Защита окружающей среды от загрязнения. Если на одном предприятии или на соседних имеются кислые воды и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами

Если на одном предприятии или на соседних имеются кислые воды и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами, прибегают к их смешению. Смешение производится в резервуаре с мешалкой или же при помощи воздуха. При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривается резервуар-усреднитель или осуществляется автоматическое регулирование подачи воды в камеру смешения.

Если на предприятии образуются только кислые или щелочные сточные воды, их нейтрализуют реагентами. Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы щелочи (гидроксид натрия и калия), сода, аммиачная вода, карбонаты кальция и магния, доломит. Наиболее дешевым реагентом является известковое молоко с содержанием основного вещества 5 - 10 %. Соду и гидроксид натрия следует использовать в том случае, если они являются отходами производства.

Реагенты выбираются в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды. При этом учитывается возможность образования осадка.

Более простым способом нейтрализации, применяемым при небольших объемах кислых вод, является фильтрование их через колонны, заполненные нейтрализующими материалами: известняком, доломитом, магнезитом, а также твердыми отходами. В этом случае необходимая величина рН отфильтрованной воды определяется скоростью ее движения через фильтр. Отработанные нейтрализующие материалы периодически заменяют свежими.

Для нейтрализации сточных вод в последнее время начинают использовать отходящие газы, содержащие диоксид углерода и серы, оксиды азота и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку и обезвреживание газов от вредных компонентов.

Процессы нейтрализации можно осуществлять в реакторах с мешалкой, в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах. Схема установки нейтрализации в реакторе с мешалкой показана на рис. 4.47. Дымовые газы вентилятором подаются в кольцевое пространство вокруг вала мешалки и распределяются мешалкой в виде пузырьков и струй в сточной воде, поступающей внутрь реактора. Благодаря большой поверхности контакта между водой и газами происходит быстрая нейтрализация сточной воды. Присутствие в газах диоксидов углерода и серы, оксидов азота способствует нейтрализации щелочных сточных вод.

Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. Ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция происходит под влиянием добавляемых к сточным водам специальных веществ - коагулянтов. Коагулянты образуют в воде хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием

силы тяжести. Хлопья обладают способностью сорбировать вещества, взаимно слипаться с коллоидными и взвешенными частицами, агрегировать их. В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смесь. При выборе коагулянта учитывают состав сточных вод, его физико-химические свойства, стоимость и другие факторы.

Флокуляция - это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых фло-кулянтами. В отличие от предыдущего метода при флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия макромолекул флокулянта, адсорбированного на частицах взвешенных веществ.

Флокуляцию применяют для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, продолжительность процесса, повысить скорость осаждения образующихся хлопьев, увеличить плотность осадка.

Для очистки сточных вод используют природные и синтетические флокулянты. К природным относятся крахмал, декстрин, эфиры целлюлозы и др., к синтетическим - полиакриламид, активная кремнекислота, по-лиоксы и др.(15)

Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирование реагентов и их смешение со сточной водой в гидравлических или механических смесителях; хлопьеобразование в специальных камерах в течение 10-30 мин; осаждение хлопьев в отстойниках и осветлителях. Часто стадии смешения, коагулирования и осаждения проводят в одном аппарате. Одна из конструкций такого аппарата показана на рис. 4.48.

Сточная вода, смешанная с коагулянтом, поступает в воздухоотделитель 4, где отделяется воздух. Затем она движется по центральной трубе 5

к распределительным трубам 6, которые заканчиваются соплами для распределения и вращения воды в кольцевой зоне, куда вводится флокулянт. Хлопья флокулянта и коагулянта образуются в кольцевой зоне. Взвешенные частицы с хлопьями оседают на дно и удаляются из аппарата /. Осветленная вода через перфорированные трубы 3 попадает в желоб 2, из которого удаляется в систему водоотведения.(16)

Окисление и восстановление. Окисление и восстановление вредных примесей, присутствующих в сточных водах, являются деструктивными методами. Они используются для перевода опасных в экологическом отношении веществ в безвредное или менее вредное состояние.

Для обработки сточных вод используются такие окислители, как газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорная известь, гипохлори-ты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, перекись водорода, кислород воздуха, озон, пиролюзит и др.

В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переводятся в менее токсичные с последующим удалением из воды. Так как обработка окислителями требует расхода реагентов, методы окисления применяют лишь тогда, когда загрязняющие сточные воды вещества нельзя извлечь другими способами.

Наиболее распространенными окислителями являются хлор и вещества, содержащие активный хлор. Они используются для удаления сероводорода, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др. Особенно следует подчеркнуть, что хлорирование может быть использовано для разрушения канцерогенных веществ.

Озонирование, т. е. применение озона для глубокой обработки сточных вод, обусловливается его высокой реакционной способностью и сильным окислительным действием. Озон можно получить из кислорода

Рациональное водопользование и зашита водных ресурсов Овд

воздуха при электрических разрядах, производимых в специальных генераторах-озонаторах, устанавливаемых непосредственно у места обработки сточных вод. Озонирование не приводит к увеличению солевого состава очищенной воды, не загрязняет воду продуктами реакции и реагентами, что весьма положительно при последующем использовании воды в оборотных системах водоснабжения. В процессе обработки в сточную воду подают озоно-воздушную смесь, диспергированную на мельчайшие пузырьки пропусканием через перфорированные трубки или фильтросные пористые пластины.

Озонирование имеет обширное поле применения: им можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, ПАВ, канцерогенных веществ, тетраэтилсвинца и других загрязняющих веществ. Однако озонирование в Республике Беларусь не получило широкого применения из-за высокой стоимости озона и дефицита его генераторов.

Методы восстановительной очистки сточных вод применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используются для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка. В частности, при удалении хромовой кислоты Сг⁺⁶восстанавливается до Сг⁺³, который выделяется в виде Сг (ОН)₃. Для восстановления Сг⁺⁶ могут использоваться соли железа (II), МаНСО₃, Ка₂СОз или газообразный диоксид серы. Использование последнего весьма перспективно, так как позволяет не только обезвредить сточные воды, но и одновременно очистить газовоздушные выбросы от диоксида серы. При проведении восстановления количество восстановителя должно превышать теоретически необходимое в 2 - 2,5 раза.

Электрохимическая обработка сточных вод. Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлотации, электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимические методы обработки позволяют достаточно просто извлекать из сточных вод ценные продукты без использования химических реагентов. Основным недостатком этих методов является большой расход электроэнергии.

Анодное окисление и катодное восстановление протекают в электролизере. На положительном электроде (аноде) ионы отдают электроны, т. е. протекает реакция электрохимического окисления; на отрицательном электроде (катоде) происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления. При этом удаляются цианиды, роданиды, амины, спирты, альдегиды, нитросоединения, азокрасители, сульфиды, меркаптаны и др. Они полностью распадаются с образованием диоксида углерода, воды и аммиака или других нетоксичных соединений, которые удаляются иными методами.