Очистка сточных вод гальванических производств
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Озерский технологический институт
(филиал)
ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Московский инженерно-физический институт
(государственный университет)»
(ОТИ МИФИ)
Курсовой проект
по процессам и аппаратам химических производств.
«Очистка сточных вод гальванических производств».
Студенты
Группа
Преподаватель
2007
Оглавление:
- Задание;
- Введение (воздействие компонентов растворов и электролитов на окружающую среду)
- Методы очистки:
а) Реагентный метод;
б) Очистка методом выпаривания;
в) Ионообменный метод.
- Аппаратурная схема и описание;
- Описание работы основного аппарата;
- Технологические расчеты;
- Выводы;
- Литература.
Задание:
«Очистка сточных вод гальванических производств от Cu и Ni»
Сброс 10 м3/сутки.
Введение.
Воздействие компонентов растворов и электролитов на окружающую среду
Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, содержащих вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой форме.
Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем - почва - растение - животный мир - человек. Например, соединения кадмия даже в малых концентрациях оказывают резко выраженное токсическое действие на рыб и другие водные организмы. Весьма вредны соединения шестивалентного хрома, который при концентрации в воде более 0,01 мг/л оказывает токсическое действие на микрофлору водоемов. Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том числе и в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсического действия обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные новообразования), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и тератогенным действием (способны вызвать уродства у рождающихся детей). Канцерогенное действие на теплокровных животных при поступлении в организм с питьевой водой оказывают мышьяк, селен, цинк и палладий, а при поступлении в организм другими путями - хром, бериллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, серебро, платина. Тератогенное действие на животных в экспериментальных условиях оказали кадмий, свинец, мышьяк, кобальт, алюминий и литий. В опытах с радужной форелью описано мутагенное действие сульфида цинка, т.е. изменения в генах, которые могут проявляться не только в том поколении, когда возник новый признак, но и в последующих поколениях. Некоторые неорганические соединения, например соединения хрома (IV), оказывают на людей аллергенное действие. Многие неорганические соединения даже в очень малых концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые ресурсы. Большинство водных организмов более чувствительно к действию токсичных веществ, чем человек и теплокровные животные. Разные виды организмов неодинаково переносят действие неорганических соединений. Так, JIKso (летальная концентрация, при которой гибнет 50% особей) кадмия составляет для циклопов 3,8 мг/л, а для дафний - 0,055 мг/л. Икра лососевых рыб более чувствительна, чем взрослые особи, к действию меди и цинка.
Кумуляция вредных неорганических соединений тканями рыб создает угрозу отравления людей, употребляющих такую пищу. Ртуть накапливается микроорганизмами, рыбами и их кормовыми ресурсами до высоких концентраций. А, например, кадмия обнаружено в тканях рыб в 200 раз больше, чем содержалось в воде, что подтверждено в опытах на молоди окуня черного большеротого и ушастого, продолжающихся 6 месяцев при концентрациях кадмия в воде 0,0005-0,85 мг/л. Ткани устриц из водоемов кумулируют свинец, ртуть, кадмий, цинк, медь и кобальт.
В крупных городах и промышленных центрах вредные вещества поступают в водоемы в виде различных соединений и смесей, оказывающих совместное, или так называемое комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации. Это может быть: 1) синергизм или потенционирование, когда эффект действия больше простого суммирования; 2) антагонизм, когда действие нескольких ядов бывает меньше суммированного и 3) аддитивное или простое суммирование. Нередко наблюдаются и отступления от этой схемы. Кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. В опытах с радужной форелью токсичность смеси сульфидов цинка и меди в малых концентрациях была примерно такая же, как и каждого компонента в отдельности, а при высоких концентрациях наблюдался синергизм.
Физико-химические свойства воды - температура, содержание кислорода, жесткость и рН - влияют на токсичность многих неорганических веществ. С повышением температуры воды увеличивается обмен веществ водных организмов и они получают больше яда. При увеличении общей жесткости воды с 20 до 260 мг/л по карбонату кальция средние летальные концентрации (ЛКср) различных соединений кадмия, меди, олова и свинца увеличиваются примерно в 100 раз. Увеличение рН с 6,6 до 8,0 также снижает токсичность многих веществ. Таким образом, в водоемах с малой жесткостью воды ядовитое действие металлов, как правило, будет больше, хотя и бывают исключения из этой закономерности. Поэтому снижение жесткости водопроводной воды может повысить токсичность содержащихся в ней металлов.
Некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах не подвергаются самоочищению, а наоборот, губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов. Концентрация их в водоемах может уменьшаться за счет разбавления, осаждения на дне и частично усвоения флорой и фауной. Количество выпадающих в осадок веществ увеличивается при понижении скорости течения жидкости.
При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы. Концентрация металлов в этом слое приводит к снижению азотфиксирующей способности почвы и урожайности сельскохозяйственных культур, накоплению металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.
По прогнозу до конца 2000 года тяжелые металлы займут одно из первых мест среди опасных факторов в общем загрязнении окружающей среды.
Ниже приведены данные о вредном воздействии на окружающую среду некоторых металлов и соединений, содержащихся в сточных водах гальванического производства. Вопросы непосредственного воздействия вредных веществ на человека и животных через кожный покров, органы дыхания и пищеварения достаточно подробно изложены в литературе по технике безопасности и производственной санитарии (например: Вредные вещества в промышленности. Справочник. В 3-х томах/Под ред. Н.В.Лазарева. -Л.:Химия, 1976 г.).
Железо. В природных водах и источниках питьевого водоснабжения содержание железа колеблется в больших пределах - от 0,01 до 26,0 мг/л. Железо в концентрации более 0,05 мг/л придает воде желтоватую окраску, а в концентрации 1 мг/л - металлический привкус. Сульфат и хлорид железа сообщают воде привкус в концентрации 0,1-0,2 мг/л. ПДК для питьевой воды 0,3 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Соединения железа для людей и теплокровных животных при введении внутрь малотоксичны. ЛД50 (летальная доза, при которой гибнет 50% •особей) для крыс, получавших с питьевой водой растворимые соединения хлорида железа, составила 900 мг/кг массы. Абсолютная смертельная доза хлорида железа при приеме внутрь через сутки составила: для кроликов 890 мг/кг, для крыс 984-1986 мг/кг массы; сульфата железа - для кроликов 2778,8 мг/кг, для крыс - 1389-2778 мг/кг массы.
Влияние на водные организмы. При поступлении в водоемы хлоридов, сульфатов и нитратов железа оно выпадает в осадок в виде гидроксида. Но малые концентрации железа остаются в растворе и при низком значении рН оказывают токсическое действие на рыб и мелкие водные организмы. Железо в концентрации в воде 1000 мг/л убивает рыб за несколько часов. Механизм вредного действия железа на рыб сводится к тому, что железо, находящееся в воде в виде гидроксида, осаждаясь на слизистой оболочке жабр рыб, закупоривает их и разъедает. В щелочной среде железо гибельно для рыб даже в концентрации 0,9 мг/л. Для карпа железо гибельно в концентрации 0,9 мг/л при рН 5,5 и ниже; для щуки, линя и форели железо гибельно в концентрации 1-2 мг/л при рН 5,0-6,7; при концентрации 0,52 мг/л оболочка икры байкальского омуля покрывалась хлопьями оксида железа (III) и почти утрачивала механическую прочность, что вызывало нарушение газообмена эмбриона с окружающей средой и гибель икры. Вредная концентрация хлорида железа (III) составляет (на ион железа) для водного ослика 5 мг/л, для молоди дафний 18 мг/л, для взрослых дафний 21 мг/л через 48 часов.
Железо в концентрации 1,25 мг/л снижает БПК5 (биологическое потребление кислорода за 5 суток) разведенных сточных вод на 1,51 мг/л по сравнению с контрольными пробами. Хлорид железа (II) в сточных водах в концентрации 5 мг/л (на ион железа) задерживает образование активного ила на очистных сооружениях и сбраживание осадка в метатенках; при этой концентрации гибнет микрофлора биологических фильтров.
Медь. В природных водах и источниках водоснабжения нашей, страны содержится в небольших концентрациях, как правило, порядка 10-3 мг/л. Следует отметить большие колебания в концентрациях меди в водоемах и источниках водоснабжения - от 0,001 до 0,98 мг/л. Вблизи меднорудных предприятий - до 100 мг/л.
Медь придает воде неприятный привкус при концентрации 1,5 мг/л, окрашивает воду при концентрации 0,5 мг/л и снижает её прозрачность при концентрации 1,0 мг/л.
Влияние на человека и теплокровных животных. Смертельная доза для человека составляет 10 г/кг массы, доза 60-100 мг/кг массы вызывает тошноту, рвоту, гастроэнтерит, а доза 10-30 мг/кг массы не оказывает токсического действия при потреблении меди внутрь в течение нескольких недель.
ЛД50 для теплокровных животных при приеме внутрь составляет (на металл): хлорида меди - 140 мг/кг, карбоната меди -159 мг/кг, сульфата меди - 300 мг/кг, нитрата меди - 340 мг/кг массы. Медь в концентрации 1 мг/л токсична для сельскохозяйственных животных. По некоторым сведениям медь проявляет мутагенное действие. ПДК для питьевой воды 1,0 мг/л.
Влияние на водные организмы. ЛК50 для рыб 0,002 мг/л, для дафний - 0,005 мг/л, для сине-зеленых водорослей - 0,01 мг/л.
БПК5 разведенных сточных вод снижается при концентрации меди 0,001 мг/л на 7 %, при 0,05 мг/л - на 24 %, при 0,1 мг/л - на 37 %, при 0,5 мг/л - на 46 %. БПК5 сточных вод снижается при концентрации меди 0,04 мг/л на 10 %, при 0,05 мг/л - на 20 %. При концентрации меди 0,01 мг/л тормозятся процессы самоочищения водоемов. При концентрации 0,4-0,5 мг/л медь губительно действует на микрофлору и тормозит биологические процессы очистки сточных вод, задерживает размножение микроорганизмов, аммонификацию и нитрификацию сточных вод; при концентрации меди 1,0 мг/л заметно тормозятся процессы аэробной очистки сточных вод активным илом, уменьшается количество окисленного азота в сточных водах, задерживается образование активного ила.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Поступая со сточными водами в почву при поливе, медь кумулируется почвой и растениями, оказывает на них вредное действие, начиная с концентрации 0,1 мг/л. ОДК с учетом фона 33 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 66 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 132 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Никель. В реках России никель содержится в концентрациях 0,0008-0,0056 мг/л. В источниках водоснабжения он обнаружен в количестве в среднем 0,0117 мг/л.
Сульфат и хлорид никеля сообщают воде металлический привкус в концентрации 50 мг/л, окрашивают воду в концентрации 1000 мг/л, на запах не ощущаются. В концентрации 1 мг/л никель заметно увеличивает мутность воды.
Влияние на человека и теплокровных животных. Смертельная доза для теплокровных животных составляет 34 мг/кг массы, для собак - 10-20 мг/кг массы.
Никель способен вызывать аллергические реакции ("никелевая чесотка", экзема), всасываться кожей и оказывать общетоксическое действие. По некоторым данным никель обладает канцерогенным и мутагенным действием.
Влияние на водные организмы. Нахождение в воде, загрязненной никелем в концентрациях, указанных ниже, в течение 96 часов приводит к гибели следующих водных организмов: комаров - 8,6 мг/л, гаммарид - 13,0 мг/л, моллюсков - 11,4 мг/л, щетинкового червя - 14,1 мг/л, улиток - 14,3 мг/л. Токсическое действие проявляется на гольяна при концентрации 0,38 мг/л, на бокоплава - при 2,5 мг/л, на радужную форель - при 25,0 мг/л, на карпа - при 45,0 мг/л.
Начиная с концентрации 1,0 мг/л, никель снижает эффективность биологической очистки сточных вод, ослабляет интенсивность процессов нитрификации активного ила, значительно снижает аэробное окисление сточных вод на биологических фильтрах; при концентрации 2,0 мг/л никель оказывает токсическое действие на микрофлору метантенков и тормозит сбраживание осадка.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Вредное действие на растения при поливе вызывает концентрация никеля 0,5 мг/л. Никель вызывает хлороз овса при концентрации 1 мг/л, а при концентрации 2,5 мг/л - задержку роста. Сульфат никеля в концентрации 2,5 мг/л вызывает гибель растений. ОДК с учетом фона 20 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, 40 мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 80 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Цинк. В природных водах цинк содержится в концентрациях 0,0001-5,77 мг/л.
При концентрации 2 мг/л воде сообщается привкус, при 5 мг/л появляется вяжущий привкус, опалесценция, пескоподобный осадок. При 30 мг/л вода становится непригодной для питья по вкусу и приобретает мутный молочный цвет.
Влияние на человека и теплокровных животных. Цинк и его соединения малотоксичны для людей и теплокровных животных при поступлении в организм с пищей и питьевой водой. Концентрация цинка в питьевой воде 11,2-26,6 мг/л переносится людьми без всякого вреда для здоровья.
Минимальная летальная доза для теплокровных животных при приеме внутрь составляет для хлорида цинка - 100 мг/кг, сульфата цинка - 750 мг/кг массы. Вместе с тем в литературе приводятся данные о канцерогенном действии цинка при его содержании в питьевой воде в концентрациях 10-20 мг/л. В длительных опытах на мышах в течение 2-3 лет установлена возможность развития раковой опухоли при концентрации цинка в воде 5-20 мг/л. До некоторым данным цинк проявляет мутагенное действие на организм. ПДК для питьевой воды 5,0 мг/л.
Влияние на водные организмы. Для рыб цинк во много раз токсичнее, чем для людей и теплокровных животных, и его вредное действие проявляется намного раньше, чем изменяются органолептические свойства воды.
Нитрат цинка в концентрации 0,2 мг/л (по металлу) оказывает токсическое действие на гольяна через 270 суток при 1 ГС, а сульфат цинка в концентрации 0,4 мг/л вызывает гибель колюшки через 7 суток.
Цинк оказывает вредное действие на низшие водные организмы (кормовые ресурсы рыб), начиная с концентрации 0,07 мг/л, т.е. степень токсичности цинка для них примерно такая же, как и для рыб. Цинк способен к кумуляции тканями рыб и низших водных организмов.
БПК5 разбавленных сточных вод снижается на 4 % при концентрации цинка 0,1 мг/л, на 10 % - при 0,3 мг/л, на 12 % - при 0,5 мг/л, на 25 % - при 7,0 мг/л. При концентрации цинка 5,0 мг/л тормозится нитрификация разбавленных сточных вод. Цинк в концентрации 0,5 мг/л вредно влияет на эффективность биологической очистки сточных вод и на активный ил, в концентрациях 1-3 мг/л тормозит биологическую очистку. В концентрации 2,2 мг/л цинк оказывает токсическое действие на микрофлору метантенков и тормозит сбраживание осадка сточных вод, в концентрации 5,1 мг/л значительно снижает аэробное окисление на сооружениях биологической очистки сточных вод канализации при длительном действии.
Влияние на сельскохозяйственные культуры. Цинк в концентрациях 1 мг/л воды и даже 0,1 мг/л вредно действует на сельскохозяйственные культуры.
Цинк кумулируется почвой, поэтому сточные воды, содержащие цинк, непригодны для орошения сельскохозяйственных культур. ОДК с учетом фона 55 мг/кг для песчаных и супесчаных почв, ПО мг/кг для кислых (суглинистых и глинистых) почв, 220 мг/кг для близких к нейтральным и нейтральных (суглинистых и глинистых) почв.
Методы очистки сточных вод.
Сокращение поступления гальванических отходов в окружающую среду является важнейшей народнохозяйственной и социальной задачей.
Экологические проблемы гальванотехники привлекают к себе широкое внимание в основном из-за продолжающегося загрязнения окружающей среды ионами тяжелых металлов (ИТМ).
По данным Минприроды в 1993 г. общий объем сточных вод по России составил 27,24 км3, с которыми в природные водные объекты сброшено 19,9 тыс.т нефтепродуктов, 5692 тыс.т сульфатов, 8373 тыс.т хлоридов, 55646 т общего фосфора, 48697 т железа, 815 т меди, 1150 т цинка, 581 т никеля, 12020 т алюминия, 585 т хрома, 12,4 т ртути, 116 т свинца, 1,2 т висмута, 0,96 т серебра, 7,1 т олова и 74 т кадмия.
Разнообразный ассортимент применяемых гальванических покрытий в гальванотехнике обуславливает многообразие загрязнений, находящихся в сточных водах. Исходя из фазового состояния вещества в растворе, все загрязнения можно подразделить на четыре группы:
- взвеси в виде тонкодисперсных суспензий и эмульсий;
- коллоиды и высокомолекулярные соединения;
- органические вещества, растворенные в воде;
- соли, кислоты, основания, растворенные в воде.
Для каждой из групп загрязнений существуют свои методы очистки. Так, для очистки воды от веществ первой группы загрязнений наиболее эффективны методы, основанные на использовании сил гравитации, флотации, адгезии. Для второй группы коагуляционный метод. Загрязнения третьей группы наиболее эффективно извлекаются из воды в процессе адсорбционной очистки, а загрязнения четвертой группы, представляющие собой электролиты, удаляют из воды переводом ионов в малорастворимые соединения, используя для этого реагентный метод или методы обессоливания.
Если за основу классификации методов принять превалирующий процесс (или основное устройство) того или иного метода, то методы очистки можно разбить на семь групп:
1) механические; 2) химические; 3) коагуляционно-флотационные; 4) электрохимические; 5) сорбционные; 6) мембранные; 7) биологические.
Однако ни один из указанных методов самостоятельно не обеспечивает в полной мере выполнение современных требований: очистка до норм ПДК, особенно по ионам тяжелых металлов; возврат 90-95% воды в оборотный цикл; невысокая себестоимость очистки; малогабаритность установок, утилизация ценных компонентов (кислот, щелочей, металлов). Нереальность достижения экологических норм усугубляется плохим финансовым положением многих предприятий. Одним из путей выхода из этой ситуации являются совершенствование средств и методов очистки стоков и оптимизация организации очистных систем.
Очистка методом осаждения
Осадительные процессы широко используют для очистки сбросов от радионуклидов. Наибольшее распространение получило соосаждение радионуклидов при коагуляции стабильных соединений различных веществ.
Коагуляция – физико-химический процесс укрупнения коллоидных частиц за счёт их слипания под действием молекулярных сил притяжения. В практике водоподготовки под коагуляцией понимают очистку воды от коллоидных систем с одновременной очисткой от грубо-дисперсных примесей (ГДП) и обесцвечиванием воды путём дозировки в отработанную воду специального реагента – коагулянта.
Различают две стадии коагуляции: 1) потеря агрегативной устойчивости коллоидов и их слипание (скрытая коагуляция); 2) выпадение образовавшихся агрегатов частиц в осадок или всплывание на поверхность (явная коагуляция). Улучшению коагуляции способствует процесс сольватации укрупненных частиц. Наименьшая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию за определенный промежуток времени, называется порогом коагуляции.
Процесс отстаивания частиц зависит от удельной активности перерабатываемых отходов. Так, при переработке отходов высокого уровня активности оседание частиц существенно замедляется из-за большого газовыделения, сопровождающего радиолиз воды.
Очистка радиоактивных сбросов в процессе коагуляции происходит в результате соосаждения радионуклидов совместно со стабильными нуклидами; захвата взвешенных в очищаемой воде частиц, особенно коллоидных, образующимся осадком; адсорбции радионуклидов, находящихся в растворе в ионном состоянии, на развитой поверхности образующегося осадка стабильных веществ.
В качестве коагулянтов чаще всего используют недорогие реагенты: сернокислое железо закисное и окисное, сернокислый алюминий, соли кальция, смеси фосфатов и гидроксида кальция.
При использовании FeSО4 в щелочной среде происходит образование гидроксида Fe(П), которое окисляется кислородом воздуха, присутствующим в отходах, до Fe(Ш):
;
.
Этот процесс желательно вести в интервале рН=8,5÷11. В случае применения сернокислого алюминия происходит выпадение гидроксида алюминия по реакции:
Аl2( SO4)3 + 6NaOH = 2Аl(OH)3 + 3Na2SO4
Лучшее образование хлопьев гидроокиси алюминия происходит при рН=7÷8. Иногда используют смешанные осадки гидроксидов железа и алюминия.
Процесс коагуляции чаще всего проводят при 20— 40°С, так как при более высокой температуре появляются мешающие процессу отстаивания конвективные потоки и наблюдается десорбция адсорбированных на поверхности коллоидного осадка радиоактивных элементов, что уменьшает коэффициент очистки.
Широкое распространение получила так называемая фосфатная коагуляция, где для соосаждения используют фосфат кальция. Процесс фосфатной коагуляции может быть описан следующим образом:
Самым простым по конструкции является вертикальный отстойник непрерывного действия, применяемый в обычных системах очистки воды, который позволяет получать содержание взвесей в осветленной фазе около 25 мг/л. Выгружаемый осадок составляет 1,5—3% общего объема перерабатываемых отходов. Несмотря на некоторые недостатки вертикальных отстойников, такие, как малый эффект осветления воды, малая производительность, зависимость времени отстоя от состава загрязненной воды, их включают в схемы дезактивации сбросных вод на установках небольшой производительности, что объясняется простотой их конструкции и эксплуатации.
Более эффективна конструкция отстойника-осветлителя, так называемого суспензионного сепаратора, в котором осадок находится во взвешенном состоянии. Этому способствует то обстоятельство, что осветляемая вода поступает в сепаратор через систему труб с отверстиями, расположенную под дырчатым дном. Ранее выпавший осадок, находящийся во взвешенном состоянии, служит механическим фильтром, катализатором, ускоряющим выпадение твердой фазы, а также способствует перемешиванию и агломерации взвешенных частиц, содержащихся в осветляемой воде. Для уплотнения пульпы в осветлителе имеется шламоуплотнитель.
Производительность подобных осветлителей примерно в два раза выше производительности вертикальных отстойников; кроме того, их использование позволяет снизить содержание взвесей в декантате до 5—10 мг/л.
Для сокращения времени коагуляции применяют флоккулянты — вещества, усиливающие действие коагулянтов или благотворно влияющие па процесс седиментации коагулянта с взвешенными примесями.
В настоящее время в качестве флоккулянтов используют, например, полисахариды и полиакриламид.
Чтобы удалить тонкодисперсные взвеси, дезактивируемую воду после отстойников или осветлителей пропускают через фильтры, наиболее простые из которых — песчаные или кварцевые. Песчаный фильтр представляет собой слой кварцевого песка высотой 1,2 м с диаметром зерен 1,5—2 мм. Иногда перед дренажной системой оборудуют подложку из антрацита высотой 5—10 см. Эти фильтры рассчитаны на давление 3—5 ат, коэффициент очистки от взвесей на них порядка 10.
Под грязеемкостью фильтрующего материала понимают количество взвесей на единицу массы или объема данного материала. Грязеемкость песчаных фильтров ≈1,5 кг/м3. Время цикла в среднем от 10 до 20 ч, скорость фильтрации раствора 8—10 м/ч, сопротивление на фильтре 0,5—1 ат, годовые потери фильтрующего материала 10%. Несмотря на малую эффективность песчаных фильтров, их довольно широко используют при очистке радиоактивных отходов.
В последнее время начали применять более эффективные фильтры с намывным слоем, которые имеют следующую принципиальную конструкцию. В трубную решетку вмонтированы патроны, изготовленные из пористой керамики или витков проволоки, расстояние между которыми ~100 мкм. На эту фильтрующую перегородку наносят тонкий слой фильтрующего материала: диатомита, перлита, кизельгура или туфа. На созданный таким образом начальный фильтрующий слой подается исходная вода с добавкой дополнительного фильтрующего материала, способствующего образованию пористого осадка, Взвеси задерживаются на фильтре, а осветленный раствор проходит снизу вверх. Грязеемкость фильтров с намывным слоем составляет 200—300 г/кг фильтрующего материала. Коэффициент очистки от взвесей колеблется от 10 до 50.
После того как сопротивление фильтра увеличится до 2—4 ат, осадок вместе с фильтрующим материалом удаляется обратным током воды и поступает на отверждение. Для регенерации требуется два—три объема воды. Осветленный раствор поступает на дальнейшую переработку.
Очистка методом выпаривания
Метод выпаривания получил широкое распространение благодаря таким преимуществам, как возможность упаривания отходов практически любого солевого состава, вида и уровня активности; независимость процесса от колебания состава примесей в отходах, что существенно при переработке лабораторных вод; высокая степень очистки воды; возможность получения весьма концентрированных осадков для захоронения. Физическая сущность процесса выпаривания заключается в частичном или полном переходе растворителя в пар.
Процесс выпаривания можно характеризовать следующими параметрами: коэффициентом очистки раствора (отношение удельной активности раствора и конденсата вторичного пара); коэффициентом очистки выпарного аппарата (отношение удельной активности кубового осадка и конденсата вторичного пара); степенью упаривания (отношение количества поступающих отходов и выдаваемого концентрата).
