6.8.3.Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод.

Указанные методы используют для удаления из сточных вод органических примесей. К ним относятся: методы жидкофазного окисления («мокрое» сжигание) и парофазного каталитического окисления, а также «огневой» метод (парофазное окисление).

Метод жидкофазного окисления, характерен тем, что органические загрязнения удаляют из сточных вод путем окисления кислородом под давлением 2-28МПа и t = 100-200 ^оС. При этих параметрах существенно возрастает растворимость кислорода в воде, что значительно ускоряет процессы окисления органических соединений.

В результате окисления органических загрязнений образуются нетоксичные вещества, что является несомненным достоинством метода. Кроме того, рассматриваемый метод пригоден для обработки больших объемов сточных вод и достаточно безопасен. К недостаткам метода относится высокая стоимость оборудования, неполное окисление некоторых органических веществ, а также существенный коррозионный износ оборудования.

При использовании метода пирофазного каталитического окисления, сточные воды, загрязненные летучими органическими веществами подают в выпарной аппарат, где при t  300 ^оС образуются пары воды и органических веществ. Эти пары вместе с горячим воздухом подают в выпарной аппарат, загруженный катализатором (медно-хромовым, цинк-хромовым и др.), в котором происходит процесс гетерогенного каталитического окисления кислородом воздуха органических паров. Степень обезвреживания достигает 99,8 %. Разработаны установки для обработки больших объемов сточных вод. К недостаткам метода следует отнести возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора и серы. Во избежании этого их необходимо предварительно удалять из сточных вод.

Огневой метод - это универсальный метод термической очистки сточных вод. При использовании этого метода распыленная сточная вода вводится в нагретые до 900-1000 ^оС продукты горения топлива. Органические примеси при этом сгорают, а минеральные примеси, в зависимости от температуры их плавления, выводятся из печи в твердом или расплавленном состоянии или уносятся с дымовыми газами.

Рассмотрим возможности огневого метода на примере регенерации сульфатных травильных растворов. Эти отходы не содержат органических загрязнений. Так, образовавшиеся при сернокислотном травлении стали растворы содержат 2,5-11 % Н₂SO₄ и 15-28 % FeSO₄7H₂O. Близкие по составу отработанные травильные растворы образуются в производстве титановых белил. Эти растворы содержат 16-20% Н₂SO₄ , 15% FeSO₄ ,  2% Fe₂(SO₄)₃ , примеси сульфатов Mg,Тi, Аl, Са, остальное - вода. Огневой метод используют для регенерации серной кислоты из указанных растворов. Сущность метода заключается в прямом расщеплении серной кислоты и сульфитов железа.

Термическое расщепление серной кислоты до SO₂ при t =950-1200 ^оС протекает в две стадии - диссоциации H₂SO₄ и разложения триоксида серы до диоксида FeSO₄7H₂O (семиводный сульфат железа) при нагревании превращается в одноводный FeSO₄H₂O. В обычных условиях FeSO₄H₂O полностью обезвоживается при 300 ^оС. При t > 300 ^oС сульфаты железа разлагаются по следующим реакциям:

2 FeSO₄  Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃ ( 6.0)

Fe₂(SO₄)₃  Fe₂O₃ + 3 SO₃ ( 6.0)

Схема установки огневой переработки отработанных травильных растворов представлена на рис.6.40.

Рис. 6.69. Схема огневой переработки отработанных травильных растворов.

1 - огневой реактор, 2 - циклон-пылеуловитель, 3 - насадочный скруббер-испаритель, 4,5 - насосы.

Установка эксплуатируется следующим образом. В реакторе 1 сжигают топливо, в поток горения продуктов которого распыляют предварительно упаренный сернокислотный раствор. Серная кислота и сульфат железа подвергаются термическому расщеплению с образованием SO₂ , SO₃ и Fe₂O₃ . Запыленный сернистый газ очищается от пыли в циклоне-пылеуловителе 2, а затем направляется в насадочный (или другого типа) скруббер-испаритель 3, в котором упаривается сернокислотный раствор. Упаренный раствор насосом 4 подается в огневой реактор.

Следует указать, что при 60-70% содержании воды в исходном растворе после упаривания при t = 950-1000 ^oС оно снижается до 35-40%. Содержание SO₂ в сухом сернистом газе не менее 7 %. Второй побочный продукт - порошкообразный оксид железа может быть использован для изготовления красящих пигментов, ферритных и полирующих порошков, для изготовления активных катодных масс и в других целях.