§ 24. Очистка сточных вод от металлов и их солей
Для очистки сточных вод машиностроительных предприятий от металлов и их солей применяют реагентные, ионообменные, сорбционные, электрохимические методы (гиперфильтрация, электрокоагуляция, электролиз, электродиализ), биохимическая очистка и т. д. Широко распространены реагентные методы очистки, при которых происходят следующие основные химические процессы: окисление или восстановление растворенных в воде примесей с образованием нетоксичных продуктов; переход растворимых примесей в нерастворимые с последующим разделением твердой и жидкой фаз и нейтрализация содержащихся в сточных водах свободных кислот и щелочей. К основным методам реагентной очистки сточных вод относят обработку их хлорной известью, NaCl, KCl, перманганатом калия, пероксидом водорода, солями железа, а также хлорирование и озонирование.
Выбор того или иного реагента для обработки сточных вод зависит от состава и концентрации примесей в сточной воде, расхода сточной воды, значения рН и т. п. Большинство перечисленных методов достаточно широко описаны в литературе [5, 6] и вошли в практику очистки сточных вод. В настоящее время проводятся исследования по внедрению озонирования - перспективного метода очистки сточных вод от тяжелых металлов и их солей, например цианидов. Метод окисления цианидов озоном наиболее эффективный, так как при этом в сточную воду не вносится никаких дополнительных загрязнений, а озон восстанавливается до кислорода. Кроме того, при озонировании не образуются токсичные продукты и упрощается технологическая схема очистки.
§ 25. Нейтрализация сточных вод
На машиностроительных предприятиях нейтрализация сточных вод ведется для удаления из них H2SO4, НС1, HNO3, Н3РО4 и других кислот, щелочей NaOH и КОН, а также солей металлов, образованных на основе кислот или щелочей. В результате содержащиеся в воде ионы водорода Н+ и гидроксильная группа ОН- объединяются в молекулы воды, обладающие нейтральным зарядом (рН7).
Расход щелочного (кислого) реагента на нейтрализацию 1 м3 кислоты (щелочи), содержащейся в сточной воде, определяют по формуле m=CM1/M2, где С - концентрация кислоты (щелочи) или солей металлов, содержащихся в сточной воде, кг/м3; M1 - молекулярная масса щелочного (кислого) реагента; М2 - молекулярная масса кислоты (щелочи) или солей металлов, содержащихся в сточной воде. Молекулярные массы кислот, солей металлов и щелочей определяют суммированием молекулярных масс входящих в них элементов. В качестве реагента для нейтрализации используют любые щелочи и их соли (NaOH, КОН, известь, известняк, доломит, мел, мрамор, магнезит, сода и др.). Наиболее дешевый и доступный реагент Са(ОН)2.
Соответственно для нейтрализации сточных вод, содержащих щелочи и их соли, применяют кислоты, обычно техническую серную кислоту.
На машиностроительных предприятиях очистка сточных вод проходит две стадии: 1) сточные воды очищаются в локальных очистных сооружениях от примесей, наиболее характерных для данного технологического процесса; 2) осуществляется дочистка общего стока предприятия.
При выборе схемы очистки сточных вод машиностроительных предприятий необходимо руководствоваться составом и концентрацией сточных вод, характерных для технологического процесса. Степень очистки сточных вод определяется назначением очищенных стоков: повторное использование в оборотном водоснабжении, сброс в городскую канализацию или сброс в водоемы. При этом целесообразно классифицировать все существующие виды загрязнений на пять групп, положив в основу классификации однотипный метод очистки: 1) механические примеси, в том числе гидроксиды металлов; 2) нефтепродукты и эмульсии, стабилизированные ионогенными эмульгаторами; 3) летучие нефтепродукты; 4) моющие растворы и эмульсии, стабилизированные неионогенными эмульгаторами; 5) растворенные токсичные соединения органического и минерального происхождения (ионы металлов, в том числе Сr6+, фенолы, цианиды, сульфаты, сульфиды и т. д.).
На рис. 58 представлена принципиальная схема очистки сточных вод машиностроительного предприятия, спроектированная с учетом классификации примесей (1 - с преобладающим содержанием механических примесей; 2 - нефтепродуктов и эмульсий; 3 - летучих нефтепродуктов; 4 - моющих растворов; 5 - растворенных токсичных соединений.) Каждый из пяти видов стоков направляется на локальные очистные сооружения 6-10 соответственно, в которых производится основная очистка по методам, изложенным в § 22-25. Из локальных очистных сооружений сточные воды направляются в усреднитель 11 для их разбавления и далее в общезаводские очистные сооружения 12. После общезаводских очистных сооружений очищенные сточные воды сбрасываются в канализацию или, пройдя очистные сооружения дополнительной очистки 14, направляются для повторного использования, а также могут сбрасываться в водоемы. В общезаводской схеме очистки предусмотрен участок 13 для обработки осадка сточных вод. Кроме того, существуют участки для утилизации нефтепродуктов и регенерации эмульсии.
Выбор схем локальных очистных сооружений зависит не только от типа загрязнений сточных вод, но также и от вида и последовательности проведения технологических процессов, мощности предприятия и т. п.
На рис. 60 представлена типовая схема станции нейтрализации сточных вод. Кислые и щелочные стоки по параллельным магистралям проходят последовательно через песколовки 1, усреднители 2 и поступают в смеситель 6, откуда направляются в нейтрализатор 7. Если при заданных расходах кислых и щелочных стоков, их значениях рН в нейтрализаторе не создается нейтральная среда, то в смеситель 6 подается через дозатор 5 раствор соответствующих реагентов из бака 4. Необходимый реагент в соответствующих количествах поступает в растворный бак из емкости 3. Образующийся в нейтрализаторе нейтральный раствор поступает в отстойник 8, откуда сточная вода подается в общезаводские очистные сооружения, а осадок - на участок 9 для обработки жидких отходов.