Физико-химические методы очистки

Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия.

Экстракция применяется для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция выгодна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на ее проведение. При концентрации 3-4 г/л экстракция выгоднее адсорбции.

Экстракция проводится в 3 стадии: интенсивное смешивание сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем).

При этом образуются две жидкие фазы; одна фаза - экстракт, содержащий извлекаемые вещества и экстрагент, другая - рафинад - сточную воду и экстрагент; разделение экстракта и рафината; регенерация экстрагента из экстракта и рафината.

Экстрагент из экстракта выделяется выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием и осаждениями.

Ультрафильтрация - процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества, размером 0,5 мкм.

Химические методы связаны с расходом различных реагентов и потому достаточно дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения, а иногда для дополнительной очистки сточных вод до или после биологической очистки. С помощью химической очистки наиболее часто удаляют ионы тяжелых металлов.

К основным методам химической очистки относят нейтрализацию и окисление.

Нейтрализация - обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН.

Применяется во многих отраслях промышленности. Самый простой возможный способ нейтрализации сточных вод - смешение кислых и щелочных стоков на предприятии.

На практике также применяются такие способы, как нейтрализация сточных вод реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др.), а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, доломит, магнезит, мел и др.). Наиболее дешевым и доступным реагентом является Са (ОН) 2.

Окисление - метод очистки стоков, основанный на применении различных окислителей: газообразного и сжиженного хлора, диоксида хлора, гипохлората кальция и натрия, хлорной извести, кислорода воздуха и технического кислорода.

Метод используется для обезвреживания стоков, содержащих токсичные соединения (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод или очищать другими методами: стоки участков гальванических покрытий в машиностроении и приборостроении, стоки производств свинцово-цинковых и медных руд в горнодобывающей промышленности, стоки цехов варки целлюлозы в целлюлозобумажной промышленности и т.д.

В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций становятся менее токсичными и затем удаляются из воды.

Очистка окислителями связана с большим расходом реагентов, поэтому ее применяют только тогда, когда загрязняющие вещества, например цианиды, растворенные соединения мышьяка и др., нецелесообразно или нельзя извлечь другими способами.

Окисление активным хлором - один из наиболее распространенных способов очистки стоков от ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, метилмеркаптана. Окисление цианидов активным хлором до цианатов происходит за счет атомарного кислорода по схеме:

СN - +ОСl - → СNО - + Сl - (2.4)

Образовавшиеся цианаты легко гидрализуются до карбонатов:

СNО - + 2 Н2О → СО32 - + N Н4+ (2.5)

Товарный хлорат кальция содержит до 33% "активного" хлора, а гипохлорит кальция - до 60%.

Рисунок 6 - Схема установки для очистки сточных вод активным хлором: 1 - баллон с хлором, 2 - фильтр, 3 - редуктор, 4 - ротаметр, 5 и 6 - манометры, 7 - предохранительный клапан, 8 - смеситель, 9 - эжектор, 10 - контактный аппарат.