2.1. Химические методы очистки сточных вод

К химическим методам очистки сточных вод относят следующие: нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выде­ления загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нераствори­мых соединений.

Химическая очистка сточных вод производится перед их подачей в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в во­доем или городскую канализационную сеть. Кроме того, указанный метод применяется для редварительной очистки сточных вод перед биологической или физико-химической очисткой, а также в системах локальной очистки производственных сточных вод. Химическая обра­ботка находит применение и как метод глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции или обесцвечивания.

2.1.1. Нейтрализация

Производственные сточные воды, содержащие кислоты и щелочи, должны быть нейтрализованы перед сбросом их в водоемы или перед дальнейшим использованием в технологических процессах. Практически нейтральными следует считать смеси с рН = 6,5—8,5.

Реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях:

Н⁺ + ОН^- = Н₂О

Чаще всего сточные воды загрязнены следующими минеральными кислотами: серной H₂SО₄, соляной HCl, азотной HNО₃, а также их смесями. Кроме того, сточные воды могут содержать в своем составе такие кислоты, как азотистую HNО₂, фосфорную Н₃PО₄, сернистую H₂SО₃, сероводородную Н₂S плавиковую HF, хромовую Н₂СrO₄, уксусную СН_зСООН, пикриновую HOC₆H₂(NО₂)₃, угольную Н₂СО₃, салициловую С₆Н₄(ОН)₂ и др. Обычно концентрация кислот в сточных водах не превышает 3%, но встречаются и более концентрированные смеси.

Различают следующие способы нейтрализации сточных вод:

1. Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.

2. Реагентная нейтрализация, при которой используются такие вещества, как растворы кислот, негашёная известь СаО, гашёная известь. Са(ОН)₂, аммиачная вода NH₄OH, кальцинированная (Na₂CО₃) и каустическая (NaOH) сода.

Нейтрализация смешением

Взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод ocуществляют путем их смешения в стехиометрическом соотношении, которое производят в устройстве, называемом нейтрализатор смешения. Нейтрализатор представляет собой емкость, снабженную мешалкой для перемешивания кислых и щелочных стоков. Перемешивание указанных стоков в нейтрализаторе возможно путем барботирования воздух. Нейтрализованную воду используют в оборотных системах водоснабжения, а полученные осадки обезвоживают.

Реагентная нейтрализация

Реагенты для нейтрализации кислых сточных вод выбирают в зависимости от вида кислот и их концентрации. Кроме того, учитывают, образуется ли в процессе реакции нейтрализации осадок. Для нейтрализации минеральных кислот применяют любой щелочной реагент, но чаще всего следующие: известь в виде пушонки или известкового молока, а также карбонаты кальция или магния в виде суспензии, так как наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Ca(OH)₂ 5-10%.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную киcлоту кальциевыми реагентами, образуется гипс CaSO₄• 2Н₂О, растворимость которого в температурном интервале 0-40 ⁰С лежит в пределах 1,76—2,11 г/л. При более высокой концентрации CaSО₄ • 2Н₂О выпадает в осадок, забивая трубопроводы и аппаратуру. Для устранения этого явления рекомендуется промывать трубопроводы чистой водой и увеличивать скорость движения нейтрализованных вод в них. Кроме того, хороший эффект дает введение в сточные воды специальных умягчителей (гексаметафосфат) — (NaPО₃)₆ а также замена металли­ческих трубопроводов на пластмассовые [7].