14. Деструктивные методы очистки сточных вод: обработка воды различными окислителями, жидкофазное окисление, электрохимическая деструкция. Аппаратурное оформление этих методов.

Окисление примесей СВ активным хлором

Хлорирование яв.хим.(окислит.)способом обработки СВ,получив.в наст.время широкое распр.В технологии очистки СВ хлорир.прим.для обеззараж.очищ.СВ отпатогенных бактерий,вирусов и удаления из СВ фенолов,цианидов и др. веществ,а также для борьбы с биолог. обрастаниями на сооружениях.Для хлорир.СВ испол.гл.образом

элементар.хлор.Кроме того,прим.след.хлорсодер.соед.:хлорная известь и др.сыпучие хлорсодер.продукты.Хлорная известь содержит ок.30-35 % актив.хлора,а гипохлорит кальция 30-45 %. Сl₂,НОСlиОСlобраз.свободный актив.хлор,кот.явл.основ. обеззаражив. вещ-м.Хлорная известь содержит: Са(ОСl)₂,Са(ОН)₂,Н₂Ов различ.соотнош.Окисление цианидов гипохлоритами или Сl₂производят только в щелочной среде (рН≥10.

Образ.цианаты легко гидролизуются в воде или окисляются до элементарного азота и диоксида углерода:

Окисление цианидов, а также сероводорода протекает быстро (1-3 мин.)Образ.цианаты постоянно гидролизуются. При понижении рН cреды возможно протекание реакции прямого хлорирования цианида с образ.токсичного хлорциана: поэтому очень важно при окислении цианидов поддерживать щелочную среду. Хлор обладает бактерицидной реакцией, кот.носит физиолог.характер.Он вступает во взаим. С протеинами и аминосоединениями, кот. содержатся в оболочке бактерии и ее внутриклеточном вещ-ве.Результатом таких взаимод.явл.хим.изменение внутриклеточного вещ-ва, распад структуры клетки и прекращение жизнедеят.бактерий.

Окисление примесей СВ активным диоксидом хлором

Высокой окислит.способ. обладаетСlО₂. Водные растворы СlО₂ относит.устойчивы в течение длит.о времени, при обработке СВ диоксидом не образ. токсичных продуктов прямого хлорирования (хлорциана, хлорфенола и др.) в любом диапазоне рН. Окисление ционидов диоксидом хлора протекает по уравнению:

и наиб. интенсивно идет в щелочной среде при рН≥10. До тех пор, пока концен. цианидов в растворе остается высокой, окисления до азота и диоксида углерода не происх.; цианаты начинают окисляться,когда остаточное содер. цианидов достигает 2,5-3 мг/л при дозе

ClO₂.

Окисление примесей СВ озоном.

Озонирование прим.для очистки CВ от фенолов, нефтепродуктов, Н₂S, соед.мышьяка,ПАВ,и др.Обеззаражив.действие О₃основано на высокой окислит. способ.,обуслов.легкостью отдачи им активного атома О₂. О₃ значит.активнее хлора по отнош.к вирусам,т.к он действует непосред. на протоплазму клетки; под действием хлора бактерии отмирают постепенно, а при введении О₃ практически мгновенно.О₃ явл.универсальным реагентом,поскольку м.б испол. для обеззараж., обесцвеч.,для удаления Fe и Mn.О₃ разрушает соед.,не поддающиеся воздейст.хлора,не придает воде запаха и привкуса.Но при этом обладает сильными коррозионными свой-ми и кратковременным действием.Поэтому все элементы озонаторных установок и трубопроводы,контактирующие с О₃ или его водными растворами, должны изготов.из нержав.стали и Al, а после обеззараж. О₃ воду хлорируют для образ.в воде требуемого остаточного хлора.О₃ подают в СВ в виде озоновоздушной или озоно-кислородной смеси.Концентр. озона в смеси около3 %.Для усиления процесса окисления смесь диспергируют в СВ на мельчайшие пузырьки газа.Озонирование представ.собой процесс абсорбции,сопровождаемой хим.реакцией в жидкой фазе:

Озонирование воды-достаточно сложный процесс, треб.объед.в одной установке устройств для компрессирования и кондиционир.воздуха,получения О₃, смешения его с водой,рекуперации или разложения непрореагировавшего О₃.

Принцип.технолог.схема озонирования состоит из 2-х основ.узлов:получения О₃ и очистки СВ. Атм.воздух подают на фильтр, где он очищается от пыли, после чего воздуходувками направ. на охлаж.устройство для отделения капельной влаги, а затем осушается на адсорбционных установках.Осушка воздуха явл.одним из основ.этапов его подготовки перед получением О₃ и осущест.в 2ступени. На1-ой происх.предварит. охлаждение воздуха до 7-8 ^оС в холод. установке рассолом, подаваемым от фреоновой холод.установки.На 2-ой воздух сушат в адсорберах с алюмо-гелиевой или силикагельной насадкой.Осушенный воздух подвергается тонкой очистке от пыли, а затем направ.в

озонатор.

Схема установки озонирования воды: 1 - воздушный фильтр; 2 - компрессор или воздуходувка; 3 - охлаждающее устройство; 4 - устройство для осушки воздуха; 5 - воздухонагреватель; 6 - пылевые фильтры; 7 - озонаторы; 8 - контактная камера

В обрабат.водуО₃вводят различ.способами:барботированием воздушно-озоновой смеси в слое воды через фильтросные пластины или пористые трубки;смешением воды с озоновоздушной смесью в эжекторах или механ.роторных смесителях, в абсорберах различ.конструкций.Время контакта 5-20 мин. Эффек.озонирования зависит от коли-ва и свой-в загряз.воду вещ-в,т-ры и рН среды, от дозы О₃и метода его диспергирования.

Окисление примесей воды О₂.Схема установки для реализации метода

Для окисления сульфидных СВ целлюлозных,нефтеперераб.и нефтехим.заводов также прим.О₂.Реакция окисления идет в жидкой фазе при повыш.тем-ре и давлении. С повыш. t-ры и давления скорость реакции и глубина окисления сульфидов и гидросульфидов

Принцип.схема установки по окислению сульфидов,содержащихся в СВ,О₂ воздуха.

СВ поступ.в приемный резервуар и через теплообменник подается в окислит.колонну, а воздух-в нижнюю часть колонны.Влага из отработ.воздуха конденсир.в сепараторе, откуда направ.в приемный резервуар.СВ после окисления охлаж.в холодильнике и поступают на дальнейшую очистку. Необработанная СВ подогревается водяным паром и теплотой конденсата.

1 — подача сточной воды; 2 — приемный резервуар; 3, 4, 6 — выпуск соответственно конденсата, отработанного воздуха и увлажненного отработанного воздуха; 5—сепаратор; 7 — окислительная колонна; 8 — холодильник; 9 — выпуск обработанных сточных вод; 10 — воздухораспределительное устройство; 11 — подача воздуха; 12 —теплообменник; 13 — насос

Окисление примесей воды перексидом водорода.

Пероксид водорода испол. для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, цианидов и др. Пероксид водорода в кислой и щелочной средах разлагается по след.схемам:

В разбавл.растворах процесс окисления органич.вещ-в протекает медленно,поэтому испол.катализаторы- ионы металлов переменной валентности (Fe₂+, Cu₂+, Mn₂+, CO₂+, Cr₂+, Ag₂+). В процессах водообработки испол.также восстановит.свой-ва пероксида водорода. В нейтральной и слабощелочной средах он легко взаим.с хлором и гипохлоритами, переводя их в хлориды:

Эти реакции используют при дехлорировании воды

Метод жидкофазного окисления: сущность метода, условия реализации.

Метод жидкофазного обезврежив.СВ(мокрого сжигания)сост.в окислении О₂воздуха органич.примесей СВ при t-ре 100-350^оС и давлении,обеспечив.нахождение воды в жидкой фазе.При высоких давлениях раствор.в воде О₂ значит.возрастает,что способст.ускорению процесса окисления органич.вещ-в.В зависим.от t-ры и времени контакта окисление органич.примесей происх.полностью или частично.Веще-ва,летучие при условиях процесса, окисляются в основ.в парогазовой фазе, а нелетучие-в жидкой.Скорость реакций окисления растет с увелич. t-ры.Конечные продукты жидкофазного окисления имеют высокую t-ру и давление и, следова-но, обладают большой энергией,кот. можно испол. для выработки электроэнергии и пара.Достоинства метода-возможность очистки большого кол-ва СВ без предварит.концентр-я,отсут. в продуктах окисления вредных вещ-в и др.Недостатки:неполное окисление некот.вещ-в, высокая стоим.оборуд.,коррозия и др.

Схема установки жидкофазного окисления работающей при постоянном давлении

Электрохимическая деструкция

Сущность метода электрохим.деструкции заключ.в обработке сточной жидкости в аппарате с нераствор-ми в условиях анодной поляризации электродами.Для успешного осущест.электролиза необх.наличие в воде хлорид-ионов,соответ.подбор анодного материала и опред.режимные параметры обработки.Процессы электрохим.очистки воды всегда протекают с образ.газовой фазы.При наложении внеш.электрич.поля на катоде происх.выделение водорода и электролитическое восстанов.органич.соединений.