1.3. Понятие о гетерокоагуляции и применяемых коагулянтах

При очистке производственных сточных вод основное применение нашел процесс гетерокоагуляции, который можно определить, как взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц сточных вод с агрегатами, образующимися при введении в сточную воду коагулянтов.

Наиболее часто в практике очистки сточных вод используют соли алюминия и железа, которые гидролизуются в соответствии со следующими реакциями:

Al₂(SO₄)₃ + 6Н₂O → 2Аl(ОН)₃ + 3H₂SО₄

FeCl₃ + ЗН₂О → Fе(ОН)₃ + ЗНС1

FeSO₄ + 2H₂O → Fе(ОН)₂ + H₂SO₄

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O→ 4Fе(ОН)₃

В результате протекания указанных реакций образуются малорастворимые гидроксиды алюминия и железа, обладающие развитой хлопьевидной поверхностью, на которой сорбируются мелкодисперсные и коллоидные примеси, оседающие затем на дно отстойника и образующие осадок. Образующиеся по приведенным реакциям кислоты (НСl, H₂SO₄) нейтрализуют щелочными реагентами. Возможна также нейтрализация указанных кислот за счет взаимодействия с бикарбо-катионами, присутствующими в сточных водах. Минимальный расход коагулянтов достигается при осуществлении рассматриваемого процесса в интервале оптимальных значений рН, которые представлены в табл.

Коагулянт	Интервал оптимальных рН
Аl(ОН)3 Fe(OH)2 Fе(ОН)3	4,5 – 7 8,5 – 10,5 4 – 6, 8 - 10

В качестве коагулянтов, как уже было указано выше, обычно используют соли железа и алюминия. Соли железа: железный купорос или сульфат двухвалентного железа FeSО₄∙7Н₂О, сульфат трехвалентного железа Fe₂(SO₄)₃∙9Н₂O, хлорид железа FеСl₃∙6H₂О. Соли алюминия, применяемые в качестве коагулянтов: сульфат алюминия Аl₂(SO₄)₃∙18Н₂O, алюминат натрия NaAlO₂, оксихлорид алюминия Al₂(OH)₅Cl, алюмокалиевые [AlK(SO₄)₂∙18Н₂O] и алюмоаммонийные [Al(NH₄)∙(SO₄)₂∙12Н₂O] квасцы. Кроме того, в ряде случаев в качестве коагулянтов используют соли магния (MgCl₂∙6Н₂О)

2. Химические методы очистки сточных вод

К химическим методам очистки сточных вод относят следующие: нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.

Химическая очистка сточных вод производится перед их подачей в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоём или городскую канализационную сеть. Кроме того, указанный метод применяется для предварительной очистки сточных вод перед биологической или физико-химической очисткой, а также в системах локальной очистки производственных сточных вод. Химическая обработка находит применение и как метод глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции или обесцвечивания.

2.1. Нейтрализация

Производственные сточные воды, содержащие кислоты и щелочи, должны быть нейтрализованы перед сбросом их в водоемы или перед дальнейшим использованием в технологических процессах. Практически нейтральными следует считать смеси с рН = 6,5—8,5.

Реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях.

Чаще всего сточные воды загрязнены следующими минеральными кислотами: серной H₂SО₄, соляной НС1, азотной НNО₃, а также их смесями. Кроме того, сточные воды могут содержать в своем составе такие кислоты, как азотистую HNO₂, фосфорную Н₃РO₄, сернистую Н₂SО₃, сероводородную H₂S, плавиковую HF, угольную Н₂СО₃, хромовую Н₂СrO₄, уксусную СН₃СООН, пикриновую, салициловую и др. Обычно концентрация кислот в сточных водах не превышает 3%, но встречаются и более концентрированные смеси.

Различают следующие способы нейтрализации сточных вод.

1. Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.

2. Реагентная нейтрализация, при которой используются такие вещества, как растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)₃, аммиачная вода NH₄ОH, кальцинированная (Na₂CO₃) и каустическая (NaOH) сода.

3. Фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСО₃, магнезит MgCO₃, доломит СаСО₃·MgCO₃ и др.).

В последнее время для нейтрализации щелочных сточных вод предложено использовать дымовые газы, содержащие в своем составе СO₂, SO₂, NO₂, N₂O₅ и др. При этом одновременно нейтрализуют сточные воды и происходит достаточно эффективная очистка отходящих газов от вредных компонентов.