1. Классификация и принципы электрохимической и термической очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические и термические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Практическое применение находят способы электрохимической очистки стоков, содержащие стоки металлов, кислот и щелочей, которые позволяют одновременно с очисткой извлекать и использовать основную массу ценных продуктов.
Электрохимическая обработка является разновидностью физико-химического метода. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. В качестве растворимых используют алюминиевые, железные и другие электроды, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами.
На растворимых электродах происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов
(Mе - nе = Men+ ),
которые гидролизуясь, образуют
(Men+ + nH2O = Me(OH)n + nH+)
гидрооксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже коагулированных частиц. При электролизе происходит разложение воды с подщелачиванием обрабатываемой жидкости у катода
(2H2O + 2e = H2 + 2OH-)
и подкислением у анода
(H2O - 2e = 1/2 O2 + 2H+)
Кроме того, при прохождении жидкости между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц с последующей их коагуляцией. Одновременно пузырьки газа, который образовался при электролизе, осуществляют флотацию загрязнений. Процессы, происходящие при электрохимической очистке, представлены на рисунке 1.
Рис. 1 - Схема технологического процесса электрохимической обработки сточных вод на установках ЭОС
В качестве нерастворимых электродов используют электроды из графита, магнетита (МТА), металл-оксидный анод (МОА), платина-титановый анод (ПТА), оксидно-рутений-титановый анод (ОРТА), аноды из пиррографита или стеклоуглерода.
На нерастворимых электродах, кроме процесса электрохимической флотации загрязнений, при рН = 8,9 происходит процесс электрохимической деструкции загрязнений на катоде и на аноде. При этом обеззараживание сточных вод происходит ионами гипохлорита, которые образуются на аноде (при наличии в сточных водах хлоридов), или полученной при электрохимических процессах перекисью водорода и озоном.
Способ термической очистки сточных вод заключается в полном окислении при высокой температуре загрязняющих веществ с получением нетоксичных продуктов сгорания и твердого остатка.
Возможны различные варианты применения термического способа, начиная от полного уничтожения стоков или загрязненного ила с небольшим количеством твердого остатка и до значительного уменьшения их, после чего концентрированные растворы можно либо захоронить в отвалах, либо использовать для получения ценных продуктов. Но в любом варианте термическая очистка исключает загрязнения стоками водоемов, это является ее большим достоинством. При термической очистке используется оборудование: выпарные аппараты, распылительные сушилки, аппараты для получения твердого продукта и др.
Обычно применяют многокорпусные выпарные установки, состоящие из ряда последовательно установленных выпарных аппаратов; аппараты с погруженными горелками в производствах синтетических смол; печи с псевжосжиженным слоем, установки термического обезвреживания и обессоливания, установки огневой очистки стоков камерного и шахтного типа, установки «мокрого сжигания» и ряд других огневых установок. В процессе упаривания достигается 30-ти кратное выделение сухого вещества, что соответствует 300-400г/л.