при взрыхлении ионита обратным током воды происходит послойное их разделение по высоте— сверху оказывается более легкий анионит, а снизу — более тяжелый катионит.

На дне ФСД расположена система для подачи сжатого воздуха для перемешивания ионитов после регенерации. В процессе регенерации раствор кислоты вводят через нижнее дренажное устройство и отводят через промежуточную распределительную систему. Одновременно, для того, чтобы кислота не попала в анионит, через него сверху вниз пропускают обессоленную воду, отводя ее также через промежуточный коллектор. Отмывку катионита совмещают с регенерацией анионита. Раствор щелочи подают через распределительное устройство, которое расположено над анионитом, и отводят через промежуточный коллектор. Обессоленная вода для отмывки катионита подается также как ираствор кислоты. При одновременной регенерации анионита и отмывки катионита предотвращается попадание щелочи в катионит. Затем производится отмывка анионита током обессоленной воды сверху вниз. После этого иониты в фильтре перемешивают сжатым воздухом, фильтр заполняют водой и производят окончательную отмывку.

43. Схема устройства ионитового фильтра

Схема устройства ионитового фильтра

Все ионообменные фильтры имеют одинаковую схему устройства и оборудования их трубопроводами.

Взрыхление ионита производится током воды снизу вверх. Эта операция ликвидирует спрессованность ионита, которая получается при фильтровании под давлением и которая может привести к неравномерному прохождению регенерирующего раствора через толщу катионита и, следовательно, к неполной его регенерации. При взрыхлении удаляются измельченные частицы катионита, что приводит к заклиниванию щелей дренажа, также частицы взвеси, осевшие на ионообменнике и снижающие его активность.

Собственно регенерация заключается в фильтровании регенерирующего раствора через слой катионита. При регенерации Nа-катионита или Н-катионита иона Nа+ или Н+, которые содержатся в регенерационном растворе, вытесняют из катионита катионы, задержанные при рабочем цикле фильтрования. Катионит вновь обогащается обменными катионами. Химизм регенерации катионита описывается реакцией

СаК + NaCI= NаК_ + СаCI

Заключительная операция регенерации катионита состоит в отмывке его отрегенерирующего раствора и продуктов регенерации. Отмывку проводят током воды сверху вниз.

Раздел 6

Дистиляция и эвапорация

44. Диаграмма состав — температура кипения смесей

плакаты Диаграмма температура кипения смесей

В диаграммах, представляющих зависимость температур кипения от состава, обычно принято строить две кривые, одна из которых связывает эти температуры с составом жидкой фазы, а другая с составом пара. Нижняя кривая относится к составам жидкости (кривая жидкости), а верхняя — к составам пара (кривая пара).

Поле, заключенное между двумя кривыми, соответствует двухфазной системе. Любая точка, находящаяся в этом поле, отвечает равновесию двух фаз — раствора и насыщенного пара. Состав равновесных фаз определяется координатами точек, лежащих на пересечении изотермы, проходящей через кривые, и данную точку.

45. Технологическая схема эвапорационной установки

Технологическая схема эвапорационной установки

46. Диаграмма изменения состава

Диаграмма изменения состава

В начальный период конденсат в своем составе содержит главным образом летучий компонент, затем его концентрация во времени постепенно понижается, одновременно растет концентрация высококипящего компонента.

Если всю смесь превратить в пар и собрать в виде конденсата, то состав ее не изменится.

Чтобы разделить смесь, необходимо произвести отбор конденсата в определенный период, разделяя его по времени на несколько частей. Первая часть будет состоять, в основном, излетучего компонента, вторая — обогащенная летучим компонентом, последующие части будут содержать высококипящий компонент в большем количестве. Каждую часть вновь нагреть до кипения и конденсат собрать в различные отрезки времени. Проделав так несколько раз, можно получить отдельные компоненты исходной смеси.

Изменение состава жидкой и паровой фаз при различных температурах кипения можно показать на диаграмме температура кипения — состав жидкой и паровой фаз.

47. Диаграммы зависимости общего и пропорциональных давлений пара от состава

Диаграммы зависимости общего и пропорциональных давлений пара от состава

По графикам можно провести сопоставления составов паровых и жидких фаз для любой точки, заключенной в плоскости между кривыми.

Реальные растворы. Закон Рауля не выполняется для реальных растворов. Отклонение отзакона Рауля существует двух типов:

  • парциальное давление растворов больше давлений или летучести паров идеальных растворов. Общее давление пара больше аддитивной величины. Такие отклонения называются положительными, например, для смесей CH3COCH3–C2H5OH, CH3COCH3–CS2, C6H6–CH3COCH3, H2O–CH3OH, C2H5OH–CH3OCH3, CCl4–C6H6 и др.;
  • парциальное давление растворов меньше давлений паров идеальных растворов. Общее давление пара меньше аддитивной величины. Такие отклонения называются отрицательными. Например, для смеси: H2O–HNO3; H2O–HCl; CHCl3–(CH3)2CO; CHCl3–C6H6 и т. д.

Положительные отклонения наблюдаются в растворах, у которых разнородные молекулы взаимодействуют с меньшей силой, чем однородные.

Это облегчает переход молекул из раствора в паровую фазу. Растворы с положительным отклонением образуются с поглощением теплоты, т. е. теплота смешения чистых компонентов будет положительной, происходит увеличение объема, уменьшение ассоциации.

Отрицательные отклонения от закона Рауля возникают в растворах, у которых происходит усиление взаимодействия разнородных молекул, сольватация, образование водородных связей, образование химических соединений. Это затрудняет переход молекул из раствора вгазовую фазу.

48. Прибор Свентославского

плакат Прибор Свентославского

Определение температур кипения и отбор проб конденсата осуществляется сиспользованием прибора Свентославского.

В перегонный куб помещают 15 мл исследуемой жидкости (раствора либо чистого компонента) и спиртовкой нагревают жидкость до стабильного кипения (кран для слива конденсата при этом должен быть закрыт). Во избежание перегрева жидкости в перегонный куб следует поместить кипятильные камешки. После появления жидкости в кармане для сбора конденсата записывают температуру кипения. Скорость нагрева подбирают опытным путем таким образом, чтобы накопление конденсата в кармане происходило возможно медленнее. После заполнения кармана нагревание немедленно прекращают и гасят спиртовку. Конденсат переливают из кармана в нумерованную пробирку с притертой пробкой.

Кубовой остаток сливают под тягой в специально отведенную склянку, прибор тщательно продувают воздухом для удаления остатков жидкости. После этого приступают к следующему опыту.

49. Растворители

наглядные пособия по теме Растворители

Раздел 7

Окислительные методы удаления органических веществ из воды

50. Электродиализ воды

Электродиализ воды

В многокамерном электродиализном аппарате опресняемая вода поступает в четные камеры аппарата, через нечетные камеры происходит циркуляция рассола. При пропуске через такой аппарат постоянного электрического тока возникает движение ионов, растворенных в воде солей, а также ионов Н+ и ОН–. При этом катионы направляются к катоду, проникают через катионитные мембраны и задерживаются анионитными, а анионы двигаются к аноду, проходя через анионитные мембраны, но задерживаются катионитными. Из нечетных камер ни анионы, ни катионы в соседние камеры не проникают, так как на пути движения они встречают препятствие в виде непроницаемых для анионов анионитовых мембран справа инепроницаемых для анионов катионитовых мембран слева. Соли переносятся током изчетных камер в нечетные, вода в четных камерах опресняется, в нечетных рассольных камерах накапливаются соли.

Вода, содержащая растворенные соли, движется в мембранной батареи между катионной ианионной мембранами через отверстия, вырезанные в полиэтиленовой перегородке толщиной около 1 мм. Типичная толщина мембраны 0,5 мм. Катионнитовые ианионнитовые мембраны чередуются и перемежаются перегородками. Они могут быть лабиринтового или прокладочного типа. В первых рамки снабжены извилистыми перегородками, создающими узкие каналы, по которым протекает между мембранами диализат или рассол, во вторых рамки образуют наружные стенки камеры, а мембраны поддерживаются вкладываемыми в рамку гофрированными и пространственного плетения стенками — прокладками, которые изготавливают из диэлектриков (поливинилхлорид, полиэтилен, капрон и т. д.). Электроды, устанавливаемые в торцовых плитах, которые спомощью стяжных болтов сжимаются рамки мембраны, изготавливаются из материалов, стойких к окислению.

Когда включается постоянное электрическое поле, все катионы устремляются к отрицательному полюсу. Если первая мембрана на пути катионита является катионной, катион проходит через нее в соседний водяной отсек, где происходит концентрация катионов, а первый отсек частично опресняется. Если ее первая мембрана на пути катиона является анионной, то катион не может через нее пройти и остается в первом отсеке, который становится концентрирующим отсеком, анионы ведут себя аналогично, нодвижутся в противоположном направлении, так как их притягивает положительный полюс.

В ЭД-батареи, где анионные и катионные мембраны чередуются, каждый ион либо остается в своем отсеке, либо переходит в соседний отсек, где он задерживается мембраной противоположного свойства. В результате этих ионных перемещений опресняющие отсеки чередуются с концентрирующими отсеками.

Электродиализные опреснительные установки разделяются на прямоточные, циркуляционные порционные и циркуляционные непрерывного действия.

51. Технологическая схема удаления из подземных и сточных вод сероводорода окислительно-сорбционным методом

Технологическая схема удаления из&nbsp;подземных и сточных вод сероводорода окислительно-сорбционным методом

52. Технологическая схема очистки оборотных вод с применением пероксида водорода

Технологическая схема очистки оборотных вод с применением пероксида водорода

53. Вертикальный тонкослойный отстойник с контактной камерой хлопьеобразования

Контактные камеры хлопьеобразования наиболее эффективны при осветлении маломутных, цветных, слабоминерализованных вод с длительными периодами низких температур. Вкачестве зернистой контактной среды целесообразно использовать легкие плавающие материалы, которые обеспечивают отсутствие кольматации зернистого пространства, а также простоту их промывки обратным током воды.

Вертикальный тонкослойный отстойник с контактной камерой хлопьеобразования

Эти камеры являются самопромывающимися, так как в процессе их работы по мере накопления избыточного количества взвеси под ее тяжестью происходит расширение зернистого слоя, и накопившиеся хлопья легко вымываются потоком осветляемой воды. Потери напора в зернистом слое не превышают 3–5 см, что гарантирует их стабильную эксплуатацию.

Учитывая конструктивные особенности контактных камер хлопьеобразования, их наиболее целесообразно использовать при реконструкции камер водоворотного типа, встроенных ввертикальные отстойники.

Для интенсификации работы сооружений, в которых процессы хлопьеобразования осуществляются в слое взвешенного осадка, могут использоваться тонкослойные камеры хлопьеобразования.

По сравнению с традиционной флокуляцией в объеме взвешенный слой, образованный взамкнутом пространстве тонкослойных элементов, характеризуется более высокой концентрацией твердой фазы и устойчивостью к изменениям качества исходной воды инагрузки на сооружения.

54, 55. Тонкослойный осветлитель, оборудованный тонкослойной камерой хлопьеобразования

Тонкослойные сотоблоки устанавливают в зоне взвешенного осадка коридорных осветлителей, обеспечивают равномерное распределение осветляемой воды и увеличивают коэффициент объемного использования этих сооружений до 0,9–0,92 (до реконструкции 0,65–0,7). Соответственно, качество осветленной воды улучшается в 1,5–1,8 раза приодновременном увеличении в 1,3–1,7 раза нагрузок на сооружения.

Тонкослойный осветлитель, оборудованный тонкослойной камерой хлопьеобразованияТонкослойный осветлитель, оборудованный тонкослойной камерой хлопьеобразования

При показателях качества воды, требующих для эффективного хлопьеобразования введения дополнительной твердой фазы, могут применяться тонкослойно-эжекционные (рециркуляционные) камеры хлопьеобразования.

Принцип их работы заключается в следующем: исходная вода, смешанная с реагентами, подается в нижнюю часть камер по системе трубопроводов, сконструированных попринципу работы эжекторов, и затем поступает в тонкослойные блоки, расположенные над эжекторами, с помощью которых в поток обрабатываемой воды попадает наиболее крупная хлопьевидная взвесь, образованная в камере и осевшая на ее дно. Для этой цели рециркуляторы устанавливаются соплом вниз.

56. Камера хлопьеобразования с малогабаритными аппаратами для рециркуляции осадка

Камера хлопьеобразования с малогабаритными аппаратами для рециркуляции осадка

В частности, в камерах хлопьеобразования зашламленного типа для рециркуляции осадка применяются малогабаритные аппараты, характеризуемые значительно меньшей (в 4–5 раз) металлоемкостью по сравнению с ранее предлагаемыми ими конструкциями. Такие рециркуляторы успешно эксплуатируются на ряде водопроводных станций и позволяют существенно повысить производительность сооружений.

Раздел 8

Флотация

57. Схема флотации

Схема флотации

Флотация (франц. flottation, англ. flotation, буквально — плавание на поверхности воды), разделение мелких твердых частиц и выделение капель дисперсной фазы из эмульсий. Основана на разложении смачиваемости частиц (капель) жидкостью (преим. водой) и на их избират. прилипании к пов-сти раздела, как правило, жидкость — газ (очень редко твердые частицы — жидкость).

Осуществляют флотацию главным образом с использованием специальных веществ — флотационных реагентов (флотореагентов).

58. Схема флотатора

Схема флотатора

59. Система флотации

Система флотации

60. Фильтр для очистки

Фильтр для очистки

На рисунке представлена схема простейшего флотатора. Принцип его работы состоит вследующем. Вода из аквариума через механический фильтр непрерывно поступает вофлотатор. Воздух из компрессора подается в распылитель (1), после чего в виде большого количества мелких пузырьков поднимается к поверхности воды. На поверхности пузырьков происходит адсорбция, главным образом, органических веществ.

На поверхности флотатора образуется пена, которая задерживается пеноуловителем (2) ивыносится в емкость для сбора загрязнений. Очищенная вода подается в аквариум или другие очистительные устройства. Флотационную очистку хорошо проводить перед ее биологической фильтрацией.

61. Аэрирующая жироловушка с зоной флотации

Аэрирующая жироловушка с зоной флотации

Жиросодержащие сточные воды подаются по трубопроводу через реактивный распределитель в нижнюю часть флотационной камеры, расположенную внутри корпуса жироловушки. В эту же камеру через второй реактивный распределитель по трубопроводу нагнетается водовоз-душная эмульсия. Сточная вода аэрируется мельчайшими пузырьками воздуха, выделяющимися из водовоздушной эмульсии при снижении давления. Во флотационной камере наиболее крупные жировые частицы всплывают на поверхность, а сточная вода поступает в зону отстаивания. Здесь всплывают наиболее мелкие частицы жира, флотируемые мельчайшими пузырьками воздуха, поступающими с потоком очищаемой воды. В этой зоне происходит также осаждение наиболее тяжелых взвесей, главным образом минерального происхождения.

Очищенная сточная вода поступает в водосборный коллектор и из пего через ряд стояков вкольцевой водосборник, откуда может быть направлена на дальнейшую очистку. Для поддержания постоянного уровня воды в жироловушке в кольцевом водосборнике на всю его длину установлен водослив. Верхняя отметка гребня водослива должна быть ниже на 2–2,5 см верхней отметки лотка.

Всплывшая на поверхность жировая масса удаляется скребком в лоток, а затем из него самотеком может быть направлена в резервуар для уплотнения. Образующийся в конусной части осадок периодически удаляется в специальную емкость. Продолжительность всплывания жировых частиц на поверхность зависит от высоты слоя очищаемой жидкости, температуры ее, а также от размера жировых частиц, скорости потока воды, от состава иплотности жировых веществ, содержащихся в сточных водах, коэффициента сопротивления и других факторов.

Раздел 9

Экстракция

Экстракция (от позднелат. extractio — извлечение), экстрагирование, процесс разделения смеси жидких или твердых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).

Процесс экстракции включает 3 последовательные стадии: смешение исходной смеси веществ с экстрагентом; механическое разделение (расслаивание) двух образующихся фаз; удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию с целью повторного использования. После механического разделения получают раствор извлекаемого вещества в экстрагенте (экстракт) и остаток исходного раствора (рафинат) или твердого вещества. Выделение экстрагированного вещества из экстракта и одновременно регенерация экстрагента производится дистилляцией, выпариванием, кристаллизацией, высаливанием.

Достоинствами экстракции являются низкие рабочие температуры, рентабельность извлечения веществ из разбавленных растворов, возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, и азеотропных смесей, возможность сочетания с другими технологическими процессами (ректификацией, кристаллизацией), простота аппаратуры идоступность ее автоматизации. Недостатком экстракции в ряде случаев является трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ.

Экстракция подчиняется законам диффузии и равновесного распределения. При экстракции из жидкостей после смешения исходного раствора с экстрагентом и расслоения образовавшейся смеси концентрация у экстрагируемого вещества (В) в фазе экстракта больше его концентрации х в фазе рафината. При взаимной нерастворимости экстрагента (С) ирастворителя (Л) исходного раствора зависимость у от х для равновесной системы (для которой у обозначается как ур) изображается в диаграмме у  х. Если раствор разбавлен, а вещество В в экстракте находится в неассоциированном и недиссоциированном состояниях, отношение = Kp (коэффициент распределения) — величина постоянная, не зависящая отконцентрации, и линия равновесия в диаграмме у  х является прямой; в противном случаеKp — функция концентрации, и линия равновесия криволинейна. Kp всегда зависит оттемпературы, практически не зависит от давления; определяется он экспериментальным путем.

ур

x

62. Экстракторы

Экстракторы

63. Изотермы

Изотермы

Для характеристики экстракционного разделения двух веществ используют коэффициент разделения b, численно равный отношению соответствующих коэффициенту распределения этих веществ (обычно большего к меньшему) в экстракте и рафинате: b = a1/a2. Факторы, влияющие на экстракционное разделение, многочисленны и определяются не только закономерностями экстракционного равновесия, но и способом организации процесса. Например, при однократном контакте фаз наилучшее разделение двух компонентов всостоянии равновесия достигается при максимальном различии их степеней извлечения. Для практической реализации разделения при многоступенчатой противоточной экстракция жидкостная бывает достаточно b = 1,5–2,0 (разделение лантаноидов и др.).

На экстракционное равновесие сильное влияние оказывают также коэффициент активности компонентов в фазах, что объясняется относительно небольшим изменением свое, энергии при экстракции (до 11 кДж/моль).

64. Схемы многократной экстракции

Схемы многократной экстракции

Многократная экстракция, наиболее распространенная в промышленности, проводится непрерывно и по способу движения фаз подразделяется на противоточную, полупротивоточную и перекрестноточную. Чаще всего применяют противоточную экстракцию одним экстрагентом с числом ступеней обычно 5–10. Для трудноразделяемых компонентов (например, близких по свойствам лантаноидов) число ступеней достигает 70–100.

65. Непрерывный противоточный экстрактор

Непрерывный противоточный экстрактор

66. Схемы экстракционных колон

Схемы экстракционных колон

Колонные экстракторы подразделяют на гравитационные и с внешним подводом энергии. Эффективность колонн оценивают кпд отдельных ступеней разделения, высотой, эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС), либо высотой единицы переноса (ВEП). ВЭТС зависит от гидродинамического режима в колонне и физико-химических свойств экстракционной системы.

67. Экстрактор Сокслеста

Экстрактор Сокслеста

68. Ящичный экстрактор

Ящичный экстрактор

Данный вид экстракторов состоит из нескольких секций, разделенных перегородками, объединяют в одном корпусе (ящичные экстракторы). Каждая секция (ступень) имеет смеситель и отстойную камеры. Перемешивание фаз может быть пульсационным или механическим (чаще всего применяют турбинные мешалки, одновременно транспортирующие жидкости из ступени в ступень).

Раздел 10

Требования к качеству воды

Для ознакомления с данными требования необходимо прибегнуть к ГОСТам на питьевую воду.

69. Санитарные нормы показателей качества воды

Санитарные нормы показателей качества воды

70, 71. Безопасность питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям

Безопасность питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателямБезопасность питьевой воды по микробиологическим и паразитологическим показателям

Раздел 11

Дегазация

72. Технологическая схема удаления метана из подземных вод вакуумным способом с предварительным насыщением исходной воды инертным газом или воздухом (1)

Технологическая схема удаления метана

73. Технологическая схема удаления метана из подземных вод вакуумным способом спредварительным насыщением исходной воды инертным газом или воздухом (2)

74. Параметры дегазации

Параметры дегазации

75. Дозаторы

Дозаторы

Раздел 12

Новые схемы очистки 
природных и сточных вод

В связи с загрязнением природных и сточных вод необходимо разрабатывать новые виды установок, которые будут способствовать качественной очистки от органических инеорганических примесей. Некоторые варианты схем данных установок представлены ниже.

76. Схема очистки и обеззараживания 
мутных цветных вод, содержащих водоросли и антропогенные примеси

Схема очистки и обеззараживания

77. Очистная станция обработки мутной цветной воды в контактном резервуаре, наокислительной загрузке, флокуацией, осветлением, фильтрованием через песок игранулированный уголь, конечной дегазацией озоном и хлорированием

Очистная станция обработки мутной цветной воды

78. Технологическая схема очистки воды с использованием порошковых угольных сорбентов

Технологическая схема очистки воды

79. Технологическая схема очистки сильнозагрязненных мутных поверхностных вод сбольшим содержанием органических веществ

Технологическая схема очистки сильнозагрязненных мутных поверхностных вод

80. Технологическая схема очистки воды с применением озонирования 
и осветлительно-сорбционных фильтров

Технологическая схема очистки воды с применением озонирования

81. Технологическая схема очистки высокоминерализированных вод, 
содержащих антропогенные примеси

Технологическая схема очистки высокоминерализированных вод

82. Технологическая схема очистки вод с малой и средней мутности, содержащих водоросли и трудноокисляемую органику

Технологическая схема очистки вод с малой и средней мутности

83. Технологическая схема подготовки цветных маломутных вод, подвергшихся антропогенным нагрузкам

Технологическая схема подготовки цветных маломутных вод

84. Технологическая схема очистки цветных вод с использованием двухкамерных фильтров, озонирования и углевания

Технологическая схема очистки цветных вод с использованием двухкамерных фильтров


 


Оформление заказа 

Купить учебно-наглядные пособия по Технологиям и средствам очистки природных и сточных вод можно отправив заявку факсом или электронной почтой, а также с помощью нашего интернет-магазина (кнопка "добавить в заявку"). После этого наш сотрудник свяжется с Вами для согласования заказа и выставления счета на оплату. Оплата производится по безналичному расчету. Доставка осуществляется почтой или автотранспортными компаниями в любой регион России и страны СНГ. Доставка до транспортной компании производится бесплатно. Стоимость доставки по России 100-300 руб. в зависимости от региона и способа доставки.


Сопутствующая учебная техника и пособия: