Глава 3. Реагентный метод очистки

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 количество 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 используют 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.

На основании изученных литературных данных для очистки сточных вод, образующихся при изготовлении многослойных печатных плат в результате химического и гальванического процессов меднения был выбран реагентный метод очистки. Метод имеет такие достоинства как возможность очистки сточных вод в широких интервалах концентраций тяжелых металлов, универсальность, простота оборудования в эксплуатации, нет необходимости разделения промывных вод и концентратов. Метод находит широкое применение на гальванических предприятиях [10].

На рис.3. представлена технологическая схема процесса очистки сточных вод гальванического производства. Усредненные сточные воды поступают в реактор, куда производится дозирование следующих реагентов: реагент для нейтрализации, коагулянт и флокулянт. После завершения химических реакций и образования стабильных флокул, мешалка выключается и производится осаждение взвешенных веществ. Образовавшийся шлам перекачивается в шламоуплотнитель, а осветленная вода направляется в накопительную емкость. Далее очищенная вода проходит доочистку на двухслойном песчаном фильтре и после заключительного контроля уровня рН производится сброс очищенной воды. Шлам временно накапливается в уплотнителе и далее поступает на обезвоживание на камерный фильтр-пресс.

Рис.3.. Технологическая схема процесса очистки сточных вод гальванического производства.