Аппаратурное оформление процесса хлорирования

Аппаратурное оформление процесса обработки сточной воды «активным хлором» зависит от агрегатного состояния вводимых в воду хлора или хлорсодержащих агентов.

Установки для хлорирования сточных вод с использованием жидкого хлора состоят из узлов испарения жидкого хлора, дозирования газообразного хлора и обезвреживания хлорной воды. Хлор растворяется в воде только в газообразном состоянии, поэтому жидкий хлор испаряют, превращая его в газ, в емкостных или змеевиковых испарителях.

Если вода обрабатывается, например, газообразным хлором или диоксидом хлора процесс осуществляют в абсорберах. Если Cl₂ и ClO₂ находятся в растворе, то их подают в смеситель, а затем в контактный резервуар, обеспечивающий эффективное смешение и требуемое время контакта.

В общем случае установки для хлорирования сточных вод состоят из следующих элементов:

• расходного склада хлора;

• узлов испарения жидкого хлора, дозирования газообразного хлора и образования хлорной воды;

• насосной для повышения напора воды, подаваемой в эжектор;

• электрощитовой и помещения КИП;

• вентиляционных и дегазационных устройств.

Поскольку ввод газообразного хлора непосредственно в сточную воду повышает его расход и нарушает безопасные условия обслуживания сооружений, сточные воды обеззараживают хлорной водой.

Оборудование для приготовления хлорной воды из хлорной извести состоит из затворного бака, в котором растворяют хлорную известь водой, и рабочих баков с дозировочными устройствами.

Озонирование

Озон обладает высокой реакционной способностью и сильным окислительным действием. При нормальной температуре он способен разрушать многие органические вещества, находящиеся в воде. Его используют для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов.

В процессе озонирования возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Кроме того, при озонировании воды улучшается ее вкус. При обеззараживании воды озоном бактерии погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при обработке хлором.

Также достоинством метода очистки сточных вод озонированием является то, что в воду обычно не вводятся химические реагенты.

По сравнению с другими окислителями, например хлором, озон, имеет ряд преимуществ. Его можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или атмосферный воздух.

Распад озона в воде сопровождается образованием перекисных соединений и свободных радикалов (·ОН, НО₂· и др.), обладающих большой химической активностью. Обеззараживающее действие озона основано на высокой окислительной способности, которая обусловлена легкостью отдачи им активного кислорода (О₃=О₂+О·). Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в оксиды.

Диссоциация озона с образованием кислорода на воздухе и в водном растворе происходит самопроизвольно. При этом в водном растворе озон диссоциирует быстрее, чем в воздухе. Диссоциация возрастает и при увеличении рН среды. В слабощелочной среде озон диссоциирует очень быстро, а в кислой – проявляет большую стойкость.

Перед озонирование сточные воды подвергают предварительной очистке механическими или физико-химическими методами.

Озонаторные установки для сточных вод состоят из следующих основных элементов:

• озонаторов для синтеза озона;

• оборудования для подготовки (очистки, осушки) и транспортирования воздуха;

• устройств электропитания;

• камер контакта озона с обрабатываемой водой;

• оборудования для утилизации остаточного озона в отработанной газовой смеси.

В зависимости от производительности озонаторных установок и места введения озона блоки озонаторной установки могут компоноваться в одном или нескольких помещениях.

При очистке стоков озон подают в воду в виде озоновоздушной или озонокислородной смеси. Концентрация озона в смеси – около 3%. Для интенсификации процесса окисления озонсодержащая смесь диспергируется в сточной воде на мельчайшие пузырьки. То есть озонирование представляет собой процесс абсорбции, сопровождаемый химической реакцией в жидкой фазе.

Озон получают непосредственно на очистных сооружениях действием электрического разряда высокого напряжения (500–25000 В) на кислород воздуха. Полученную озоновоздушную смесь растворяют в воде, а затем подают в обрабатываемую воду, пропуская через перфорированные трубки или пористые пластины (для ее диспергирования на мельчайшие пузырьки).

В обрабатываемую воду озон вводят различными способами:

• барботированием воздуха, содержащего озон, через слой воды (распределение воздуха происходит через фильтросные пластины или пористые трубки);

• смешением воды с озоновоздушной смесью в механических смесителях, в абсорберах различной конструкции (в барботажных, насадочных, тарельчатых колоннах).

Для ускорения процесса окисление озоном часто используют совместно с ультрафиолетовым облучением. Ультрафиолетовое облучение ускоряет окисление в 100–10000 раз. Такую совместную очистку можно разделить на две стадии:

• фотохимическое возбуждение молекул под действием УФ-облучения – на этой стадии образуются свободные радикалы (которые характеризуются высокой активностью по отношению к озону) и соединения с низкой молекулярной массой, которые, поглощая свет, окисляются быстрее, чем исходные;

• окисление озоном.