щим 10-15 г/л. Экстракция по такому принципу проводится в экстракционных колоннах или в каскаде экстракторов (рис. 5.38).

Для лучшего смешивания очищаемых вод с экстрагентами внутри экстракторов устраивают перегородки или устанавливают мешалки. Если экстрагент имеет меньшую плотность, чем сточная вода, то ее подают сверху, а экстрагент - снизу. В противном случае подачу сточных вод осуществляют снизу, а экстрагента - сверху.

В трехступенчатом каскаде противоточной экстракции очищаемые сточные воды проходят последовательно три экстрактора, оборудованных механическими мешалками. Чистый экстрагент вводят в третий экстрактор, в котором очищаемые воды содержат сравнительно немного загрязнений. После выделения в отстойнике третьей ступени этот эстрагент перекачивается во второй экстрактор, где находится более концентрированная сточная вода, чем в третьем экстракторе. После отделения в отстойнике второй ступени экстрагент подается в первый экстрактор, где концентрация загрязнений в нем достигает предельной величины. Экстрагент, выделенный в отстойнике первой ступени, направляется на регенерацию и повторное использование.

Экстрагенты по их растворяющей способности могут быть разделены на две группы. Одни из них могут извлекать преимущественно только одну какую-нибудь примесь или примеси только одного класса, другие же - большую часть примесей данных сточных вод (в предельном случае - все). Экстрагенты первого типа называют селективными (избирательными).

Экстрагирующие свойства растворителя можно усилить путем использования синергического эффекта, обнаруженного при экстракции смешанными растворителями. Например, при извлечении фенола из сточных вод отмечается улучшение экстракции бутилацетатом в смеси с бутиловым спиртом.

Для определения конечной концентрации С растворенных веществ в сточной жидкости при непрерывной экстракции пользуются формулой

Рис. 5.38. Схема непрерывной экстракции

/ - чистый экстрагент; 2 - сгогная вода; 3 - экстрагент, насыщенный загрязнениями; 4 - очищенная вода

(1 -Ь /С6)"

(5.35)

где Cq - начальная концентрация экстрагируемого вещества в воде, кг/м;

К- коэффициент распределения;

-удельный расход экстрагента, м/м, определяется из соотношения

nQ *

(5.36)

здесь W-общий объем экстрагента, затрачиваемого на экстракцию.

п - число экстракции;

Q - объем воды, подвергающейся экстракции, м. Материальный баланс процесса непрерывной экстракции может быть выражен уравнением

(5.37)

кце - концентрация вещества в экстрагенте, кг на 1 м экстрагента.

при определении высоты колонных экстракторов исходят из необходимости обеспечить максимальную насыщенность экстрагента веществом при данной концентрации его в сточной воде.

Следовательно, вверху колонны (если плотность экстрагента меньше, чем плотность воды) концентрация насыщения вещества в экстра-генте в соответствии с формулой (5.34) будет:

Сэ-АГСв. (5.38)

Подставив это выражение в формулу (5.37) и bQ вместо W, получим:

С {\-КЬ)Са. (5.39)

В том случае когда концентрация вещества в очищенной воде задается заранее, а искомой величиной является удельный расход экстрагента Ь, последний определяют по формуле

Число экстракций можно определить по формуле (5.36).

Наряду с определением величины коэффициента распределения для различных экстрагентов устанавливают также величину их потерь. Потери экстрагента в основном могут происходить в результате растворения и эмульгирования его в воде, что необходимо учитывать при расчете сооружений для последующей очистки сточных вод.

Если экстрагируемые примеси обладают основным или кислотным характером, то эффективность их экстракции почти всецело зависит от значений рН сточной воды. Оптимальное значение рН устанавливается экспериментально.

В промышленном масштабе экстракционный метод применяется в СССР для первичной очистки от фенолов сточных вод заводов термической переработки твердого топлива. В качестве экстрагента применяется бутилацетат в смеси с бутиловым спиртом.

Сорбционные способы очистки. Сорбция является одним из универсальных способов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод таких производств, как коксохимические, сульфат-целлюлозные, хлорорганические, синтеза полупродуктов, красителей и др. Для удаления органических веществ, определяемых величиной ВПК, пригодна биологическая очистка. Для удаления стойких органических веществ, определяемых ХПК, биологическая очистка не является эффективной. Даже хорошо очищенные сточные воды после биологической очистки имеют загрязнения органическими веществами, величина которых по ХПК равна 20-120 мг/л. Эти вещества включают танины, лигнины, эфиры, протеиновые вещества и другие органические загрязнения, имеющие цветность и запахи, пестициды, такие, как ДДТ, и др. Сорбционная очистка сточных вод используется как до биологической очистки, так и после нее. В последнее время исследуется возможность замены биологической очистки производственных и бытовых сточных вод сорбционной очисткой.

в отличие от биохимического процесса колебания температуры и влияние токсичности для сорбции не имеют такого большого значения, кроме того, легче решаются вопросы удаления осадка и автоматизации, сложные для станций биологической очистки. Применяются три типа сорбции.

Адсорбция - поглощение вещества поверхностью чаще всего твердого поглотителя. Аппараты, в которых происходит адсорбция, называются адсорберами.

Абсорбци я- поглощение, сопровождаюнхееся диффузией поглощенного вещества в глубь сорбента с образованием растворов. В боль-

шинстве случаев абсорбции поглотителем является жидкость. Аппараты, в которых происходит этот процесс, называются абсорберами, или скрубберами.

Хемосорбция - адсорбция, сопровождающаяся химическим воздействием поглощаемого вещества с сорбентом. Хемосорбция применяется в технике при поглощении диоксида углерода, оксида азота, аммиака и т. п. Процесс осуществляется обычно в бащнях, заполненных пористой насадкой, через которую фильтруется очищаемая сточная вода.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: активированные угли, золу, коксовую мелочь, силикагели, алюмогели, активные глины и земли. Последние составляют большой класс природных сорбентов, которые обладают значительной поглотительной способностью без всякой дополнительной обработки, что является их преимуществом перед искусственными сорбентами.

Наиболее важными показателями сорбентов являются пористость, структура пор, химический состав.

Пористость - самая общая характеристика сорбционной способности сорбента и определяется, %, по формуле

d - 8

Р = ~-100, (5.41)

где d и б- соответственно истинная (без учета пор) и кажущаяся (с учетом пор) плотность сорбента.

Пористость активированных углей составляет 60-75%, туфов - 30-55%, диатомитов - до 75%.

По структуре пористой поверхности сорбенты разделяются на мелкопористые, крупнопористые и смешанные. Величина сорбционного потенциала выше у мелкопористых сорбентов, однако они не всегда оказываются доступными для поглощения загрязнений сточных вод. Активированные угли, как правило, являются доступными для поглощения молекулярно-растворенных веществ. Природные сорбенты (туфы, диатомиты) способны поглощать группы молекул.

Благодаря химическому сродству сорбентов к извлекаемым загрязнениям наиболее часто встречающиеся углеродные сорбенты целесообразно применять для удаления из воды недиссоциируемых или слабо-диссоциируемых веществ органического происхождения.

Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества в кг на 1 м или 1 кг сорбента; активность может быть выражена в долях или процентах от массы сорбента.

Статической активностью сорбента называется максимальное количество вещества, поглощенного к моменту достижения равновесия единицей объема или массы сорбента при постоянных температуре воды и начальной концентрации вещества.

Динамической активностью сорбента называется максимальное количество вещества, поглощенного единицей массы или объема сорбента до момента появления сорбируемого веихества в фильтрате при пропускании сточной воды через слой сорбента. Динамическая активность всегда ниже статической. Так, например, в адсорберах промышленного типа динамическая активность активированных углей составляет 45- 60% статической.

Статическая активность сорбента определяется изотермой сорбции. Уравнение изотермы адсорбции типа Ленгмюра имеет вид:

где аакс - предельная величина адсорбции, кг/кг; 550