2. Окисление

Химическое окисление промышленных сточных вод относится к деструктивным методам и применяется для обезвреживания токсичных примесей, например, цианидов или соединений, которые нецелесооб- разно извлекать из сточных вод или очищать другими методами (серо- водород, сульфиды), а также органических загрязнений. Такие сточные

воды встречаются в машиностроительной (гальванопокрытие), горно- добывающей, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях промышленности.

Для обезвреживания сточных вод используют различные окисли- тели: хлор, гипохлориты кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха. В ряде случаев могут применяться пероксид водорода, оксиды марганца, перманганат и бихромат калия (для окисления фенолов, крезолов, циансодержащих соединений).

1. Окисление газообразным хлором и хлорсодержащими агентами

Метод окисления примесей хлором и его соединениями - один из самых распространенных способов очистки от ядовитых цианидов, а также сероводорода, сульфидов, метилмеркаптана и др.

Хлор, как окислитель, в зависимости от реакции среды может на- ходиться в растворе в виде различных соединений (рис.13.2). В силь- нокислой среде возможно присутствие только молекулярного хлора, т.к. равновесие реакции взаимодействия хлора с водой сдвинуто влево:

Cl₂  H₂O  HOCl  HCl.

По мере уменьшения кислотности появляется хлорноватистая ки- слота НОСl, а в щелочной среде - гипохлориты.

В качестве реагентов, содержащих гипохлорит-ион ОСl^–, служит

хлорная известь, гипохло- рит каль-ция Са(ОСl)₂ или гипохло-рит натрия NаОСl. Товар-ная хлорная известь содер-жит около 30-35 % актив-ного хлора, а гипо- хлорит кальция - 30-45 %. Сl₂, НОСl и ОСl образуют свободный активный хлор, который является основ- ным обеззараживающим веществом. Хлорная из- весть содержит: Са(ОСl)₂,

Рис.13.2. Концентрация НОСl и ОСl^– в

Са(ОН) , Н О в различных

2 2

воде при изменении рН

соотношениях.

Окисление цианидов

гипохлоритами или хлором производят только в щелочной среде

(рН10):

CN^  OCl^  CNO^  Cl^,

2 2

CN^  2OH^  Cl  CNO^  2Cl^  H O.

Образующиеся цианаты легко гидролизуются в воде или окисля- ются до элементарного азота и диоксида углерода:

CNO^-

• 2H O  CO^2

• NH^ ,

2 3

4

CNO^  4OH^  3Cl₂  2CO₂  6Cl^  N₂  2H₂O.

Окисление цианидов, а также сероводорода протекает быстро (1-3

мин.) и полно. Образующиеся цианаты постоянно гидролизуются.

При понижении рН cреды возможно протекание реакции прямого хлорирования цианида с образованием токсичного хлорциана:

CN^  Cl₂  CNCl  Cl^,

поэтому очень важно при окислении цианидов поддерживать щелоч- ную среду.

Хлор обладает бактерицидной реакцией, которая носит физиоло- гический характер. Он вступает во взаимодействие с протеинами и аминосоединениями, которые содержатся в оболочке бактерии и ее внутриклеточном веществе. Результатом таких взаимодействий являет- ся химическое изменение внутриклеточного вещества, распад структу- ры клетки и прекращение жизнедеятельности бактерий.

Высокой окислительной способностью обладает диоксид хлора СlО₂. Водные растворы СlО₂ относительно устойчивы в течение дли- тельного времени, при обработке сточных вод диоксидом не образует- ся токсичных продуктов прямого хлорирования (хлорциана, хлорфено- ла и др.) в любом диапазоне рН.

Окисление ционидов диоксидом хлора протекает по уравнению:

CN^  2ClO₂  2OH^  CNO^  2ClO^  H₂O,

и наиболее интенсивно идет в щелочной среде при рН10. До тех пор, пока концентрация цианидов в растворе остается высокой, окисления до азота и диоксида углерода не происходит; цианаты начинают окис- ляться, когда остаточное содержание цианидов достигает 2,5-3 мг/л при дозе ClO₂, близкой к теоретической.

В зависимости от агрегатного состояния вводимых в воду хлора

или хлорсодержащих реагентов определяется технология обработки сточных вод и аппаратурное оформление процесса. Если воду обраба- тывают газообразным хлором или диоксидом хлора, процесс проводят в абсорберах; если реагенты находятся в растворе, то их подают в сме-

ситель и далее в контактный резервуар. Хлораторные установки вклю- чают складское хозяйство и устройства для дозирования. Необходимы также растворные и расходные баки, смесители, камеры реакций, от- стойники и другие сооружения. Рабочий раствор реагента готовят обычно в виде 5 % раствора по активному хлору. Для хлорирования газообразным хлором наиболее широко применяются вакуумные хло- раторы производительностью по хлору 0,08-20 кг/ч.

Потребность в реагентах для окисления Х, кг/сут, подсчитыва- ется по формуле:

_{X } k  x  Q _,

a

где k=1,2-1,3 - коэффициент запаса реагента; х - расход активного хлора, необ- ходимого для окисления, кг/м³; Q - расход воды, м³/сут; а - содержание актив- ного хлора в реагенте, в долях единицы.