8. Электрохимическая очистка сточных вод

Для очистки ст в применяют электрохимическое окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и электрокоагуляцию. Общим для всех методов явл-ся осуществление электролиза ст вод, при котором имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическим окислением можно удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим восстановлением на катоде можно удалить из ст вод металлы с положительным значением электродного потенциала (нп Hg²⁺, Ni²⁺), можно восстановить непредельные органические соединения, осуществить восстановление соединений Cr⁶⁺ до Cr³⁺ и др.

Процесс электрохим восста-я и окисления в значительной степени определяется составом электролита и величиной pH ст вод, условиями проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие. Прилипая к частицами дисперсной фазы, поднимают их на поверхность. Катод 2H₂O + 2e  H₂ + 2OH^-. OH^- ионы движутся в аноду, где отдают свой заряд с выделением O₂. 4OH^- – 4e  2H₂O + O₂.

По сравнению с обычной флотацией пузырьки по размерам на 1 – 2 порядка меньше. Пузырьки – однородны и выделяются в больших количествах.

Очистка ст вод электрофорезом и электродиализом основана на исп-ии направленного движения ионов и заряженных частиц в процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с пом селективных ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуются коагулянты – гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием электрического поля. В электролитах, содержащих активирующие ионы, стальной электрод при наложении Эл полня ионизируется по реакции:

Fe⁰ – e + H₂O  Fe(OH)_адс + H⁺;

Fe(OH)_адс – e + H₂O  Fe(OH)_{2 адс} + H⁺.

Гидроксид Fe(OH)₂ образуется в виде коллоидного р-ра.

9. Биологическая очистка сточных вод

Биологическая очистка – метод очистки производственных ст вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов (водорослей, грибов и т.д.), связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям. Число видов бактерий может достигать нескольких десятков и даже сотен. Если в составе ТВ вод присутствует лишь один или неск-ко близких по составу источников органического углерода, то возможно развитие монокультуры бактерий.

(1. аэробный и 2. анаэробный виды)

Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями в том случае, если очистку проводят в анаэробных усл-ях или при слишком неблагоприятном уровне питания. Если очистку проводят в аэробных усл-ях (в присутствии растворенного кислорода), то при благоприятной обстановке в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие, представленные числом видов от 1 до 15-30.

Механизм биологического окисления в аэробных усл-х м.б. представлен следующей схемой: Органические вещества + O₂ + N + P (микроорганизмы) + CO₂ + H₂О + биологически неокисляемые растворимые вещества.

Эффективность процессов биологической очистки зависит от многих факторов: концентрация водородных ионов (pH), достаточная концентрация всех основных элементов питания – органического углерода, азота, фосфора. Большое влияние на биологическое окисление оказывает кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде. Токсичное действие на биологические процессы могут оказывать органические и неорганические вещества. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэратенки, метантенки).