15. Очистка сточных вод озонированием

Процессы озонирования применяют для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, ароматических углеводородов, пестицидов и др. Одновременно с очисткой обеспечивается обесцвечивание воды, обеззараживание, устранение привкусов и запахов. Озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси. Концентрация озона в смеси приблизительно составляет 3 %.

Рассмотрим типичные реакции, протекающие при очистке сточных вод озонированием. Окисление сероводорода протекает следующим образом:

H₂S + O₃ → H₂O + SO₂ , (3.38)

3H₂S + 4O₃ → 3H₂SO₄ . (3.39)

Роданид-ионы реагируют с озоном по следующей схеме:

CNS^- + 2O₃ + 2OH^- → + 2O₂ + H₂O + CN^- , (3.40)

CN^- + + 2O₃ → CNO^- + + 2O₂ . (3.41)

Цианиды в слабощелочной среде, реагируя с озоном, образуют первоначально менее токсичные цианаты, которые затем гидролизуются в воде или окисляются озоном в соответствии со следующими уравнениями:

CN^- + O₃ → CNO^- + O₂↑. (3.43)

CNO^- + 2H⁺ + 2H₂O → CO₂↑ + H₂O + , (3.44)

CNO^- + 2H₂O → +NH₃ , (3.45)

2CNO^- + H₂O + 3O₃ → + 3O₂↑ + N₂↑, (3.46)

Озон получают в промышленных озонаторах-генераторах из кислорода воздуха под действием электрического разряда. Электроды озонаторов могут быть трубчатой или пластинчатой формы и обычно изготавливаются из металлизированного стекла. Схема установки для очистки сточных вод озонированием представлена на рис. 3.7. Озон из генератора в виде озоно-воздушной смеси направляется в контактную камеру и смешивается с обрабатываемой сточной водой. Циркуляция обрабатываемой сточной воды и озоно-воздушной смеси в контактной камере реакции во встречном направлении обеспечивает большую эффективность озонирования. Реакционные камеры могут быть одно- и двухступенчатыми.

Рис. 3.7. Схема установки озонирования производственных сточных вод: 1 – подача озоно-воздушной смеси; 2 – контактная камера озонирования сточных вод; 3 – подача необработанных сточных вод; 4 – пористые распределительные трубки; 5 – выпуск озонированных сточных вод.

Озон получают в генераторах из кислорода воздуха под действием электрического разряда. Генераторы озона подразделяются на цилиндрические с трубчатыми горизонтальными или вертикальными электродами; плоские с пластинчатыми электродами и центральным коллектором или продольной циркуляцией.

Озонаторные установки для очистки сточных вод состоят из аппаратов для очистки и осушки воздуха, озонаторов, камер контакта озона с обрабатываемой водой, оборудования для утилизации остаточного озона. Атмосферный воздух подают на фильтр, где он очищается от пыли, после чего направляется в водоотделитель капельной влаги, а затем осушается на адсорбционных установках АГ-50 или УОВ. Осушенный воздух подвергается тонкой очистке от пыли, а затем направляется в озонатор.

В обрабатываемую воду озон вводят различными способами: барботированием воздуха, содержащего озон, через слой воды (распределение воздуха происходит через фильтросные пластины или пористые трубки); смешением воды с озоновоздушной смесью в эжекторах или специальных роторных механических смесителях, в абсорберах различной конструкции.

Схема барботажной колонны показана на рисунке 3.10.

Рис. 3.10. Барботажная колонна: 1 – контактная камера; 2 – сточная вода; 3 – озоновоздушная смесь; 4 – отвод непрореагировавшего озона; 5 – сборный канал; 6 – диффузор.

Высота колонны Н не превышает 4-5 м.