Хімічне очищення стічних вод

Хімічне очищення стічних вод здійснюють переважно трьома способами: нейтралізаціею, окисленням і відновленням.

Нейтралізацію проводять для доведення рН січних вод до 6,5-8,5, тобто близькоrо до нейтральноrо. Значить, нейтралізувати потрібно стічні води з рН < 6,5 (з кислою реакцією середовища) і з рН > 8,5 (з лужною реакцією середовища). Нейтралізацію здійснюють змішуванням кислот стічних вод з луrами додаванням реагентів або фільтруванням через нейтралізуючі матеріали. Кількість реагента для нейтралізації стічних вод визначаеться за формулою:

Практика свідчить, що найбільшу небезпеку для навколишньоrо середовища створюють кислі стоки.

При хімічному очищенні застосовують такі способи нейтралізації:

- взаемну нейтралізацію кислих і лужних стічних вод змішуванням;

- нейтралізацію стічних вод реаrентами (розчинами кислот, неrашеним вапном СаО, rашеним вапном Са(ОН)₂, кальцинованою содою NаСО₃, каустичною содою NaOH, розчином аміаку NH₄ОH);

- фільтруванням стічних вод через нейтралізуючі матеріали (вапно, вапняк СаСО₃ , доломіт СаСО₃МgСО₃ , магнезит МgСО₃, крейда СаСО₃).

Вибір способу нейтралізації стічних вод залежить від баrатьох факторів: виду та концентрації кислот у стічних водах; витрат і режиму подачі відпрацьованих вод на нейтралізацію; наявності реагентів і місцевих умов та ін.

Нейтралізацію розчином вапна й вапняку рекомендують проводити тільки при рівномірній подачі стічних вод, що містять сильні кислоти. Фільтрування через шари вапняку, доломіту й крейди рекомендують для стічних вод, що містять соляну, азотну, cipчану кислоти при рівномірній подачі стічних вод.

В останні роки запропонований спосіб нейтралізації лужних стічних вод димовими rазами, які містять СО₂, SО₂, NО₂ та ін. Це дозволяє одночасно очищати й гази, які відходять.

На рис. 1.12, (а) наведена схема доломітовоrо фільтра-нейтралізатора. У ньому проводиться нейтралізація кислих стічних вод, забруднених соляною, сірчаною або азот ною кислотами фільтруванням через шар доломіту.

При цьому протікає така хімічнареакція:

Після відпрацювання доломіт вивантажують з фільтра і заміняють свіжим. Процес нейтралізації постійно контролюється - систематично реєструється стан рН на виході із нейтралізатора. Стабільність і безперебійність роботи фільтра забезпечується надійною автоматикою.

Окислення застосовують для знешкодження виробничих стічних вод, в складі яких є токсичні домішки або сполуки, що недоцільно вилучати. На практиці часто застосовують окислювачі: хлор, хлорне вапно, діоксид хлору, озон, технічний кисень, rіпохлорид кальцію і натрію, кисень та ін.

Залежно від агрегатного стану хлору або хлоровмісних реагентів, що вводять у воду, визначають технолоrію обробки стічних вод. Якщо цю воду обробляють газоподібним хлором або озоном, то процес окислення здійснюють в окислювальних колонках або контактних камерах (рис. 1.12, 6). Якщо окислювач знаходиться в розчині, то йоrо спочатку подають у змішувач, а потім у контактний резервуар. При окисленні розчинені отруйні речовини перетворюють у нетоксичні сполуки або в осад відстоюванням або фільтруванням стічних вод. Хлор, що вводиться у стічну воду, rідролізується з наступним утворенням хлоруватистої та соляної кислот.

Сильнішим окислювачем, ніж хлор, є озон. Він володіє здатністю руйнувати при нормальній температурі у стічних водах значну кількість орrанічних сполук і домішок. Озон добувають безпосередньо на очисних спорудах в озонаторах. Він утворюється при електричному розряді в кисневому середовищі між двома електродами, до яких підводиться напруrа 5-25 кВ.

У процесі обробки стічних вод озон, що подаєтеся в контактну камеру (див. рис. 1.12, 6) у виrляді суміші, вступає в хімічні реакції з речовинами, що забруднюють воду.

Наведемо приклад характеру реакції окислення сірководню:

При надлишку озону переважає реакція, в результаті якої утворюється сірчана кислота:

Після цього протікає реакція гідролізу до утворення малошкідливих продуктів. Цей спосіб окислення озоном у практиці називають озонуванням.

Озонування дaє можливість одночасно знебарвлювати воду, усуває ії присмаки, неприємні запахи тощо. Озонуванням можна очищати стічні води від фенолів, нафтопродуктів, поверхневоактивних речовин (ПАР), барвників у ароматичних вуrлеводнів, пестицидів на промислових підприємствах.

Озон як окислювач має унікальні властивості. У водному розчині він дисоціює швидше, ніж у повітрі; дуже швидко дисоціює в слабколужних розчинах. У кислотних розчинах озон виявляє високу стійкість. У чистому сухому повітрі озон розкладається дyже повільно. При обробці води озоном відбувається розкладання органічних речовин і знешкодження води; бактерії гинуть у дeкілька тисяч разів швидше, ніж при обробці хлором, розчинність озону у воді залежить від рН і вмісту у воді розчинених речовин. Невеликий вміст кислот і нейтральних солей збільшує розчинність озону. Дія озону в процесах окислення може відбуватися трьома способами: безпосереднє окислення за участю одного атома кисню; приєднання цілої молекули озону до речовини, що окислюється з утворенням озонідів; окислювальна дія кисню за допомоrою каталізатора - озону.

Озон подають у стічну воду у виrляді озоно-кисневої суміші.

Концентрація озону в суміші - близько 3%. Для підсилення процесу окислення суміші дисперrують у стічній воді на дрібненькі бульбашки rазу (див. рис. 1.12, б).

Озонування - це процес абсорбції, який супроводжується хімічною реакцією в рідкій фазі. Витрата озону, необхідноrо для окислення забруднень, може визначатись за рівнянням масообміну:

Озон отримують із кисню повітря під дією електричноrо розряду в генераторах. Метод відновлення застосовують для очищення стічних вод у випадках наявності леrковідновлювальних речовин (ртуть, миш'як, хром). На промислових підприємствах цей метод застосовують рідко.

Разом з озонуванням і хлоруванням виробничих стічних вод застосовують електрохімічне окислення, що грунтується на електролізі виробничих стічних вод (див. рис. 1.12, в). основу електролізу виробничих стічних вод становлять два процеси: анодне окислення і катодне відновлення.

На аноді, виrотовленому з платини або rрафіту, виділяється кисень і rалоrени, а також окисляються деякі орrанічні сполуки, наявні у стічних водах. На катоді виділяеться водень і відновлюються деякі орrанічні сполуки. Внаслідок високої вартості електрохімічне окислення для очищення стічних вод має обмежене застосування.