Методы очистки сточных вод от примесей

Современные методы очистки сточных вод:

- механическая очистка предназначена для удаления нерастворенных минеральных или органических загрязняющих веществ;

- биологическую очистку применяют для удаления растворенных орга­нических примесей;

- аэротенки — резервуары, в которых смесь очищаемой сточной воды и активного ила, перемешиваясь, насыщается воздухом;

- химический способ очисгки сточных вод заключается во введении в пульпу реагентов для образования нерастворимых соединений, выпа­дающих в осадок, и нейтрализации вредного действия примесей.

- физико-химические методы очистки сточных вод — сорбция, экстрак­ция, коагуляция, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллиза­ция, дезактивация, обессоливание.

Процесс сорбции заключается в поглощении частицами твердого вещества загрязнений (абсорбция), или в осаждении на поверхности этих веществ (адсорбция), или частицы твердого вещества вступают в химическую реак­цию с загрязнениями сточной воды (хемосорбция). Экстракция заключается в том, что извлечение из раствора вещества осуществляется при помощи другого растворителя (экстрагента). При электрохимическом методе очистки сточных вод происходит либо разрушение вредных веществ путем окисле­ния на аноде, либо извлечение металлов путем отложения на электродах. Сущность ионного обмена заключается в способности ионитов извлекать из раствора положительные или отрицательные ионы металла в обмен на эквивалентное количество других ионов того же знака.

Основными материалами для составления схемы очистки и проекти­рования очистных сооружений являются результаты экспериментальных исследований, оформленных в виде отчетов научно-исследовательских институтов или отдельных лабораторий. Отчеты должны содержать харак­теристику исходных сточных вод, рекомендуемые методы очистки (при использовании оборотных вод и при сбросе в открытые водоемы), состав сточных вод после очистки.

Очистка сточных вод от грубодисперсных примесей. Хвостовая пульпа со­держит от 40 до 300 г/л твердых частиц. Фактическое содержание твердого в пульпе устанавливается экспериментально. Поведение твердых частиц при отстаивании в хвостохранилище зависит от степени дисперсности частиц, pH среды и состава жидкой фазы. Степень осветления хвостовой пульпы характеризуется экспериментально установленной кинетикой выпадения крупнодисперсных примесей (содержание твердого в сливе после отста­ивания в течение определенных отрезков времени). Если при естествен­ном отстаивании осветление протекает плохо и медленно, то применяют коагулянты. В качестве коагулянтов используют гашеную известь (в виде известкового молока), сульфат железа или алюминия (в виде растворов). Расход коагулянтов устанавливается экспериментально. Расход гашеной извести зависит от содержания в ней активной СаО (обычно от 30 до 50%). Степень осветления хвостовой пульпы при введении коагулянтов характеризуется также кинетикой осаждения. При коагуляции гашеной известью происходит повышение pH. а при коагуляции солями железа и алюминия — понижение. При спуске сточных вод в водоемы значение pH не должно выходить за пределы 6.5-8,5. Для лучшего контакта с пульпой коагулянты следует дозировать в начало пульповода, подающего пульпу от фабрики к хвостохранилищу.

Химическая очистка сточных вод. Сточные воды содержат ряд вредных веществ. Химический состав сточных вод устанавливается экспериментально. Выбор схемы очистки зависит от того, спускаются ли осветленные сточные воды в открытые водоемы или возвращаются в процесс обогащения.

При сбросе осветленных сточных вод в водоемы требуется весьма глу­бокая очистка от загрязняющих веществ, часто близких к нормативам для открытых водоемов.

При оборотном водоснабжении в ряде случаев производят частичную очистку (например, слив сгустителей). Характер и глубина такой очистки зависят от условий обогащения. Практически применяют главным образом реагентные методы, связанные с использованием гашеной извести, хлорной извести, известняка и др.

Гашеная известь взаимодействует с ионами тяжелых металлов и переводит их в осадок. Для получения железных труднорастворимых осадков кроме гидроксильных ионов ОН^- необходимы также карбонат-ионы.

Реагентом, который может дать одновременно оба аниона, является из­весть третьего сорта («недожог»).

Известковым молоком, приготовленным из извести третьего сорта, сточные воды очищаются от ионов меди, никеля, цинка. Для очистки от свинца проще применять известняк, необожженный доломит, мел, дающие карбонат-ионы. Известь способна также переводить олеиновую кислоту, талловое масло и другие жирные кислоты в кальциевые соли, выпадающие в осадок.

Эффективным методом очистки является окисление вредных веществ «активным хлором». Простые и комплексные цианиды меди, цинка окисля­ются при этом до цианидов, которые в дальнейшем в результате гидролиза переходят в безвредные карбонаты и соли аммония. Реакция протекает в щелочной среде (pH 9-10). Количество «активною хлора», мг/л, теорети­чески необходимого для очистки от цианистых соединений меди и цинка

Активный хлор способен разрушать находящиеся в сточных водах ксантогенаты и дитиофосфаты.

Ксантогенаты окисляются до сульфатов. Для полного окисления требуется 3,5 г активного хлора на 1 т ксантогената натрия.

- Дитиофосфаты (аэрофлоты) окисляются активным хлором с образова­нием ортофосфорной кислоты. Активный хлор окисляет и фенол при pH в пределах 7.2-8.0, расход окислителя составляет 8-9 г хлора на 1 г фенола. Предельно допустимая концентрация фенола в водоемах — 0,001 мг/л. Та­кая глубокая очистка стоков от фенола затруднительна. В связи с этим не рекомендуется использовать фенольные пенообразователи.

- Если активный хлор применяется в виде хлорной извести или гипохло­рита кальция, то наряду с окислением жирных кислот происходит выпадение в осадок труднорастворимых кальциевых солей. Тяжелые металлы также осаждаются в виде основных карбонатов или гидроокислов.

- Фактическое потребление активного хлора зависит от содержания в сточной воде или в пульпе всех примесей, подвергающихся окислению.

- От циклогексанола сточные воды очищаются нитратом аммония (амми­ачная селитра) или нитратом натрия. Расход селитры составляет 10-13 весовых частей на 1 весовую часть циклогексанола.

- От мышьяка стоки фабрики возможно очистить (до предельно допусти­мой концентрации) сернокислой окисью железа при pH 8-9. Расход сер­нокислой окиси железа составляет 2-2,5 весовых частей железа (в форме соответствующей соли) на 1 весовую часть мышьяка.

- Содержание фтора в сточных водах снижается гашеной известью. Глу­бокая очистка от фтора достигается смесью сульфата алюминия и гашеной извести. Рекомендуется вводить сульфат алюминия из расчета 10 весовых частей на I весовую часть фтора. Добавка гашеной извести должна обес­печить pH 6,7-7,3.

- В последнее время разрабатываются новые методы очистки сточных вод: окисление озоном, электрохимическое окисление, очистка при помощи ионитов, глубинно-адгезионная сепарация и др.

- Во время нахождения сточных вод в хвостохранилищах или прудах-отстойниках протекают процессы естественной очистки (окисление, выду­вание. сорбция). Так. замечено, что за 10-12 с>т цианиды в сточной воде разрушаются и полностью исчезают.

- Под воздействием атмосферных условий происходит окисление ксантогенатов, резко понижается их содержание в сточной воде. Следует иметь в виду, что промессы естественной очистки интенсивно протекают в летнее время, зимой они замедляются из-за отсутствия тепла, недостатка света и кислорода.