Термоокиснювальні методи знешкодження

До таких методів очистки стічних вод відносять так званий «вогневий» метод, а також рідкофазне та парофазне окиснення в присутності каталізатору. Сутність цих методів полягає у окисненні домішок киснем повітря при підвищеній температурі. В наш час ці методи є достатньо надійними для знешкодження деяких видів стічних вод, що містять суміші токсичних речовин.

«Вогневий» метод. Сутність термоокиснювального знешкодження цим методом полягає у тому, що стічна вода, яка подається у розпиленому стані у високотемпературні (900–1000С) продукти горіння палива, випарюється, а органічні домішки води згоряють з утворенням відповідних продуктів. Мінеральні речовини при цьому утворюють тверді або розплавлені частки, котрі виводяться з робочої камери печі або виносяться димовими газами. Недоліком цього методу є значні витрати палива та перегрівання водяної пари. У зв’язку з цим застосування «вогневого» методу знешкодження стічних вод є доцільним лише у деяких випадках, зокрема:

• для невеликої кількості стічних вод, що містять високотоксичні органічні домішки, вилучення та знешкодження яких іншими методами є неможливим або економічно недоцільним;

• при вилученні розчинених цінних мінеральних речовин;

• у випадку наявності горючих виробничих відходів (наприклад, кубових залишків або газів), котрі можуть бути використані замість палива.

Перегонка та ректифікація

Ці методи є одними з найбільш розповсюджених методів видалення зі стічних вод розчинених органічних рідин. При цьому застосовують просту перегонку, перегонку з водяною парою або інертними носіями, азеотропну перегонку, а також ректифікацію у колонах в присутності перегрітої водяної пари та азеотропну ректифікацію. Специфічність процесу очистки стічних вод цими методами обумовлена відносно малими концентраціями домішок та необхідністю практично повного їх видалення зі стічних вод. Виділені домішки зазвичай використовують у технологічному процесі виробництва.

Проста перегонка здійснюється на установці періодичної дії шляхом поступового випарювання стічної води, яка знаходиться у перегінному кубі. Утворені пари конденсуються у холодильнику, а дистилят надходить у збірник. Просту перегонку здійснюють також й безперервним методом. Його доцільно застосовувати для очистки стічних вод від домішок, температура кипіння яких є значно нижчою від температури кипіння води (ацетон, метиловий спирт та ін.). Для більш повного розділення суміші та одержання більш концентрованого дистиляту перегонку здійснюють з дефлегмацією. Такий різновид перегонки зазвичай використовується для очистки стічних вод, коли одержаний дистилят безпосередньо з установки надходить у виробництво.

Досить часто для очистки стічних вод застосовують перегонку з водяною парою. Відмінність цієї схеми від простої перегонки полягає у введенні гострої пари безпосередньо у стічну воду, що спрощує конструкцію перегінних апаратів та знижує витрати тепла. Для відгонки домішок зі стічної води можна також застосовувати інертні носії, наприклад гази: повітря, азот або вуглекислий газ. Застосування цього методу є доцільним для видалення домішок, що мають високий тиск парів та відповідно низьку температуру кипіння, а їх вміст у стічній воді є недостатньо високим (100–200 мг/л).

Ректифікація. При застосуванні цього методу очистки стічна вода у рідкій фазі подається на верхню тарілку відгінної ректифікаційної колони (або на насадку), з якої відводяться пари, що є одним з кінцевих продуктів. Стічна вода з нижньої тарілки відводиться у парціальний кип’ятильник, у якому за рахунок подачі тепла підлягає частковому википанню, утворюючи потік парів, що повертаються у колону в якості парового зрошення. При цьому стічна вода відводиться в якості основного продукту. Ректифікаційні колони застосовуються для видалення зі стічних вод багатьох органічних домішок.

Ректифікація у присутності перегрітої водяної пари використовується у тих випадках, коли виникає складність у оснащенні колони кип’ятильним пристроєм, який дозволяє забезпечити необхідний для процесу висхідний паровий потік. Крім того, застосування гострої пари дозволяє знизити її загальні витрати на очистку стічних вод. При азеотропній ректифікації застосовується роздільний компонент, котрий утворює з одним із компонентів стічної води гетероазеотроп з мінімальною температурою кипіння. В результаті відганяється більш летка азеотропна суміш, а у кубовому залишку міститься практично чистий другий компонент. Методом азеотропної ректифікації видаляється оцтова кислота з водного розчину. При цьому роздільними компонентами можуть бути етилацетат, бутилацетат або дихлоретан. Перевагою цього методу є його простота та ефективність, а суттєвим недоліком – значні витрати тепла, тому даний метод застосовують для очистки невеликих кількостей концентрованих стічних вод, забруднених цінними домішками.