3.1. Реагентный метод

Наибольшее распространение в практике очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов получил реагентный метод. Этот метод включает в себя процессы нейтрализации, окислительно-восстановительные реакции, осаждение и обезвоживание образующегося осадка, и позволяет довольно полно удалять из стоков тяжелые металлы. При этом методе ионы тяжелых металлов переводятся, как правило, в гидроксидные соединения путем повышения рН усредненных стоков до рН их гидратообразования с последующим осаждением, фильтрацией. Нейтрализация свободных минеральных, кислот и химическое осаждение ионов тяжелых металлов (железо, цинк, никель, медь и др.) в виде соответствующих гидроксидов, а также основных карбонатов производятся с помощью щелочных реагентов. В качестве осадителей применяют оксиды, гидроксиды, соли щелочных, щелочноземельных и переходных металлов, сульфид- и фосфатсодержащие материалы.

В нашей стране для этой цели чаще всего применяют водную суспензию гидроксида кальция, содержащую некоторое кол-во карбоната кальция (известковое молоко). Нейтрализацию кислых сточных вод щелочными реагентами проводят обычно до рН - 8,5...9. Автоматическое дозирование щелочного реагента производится по заданному значению рН обработанной воды. При наличии в сточных водах комплексообразующих веществ (винная, лимонная и др. органические кислоты, аммиак) для обеспечения полноты осаждения ионов тяжелых металлов требуется предварительного удаления из воды этих веществ. Для нейтрализации щелочных сточных вод (последние могут содержать анионы амфотерных металлов: цинкат- или алюминат-ионы) применяют растворы серной или соляной кислоты. Нейтрализованные сточные воды, содержащие взвесь гидроксидов и карбонатов тяжелых металлов, сульфат и карбонат кальция и др. нерастворимые в воде примеси, подвергают механической очистке с целью их отделения методами отстаивания, флотации, фильтрования.

Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, основанный на образовании труднорастворимых соединений этих металлов с железом — ферритов (способ ферритизации). Он заключается в обработке сточных вод раствором солей двух- и трехвалентного железа с последующим подщелачиванием реакционной смеси известковым молоком или раствором едкого натра и ее нагреванием. Образующийся при этом осадок представляет собой смесь оксигидратов железа, гидроксидов тяжелых металлов, магнетита и ферритов и обладает магнитными свойствами. Этот способ обеспечивает практически полное удаление ионов тяжелых металлов из сточных вод.

Основное достоинство реагентного метода – возможность применения его для обезвреживания кислотно-щелочных сточных вод различных объемов с различной концентрацией ионов тяжелых металлов. Высококонцентрированные сточные воды гальванических производств (отработанные технологические растворы и электролиты) чаще всего очищают совместно с малоконцентрированными (промывочными) сточными водами, в частности на установках для их реагентной очистки.

Особо следует отметить, что при реагентных методах очистки и выполнении технологических регламентов остаточные концентрации основных ионов тяжелых и цветных металлов в очищенных стоках достигают следующих минимальных величин, мг/л:

Fe(OH)2 - 0,3-1,0

Zn(OH)2- 0,05

Cu(OH)2 -0,1-0,15,

и представлены, в основном, в виде их гидроксидов, легко диссоциируемых и растворимых в слабокислых водных растворах.

Более глубокая очистка от катионов тяжелых металлов возможна путем их осаждения в виде труднорастворимых сульфидов. Известны способы использования сероводорода в качестве осадителя, однако практическое применение этого способа снижается из-за токсичности сероводорода, выделяющегося в атмосферу. Эта же причина сдерживает применение в качестве осадителя полисульфида кальция, используемого в сельском хозяйстве в качестве инсектицида.

Общим и главным недостатком осадительных способов очистки является образование плохоотстаивающихся и труднофильтруемых осадков - шламов, вопрос утилизации которых еще не везде решен.