2.2. Очистка сточных вод от металлов и их солей.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданные эффективность и надежность работы любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентраций примесей и расходов сточной воды. Большинство цехов машиностроительных предприятий характеризуется постоянством расхода и состава сточных вод, однако в некоторых технологических процессах имеют место кратковременные изменения, что может существенно уменьшить эффективность работы очистных устройств или вывести их из строя.

Во всех случаях очистки стоков первой стадией является механическая очистка, предназначенная для удаления взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. Последующая очистка от химических веществ осуществляются различными методами - физико-химическими (флотация, абсорбация, ионообмен, дистилляция, обратный осмос, ультрафильтрация и др.), химическими (реагентная очистка), электрохимическими, биологическими. Если в сточных водах имеются весьма вредные вещества, то применяют термические методы.

В зависимости от характера примесей в сточных водах применяют те или другие приемы их очистки. В качестве наиболее употребительных методов следует указать следующие:

1. Для суспензированных и эмульгированных примесей - отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование, коагуляция, флокуляция, электрические методы осаждения;

2. Для очистки от неорганических соединений - дистилляция, ионообмен, реагентное осаждение, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы.

3. Для очистки от органических соединений - экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, реагентные методы, биологическое окисление, жидкофазное окисление, парафазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление;

4. Для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;

5. Для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.

Для удаления взвешенных примесей из сточных вод используют гидромеханические процессы процеживания, отстаивания и фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации веществ, находящихся во взвешенном состоянии, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Ионообменная очистка.Применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др. ), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название ионитов. Они практически нерастворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионами, а отрицательные ионы - анионами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые - основными.

Ионный обмен происходит в эквивалентных соотношениях и в большинстве случаев является обратимым.

Реакция идет до установления ионообменного равновесия. Скорость установления равновесия зависит от внешних и внутренних факторов: гидродинамического режима жидкости, концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита и его проницаемости для ионов.

Жидкостная экстракция. Применяется для очистки сточных вод содержащих ионы металлов и др. Экстракция экономически выгодна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует все затраты на ее проведение. Очистка сточных вод экстракцией состоит из трех стадий. Первая стадия - интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом. Между жидкостями образуется две жидкие фазы: одна фаза - экстракт - содержит извлекаемое вещество и экстрагент; другая - рафинат - сточную воду и экстрагент. Вторая стадия - разделение экстракта и рафината. Третья стадия - регенерация экстрагента из экстракта и рафината. При содержании в сточной воде нескольких примесей целесообразно извлекать экстракцией сначала один из компонентов - наиболее ценный или токсичный.

Нейтрализациясточных вод машиностроительных предприятий предназначена для выделения из сточных вод кислот, щелочей, а также солей металлов. Нейтрализация основана на объединении ионов водорода и гидроксильной группы в молекулу воды в результате чего получается нейтральная вода.

Нейтрализацию осуществляют: смешением кислых и щелочных производственных сточных вод ; смешением кислых производственных сточных вод с бытовыми, имеющими щелочной характер; добавлением щелочных реагентов в кислые сточные воды или фильтрацией кислых сточных вод через фильтровальную загрузку щелочного характера, например из частиц известняка или мрамора,

Электрокоагуляцияприменяется для очистки сточных вод гальванических или травильных отделений от хрома и других тяжелых металлов, а также от цианов.

Озонирование- процесс обработки сточной воды озоном для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов и других растворимых примесей.

Термические методы очистки вод. На предприятиях отрасли образуются сточные воды, содержащие различные соли (кальция, магния, натрия и др.). Для обезвреживания минеральных сточных вод в основном используют термические методы, которые позволяют выделить из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии: концентрирования и выделения сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные воды можно непосредственно направлять на выделение сухого продукта, например в распылительную сушилку.

По теплотворной способности промышленные стоки подразделяются на сточные воды, способные гореть самостоятельно, и на воды, для термоокислительного обезвреживания которых необходимо добавлять топливо.

При использовании термоокислительных методов все органические вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам относят жидкофазное окисление, парафазное каталитическое окисление и пламенный метод. Выбор метода зависит от объема сточных вод, их состава и теплотворной способности, экономичности процесса и требований, предъявляемых к очищенным водам.