Химические методы очистки сточных вод

 

    Цель: Практическое освоение теоретических основ очистки промышленных сточных вод от растворимых веществ.

    Задачи:

    *Проанализировать основные процессы очистки промышленных сточных вод от растворимых веществ;

    *Изучить основные аппараты очистки промышленных сточных вод от растворимых веществ.

   

    Общие сведения: Химические методы очистки промышленных сточных вод основаны на применении реагентов для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения, в качестве дополнительной очистки сточных вод до или после биологической очистки. Данный метод очистки наиболее часто применяют для очистки сточных вод от тяжелых металлов. Они включают в себя: нейтрализацию; окисление и восстановление.

4.1.Нейтрализация. Окисление. Восстановление

    Нейтрализацию применяют для обработки производственных сточных вод, содержащих щелочи и кислоты. Большинство кислых сточных вод содержат соли тяжелых металлов, которые необходимо удалять для предупреждения коррозии материалов. Используют следующие способы:

    1) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

    2) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная (СaO) и гашеная известь ( Ca(OH)2), аммиак (NH3) и др.;

    3)Фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, мел и др.).

    Наиболее дешевым и доступным реагентом является гашеная известь - Ca(OH)2.

    Очистка сточных вод  окислением основана на использовании газообразного и сжиженного хлора, диоксида хлора – ClO2 , перманганата калия – KMnO4, пероксида водорода, гипохлорида кальция – Ca(OCl)2 и гипохлорида Na - NaOCl, бихромата калия – K2Cr2O7, кислорода воздуха, озона и др. Токсичные загрязнения, которые содержатся в сточных водах, окисляют до менее токсичных и впоследствии подвергают удалению из сточной воды.    Очистка окислителями основана на большом расходе реагентов, поэтому данный метод применяют для удаления токсичных веществ (цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.), загрязняющих сточные воды, которые нецелесообразно или невозможно извлечь другими способами.

    Активность реагента как окислителя возрастает с увеличением значения окислительного потенциала (например, для перманганата калия – 0,59; пероксида водорода – 0,68; хлора – 0,94; озона – 2,07).

    Окисление хлором и его соединениями цианидов, сероводорода, гидросульфидаю На первом этапе в сточных водах образуется активный хлор, который представляет сумму .

Окисление цианидов активным хлором до цианатов происходит по уравнению:

                                                                           (1)

 

    Образовавшиеся цианаты гидролизуются до карбонатов:

 

                                                                              (2)

    Окисление кислородом воздуха используют для очистки сточной воды от двухвалентного железа путем аэрирования воздуха через сточную воду. Реакция окисления двухвалентного железа в трехвалентное происходит по уравнениям:

                                                                 (3)

    Образовавшийся гидроксид железа удаляют из сточной воды путем отстаивания в контактном резервуаре с последующим отфильтровыванием. Схема установки представлена на рис. 4.1.

    Озонирование основано на высокой окислительной способности озона, который при нормальной температуре разрушает многие органические компоненты сточных вод. При этом одновременно происходит обесцвечивание и обеззараживание сточной воды, а также насыщение ее кислородом. 

    Длительность процесса очистки сточных вод значительно сокращается при совместном использовании ультразвука и озона или ультрафиолетового облучения и озона. Схема установки представлена на рис. 4.2.

    Очистку восстановлением используют в том случае, когда сточные воды содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко употребляют для удаления из сточных вод соединений ртути, мышьяка. Для восстановления ртути и ее соединений применяют сульфид железа, гидросульфид натрия.

    4.2. Реагентные методы очистки

    В последнее время актуальной становится проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, поступление которых имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в окружающей среде составляет примерно 75%, кадмия и ртути – 50%, никеля – 30%, кобальта – 10%. Основными техногенными источниками поступления тяжелых металлов в гидросферу являются гальванические производства, сточные воды которых имеют сложный химический состав: катионы Cd²⁺, Сr³⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, а также анионы SO₄^2-, PO₄^2-, NO₃^-, Cl^-, F^- и др.

 

 

Рис.4.1. Схема установки для очистки сточных вод активным хлором:

1 – баллон с хлором; 2 – фильтр; 3 – редуктор; 4 – ротаметр; 5,6 – манометры;

7 – предохранительный клапан; 8 – смеситель; 9 – эжектор; 10 – контактный аппарат

 

   

Рис.4.2. Схема установки для очистки сточных вод методом озонирования:

1 – смеситель; 2 – насос; 3 – барботажный адсорбер; 4 – сборник; 5 – озонаторная установка; 6 – аппарат для очистки отходящих газов

 

     

    Тяжелые металлы характеризуются высокой токсичностью и неспособностью к естественным процессам разложения, поэтому сточные воды гальванических производств требуют тщательной очистки.

    Среди различных методов обезвреживания гальванических сточных вод наиболее эффективными являются реагентные методы, основанные на переводе ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения: гидроксиды, сульфиды, фосфаты.

    Гидроксидный метод является наиболее распространенным. К преимуществам этого метода относится его надежность при сложном составе сточных вод, незначительная чувствительность к примесям органического характера, возможность автоматизации и относительная простота в эксплуатации. К недостаткам метода можно отнести: вторичное загрязнение воды (повышение солевого состава), вызывающее затруднения при возврате ее на повторное использование; потеря ценных металлов, содержащихся в обрабатываемых стоках; образование больших количеств осадков и сложность их утилизации. Кроме того, указанный метод недостаточно эффективен, так как остаточное содержание ряда ионов металлов в очищенной сточной воде гальванических производств превышает ПДК для хозяйственно-питьевого назначения.

    Сульфидный метод очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов в последние годы внедряют на ряде машиностроительных предприятий. Его осуществляют с помощью сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ), генерирующих в анаэробных условиях биогенный сероводород. Удаление ионов металлов происходит в результате образования малорастворимых сульфидов, а также за счет адсорбции на поверхности бактериальных клеток. Очистка сточных вод с применением СВБ обеспечивает очень высокую степень извлечения ионов тяжелых металлов, поэтому образующийся осадок является обогащенным сырьем для получения цветных металлов.

    Фосфатный метод очистки заключается в введении в сточную воду раствора ортофосфата натрия, что приводит к образованию нерастворимого фосфата металла. Для извлечения образующихся соединений применяют электрофлотационный метод с нерастворимыми анодами.

    Проведем анализ эффективности реагентных методов очистки сточных вод. Для этого необходимо определить остаточную концентрацию ионов металла в растворе.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: