3.5.2. Химические методы очистки сточных вод

К химическим методам очистки сточных вод ча­ще всего относят нейтрализацию, окисление и вос­становление. Эти методы применяют для удаления растворенных веществ как перед подачей на биоло­гическую очистку, так и в замкнутых циклах водо­пользования.

Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, нейтрализуют путем смешения кислых и щелочных стоков, добавления реагентов, подаваемых в различ­ных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента определяется доведением рН сточных вод до 6,5  8,5.

Для проведения процесса окисления используют различные окислители, в том числе хлор, гипохлориты натрия и кальция, кислород, озон и т.п. В процес­се окислительных реакций токсичные загрязнения переходят в менее токсичные. Например, кислород воздуха используют при очистке воды от железа для окисления соединений двухвалентного железа в трехвалентное с выпадением в осадок гидроксида железа и последующим его удалением:

4Fe² + О₂ + 2Н₂О = 4Fe³⁺ + 4ОН^-;

Fe³⁺ + 3Н₂О = Fe(OH)₃ + 3Н⁺.

Окисление озоном позволяет в ряде случаев ус­пешно очищать сточные воды от фенола, нефтепро­дуктов, мышьяка и других токсичных веществ.

Достаточно эффективно для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, цианидов исполь­зование хлора и веществ, содержащих «активный хлор». Следует отметить, что применение химиче­ских реагентов в процессах очистки сточных вод практически всегда дает хороший эффект. Однако высокая стоимость химических реагентов препятст­вует более широкому их внедрению в практику.

3.5.3. Физико-химические методы очистки сточных вод

Методы физико-химической обработки сточных вод обычно включают коагуляцию, флокуляцию, фло­тацию, адсорбцию, экстракцию, ионный обмен, ульт­рафильтрацию, обратный осмос, выпаривание и др. Процессы коагуляции и флокуляции в сточных водах происходят аналогично очистке природных вод для их использования в хозяйственно-питьевых целях.

Рассмотрим методы физико-химической очистки, которые чаще используются для обезвреживания производственных сточных вод, чем для подготовки воды для хозяйственных и питьевых целей.

Проанализируем флотационные способы очистки сточных вод и аппаратурное оформление этих спо­собов.

При решении экологических проблем флотацион­ная техника используется преимущественно в двух основных направлениях, а именно в процессах очи­стки сточных вод, содержащих гидрофобные загряз­нения, и при сгущении активного ила. В первом слу­чае используются практически все основные спосо­бы флотации: импеллерная, пневматическая, напор­ная и электрофлотация, и только в отдельных случа­ях известно применение флотации за счет газов, вы­деляемых в результате химических реакций. Во вто­ром случае применяется преимущественно напорная флотация. Использование флотационной техники с различными способами аэрации жидкостей в пер­вом случае обусловлено как присутствием в жидко­стях частиц, обладающих хорошо выраженными гид­рофобными свойствами (например, нефтепродукты и жиры), так и наличием частиц, имеющих поверх­ность и с гидрофобными, и с гидрофильными участ­ками (например, клетки микроорганизмов). Основ­ные типы аппаратов напорной флотации, получив­шие наиболее широкое применение в практике очи­стки воды, представлены на рис. 19  21. Аппараты других конструкций и принципа действия применя­ются значительно реже.

Гидрофильные  вещества или материалы, которые легко поглощают или смачиваются водой.

Гидрофобные  вещества или материалы, которые плохо поглощают или смачиваются водой.

Импеллерная флотация - процесс диспергирования воздуха в воде с помощью механической мешалки (импеллера). Импеллер, установленный на дне флотационной камеры, приводится в движение от электродвигателя, который расположен выше уровня воды во флотаторе. При вращении импеллера образуется зона пониженного давления и через центральную трубу на его лопатки попадает воздух. Одновременно через отверстия на лопасти импеллера поступает небольшое количество воды, которая перемешивается с воздухом и выбрасывается через боковые отверстия во флотационную камеру, где пузырьки воздуха прилипают к частицам и флотируют их на поверхность воды.

Очистка сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) флотацией известна давно, но до на­стоящего времени используется ограниченно. В ряде случаев это объясняется технологическим несовер­шенством установок, а также общей низкой экологи­ческой дисциплиной в России.

Проведенные многими специалистами исследова­ния по использованию флотации для очистки сточных вод и моющих растворов от поверхностно-активных веществ показали, что флотационные методы являют­ся наиболее эффективными для очистки отработанных водных потоков, причем предпочтение в ряде случаев отдается импеллерной флотации.

Рис. 19. Различные способы флотационной очистки сточных вод:

а  импеллерный; б  пневматический; в  струйный; г эрлифтный; д  компрессионный; е  химический; ж  элек­трохимический; 1  исходное питание (сточная вода); 2  пенный продукт; 3  очищенная вода; 4  воздух; 5  реагенты

Рис. 20. Прямоточный флотационный напорный аппарат