3О. Установки нейтрализации сточных вод

Производственный с.в. многих технических процессов содержат кислоты или щелочи, кроме того в большинстве кислых стоков содержаться соли тяжелых металлов. Поэтому с целью предупреждения коррозии материалов систем канализации, а так же нарушения биохимических процессов с.в. подвергают нейтрализации.

Нейтрализацию осуществляют путем смешения кислых и щелочных с.в. и добавления реагентов. Реагенты добавляют обычно в избытке – 10% по отношению к расчетному. Основная реакции нейтрализации: H⁺+OH^-=H₂O. Обычно после нейтрализации pH=6,5…8,5.

Чаще всего на предприятиях – избыток кислых с.в. – H₂SO₄, HNO₃, HCl,и смеси этих кислот; реже HNO₂ , H₂SO₃, H₃PO_4, H₂S, HF, органические кислоты (уксусная, салициловая). При реагентной нейтрализации, реагентами выступают: (не)гашеная известь, щелочи.

Иногда процесс осуществляют фильтрованием с.в. через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит).

Нейтрализацию щелочных с.в. проводят доломитами.

Режимы сброса щелочных и кислых с.в. различны. Кислые воды обычно сбрасываются в канализацию равномерно и имеют постоянную концентрацию. Щелочные с.в. поступают периодически, поэтому для них необходим резервуар, из которого уже щелочные стоки выпускают равномерно в камеру нейтрализации.

Выбор реагента для нейтрализации зависит от вида кислот, их концентраций, от растворимости солей, образующихся при нейтрализации. Для нейтрализации минеральных кислот чаще всего применяют карбонаты Ca или Mg в виде суспензий, известь в виде известкового «молока» (5% конц.). Для приготовления известкового «молока» известь гасят в барабанных аппаратах. В кислых и щелочных с.в. всегда присутствуют ионы металлов, поэтому дозу реагента определяют с учетом выделения в осадов солей тяжелых металлов.

Расход реагента определяют следующим образом:

G=k₃*(100/B)*Q*a*C

G=k₃*(100/B)*Q*(a*C+b₁C₁+…+b_n(n))

K₃ - коэффициент запаса, а - уд. расход реагента (кг_{реагента}/кг_с.в.); В – кол-во активной части в товарном продукте (%); Q – расход сточной воды (м­­³/час); С – концентрация щелочи (кислоты) (кг/м³), С_1,С_2,С₃ - концентрация металлов (кг/м³), b_1, b_2, b_n – удельный расход реагента.

Концентрацию сухого осадка, который образуется при нейтрализации 1 м³ с.в. определяют так: М=((100-В)/В)*(х₁+х₂)+ х₃+(у₁-у₂-2)

М – количество сухого осадка (кг);В – содержание активного оксида Кальция в используемой извести (%); х₁,х₂ – количество активной CaO необходимой для нейтрализации кислоты и осаждения металла (кг); х₃ – количество образовавшихся гидроксидов металла (кг); у₁,у₂ – количество солей кальция, которое образуется при осаждении металла и при нейтрализации кислоты (кг).

Объем осадка, образующийся при нейтрализации: V_oc= (100*M/(100-W_вл))

W_вл – влажность осадка (%); М –количество сухого осадка (кг).

Нейтрализация кислых стоков путем фильтрации через нейтрализующие материалы

Такую нейтрализацию проводят при концентрации кислот не более 1,5 г/л на непрерывных установка. Фильтрующая загрузка – доломит, известняк, мел, магнезит. Крупность фракций материала загрузки – от 3 до 8 см. Скорость фильтрования зависит от материала загрузки но не должна превышать 5 м³/час. Продолжительность контакта стоков с материалом загрузки не менее 10 минут. Высота слоя загрузки от 1 до 2 м. Направление фильтрования - как снизу вверх, так и наоборот. Применение таких фильтров возможно при отсутствии в стоках солей металлов, т.к. при pH<7 будут выпадать в осадок трудно растворимые соединения, которые будут забивать фильтр.

Высота загрузки при нейтрализации стоков в вертикальном фильтре: Н=k*dⁿ*(3+lgb)*V^0,5

Н – высота загрузки (см); k, n – эмпирические константы (n=1.47 можно принять, k зависит от фильтровального материала); d – диаметр загрузочного материала (мм); b – концентрация кислоты; V – скорость фильтрования.

Площадь фильтрования: F=q/V

q – расход нейтрализуемых стоков (м³/с), V – скорость фильтрования (м³/с).

Суточный расход загрузочного материала: М=(a*C*Q/1000)

a - расход щелочного реагента на нейтрализацию; С – концентрация кислоты (кг/м³), Q – расход нейтрализуемых стоков (м³/сут). Т.к. полное использование активной части загрузочного материала невозможно, вводится коэффициент для определения фактического расхода материала, обычно = 1,5. В зависимости от высоты слоя загрузки, площади фильтрования определяется число фильтров и их конструктивные размеры.

Продолжительность работы фильтра без перегрузки: Н*F*М*R)

плотность загрузочного материала, М – расход реагента (кг/сут); R – коэффициент, который учитывает неполноту использования загрузочного материала.

Аппаратуру и трубопроводы изготавливают из кислото-упорных материалов.

При нейтрализации щелочных стоков дымовыми газами используют газы, содержащие: СО₂, SO₂, NO₂ , могут содержаться и другие кислые газы. В данном случае происходит и нейтрализация и очистка газа от вредных компонентов. Такую нейтрализацию проводят в колонных аппаратах. Расчет аппаратов основан на закономерности хемосорбции.