Методы химической очистки сточных вод

Что это за метод?

Химическая очистка сточных вод основана на способности молекул загрязняющих веществ взаимодействовать с различными реагентами, образуя безвредные продукты.

Путем химических превращений в другие вещества, метод позволяет:

• обесцвечивать,
• дезинфицировать,
• извлекать примеси.

Сложность составляют:

• необходимость использования химических реагентов,
• строгого соблюдения их количества при введении в раствор,
• создание условий для благополучного завершения реакций.

Важно! Для проведения химической очистки нужно иметь точную информацию о составе воды, ее кислотности, концентрации загрязняющих веществ. На основании исходных данных рассчитывают количество необходимых реагентов.

Преимущества

В отличие от биологических, механических и физико-химических воздействий химическая обработка приводит к полным изменениям структуры соединений.

• Биологическая очистка происходит в мягких условиях под действием микробов, влиянию которых поддаются не все загрязнители.
• Механическая очистка позволяет убирать главным образом крупные частицы примесей.
• При физико-химической очистке происходят изменения на поверхности частиц грязи, при этом их состав принципиально не изменяется.

Растворенные компоненты, которые имеют явно выраженный кислый или щелочной характер, окисляющие или восстанавливающие свойства можно перевести в безвредные соединения только путем глубоких химических превращений.

Основные способы

Основными методами удаления примесей путем преобразований в другие соединения являются следующие:

• нейтрализация водной среды;
• окисление загрязнителей;
• восстановление вредных компонентов.

Нейтрализация

Для сброса в водоемы, использования в различных технологических процессах пригодны водные растворы, имеющие значение рН в диапазоне от 6,5 до 8,5. Если величина водородного показателя не достигает минимума указанного интервала или превышает максимум, стоки обязательно нужно нейтрализовать.

На практике чаще всего приходится иметь дело с промышленными отходами явно кислого характера, стоки с завышенными показателями щелочности образуются редко.

Нейтрализация может проводиться следующим образом:

• фильтрованием через материалы, изменяющие величину рН;
• смешиванием растворов с противоположными значениями рН;
• прибавлением реагентов;
• обработкой газами кислотного характера.

Внимание! Выбор модификации определяется объемами и характером стоков, доступностью веществ, региональной промышленной ситуацией.

Смешение

Если неподалеку расположены производства, образующие стоки кислого и щелочного характера, то оптимальный вариант нейтрализации смешивание. В емкости направляют два потока, перемешивают их специальными мешалками или воздухом, пропускаемым со скоростью от 20 до 40 м/с.

При изменяющейся концентрации ионов в растворах, их нужно проверять и направлять потоки соответствующей интенсивности в усреднители. Удобны для использования автоматические регуляторы объемов жидкостей.

Применение реагентов

Если взаимная нейтрализация невозможна, нужно добавлять в стоки химические вещества. Для нейтрализации кислотных вод наиболее приемлемыми добавками являются:

• известковая пушонка или молоко;
• карбонатные, гидрокарбонатные суспензии щелочноземельных металлов.

Представленные вещества всегда доступны, стоят недорого, но получающиеся осадки усложняют очистку.

В результате такой обработки стоков образуется гипс: он плохо растворяется в воде, при больших концентрациях образует плотный осадок.

Поэтому очистка вод с серной кислотой проводится с накопителями шлама.

Выделять твердые остатки приходится в течение нескольких суток. Усугублять ситуацию могут органические вещества, которые обволакивают кристаллы, способствуют зарастанию трубопроводов.

Уменьшить вредное влияние осадка можно:

• регулярным промыванием труб,
• увеличением скорости потока,
• установкой пластиковых конструкций,
• рекуперацией твердых отложений.

Можно уменьшить затраты на очистку использованием отходов, содержащих:

1. гидроксиды натрия или калия,
2. карбонат натрия,
3. аммиачную воду,
4. доломит.

Стоки, содержащие серную кислоту, успешно нейтрализуют шлаками из домен, сталеплавильных печей.

Нейтрализация при фильтровании

Кислым водам можно придать нейтральный характер фильтрованием через:

• щелочные шлаки или золу,
• доломиты,
• магнезиты,
• мрамор,
• мел,
• известняк.

Фильтры бывают вертикальной или горизонтальной формы, величина кусочков наполнителя варьируется от 3 до 8 мм, в некоторых вертикальных фильтрах допускаются гораздо более крупные (в 10 раз) размеры гранул.

Через горизонтальные фильтры рекомендуется пропускать стоки со скоростью от 1 до 3 м/с, вертикальные – до 5 м/с.

Важно! Метод удобен для очистки сточных вод с концентрацией серной кислоты не более 1,5 г/л, не содержащих солей металлов. Пренебрежение этим требованием приводит к накоплению осадка на фильтре, прекращению нейтрализации.

Устранение газами

Метод применяется для очистки щелочных стоков. Для нейтрализации используют газовые отходы, содержащие:

1. оксиды углерода,
2. серы,
3. азота кислого характера.

Экономическая выгода заключается в одновременной очистке сточных вод и дымовых газов.

Нейтрализация проводится в колоннах: распылением либо пропусканием растворов через тарелки, а так же в реакторах, оснащенных устройствами для перемешивания. Например, метод применяется для очистки отходов асбоцементных производств, величина рН которых достигает 13.

Нейтрализацию проводят в тарельчатой колонне дымом с концентрацией углекислого газа 6 %. Пропускание газовых отходов через стоки удачный пример технологии, сберегающей ресурсы.

Окисление

Окислительное воздействие на сточные воды проводят тогда, когда в них содержатся наиболее токсичные компоненты, например цианиды, или вещества, удалять которые другими способами невозможно, например сульфиды.

Окисление стоков проводят всем известными окислителями, которые так же применяются в других сферах:

• озон,
• хлорсодержащие вещества типа хлоратов,
• перманганат калия,
• пероксид водорода.

Хлорирование – самый распространенный способ обработки стоков, технологическая схема которого хорошо отработана.

Состав образующейся смеси зависит от специфических особенностей сточных вод, в результате токсичность веществ по сравнению с исходным состоянием понижается.

При очистке отходов нефтеперерабатывающих и целлюлозных предприятий проводят окисление воздухом в жестких условиях. Повышение давления и температуры увеличивает степень обезвреживания отходов, хотя и требует дополнительных затрат энергии. Очистка воздушной смесью хорошо зарекомендовала себя так же при окислении стоков, содержащих железо.

Эффективным методом окисления является озонирование, которое позволяет окислить огромное количество веществ органической и минеральной природы, уничтожить микроорганизмы.

Справка! Если озонирование сопровождается освещением стоков ультрафиолетом, эффективность очистки увеличивается в 104 раз. Обработка озоном может проводиться локально на компактных установках или глобально на очистных станциях.

Восстановление

Очистка сточных вод восстановлением применяется реже, только при необходимости удаления веществ, содержащих:

• ртуть,
• мышьяк,
• хром.

Ртуть в растворах отходов может содержаться в виде неорганических или металлорганических соединений.

1. В первом случае связанный металл переводят в свободное состояние, после чего воду, отстаивают, фильтруют, при необходимости очищают флотацией.
2. Во втором случае сначала происходит разрушение комплексов, затем восстановление до состояния свободного металла.

Для восстановления применяют:

• железо в чистом состоянии или в виде сульфида,
• гидразин,
• алюминиевую пудру,
• боргидрид,
• гидросульфид натрия.

Для удаления мышьяка стоки обрабатывают диоксидом серы; очистка от хромсодержащих соединений может проводиться большим количеством веществ.

Справка! На практике в качестве восстановителей хроматов часто используют гидросульфит натрия.

Сложность проведения процесса заключается в том, что рН среды в течение очистки должна изменяться, поэтому в систему сначала вводят серную кислоту, а по истечении времени добавляют гидроксиды.

Заключение

Химическая очистка стоков – дело большой ответственности, которое требует компетентного исполнения, применения качественного оборудования и реактивов.

При соблюдении технологического режима метод обеспечивает удаление из загрязненных вод большого количества примесей производственного и бытового происхождения.

(Пока оценок нет)

Загрузка...