Химические методы очистки сточных вод

Для углевания воды необходимо иметь бак с механическим или гидравлическим перемешиванием, в котором происходит замачивание угля в течение 1 ч. Изготовленную угольную пульпу концентрацией 8% подают в воду перед очистными сооружениями за 10 мин до ввода коагулянта. Доза угля перед фильтрами не должна превышать 5 мг/л. Применяют в основном активные угли марки БАУ и ОУ.

Подготовка угля - сложная, трудоемкая и загрязняющая окружающую среду операция. Во избежание загрязнения  очищенной воды остаточными концентрациями угля требуется большая точность дозировки. 

Поэтому более целесообразно  использовать сорбционные фильтры  в конце технологической схемы  после осветлительных фильтров. В  качестве загрузки используют прежде всего активные угли АГ-З и АГ-М. Сорбционные фильтры, как правило, напорные, толщину загрузки принимают исходя из скорости фильтрования (10...15 м/ч) и времени пребывания воды в угольной загрузке (10...15 мин).

Основной технической  проблемой, связанной с применением  сорбционных фильтров, является вопрос восстановления сорбционной емкости фильтров. Для этого применяют химические, термические или биологические методы, требующие выгрузки материала из фильтра.

Химический метод заключается  в продувке слоя угля паром с последующей  обработкой щелочью; при термической  регенерации адсорбированные органические вещества выжигаются в специальных печах при температуре 800...900°С; восстановление сорбционной емкости угля может также происходить с использованием микробов. До настоящего времени не существует надежного и дешевого метода регенерации углей, что увеличивает расход свежего материала и повышает себестоимость процесса.

 

3 Восстановление

Применяется, когда в  растворе содержатся легко восстанавливающиеся  вещества. Прежде всего, ионы тяжёлых  металлов, таких как хром, ртуть  и другие. Так, например, соединения ртути восстанавливаются до металлической ртути, которая затем отстаивается или отфильтровывается.

Наиболее распространенный метод, заключающийся в переводе растворимых веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением их в виде осадков. В качестве реагентов используют гидроксиды кальция и 
натрия, сульфиды натрия, феррохромовый шлак, сульфат железа (II), пирит.

Наиболее широко для осаждения металлов используется гидроксид кальция, который осаждает ионы металла в виде гидроксидов: 
Meⁿ⁺ + nOH^- = Me(OH)_n

Наиболее эффективным для извлечения цветных металлов 
является сульфид натрия, т.к. растворимость сульфидов тяжелых металлов значительно ниже растворимости других труднорастворимых соединений - гидроксидов и карбонатов. Процесс извлечения металлов сульфидом натрия выглядит так:

Me²⁺ +S^2- =MeS; 
Me³⁺ +S^2- =Me₂S₃.

Сульфиды тяжелых металлов образуют устойчивые коллоидные системы, и поэтому для ускорения процесса их осаждения вводят коагулянты и флокулянты.Так как коллоидные частицы сульфидов имеют отрицательный заряд, то в качестве коагулянтов используют электролиты с многозарядными катионами - обычно сульфаты алюминия или трехвалентного железа, также их смеси. Соли железа имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: 
а) лучшее действие при низких температурах;

б) более широкая область  оптимальных значений рН среды; 

в) большая прочность  и гидравлическая крупность хлопьев; 

г) возможность использовать для вод с более широким  диапазоном солевого состава.

            При использовании смесей Al₂(SO₄)₃ и FeCI₃ в соотношениях от 1:1 до 1:2 достигается лучший результат коагулирования, чем при раздельном применении реагентов. Кроме вышеназванных коагулянтов, могут быть использованы различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси и шлаки, содержащие диоксид кремния. Для ускорения процесса коагуляции используют 
флокулянты, в основном полиакриламид. Добавка его в количестве 0.01% от массы сухого вещества увеличивает скорость выпадения осадков гидроксидов металлов в 2 - 3 раза.

Метод реализован на большинстве предприятий  в виде 
станций нейтрализации.

Достоинства метода

1) Широкий интервал начальных концентраций ИТМ;

2) Универсальность;

3) Простота эксплуатации;

4) Отсутствует необходимость в разделении промывных вод 
и концентратов.

Недостатки метода 

1) Не обеспечивается  ПДК для рыбохозяйственных водоемов;

2) Громоздкость оборудования;

3) Значительный расход реагентов;

4) Дополнительное загрязнение сточных вод;

5) Невозможность возврата в оборотный цикл очищенной 
воды из-за повышенного солесодержания;

6) Затрудненность извлечения из шлама тяжелых металлов 
для утилизации;

7) Потребность в значительных площадях для шламоотвалов.

Заключение

Химические методы очистки находят ограниченное применение для городских сточных вод, но широко применяются для очистки  производственных сточных вод.

В ряде случаев химическая очистка  сточных вод обеспечивает столь  глубокое удаление загрязнений, что  последующая биологическая очистка  не требуется.

Использование химических методов для очистки сточных  вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ:

1) возможность удаления  из сточных вод токсичных, биохимически  неокисляемых органических загрязнений;

2) достижение более  глубокой и стабильной степени очистки;

3) меньшие размеры  сооружений;

4) меньшая чувствительность  к изменениям нагрузок;

5) возможность полной  автоматизации; 

6) более глубокая изученность  кинетики некоторых процессов,  а также вопросов моделирования,  математического описания и оптимизации, что важно для правильного выбора и расчета аппаратуры;

7) методы не связаны  с контролем за деятельностью  живых организмов;

8) возможность рекупирации  различных веществ.

В последние годы химические методы находят широкое применение и для доочистки биологически очищенных сточных вод, после которой успешно можно использовать в технологических и энергетических циклах.

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Родионов А.И., Клушнин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989. – 512 с.
2. Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М. и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. – 288 с.
3. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для студентов вузов / Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.
4. Эндюськин П.Н. Промышленная экология: Учеб. пособие / П.Н. Эндюськин, П.М. Лукин, В.П. Эндюськин. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2006. – 528 с.
5. Водоотведение: учебник / Ю.В. Воронов; ред.: Ю.В. Воронов. М.: ИНФРА, 2007. – 415 с.
6. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера: учебн. пособие / В.А. Алексеенко. – М.: Лотос, 2005. – 232 с.: ил.
7. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов. – М.: Химия, 2005. – 392 с.
8. Очистка и рекупирация промышленных выбросов / Под ред. Максимова В.Ф., И.В. Вольфа. Изд. 2. М.: Лесная промышленность, 1981. – 640 с.
9. Р. Трейбал. Жидкостная экстракция. – М.: Химия, 1966. – 724 с.
10. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. – 368 с.: ил.
11. Основы жидкостной экстракции / Ягодин Г.А., Каган С.З., Тарасов В.В. и др.; Под ред. Г.А. Ягодина. – М.: Химия, 1981. – 400 с., ил.
12. Генцлер Г.Л., Шарков А.М. Очистка сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности // Г.Л. Генцлер, А.М. Шарков. Экология и промышленность. – 2004. - № 10. – с. 15-17.
13. Алыков Н.М., Реснянская А.С. Очистка воды природным сорбентом // Н.М. Алыков, А.С. Реснянская. Экология и промышленность. – 2003. - № 2. – с. 12-13.