Поскольку высота блоков загрузочного материала из пластмасс рав­

на 0,5 м, а увеличение слоя загрузки более 6 м требует устройства

промежуточных колосниковых решеток, окончательно принимаем

высоту слоя загрузки первой ступени биофильтра Н1= 5,5 м и дл11

этой высоты уточняем допустимое значение Мп по приведеиной вьt·

ше формуле:

По рис. 3.21 находим, что при Мп=76 г/(мz·сут) эффект очист­

ки Эt=53 %.

Далее подсчитаем БПК5 смеси городских н производственных

сточных вод, поступающих на вторую ступень биофильтров:

L1 = Lсм (100- Э1)/100 = 704 (10053)/100 = 331 мr/л.

Высоту слоя загрузки биофильтров второй ступени в соответ· ствии с расчетами принимаем Н2=4,5 м. Допус,уимая гидравличе-

ская нагрузка на второй ступени биофильтров Qn и критериальный

комплекс Т) равны:

Оnределяем БПК5 очищенных сточных вод. по ранее приведен·

ной формуле:

Lt = 102 •1~•385 '2•36 = 18,7 мr/л.

Таким образом, за счет реконструкции (рис. 3.20, б) и интенси­

фикации работы биофильтров, а также nеревода их на двухступен· чатую технологическую схему очистки обеспечивается необходимый эффект очистки сточных вод и отпадает необходимость дополнитель· ноrо строительства биофильтров.

ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКАЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ

ОЧИСТКА СТОЧНЬIХ ВОД

§ 17. Нейтрализация

Производственные сточные воды от технологических

процессов многих отраслей промышленности содержат

щелочи и кислоты, а также соли тяжелых металлов.

Для nредупреждения коррозии материалов канализаци­

онных очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и в водоемах,

а также для осаждения из сто"iных вод солей тяжелых

металлов кислые и щелочные стоки подвергают нейтра­

лизации.

165

Реакция нейтрализации -это химическая реакция

между веществом, имеющим свойство кислоты, и веще­

ством, имеющим свойство основания, nриводящая к

потере характерных свойств обоих соединений; наиболее

тиnичная реакция нейтрализации в водных растворах

происходит между гидратираванными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в

сильных кислотах и основаниях:

н++ он-= Н2О.

Врезультате концентрация каждого из этих ионов

становится равной той, которая свойственна самой воде (около 10-7 ), т. е. активная реакция водной среды при­

ближается к рН=7.

Наиболее часто сточные воды загрязнены минераль­

ными кислотами: серной H2S04, азотной НNОз, соляной HCI, а также их смесями.

Вnрактике химической очистки применяются следу­

ющие способы нейтрализации: а) взаимная нейтрализа­

ция кислых и щелочных сточных вод; б) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь СаО,

гашеная известь Са (ОН) 2 и др.); в) фильтрование через

нейтрализующие материалы (известь, известняк, доло­ мит, магнезит, мел).

При нейтрализации сточных вод наиболее часто при­

ходится иметь дело со сточными водами, содержащими

серную кислоту; в этом случае реакция нейтрализации

взависимости от применяемого реагента протекает по

уравнениям:

H2S04 +Са(ОН)2 = CaS04 + 2Н20;

H2S04 + СаСОа = CaSO• +Н10 + СО1•

Образующийся в результате нейтрализации сульфат

кальция (гиnс) кристаллизуется из разбавленных рас­

творов в виде CaS04·2H20. Растворимость гипса в ин­

тервале температур от О до 40 ас колеблется от l ,76 до

2,11 r/л. При более высокой концентрации сульфат каль­

ция выпадает в осадок.

Дозу реагента для обработки сточных вод определя­ ют из условия полной нейтрализации содержащихся в них кислот или щелочей и nринимают на 10 % больше расчетной (табл. 4.1). Поскольку в кислых и щелочных

производственных сточных водах практически всегда присутствуют ноны металлов, то дозу реагента следует

определять также с учетом выделения в осадок солей

166

Т А В ./1 И Ц А 4.1. РАСХОД PI!AГI!.HT08 .11../111 НI!.RТРА./IИЗАЦНН 100 'Уо-н••х КИСЛОТ И ЩЕ./IОЧЕА

П р и м е ч а н и е. Над чертой дано количество щелочи, г на 1 r

кислоты, под чертойколичество кислоты, г на 1 г щелочи.

тяжелых металлов. Количество реагентов G, кг, для

нейтрализации определяем по формуле

где К.- коэффициент запаса расхода реагента по сравнению с тео·

ретическим (для известкового молока равен 1,1, для известкового тес­ та н сухой извести- 1,5); Q- количество сточных вод, подлежСI­ щих нейтрализации, м3 ; а- расход реагента на нейтрализацию (см.

табл. 4.1); А - коицентрация кислоты ялн щелочи, кгjм1; В -ко·

личество активной части в товарном продукте, %.

При нейтрализации кислых стоков, содержащих со­

Ь,, Ь2• ..., Ь,.- количество реагента, требуемое для перево.11.а метал­

лов из растворенного состояния в осадок (табл. 4.2).

Процессы реагентной нейтрализации производствен­ ных сточных вод осуществляются на нейтрализационных

установках или станциях, в состав которых входят: пес­

коловки, резервуары-усреднители, склады нейтрализую­

щих реагентов, растворные баки для приготовления: ра­

бочих растворов реагентов, дозаторы рабочих растворов

реагентов, смесители сточных вод с реагентами, камеры

167

ванных сточных вод, осадкауплотнители (перед механи­

ческим обезвоживанием образующихся осадков), соору­

жения для механического обезвоживания осадков, а при

их отсутствиишламовые площадки, места для скла­

днравания обезвоженных осадков, устройства химическо · ro контроля за процессом нейтрализации.

§ 18. Окисление

Окислительный метод очистки применяют для обез­

вреживания сточных вод, содержащих токсичные при­

меси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (серо­ водород, сульфиды).

Окислениеэто реакция соединения какого-либо вещества с кислородом, а в более широком смысле­ любая химическая реакция, сущность которой состоит в отнятии электронов от атомов или ионов. В практике

обезвреживания сточных вод используют окислители:

хлор, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, хлорную

известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и

кислород воздуха.

Обезвреживание сточных вод хлором или его соеди­

нениямиодин из самых распространенных способов

их очистки от ядовитых цианидов, а также таких орга­

нических и неорганических соединений, как сероводород, rидросульфиды, сульфиды, метилмеркаптан и др. Окис­

ление ядовитых цианидов CN- осуществляется путем перевода их в нетоксичный цианат CNO-, l<оторый затем rидролизуется с образованием ионов аммония и карбо­

нат-ионов:

168

CN- +20Н-- 2e-+CNO- + Н80;

CNO- + 2Hp-+NHt + со5-.

Возможен перевод токсичных соединений в нетоксич­

ный комплекс или осадок (в виде нерастворимых циани­

дов) с последующим удалением его из сточных вод от­ стаиванием или фильтрованием.

Конструкция установок по обработке сточных вод

методом хлорирования зависит от агрегатного состояния

вводимых в воду хлора или хлорсодержащих реагентов.

Если вода обрабатывается газообразным хлором или

диоксидом хлора, то процесс окисления происходит в

абсорберах; если хлор или диоксид хлора находятся в

растворе, то они подаются в смеситель и далее в кон­

тактный резервуар, в которых обеспечиваются их эф­ фективное смешивание и требуемая продолжительность

контакта с обрабатываемой сточной водой.

Для окисления сульфидных стоков целлюлозных,

нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов

применяют кислород. Реакция окисления идет в жидкой

фазе при повышенных температуре и давлении.

Озон является сильным окислителем и обладает спо­

собностью разрушать в водных растворах при нормаль­ ной температуре многие органические вещества и при­

меси. По сравнению с другими окислителями (напри­ мер, хлором) озон имеет ряд преимуществ. Его можно

получать непосредственно на очистных установках,

причем сырьем для его получения служит или техни­

ческий кислород, или атмосферный воздух. Перспек­

тивность применения озонирования как окислительно­

го метода обусловлена также тем, что озонирование

не приводит к увеличению солевого состава очищае­ мых сточных вод и не загрязняет воду продуктами ре­

акции, а сам процесс легко поддается полной автомати­

зации.

Впроцессе обработки сточных вод озон, подаваемый

вкамеру реакции в виде озоно-кислородной или озоно­

воздушной смеси, диспергированной на мельчайшие пу­

зырьки, вступает в химические реакции с загрязняющи­

ми сточные воды веществами.

Озон в обрабатываемую сточную воду вводят раз­ личными способами: 1) барботированием содержащего

озон воздуха через слой воды; распределение воздуха

происходит через фильтросы; 2) противоточной абсорб-

169