5.2.3. 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 активный уголь, сульфат железа, бисульфат натрия, водород, диоксид серы, отходы органических веществ, пиритный огарок.

Для восстановления хрома наиболее часто используют растворы гидросульфита натрия:

(5.20)

Для осаждения трехвалентного хрома применяют щелочные реагенты и др.:

(5.21)

Восстановление диоксидом серы происходит по схеме:

(5.110)

В присутствии соды в сточных водах хром полностью удаляется из них:

(5.22)

5.2.4. Химическая 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 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.

Выделение катионов щелочами основано на переводе их в труднорастворимый гидроксид цинка:

. (5.23)

При действии соды на сточные воды, содержащие соли цинка, образуются гидроксокарбонаты:

. (5.24)

Очистка сточных вод от меди связана с осаждением ее в виде гидроксида или гидроксид-карбоната:

, (5.25)

. (5.26)

Возможен процесс извлечения меди из сточных вод осаждением ферроцианидом калия. Этот реагент может быть использован и для осаждения других ионов тяжелых металлов.

Очистка сточных вод от никеля основана на выделении его из раствора в виде труднорастворимых соединений:

, (5.27)

. (5.28)

Находящиеся в растворе катионы свинца переводят в осадок в виде одного из труднорастворимых соединений:

, (5.29)

. (5.30)

Обработка сточных вод щелочными реагентами позволяет снизить содержание тяжелых металлов в растворе до величины, сопоставимых с ПДК для водоемов санитарно-бытового пользования. Более глубокая очистка от тяжелых металлов достигается при обработке сточных вод сульфидом натрия.

Реакции нейтрализации имеют первый порядок:

, (5.31)

где - концентрация соли металла; - время реакции; - константа скорости реакции.

Для очистки воды с высоким содержанием мышьяка применяют метод химического его осаждения в виде труднорастворимых соединений. Для очистки кислородосодержащих соединений мышьяка применяют известковое молоко. Из сильнокислых растворов мышьяк осаждают сульфидом натрия, сероводородом. Очистку сульфидно-щелочных стоков от мышьяка проводят сульфатом железа (железным купоросом).

Соединения трехвалентного мышьяка перед осаждением окисляют до пятивалентного. В качестве окислителей используют хлорную известь, хлор, пероксид водорода, азотную кислоту, озон, пиролюзит.

Для очистки от солей железа применяют аэрацию, в процессе которой происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное:

. (5.32)

При высоком содержании железа в воде применяют реагентные методы. Для этой цели используют хлор, хлорит кальция (хлорную известь), перманганат калия, озон, оксид кальция (известь), карбонат натрия (соду).

При взаимодействии соединений железа с хлором протекает реакция:

. (5.33)

Удаление из воды марганца может быть достигнуто: обработкой воды перманганатом калия; аэрацией, совмещенной с известкованием; фильтрованием воды через марганцевый песок или марганцевый катионит; окислением озоном, хлором или диоксидом хлора.