Химические и физико-химические методы
Химические и физико-химические методы очистки сточных вод широко применяются в практике с целью удаления из них растворенных и дисперсных минеральных и органических соединений или перевода их в нетоксичные вещества.
К этим методам относятся: нейтрализация, восстановление, адсорбция, кристаллизация и т.д.
Среди химических методов наиболее широкое применение получили реагентные, основанные на взаимодействии токсичных химических соединений, присутствующих в сточных водах, с веществами, вводимыми в обрабатываемую воду и не обладающими токсичными свойствами. При этом образуются новые вещества, малотоксичные или выделяющиеся из воды в виде труднорастворимых соединений.
К реагентным методам относится, в первую очередь, нейтрализация кислот и оснований, осаждение труднорастворимых соединений металлов.
В различных технологических процессах производств многих отраслей промышленности образуются сточные воды, содержащие избыток кислот или оснований. В соответствии с «Требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений», а также «Правил приема производственных сточных вод в канализационные сети населенных пунктов» такие сточные воды перед сбросом должны подвергаться нейтрализации таким образом, чтобы величина их рН находилась в пределах 6,5 – 8,5. Нейтрализация сточных вод основана на взаимодействии содержащихся в них кислот или оснований с веществами, придающими воде реакцию, близкую к нейтральной (рН = 7). Иными словами, нейтрализация – это взаимодействие ионов водорода и гидроксид-ионов.
В практике очистки сточных вод применяются следующие способы нейтрализации:
а) Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод (если на данном предприятии имеются те и другие);
б) Нейтрализация реагентами, вводимыми в обрабатываемую воду в виде растворов или суспензий;
в) Фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк – CaCO3, долмит - CaCO3∙MgCO3, магнезит -MgCO3, обожженный магнезит - MgO, мрамор - CaCO3∙ - CaCO3∙MgCO3).
Реакции нейтрализации протекают по общим уравнениям:
В практике наиболее распространены сточные воды, содержащие избыток кислот. Поэтому, для их нейтрализации могут применятся сильные основания (щелочи), карбонаты и некоторые минералы, указанные выше.
Наиболее дешевым реагентом для нейтрализации кислот является известь, которая применяется в виде водной суспензии – известкового молока, получающегося растворением гашеной извести в воде:
Деструктивные методы очистки сточных вод.
К основным деструктивным методам обезвреживания сточных вод от органических и неорганических веществ относятся: химическое и электрохимическое окисление, термоокисление, гидролиз. Эти методы применяются при невозможности или нецелесообразности извлечения примесей из сточных вод или удаления их другими, более дешевыми способами.
Выбор деструктивного метода производится с учетом расхода и состава сточных вод, концентраций и свойств удаляемых примесей, требований к качеству очищенной воды и возможности ее повторного использования.
Химическое окисление «Активным хлором». Химическое окисление наиболее часто применяется при очистке сточных вод от цианидов, фенолов, сульфидов, СПАВ и других органических примесей. В качестве окислителей широко применяются соединения, содержащие «активный хлор», пероксид водорода, озон, перманганат калия и оксиды марганца, кислород воздуха и технический кислород.
До последнего времени одним из наиболее широко применяемых в практике водоподготовки и очистки сточных вод является «активный хлор».
Под термином «активный хлор» понимают суммарное содержание свободного хлора (Cl2), хлорноватистой кислоты (HOCl), гипохлорит-ионов (ClO-) и хлораминов (NH2Cl, NHCl2, NCl3) – в пересчете на Cl2.
Свободный (молекулярный) хлор, хлорноватистая кислота и гипохлорит-ионы в растворах находятся в равновесии. Относительные количества этих веществ определяются величиной рН:
Окисление озоном. Высокая окислительная способность озона обуславливает быстрое протекание реакций окисления многих органических веществ при взаимодействии с ним.
В процессе озонирования воды возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание воды и насыщение её кислородом.
ОЗОН (О3) – бледно-фиолетовый газ, образующийся при пропускания воздуха или кислорода через электрический разряд высокого напряжения (5000 – 25000 В) в генераторе озона, состоящего из двух близкорасположенных электродов. Плотность озона при давлении 0,1Мпа составляет 2,41 г/л, температура кипения = -112оС, растворимость в воде при 0оС – 1,42 г/л, при 10оС – 1,04 г/л, при 30оС – 0,45 г/л.
Озон самопроизвольно диссоциирует на воздухе и в воде с образованием кислорода. Распад его резко увеличивается с ростом рН и температуры. Озон весьма токсичен – его ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 0,0001 мг/л.