Электрокоагуляционный метод

При электрокоагуляции очистка сточных вод, содержащих хром (VI) заключается в электрохимическом восстановлении хро­ма (VI) в хром (III). В процессе электролиза одновременно проис­ходит накопление ОН^-, за счет чего рН поднимается на 3 - 4 еди­ницы, что приводит к образованию гидроксидов металлов. Процесс ведется в электрокоагуляторе с железными электродами. Образующийся при растворении анода гидроксид железа способ­ствует коагуляции и осаждению Сг(ОН)₃.

В межэлектродном пространстве электрокоагулятора протекают следующие процессы:

на аноде:

Fe° - 2 е^- → Fe²⁺

на катоде:

2Н₂О + 2е^- → H₂ + 2OH^-

в объеме раствора

2Fe²⁺ + Сг₂О₇^2- + 14Н⁺ → 2Fe³⁺ + 2Сг³⁺ + 7Н₂О

Fe³⁺ + ЗОН^- → Fe(OH)₃↓

Сг³⁺ + ЗОН^- →+ Cr(OH)₃↓

Как видим, данный метод в принципе аналогичен реагентной очистке. Отличие заключается лишь в том, что процесс протекает под действием электрического тока. Метод имеет некоторые пре­имущества перед реагентной очисткой, однако требует большого расхода электроэнергии.

Гальванокоагуляция

Очистку сточных вод от хрома в гальванокоагуляторах осу­ществляют следующим образом. В барабан загружают железный скрап, активированный уголь и известь (СаО). Барабан приводится во вращение, и в него подают хромсодержащие сточные воды. Под каталитическим воз­действием активированного угля происходит интенсивное раство­рение железа с образованием ионов Fe(II), которые восстанавли­вают хром (VI) до хрома (III). Известь необходима для нейтрализа­ции сточных вод. Образующаяся пульпа выносится потоком воды из барабана и далее поступает на механическую очистку.

Метод выгодно отличается от электрокоагуляции тем, что практически не требует затрат электроэнергии (только для приво­да вращения барабана). Большим его преимуществом является высокая степень очистки сточных вод от хрома (VI). Однако и ему присущи все недостатки реагентного метода.

Обезвреживание нитритсодержащих сточных вод

Для обезвреживания нитритсодержащих сточных вод используются следующие методы:

- окисление до нитратов;

- восстановление до свободного азота.

Окисление до нитратов проводят обычно с использованием растворов гипохлорита натрия в слабокислой среде. Этот метод используют наиболее часто. При этом идет следующая реакция:

NaNO₂ + NaOCl = NaNO₃ + NaCl

Восстановление нитритов проводят обычно моноамидом серной кислоты. При этом идет следующая реакция:

NaNO₂ + NH₂SO₃ = N₂ + NaCl + H₂SO₄ + H₂O

Этот процесс является трудноуправляемым, поэтому используется редко. Этим способом обезвреживают только высококонцентрированные растворы.

Нейтрализация сточных вод и осаждение тяжелых металлов

Полученные в результате обезвреживания растворы смешивают с кислыми и щелочными сточными водами, что приводит к взаимной нейтрализации. Однако обычно при этом не происходит установления нужного значения рН. Поэтому к полученной смеси добавляют реагенты. Обычно после взаимной нейтрализации значение рН ниже требуемого, поэтому для донейтрализации чаще используют щелочные реагенты:

- 20-30% раствор гидроксида натрия. Он используется обычно при небольших расходах сточных вод (не более 45 м³/час);

- 5% раствор извести. Известь используется наиболее часто. К достоинствам извести следует отнести уменьшение солесодержания в результате нейтрализации, а к недостаткам – образование большого количества обводненного шлама.

- 5-10% раствор кальцинированной соды. Этот нейтрализующий агент также используется довольно часто.

Если рН выше требуемого, то в качестве нейтрализующего агента используют раствор серной или соляной кислоты.

Одновременно с нейтрализацией может происходить и осаждение тяжелых металлов. Они осаждаются в виде гидроокисей и основных солей:

NiSO₄ + 2NaOH = Ni(OH)₂↓ + Na₄SO₄

2FeCl₃ + 3Ca(OH)₂ = 2Fe(OH)₃↓ +3 CaCl₂

2CuSO₄ + 2NaOH = [Cu(OH)] ₂SO₄↓+ Na₄SO₄

Величина рН влияет не только на выпадение металлов в осадок, но и на свойства осадка. Процесс осаждения можно разделить на два этапа:

1. перевод металлов в труднорастворимое соединение;

2. седиментация, то есть отделение твердой фазы от жидкой под действием сил тяжести.

Первый этап протекает в реакторах с перемешиванием, а второй – в отстойниках, осветлителях или фильтрах. Для более эффективного отделения твердой фазы используют реагенты – коагулянты или флокулянты. Однако коагулянты и флокулянты являются весьма дорогостоящими реагентами, кроме того, возрастает количество и влажность образующегося осадка.