Применение окислительных методов очистки сточных вод

Хлорирование воды

Метод окисления применяют для обезвреживания сточных вод, содержащих токсичные примеси, имеющие восстановительные свойства (например: цианиды, фенолы, амины), для дезодорации дурнопахнущих стоков (например, сернисто-щелочных) или для обеззараживания воды в процессе водоподготовки.

Для всех этих процессов используют окислители: хлор, гипохлорит, диоксид хлора, озон, технический кислород и др. Метод окисления примесей соединениями хлора является одним из наиболее распространенных.

При введении хлора и хлорсодержащих агентов в сточную воду протекают реакции взаимодействия их с водой и органическими и неорганическими примесями. Скорость и глубина реакций зависят не только от природы примесей, но и от параметров процесса: температуры, рН, концентрации окислителя, времени контакта и т.д.

Хлор как окислитель, в зависимости от рН раствора, может находиться в воде в виде различных соединений. В сильнокислой среде возможно присутствие только молекулярного хлора. По мере уменьшения кислотности появляется хлорноватистая кислота (HOCl), а при щелочном рН – гипохлориты. Окислительная способность (стандартный окислительно-восстановительный потенциал) этих веществ различна:

Cl2 + 2 е = 2Cl-	1,36 В
HClО + Н+ + 2 е = Cl- + Н2О	1,50 В
ClO- + Н2О + 2 е = Cl- + 2ОН-	0,88 В

Окисление цианидов (CN^-) хлором можно проводить только в щелочной среде (рН -10):

CN^-+2OH^-+Cl₂ CNO^-+2Cl^-+H₂O

Образующиеся цианаты (CNO^-) окисляются до элементарного азота и диоксида углерода:

2CNO ^- + 4OH ^-+ 3Cl₂ 2CO₂ + 6Cl ^- + N₂ + 2H₂O

При снижении рН возможно протекание реакции прямого хлорирования цианида с образованием очень токсичного хлорциана:

CN^- + Cl₂ CNCl + Cl^-

Более надежным и приемлемым методом является окисление гипохлоритами:

CN^-+ OCl^- CNO^- +Cl^-

Реакция быстро и полно протекает при рН = 9-10. Образующиеся цианаты постепенно гидролизуются:

CNO^- + 2H₂O CO₃^2- + NH₄⁺

или окисляются избыточным количеством гипохлорита:

2CNO^- + 3OCl^- +2H⁺ 2CO₂ + N₂ + 3Cl^- + H₂O

при оптимальной величине рН=6,6.

Следует отметить, что окисление цианидов и сероводорода протекает с большой скоростью – в течение 1-3минут.

Хлорирование – один из распространенных методов дезодорации сточных вод. Так, при дезодорации сточных вод производства сульфатной целлюлозы, содержащиеся в воде сернистые соединения (неорганические и органические) взаимодействуют с хлором с образованием различных продуктов. В зависимости от расхода хлора окисление метилмеркаптана может протекать по следующим реакциям:

2CH₃SH + Cl₂ CH₃SSCH₃ + 2HCl

CH₃SH + 2Cl₂ + H₂O CH₃SOCl + 3HCl

CH₃SH + 3Cl₂ + 2H₂O CH₃SO₂Cl + 5HCl

Подскипидарная вода, кроме метилмеркаптана, содержит диметилсульфид и диметилдисульфид, которые окисляются хлором гораздо медленнее. Время контакта сточной воды, загрязненной метилмеркаптаном, с хлором составляет 5 минут, а загрязненной диметилсульфидом и диметилдисульфидом – 45-60 минут

Очистка сточных вод азотной промышленности, производств аммиака, карбамида, аммиачной селитры направлена на обезвреживание аминосодержащих соединений (NH₄⁺, NH₄NO₃, и др.).

Эффективным методом обезвреживания считается окисление по реакции:

2NH₄⁺ + 3ClO^- + 2OH^- N₂ + 3Cl^- + 5H₂O