1 Химические методы очистки сточных вод Нейтрализация Окисление

1 Химические методы очистки сточных вод Нейтрализация Окисление Восстановление

2 Химические методы очистки применяются для удаления из сточных вод растворимых загрязнителей с помощью реагентов, которые при взаимодействии с примесями образуют безвредные соединения или малорастворимые осадки.

3 - приведение сточных вод к среде, близкой к нейтральной (рН 6,5-8). Все методы нейтрализации основаны на взаимодействии кислоты с основаниями или основными окислами с образованием соли и воды, например Нейтрализация

4 Способы нейтрализации Взаимная - смешением кислых и щелочных сточных вод Реагентная - растворами кислот, негашеной и гашеной известью, содой кальцинированной (Na2СО3) и каустической (NaOH), раствором аммиака

5 Фильтрационная - пропусканием сточных вод через фильтры с нейтрализующими материалами: известь, дробленые известняки и мрамор (СаСО3), доломит (СаСО3МgСО3), обожженный магнезит (МgО), мел и т.д.

6 Нейтрализация сточных вод осуществляется на станциях реагентной нейтрализации Аппаратура для нейтрализации: резервуары-усреднители стоков емкости для приготовления рабочих растворов реагентов трубопроводы, насосы и т.п.

7 Принципиальная схема станции нейтрализации

8 Окисление Применяется для обезвреживания сточных вод от токсичных примесей (медь, цинк, сероводород, сульфиды), а также от органических соединений, извлечение которых нецелесообразно.

9 Окислители В качестве окислителя используют: Хлор Гипохлориты натрия и калия (NaClO и КСlО) Диоксид хлора СlО2 Озон Технический кислород и кислород воздуха Пероксид водорода Н2О2 Перманганат калия КМnО4 Бихромат калия К2Сr2О7

10 Окислительно-восстановительные процессы Химические Термоокислительные Электрохимические

11 Хлорирование - самый распространенный среди химических методом обеззараживания воды. Реагент сравнительно недорог, активен, обладает широким спектром антимикробного действия, легко дозируется и контролируется

12 Схема автоматического хлоратора

13 Озонирование альтернатива хлорированию

14 большая активность, чем у хлора, одновременно с обеззараживанием удаляются другие загрязнения воды (цветность, запах, привкус, железо, марганец и т.д.) Преимущества озона в сравнении с другими реагентами

15 компактность установок, удобство их эксплуатации, меньшая громоздкость реагентного хозяйства отсутствие побочных токсичных хлорорганических продуктов реакции Преимущества озона в сравнении с другими реагентами

16 Ограничения по применению озона неустойчивость в воде (по этой причине он не может быть использован в качестве конечного дезинфицирующего средства в распределительной системе) высокая энергоемкость и стоимость озонаторных установок (30-40 кВт-ч/кг озона)

17 Контактная камера озонирования сточных вод

18 Схема цилиндрического озонатора

19 Диоксид хлора Получение Промышленный метод получения ClO2 основан на реакции восстановления хлората натрия диоксидом серы:

20 Преимущества диоксида хлора в сравнении с хлором длительный (до 7 сут.) бактерицидный эффект - предотвращает вторичное загрязнение малые концентрации СlО2 (0,1-0,5 мг/л) отсутствие в продуктах обработки хлорорганических соединений;

21 взрывоопасен при концентрациях, превышающих 3,44 об.% сложные способы получения Недостатки диоксида хлора

22 Пероксид водорода до 25% производимого в мире пероксида водорода расходуется на цели охраны окружающей среды

23 Преимущества пероксида водорода в сравнении с другими окислителями (хлорноватистая кислота НСЮ, озон) относительная стабильность в водном растворе отсутствие вторичных продуктов при деструкции и окислении

24 Термоокислительные методы парофазное окисление без катализатора (800-1000°С + избыток кислорода) парофазное каталитическое жидкофазное окисление (кислородом воздуха при 200-300°С и давлении 10-15 МПа) "огневой" метод - сжиганием сточных вод при высокой температуре (900-1000°С)

25 Огневое обезвреживание («огневой метод») Сточная вода в распыленном состоянии вводится в высокотемпературные (более 1000° С) продукты горения органического топлива.

26 При этом: капли воды полностью испаряются токсические органические примеси подвергаются термическому разложению и окислению за счет кислорода печной атмосферы, образуя продукты полного сгорания. Огневое обезвреживание («огневой метод»)

27 Огневое обезвреживание («огневой метод») Используется для обезвреживания небольших объемов сточных вод, содержащих высокотоксичные органические вещества

28 Схемы огневого обезвреживания сточных вод 1 — печь 2 — дымовая труба 3 — вентилятор подачи воздуха иа разбавление дымовых газов 4 — воздуходувка 5 — газоход, 6— дымосос 7 — воздухоподогреватель а — без утилизации тепла; б — с использованием тепла отходящих газов для подогрева дутьевого воздуха

29 Печи: Шахтные Камерные Барабанные вращающиеся Циклонные Топки котельных агрегатов Аппараты огневого обезвреживания сточных вод

30 Камерная печь - простейшее устройство огневого обезвреживания сточных вод. Оборудована горелочными устройствами для сжигания жидкого или газообразного топлива и форсунками для распыления сточной воды.

31 Схема камерной печи с золоулавливающими камерами 1 - газомазутная горелка 2 - форсунка для подачи сточной воды 3 - взрывные клапаны 4 - камера для осаждения летучей золы 5 - затвор для удаления жидкой золы

32 Шахтная печь - вертикально установленная цилиндрическая камера, оборудованная в нижней части горелочными устройствами для жидкого или газообразного топлива Высота шахтных печей - до 20 м, внутренний диаметр - до 4 м и более

33 Схема шахтной печи 1 - форсунки для подачи сточных вод 2 - горелочные устройства жидкого и газообразного топлива

34 Схема барабанной вращающейся печи 1 - горелочное устройство 2 - вращающийся футерованный барабан 3 - форсунка сточной воды 4 - камера дожигания 5 - камера выпуска золы

35 Недостатки этих конструкций Большинство печей не обеспечивает полного окисления токсических органических веществ, в связи с чем их оборудуют дожигательными камерами. Причины:

36 Недостатки этих конструкций При обезвреживании сточных вод, содержащих наряду с органическими легкоплавкие минеральные вещества, наблюдается быстрый износ огнеупорной футеровки. Низкий коэффициент улавливания минеральных веществ в связи с прямоточным движением газов.

37 Циклонные печи (реакторы) Малогабаритные устройства, работающие с высокими удельными нагрузками, в десятки раз превышающими нагрузки камерных, шахтных и барабанных печей.

38 Циклонные печи (реакторы) Преимущества: высокая интенсивность и устойчивость процесса сжигания топлива малые топочные потери минимальный избыток воздуха большие скорости и высокая турбулентность → благоприятные условия тепло- и массообмена между газовой средой и каплями сточной воды малые габариты

39 Схема циклонной печи 1 — шибер 2 — тангенциально расположенные сопла для ввода воздуха 3 — выходная диафрагма (пережим) 4 — кирпичная футеровка 5 — форсунка для подачи жидких отходов

40 Вертикальная циклонная печь 1 — вход газа 2 — вход воздуха 3 — подача сточной воды По высоте циклонной печи, имеющей предтопок для сжигания топлива, тангенциально расположены три ряда штуцеров для подачи воздуха на горение органических составляющих сточной воды, которая подается в печь одной форсункой, установленной в крышке по оси циклона.

41 Схемы вертикальных циклонных печей для огневого обезвреживания сточных вод а — не образующих расплава минеральных веществ (рабочая камера - с огнеупорной кирпичной футеровкой) б — образующих расплав (нижняя часть рабочей камеры и пережим - с гарнисажной футеровкой с охлаждением) 1 — 1 - горелка предварительного смешения 2 - центробежные механические форсунки 3 - кирпичная головка 4 - водоохлаждаемый пережим 5 - летка для выпуска минеральных веществ

42 Схемы огневого обезвреживания сточных вод а — без утилизации тепла б — с использованием тепла отходящих газов для подогрева дутьевого воздуха 1 — печь; 2 — дымовая труба; 3 — вентилятор подачи воздуха на разбавление дымовых газов; 4 — воздуходувка; 5 — газоход

43 Недостатки метода большие затраты топлива и электроэнергии. Считается, что самостоятельно, т.е. без использования топлива, способны гореть промышленные стоки с теплотворной способностью не менее 8,4 МДж/кг. Для сжигания стоков с меньшей теплотворной способностью требуется добавление высококалорийного топлива. Расход топлива составляет 250-300 кг у.т./т сточной воды.

44 Обезвоживание осадков: Отстаивание (отстойники) На дренированных шламовых площадках (на открытом воздухе или в закрытых помещениях) В осадкоуплотнителях (сгустителях) На вакуум-фильтрах, фильтр-прессах или в центрифугах.