Πέντε κύριες μέθοδοι φυσικής επεξεργασίας στην επεξεργασία λυμάτων

Το νερό είναι η πηγή της ζωής, αλλά με την επιτάχυνση της εκβιομηχάνισης, τα προβλήματα ρύπανσης των υδάτων γίνονται όλο και πιο σοβαρά. Η επεξεργασία των λυμάτων έχει γίνει βασικό μέτρο για την προστασία του περιβάλλοντος και τη διατήρηση της οικολογικής ισορροπίας.

Η επεξεργασία λυμάτων είναι η διαδικασία καθαρισμού των λυμάτων για την τήρηση των προτύπων απόρριψης ή επαναχρησιμοποίησης των απαιτήσεων ποιότητας του νερού. Οι σύγχρονες τεχνολογίες επεξεργασίας λυμάτων χωρίζονται κυρίως σε τρεις κατηγορίες: φυσική επεξεργασία, χημική επεξεργασία και βιολογική επεξεργασία.

Μεταξύ αυτών, οι μέθοδοι φυσικής επεξεργασίας είναι συχνά η πρώτη επιλογή ή το βήμα προεπεξεργασίας στην επεξεργασία λυμάτων λόγω του απλού εξοπλισμού, της βολικής λειτουργίας και της υψηλής{0} αποτελεσματικότητάς τους κόστους. Σήμερα, θα εξετάσουμε λεπτομερώς πολλές κοινές φυσικές μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων.

Ο διαχωρισμός με βαρύτητα είναι η πιο βασική και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος φυσικής θεραπείας. Η βασική του αρχή είναι να χρησιμοποιεί τη διαφορά πυκνότητας μεταξύ αιωρούμενων σωματιδίων και νερού.

1. Μέθοδος καθίζησης (Νεροχύτης βαρύτερων πραγμάτων)

Όταν η πυκνότητα των αιωρούμενων στερεών είναι μεγαλύτερη από αυτή του νερού, βυθίζονται στον πυθμένα υπό την επίδραση της βαρύτητας. Αυτό είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για την απομάκρυνση της άμμου, των χημικών ιζημάτων και της λάσπης από το νερό. Με βάση τη συγκέντρωση των αιωρούμενων στερεών, η καθίζηση μπορεί να ταξινομηθεί σε τέσσερις μορφές:

Ελεύθερη καθίζηση: Τα σωματίδια καθιζάνουν ανεξάρτητα χωρίς να παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Χρησιμοποιείται συνήθως σε θαλάμους άμμου για την αφαίρεση της άμμου.

Καθίζηση πήξης: Τα σωματίδια συγκρούονται και συσσωματώνονται κατά την καθίζηση, αυξάνοντας το μέγεθος και επιταχύνοντας την καθίζηση. Συχνά επιτυγχάνεται με την προσθήκη κροκιδωτών, όπως για την αφαίρεση λεπτού χώματος.

Ρηχή καθίζηση (συνωστισμένη καθίζηση): Η υψηλή συγκέντρωση αιωρούμενων στερεών προκαλεί την καθίζηση των σωματιδίων σε συστάδες, σχηματίζοντας μια ξεχωριστή διεπαφή. Χρησιμοποιείται συνήθως σε επεξεργασία νερού υψηλής-θολότητας.

Καθίζηση με συμπίεση: Εξαιρετικά υψηλή συγκέντρωση σωματιδίων στον πυθμένα. Το νερό πιέζεται από τη βαρύτητα από τα ανώτερα στρώματα. Εμφανίζεται κυρίως στον πυθμένα των δεξαμενών καθίζησης.

2. Επίπλευση και επίπλευση αέρα (ελαφρύτερα σωματίδια επιπλέουν στην κορυφή)

Όταν η πυκνότητα των αιωρούμενων στερεών είναι μικρότερη από αυτή του νερού (π.χ. λάδι, βενζόλιο), αυτά θα επιπλέουν στην επιφάνεια, σχηματίζοντας αφρό. Η επίπλευση αέρα μειώνει περαιτέρω την πυκνότητα των αιωρούμενων στερεών επιτρέποντας στις φυσαλίδες αέρα να προσκολληθούν σε αυτά, αφαιρώντας έτσι αποτελεσματικά σωματίδια λαδιού μεγαλύτερα από 60μm και στερεά χαμηλής{4}πυκνότητας από τα λύματα.

Όταν ένα αντικείμενο περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα, παράγει φυγόκεντρη δύναμη. Ο φυγόκεντρος διαχωρισμός χρησιμοποιεί αυτή την αρχή, χρησιμοποιώντας φυγόκεντρους ή υδροκυκλώνες για να διαχωρίσει ουσίες διαφορετικών μαζών χρησιμοποιώντας τις διαφορετικές φυγόκεντρες δυνάμεις που αντιμετωπίζουν.

Αρχή: Μεγαλύτερα σωματίδια ρίχνονται στην περιφέρεια, ενώ μικρότερα σωματίδια παραμένουν μέσα, συλλέγονται χωριστά μέσω διαφορετικών εξόδων.

Πλεονεκτήματα: Γρήγορη ταχύτητα διαχωρισμού, καλό αποτέλεσμα, που χρησιμοποιείται συνήθως για την επεξεργασία ελαιωδών λυμάτων και λυμάτων βαρέων μετάλλων.

Το φιλτράρισμα είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την αφαίρεση αιωρούμενων στερεών, ιδιαίτερα μικροσκοπικών σωματιδίων σε αιωρήματα χαμηλής-συγκέντρωσης. Τα λύματα ρέουν μέσα από πορώδη μέσα, όπου παγιδεύονται ακαθαρσίες. Με βάση τα μέσα, μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κατηγορίες:

1. Φιλτράρισμα οθόνης

Μέσα: Γραμμές οθόνης ή οθόνη φίλτρου.

Λειτουργία: Αναχαιτίζει μεγάλα αιωρούμενα στερεά, όπως ζιζάνια, κουρέλια, πολτός κ.λπ., που χρησιμεύουν ως η πρώτη γραμμή άμυνας στην επεξεργασία των λυμάτων.

2. Μικροπορώδης διήθηση

Μέσα: Πανί φίλτρου, δίσκοι φίλτρου, πυροσυσσωματωμένοι σωλήνες φίλτρου κ.λπ.

Λειτουργία: Αφαιρεί τα λεπτά σωματίδια, που χρησιμοποιούνται συνήθως στο φιλτράρισμα ακριβείας.

3. Φιλτράρισμα μεμβράνης (Εκπρόσωπος υψηλής-Τεχνολογίας)

Μέσα: Ειδικά σχεδιασμένη ημι-διαπερατή μεμβράνη.

Λειτουργία: Αφαιρεί επιλεκτικά βακτήρια, ιούς, οργανική ύλη και διαλυμένες ουσίες από το νερό υπό πίεση ή ηλεκτρικό πεδίο. Οι βασικές τεχνολογίες περιλαμβάνουν την αντίστροφη όσμωση, την υπερδιήθηση και την ηλεκτροδιάλυση, καθιστώντας την τεχνολογία πυρήνα για προηγμένη θεραπεία.

4. Φιλτράρισμα σε βάθος κρεβατιού

Μέσα: Κοκκώδη μέσα φίλτρου όπως χαλαζιακή άμμος και ανθρακίτης.

Λειτουργία: Το νερό ρέει μέσα από τα μέσα φίλτρου βαθιάς κλίνης, όπου τα αιωρούμενα στερεά παγιδεύονται στους πόρους. Χρησιμοποιείται συνήθως για προηγμένη επεξεργασία μετά από βιολογική επεξεργασία, διασφαλίζοντας ότι τα λύματα πληρούν τα πρότυπα επαναχρησιμοποίησης.

Η κρυστάλλωση με εξάτμιση χρησιμοποιείται κυρίως για λύματα υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι ή οργανικά λύματα, επιτυγχάνοντας διαχωρισμό και ανάκτηση ουσιών μέσω αλλαγής φυσικής φάσης.

1. Αρχή εξάτμισης: Χρησιμοποιώντας τη διαφορά στα σημεία βρασμού μεταξύ των συστατικών σε ένα μικτό διάλυμα, η θέρμανση προκαλεί την εξάτμιση και τη διαφυγή ουσιών χαμηλότερου-σημείου βρασμού-, οι οποίες στη συνέχεια συμπυκνώνονται και ανακτώνται. Οι σύγχρονες τεχνολογίες όπως η MVR (Mechanical Vapor Recompression) μειώνουν σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας ανακυκλώνοντας δευτερεύοντα ατμό.

2. Αρχή κρυστάλλωσης

Χρησιμοποιώντας την ιδιότητα ότι η διαλυτότητα αλλάζει με τη θερμοκρασία, το νερό απομακρύνεται μέσω εξάτμισης ή ψύξης, με αποτέλεσμα το διάλυμα να φτάσει σε υπερκορεσμένη κατάσταση, με αποτέλεσμα την κρυσταλλική κατακρήμνιση. Αυτό όχι μόνο επεξεργάζεται τα λύματα αλλά επιτρέπει επίσης την ανάκτηση των πόρων ανόργανων αλάτων ή οργανικής ύλης.

Η μέθοδος προσρόφησης χρησιμοποιεί τη μεγάλη ειδική επιφάνεια και την επιφανειακή δραστηριότητα πορωδών υλικών όπως ο ενεργός άνθρακας, ο ζεόλιθος και η γη διατόμων για να προσροφήσει διαλυμένη οργανική ύλη, χρώμα, οσμή και μερικά ιόντα βαρέων μετάλλων στο νερό. Οι ρύποι στερεώνονται σταθερά στους πόρους του προσροφητικού, επιτυγχάνοντας βαθύ καθαρισμό του νερού.

Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την επεξεργασία ρυπαντών χαμηλής-συγκέντρωσης, αλλά ανθεκτικών, όπως φαινόλες, υπολείμματα φυτοφαρμάκων και χρωστικές ουσίες, και χρησιμοποιείται συνήθως για τη βαθιά επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων ή τον καθαρισμό πόσιμου νερού σε σημείο{1}}-χρήσης. Τα κορεσμένα υλικά μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν μέσω θερμικής ή χημικής αναγέννησης, μειώνοντας αποτελεσματικά το λειτουργικό κόστος.

Ενώ οι μέθοδοι φυσικής επεξεργασίας βασίζονται σε απλές αρχές, αποτελούν αναπόσπαστο ακρογωνιαίο λίθο των συστημάτων επεξεργασίας λυμάτων. Από την καθίζηση με θεμελιώδη βαρύτητα έως τον διαχωρισμό μεμβράνης αιχμής και την κρυστάλλωση εξάτμισης, οι φυσικές τεχνολογίες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο σε διάφορα σενάρια επεξεργασίας νερού λόγω της υψηλής απόδοσης, της οικονομίας και της φιλικότητας προς το περιβάλλον. Είτε πρόκειται για την προεπεξεργασία αστικών λυμάτων είτε για τον βαθύ καθαρισμό και ανάκτηση πόρων των βιομηχανικών λυμάτων, οι φυσικές μέθοδοι παρέχουν αξιόπιστες και βιώσιμες λύσεις.

Με τις προόδους στην επιστήμη των υλικών και τις τεχνολογίες{0}}εξοικονόμησης ενέργειας, οι μέθοδοι φυσικής επεξεργασίας αναβαθμίζονται συνεχώς-καινοτομίες όπως νέα υλικά αντιρρυπαντικής μεμβράνης, συστήματα MVR χαμηλής-ενέργειας και έξυπνος εξοπλισμός φυγοκέντρου ελέγχου αναδύονται συνεχώς, οδηγώντας σε βελτιώσεις τόσο στην απόδοση της επεξεργασίας όσο και στην οικονομία. Οι φυσικές μέθοδοι θα διαδραματίσουν αναμφίβολα έναν ολοένα και σημαντικότερο ρόλο σε διάφορα σενάρια.