3. Химическая очистка сточных вод
Химическую и физико-химическую очистку обычно применяют для производственных сточных вод на локальных канализационных очистных сооружениях предприятий. При локальной очистке производственных сточных вод в большинстве случаев предпочтение отдается химическим методам. Химическую очистку применяют в случаях, когда выделение примесей возможно только в результате химической реакции между примесью и реагентом.
Химическая очистка производственных сточных вод может применяться:
- как самостоятельный метод перед их подачей в систему оборотного водоснабжения;
- перед спуском их в водоем или в городскую водоотводящую сеть;
- для предварительной очистки сточных вод перед биологической или физико-химической очисткой;
- в качестве метода глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции, обесцвечивания или извлечения из них различных компонентов.
К основным химическим способам очистки относятся нейтрализация, окисление, восстановление. К окислительным методам относится также электрохимическая обработка.
3.1. Нейтрализация
Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод, содержащих кислоты и щелочи. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять из этих вод.
Нейтрализацию осуществляют в следующих целях:
- для предотвращения коррозии материалов канализационных сетей и очистных сооружений;
- во избежание нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и в водоемах;
- для осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов.
Практически нейтральными считаются смеси с рН = 6,5 – 8,5. Следовательно, подвергать нейтрализации необходимо сточные воды с рН менее 6,5 и более 8,5, при этом необходимо учитывать нейтрализующую способность водоема, а также щелочной резерв городских сточных вод. Наибольшую опасность представляют кислые стоки, которые к тому же встречаются значительно чаще, чем щелочные. Чаще всего сточные воды загрязнены минеральными кислотами: серной, соляной, азотной, а также их смесями. Обычно концентрация кислот в сточных водах не превышает 3%, но встречаются и более концентрированные смеси.
Существуют следующие способы нейтрализации сточных вод.
1) Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод. Режимы сброса сточных вод, содержащих кислоту и отработанную щелочь, как правило, различны. Кислые воды обычно сбрасываются в канализацию равномерно в течение суток и имеют постоянную концентрацию. Щелочные воды сбрасываются периодически по мере того, как сбрасывается щелочной раствор. В связи с этим для щелочных вод часто необходимо устраивать регулирующий резервуар. Из резервуара эти воды равномерно выпускают в камеру реакции, где в результате смешения их с кислыми сточными водами происходит взаимная нейтрализация. Данный метод широко используют на предприятиях химической промышленности.
2) Нейтрализация реагентами (используется гашеная Са(ОН)2 и негашеная СаО известь, кальцинированная Nа2СО3 и каустическая NаОН сода). Известь для нейтрализации применяют в виде известкового молока 5%-й концентрации или в виде порошка. Реагентный метод применяют в случае, если на промышленных предприятиях имеются только кислые или только щелочные сточные воды, либо если невозможно обеспечить взаимную нейтрализацию.
Этот метод наиболее широко используют для нейтрализации кислых вод. Поскольку в кислых и щелочных производственных сточных водах практически всегда присутствуют ионы металлов, то дозу реагента определяют с учетом выделения в осадок солей тяжелых металлов. Процессы реагентной нейтрализации производственных сточных вод осуществляются на нейтрализационных установках или станциях.
Время контакта сточных вод и реагента должно быть не менее 5 мин. Для кислых сточных вод, содержащих растворенные ионы тяжелых металлов, это время должно быть не менее 30 мин.
3) Нейтрализация кислых сточных вод путем фильтрования через нейтрализующие материалы (известь, известняк, мел, магнезит, доломит). Нейтрализацию соляно-, азотно-, а также сернокислых сточных вод при концентрации серной кислоты не более 1,5 г/л осуществляют на непрерывно действующих фильтрах с вертикальным движением нейтрализуемых вод. При концентрации кислоты более 1,5 г/л количество образующегося сульфата кальция превышает его растворимость (2 г/л), и он начинает выпадать в осадок, в результате чего нейтрализация прекращается.
Применение таких фильтров возможно при условии отсутствия в кислых сточных водах растворенных солей тяжелых металлов, поскольку при рН >7 они будут выпадать в осадок в виде труднорастворимых соединений, которые полностью забивают поры фильтра.
Основные параметры процесса нейтрализации:
- крупность фракций материала загрузки - 3 … 8 см;
- расчетная скорость фильтрования зависит от вида загрузочного материала, но не более 5 м/ч;
- продолжительность контакта не менее 10 мин.
4) Нейтрализация щелочных сточных вод дымовыми газами. Применение для нейтрализации сточных вод отходящих газов, содержащих диоксиды углерода, серы и азота и другие кислые газы, позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно осуществлять высокоэффективную очистку самих газов от вредных компонентов. Нейтрализация производится в колонной абсорбционной аппаратуре.
Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов:
- вида и концентрации кислот в производственных сточных водах;
- расхода и режима поступления отработанных вод на нейтрализацию;
- наличия реагентов, местных условий и т.п.
На рис. 3.1 показан нейтрализатор щелочных сточных вод дымовыми газами.
Рис. 3.1. Нейтрализатор щелочных сточных вод дымовыми газами