Химические методы очистки сточных вод К химическим методам

Химические методы очистки сточных вод К химическим методам очистки сточных вод относят • нейтрализацию, • окисление и восстановление • реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.

Нейтрализация сточных вод Используют различные способы нейтрализации сточных вод: • взаимная нейтрализация смешением кислых и щелочных сточных вод, • реагентная нейтрализация • фильтрование кислых вод через нейтрализующие материалы, • абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки, которые отфильтровываются.

Нейтрализация смешением Взаимную нейтрализацию кислых и щелочных вод осуществляют путем их смешения в соответствующем соотношении, которое производят в устройстве, называемом нейтрализатор смешения. В нем происходит смешивание, чему способствует наличие мешалки или устройство барботирования воздуха.

Реагентная нейтрализация При реагентной нейтрализации для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: Na. OH (каустическая сода), KOH, Ca(OH)2 (гашеная известь) , Na 2 CO 3 (кальцинированная сода), NH 4 OH (аммиачная вода), Ca. CO 3, Mg. CO 3, доломит (Ca. CO 3 Mg. CO 3), цемент. Наиболее доступным реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием 5… 10% активной извести Ca(OH)2. Иногда для нейтрализации применяют отходы производства: шлаки металлургических производств. H 2 SO 4 + Ca(OH)2 →Ca. SO 4↓ + 2 H 2 O

Нейтрализация щелочных сточных вод кислыми газами Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы, например, отходящие газы, содержащие CO 2, SO 2, N 2 O 3 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить очистку самих газов от вредных компонентов, что соответствует ресурсосберегающей технологии. Преимуществом этой схемы является также исключение использования жидких кислот, а также возможность создания бессточной схемы водопотребления. Процесс нейтрализации проводится в реакторах с мешалкой, в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах.

Нейтрализация кислых сточных вод путем их фильтрования через нейтрализующие материалы Нейтрализация соляно- и азотнокислых, а также сернокислых сточных вод при концентрации серной кислоты не более 1, 5 г/л происходит на непрерывно действующих фильтрах. Нейтрализующие материалы: доломит, известняк, магнезит, мел, мрамор и др. Крупность фракций материала загрузки 3… 8 см; расчетная скорость фильтрования зависит от вида загрузочного материала, но не более 5 м/ч; продолжительность контакта не менее 10 мин. Высоту загрузки Н для сточных вод, содержащих HCI и HNO 3 принимают равной 1… 1, 5 м, а содержащих H 2 SO 4 — равной 1, 5… 2 м. Вода фильтруется сверху вниз или снизу вверх.

Очистка сточных вод окислением загрязнителей Для очистки сточных вод от цианидов, сероводорода, сульфидов и др. веществ используют следующие окислители; • газообразный и сжиженный хлор, • диоксид хлора, • хлорат кальция, • гипохлориты кальция и натрия, • перманганат калия, бихромат калия, • пероксид водорода, • кислород воздуха, озон и др.

В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые удаляют из воды. Активность вещества как окислителя определяется величиной окислительного потенциала. Первое место среди окислителей занимает фтор, который из-за высокой агрессивности не может быть использован на практике. Для других веществ величина окислительного потенциала равна: для озона – 2, 07; для хлора – 0, 94; для пероксида водорода - 0, 68; для перманганата калия – 0, 59.

Окисление пероксидом водорода Пероксид водорода используется для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, цианидов, серосодержащих отходов, активных красителей. Пероксид водорода в кислой и щелочной средах разлагается по следующим схемам: CN- + H 2 O 2 → CNO- +H 2 O Na. CN + 2 H 2 O →Na. CNO- + H 2 O В разбавленных растворах процесс окисления органических веществ протекает медленно, поэтому используют катализаторы – ионы металлов переменной валентности (Fe 2+ , Cr 2+ , Mn 2+, Co 2+, Cr 2+, Ag 2+). Окисление кислородом воздуха Кислород воздуха используют при очистке воды от железа. Реакция окисления в водном растворе протекает по схеме: 4 Fe 2+ + O 2 +10 H 2 O → 4 Fe(OH)3↓ + 8 H+ Пиролюзит является природным материалом, состоящим в основном из диоксида марганца. Его используют для окисления трехвалентного мышьяка в пятивалентный: H 3 As. O 3 + Mn. O 2 + H 2 SO 4 = H 3 As. O 4 + Mn. SO 4 + H 2 O

Очистка сточных вод восстановлением Методы восстановительной очистки сточных вод применяют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка. В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанавливают до металлической ртути, которую отделяют от воды отстаиванием, фильтрованием или флотацией. Для восстановления ртути и ее соединений применяют сульфид железа, боргидрид натрия, гидросульфит натрия, гидразин, железный порошок, сероводород, алюминиевую пудру. Наиболее распространенным способом удаления мышьяка из сточных вод является осаждение его в виде труднорастворимых соединений диоксидом серы.

Метод очистки сточных вод от веществ, содержащих шестивалентный хром, основан на восстановлении его до трехвалентного с последующим осаждением в виде гидроксида в щелочной среде. В качестве восстановителей используют активированный уголь, сульфат железа, бисульфат натрия, гидросульфита натрия водород, диоксид серы, отходы органических веществ, пиритный огарок.

Реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде нерастворимых или труднорастворимых примесей- химическое осаждение Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов Для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, кадмия, цинка, свинца, меди, никеля, мышьяка и других веществ наиболее распространены реагентные методы очистки, сущность которых заключается в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимые и малорастворимые соединения при добавлении различных реагентов с последующим отделением их от воды в виде осадков.

В качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия, различные отходы. Наиболее широко используется гидроксид кальция. Осаждение металлов происходит в виде гидроксидов. При обработке кислых вод оксидом кальция и гидроксидом натрия ионы цинка, меди, никеля, свинца, кадмия, кобальта, содержащиеся в стоках, связываются в труднорастворимые соединения.

ПРИМЕРЫ: Образование гидроксидов: Ме 2+ + 2 ОН- →Ме(ОН)2↓ Ме 3+ + 3 ОН- →Ме(ОН)3↓ Образование карбонатов: Ni 2+ + CO 32 - →Ni. Co 3↓ Pb 2+ + CO 32 - →Pb. Co 3↓ Образование гидроксид-карбонатов: 2 Cu 2+ + 2 OH- + CO 32 - → (Cu. OH)2 Co 3↓ 2 Ni 2+ + 2 OH- + CO 32 - → (Ni. OH)2 Co 3↓ 2 Pb 2+ + + 2 OH + CO 32 - → (Pb. OH)2 Co 3↓ Образование сульфидов: Ме 2+ + S 2 - →Ме. S 2↓ (Mn. S, Fe. S, Co. S, Ni. S, Sn. S)