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⁺⁶ восстанавливается 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.