14 . Очистка сточных вод активным хлором
Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды).
В практике обезвреживания производственных сточных вод в качестве окислителей используют хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха, пероксид водорода.
Величина окислительного потенциала равна: для озона – 2,07; для хлора – 0,94; для пероксида водорода – 0,68; для перманганата калия – 0,59.
Окисление активным хлором. Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями – один из самых распространенных способов их очистки.
При введении хлора в воду образуется хлорноватистая и соляная кислоты:
Cl2 + H2O = HOCl + HCl.
Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень которой зависит от рН среды. При рН = 4 молекулярный хлор практически отсутствует:
HOCl↔H+ + OCl-.
Сумма Cl2 + HOCl + OCl- называется свободным «активным» хлором.
Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного действия, напорных и вакуумных. Принципиальная схема очистки вод хлорированием показана на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Схема установки для очистки воды хлорированием: 1 – усреднитель; 2 и 5 – насосы; 3 – инжектор; 4 – емкость.
Хлорирование проводится в емкости, включенной в систему циркуляции. В инжекторе газообразный хлор захватывается сточной водой, циркулирующей в системе до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень окисления, после чего вода выводится для использования.
Очистка
сточных вод от цианидов основана на их
окислении в менее токсичные (приблизительно
в 1000 раз) цианат-ионы с их последующим
гидролизом в нейтральной среде до
и
по следующим реакциям:
при рН ≥ 9÷10
CN- + 2OH- + Cl2 → CNO- + H2O + 2Cl- , (3.19)
при рН ≈ 7
CNO- + 2H2O → + . (3.20)
Образующиеся цианаты можно окислить до элементарного азота и диоксида углерода:
2CNO- + 4ОН- + 3Cl2 → 2CO2↑ + 6Cl- + N2↑ + 2H2O . (3.21)
При обезвреживании циансодержащих сточных вод дозу активного хлора принимают из расчета 2,73 мг на 1 мг цианидов цинка, никеля, кадмия, синильной кислоты и простых цианидов, и 3,18 мг/мг – для комплексных цианидов меди с избытком не менее 5 мг/л.
При введении перед отстойниками полиакриламида (доза 20 мг/л 0,1 % -ного раствора) время отстаивания сокращают до 20 мин. Концентрация рабочих растворов реагентов должна быть 5-10 % по активному хлору. Время контакта сточных вод с реагентами 5 мин – при окислении простых цианидов и 15 мин – при окислении комплексных цианидов. После обработки сточных вод активным хлором их необходимо нейтрализовать до рН = 8-8,5.
Установки для хлорирования состоят из узлов: испарения жидкого хлора, дозирования газообразного хлора и обезвреживания хлорной воды (в водохлорном эжекторе). Хлор растворяется в воде только в газообразном состоянии, поэтому жидкий хлор испаряют в емкостных или змеевиковых испарителях. На испарение 1 кг жидкого хлора расходуется 0,4 м3 воды при 10 оС и 0,15 м3 воды при 30 оС. Хлор испаряют в хлораторах.