2.7.5.2 Окисление

Метод используется для обезвреживания стоков, содержащих токсичные соединения (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод или очищать другими методами: стоки участков гальванических покрытий в машиностроении и приборостроении; стоки производств переработки свинцово-цинковых и медных руд в горнодобывающей промышленности; стоки цехов варки целлюлозы в целлюлозобумажной промышленности и т.п.

При очистке стоков используют окислители: хлор, гипохлорат каль-ция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, кислород воздуха и технический кислород. Реже применяют пероксид водорода, оксиды марганца, перманганат и бихромат калия.

Окисление активным хлором – один из наиболее распространенных способов очистки стоков от ядовитых цианидов, сероводорода; содержание цианидов в стоках может достигать 100 мг/л и более, и это требует их очистки перед подачей на биологическую очистку или перед выпуском в водоём.

Так, окисление ядовитых цианид –ионов СN^- производится пере-водом их в нетоксичные цианиты CNO^-, которые гидролизуются с обра-зованием ионов аммония и карбонатов:

,

.

Окисление цианидов хлором можно проводить только в щелочной среде (рН  9…10) образующиеся цианиты можно окислить до элементарного азота и диоксида углерода:

,

.

При снижении рН происходит прямое хлорирование цианида с образованием токсического хлорциана:

.

При наличии в стоках аммиака, аммонийных солей или органических веществ, содержащих аминогруппы, хлор, хлорватистая кислота и гипохлориты вступают с ними в реакцию, образуя моно- и дих-

лорамины и трёххлористый азот:

,

,

.

Окисление кислородом воздуха используется для окисления сульфидных стоков и стоков нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Окисление гидросульфидной и сульфидной серы протекает через ряд стадий:

.

При этом сера изменяет свою валентность с –2 до +6. Если рН = 7…13,75, то продуктом окисления сероводорода, гидросульфида сульфита является тиосульфат.

Разрушение сульфидных соединений можно осуществлять диок-сидом углерода, содержащимся в дымовых газах, при этом образование карбонатов происходит следующим образом:

,

.

Выделяющийся сероводород – сырьё для получения серной кислоты.

Озонирование. Озон способен разрушить (обезвредить) в водных растворах при нормальной температуре многие органические (неор-ганические) вещества, его преимущество в том, что его можно получить непосредственно на очистной станции (посредством тихого электри-ческого разряда в газовой среде) из технического кислорода или кислорода атмосферного воздуха.

Так, уже упомянутые ядовитые цианид-ионы под воздействием озона окисляются в нетоксичные цианит-ионы:

.

Принципиальная технологическая схема озонирования стоков сос-тоит из двух основных узлов: получение озона и очистка сточных вод.

Озон и его водные растворы чрезвычайно коррозионны. Наиболее устойчивые материалы: нержавеющая сталь и алюминий.

Озонирование эффективно при очистке стоков от фенолов, цикло-пентана, циклогексана, тетраэтилсвинца, цианидов, крезолов, поверхно-стно-активных веществ. Процесс озонирования можно интенсифицировать совместным воздействием озона и ультразвука или озона и УФ-излучения.

Электрохимическое окисление. В его основе лежат анодное окис-ление и катодное восстановление. На аноде (графит, магнетит, диоксиды свинца, магния, рутения, нанесённые на титановую основу) в зависимости от солевого состава стоков и условий электролиза выделяются кислород и галогены, окисляются некоторые органические вещества. На катоде (свинец, цинк, легированная сталь) происходит выделение газообразного водорода и восстановление некоторых органических веществ.

Опыт применения электрохимических методов для очистки стоков показал их высокую эффективность при удалении фенолов, цианидов, нетросоединений, сульфидов, аминов, кетонов, альдегидов, спиртов.

Для снижения расхода электроэнергии и интенсификации окисления в сточные воды добавляют минеральные соли, обычно NаCl, который разлагается с выделением на аноде атомов хлора, участвующих в процессе окисления, например:

,

.

Основные параметры процесса: плотность тока до 100 А/м²; объёмная плотность тока до 3 А/л; количество вводимого хлорида натрия 5…10 г/л.

Радиационное окисление органических и минеральных веществ в сточных водах происходит за счёт реакции этих веществ с продуктами радиолиза воды: (в присутствии кислорода), Н₂О₂, Н⁺. В качестве источников излучения могут быть использованы радиоактивные кобальт и цезий, тепловыделяющие элементы (твэлы), радиационные контуры, ускорители электронов. Имеется лабораторный опыт очистки стоков от фенолов, цианидов, красителей, инсектицидов, поверхностно-активных веществ.

Радиационное окисление примесей в стоках – перспективный метод. В практике очистка стоков пока широко не используется из-за сложного аппаратурного оформления и больших затрат.