44

4.2. Очистка промышленных сточных вод

Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В

технологических процессах источниками сточных вод являются:

1) воды, образующиеся при протекании химических реакций(они загрязнены ис-

ходными веществами и продуктами реакций); 2) воды, находящиеся в виде сво-

бодной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в про-

цессах переработки; 3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и обо-

рудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6)

воды охлаждения; 7) другие сточные воды; воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и поме-

щений. Количество и состав сточных вод зависит от вида производства.

Сточные воды загрязнены различными веществами. Комитетом ВОЗ реко-

мендована следующая классификация химических загрязнителей воды: 1) биоло-

гически нестойкие органические соединения; 2) малотоксичные неорганические соли; 3) нефтепродукты; 4) биогенные соединения; 5) вещества со специфически-

ми токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

Сточные воды многих производств, кроме растворимых неорганических и органических, содержат коллоидные примеси, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды. Концентрация примесей весьма различна.

Имеется несколько путей уменьшения количества загрязненных сточных вод,

среди них следующие: 1) разработка и внедрение безводных технологических процессов; 2) усовершенствование существующих процессов; 3) разработка и внедрение совершенного оборудования; 4) внедрение аппаратов воздушного ох-

лаждения; 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах.

Промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, хими-

ческими, физико-химическими, биологическими и термическими методами до не-

обходимого качества, зависящего от вида производства.

45

Указанные методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструк-

тивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех веществ. В деструктивных методах вещества, за-

грязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановле-

ния. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

В зависимости от фазового и дисперсного состава и химических характери-

стик примесей различают методы очистки от суспензированных и эмульгирован-

ных примесей и очистку от растворенных примесей– минеральных и органиче-

ских. Очистка от суспензированных и эмульгированных примесей включает ме-

тоды отстаивания, флотации, фильтрования, центробежные методы для механиче-

ской очистки от грубодисперсных примесей и методы коагуляции, флокуляции и электрические методы при очистке от мелкодисперсных коллоидных примесей.

Очистка от минеральных примесей проводится реагентными и электрохими-

ческими методами, методом дистилляции, ионного обмена, обратного осмоса,

ультрафильтрации и замораживанием.

Очистку сточных вод от органических примесей проводят методами экстрак-

ции, ректификации, адсорбции, электродиализа, ионной флотации, биологиче-

ским, жидкофазным, парофазным, радиационным и электрохимическим окисле-

нием.

Если в сточных водах содержится небольшое количество примесей, то наи-

более эффективными методами глубокой очистки является адсорбция, электро-

диализ, ионный обмен.

Химическая очистка. Во многих отраслях промышленности перерабатыва-

ют или применяют различные соединения цинка, железа, никеля и других ве-

ществ, что ведет к загрязнению ими сточных вод. Предельно допустимая концен-

трация ионов цинка в воде не должна превышать 1 мг/л воды, ионов железа – 0,5

мг/л воды, ионов никеля – 0,1 мг/л воды.

Для удаления этих веществ из сточных вод в настоящее время наиболее ши-

роко применяются реагентные методы очистки воды. Сущность их заключается в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении различ-

46

ных реагентов, с последующим отделением их от воды в виде осадков. Недоста-

ток этого метода – безвозвратная потеря ценных веществ с осадками.

В качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфид натрия.

Наиболее широко используют гидроксид кальция. Осаждение металлов происхо-

дит в виде гидроксидов.

Ионообменная очистка. Для извлечения из сточных вод ионов металлов

(цинка, никеля и др.) применяется ионообменная очистка. Метод позволяет реку-

перировать ценные вещества при высокой степени очистки вод.

Ионный обмен – процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и

ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы – ионита.

Иониты – это твердые зернистые, порошкообразные, формованные или во-

локнистые, механически прочные, химически устойчивые нерастворимые веще-

ства, содержащие в своем составе функциональные(ионогенные) группы, спо-

собные к обмену на ионы в растворе. По знаку заряда обменивающихся ионов ио-

ниты делят на катиониты и аниониты. Катиониты содержат подвижный катион

Na + или H + , аниониты содержат подвижную группу OH ,- CO32 - .

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т.е. возмож-

ность проведения реакции в обратном направлении, что лежит в основе их реге-

нерации.

Процессы ионообменной очистки сточных вод осуществляется в аппаратах периодического или непрерывного действия.

В лабораторных условиях используются колонки с неподвижным фильт-

рующим слоем ионита, при соотношении высоты слоя ионита к диаметру колонки не менее 6:1. Скорость пропускания регенерирующих растворов и сточной воды составляет 10 мл/мин.

Цель работы: ознакомиться с химическим и ионообменным методами очи-

стки воды от ионов цинка и (или) никеля. Сравнить степень очистки воды различ-

ными методами.

47

Очистка сточной воды от ионов Zn 2+

Определить начальную концентрацию ионов цинка в сточной воде по сле-

дующей методике.

Аликвотную часть (10 мл) исследуемого раствора переносят в коническую колбу для титрования ёмкостью250 мл, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, 30 – 50 мл дистиллированной воды, несколько кристалликов индикатора

(эриохром черный Т) и титруют трилоном Б (0,1 н) до перехода окраски в синюю.

Концентрацию Zn 2+ рассчитывают по формуле

где VТ – объем 0,1 н раствора трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл;

NТ – нормальность раствора трилона Б (г-экв/л);

ЭZn2 + – эквивалент цинка (32,685 г/г-экв);

Vр- ра – объем исследуемого раствора, мл (аликвота).

Зная концентрацию ионов цинка в сточной воде, рассчитать необходимое ко-

личество соды для очистки 200 мл сточной воды по уравнению реакции:

0.2CZn2+ х

2ZnSO4 + 2Na2CO3 + H2O ® 2Na2 SO4 + CO2 + (ZnOH )2 CO3

2×6.3 2 ×106

Расчет количества соды для осаждения ведется из данных содержания ионов цинка в 200 мл сточной воды, причем сода берется в виде10%-ного раствора в

20%-ном избытке. Плотность 10%-ного раствора соды равна 1,102г/см 3 .

Рассчитанный объем раствора соды добавить к 200 мл сточной воды. Для об-

разования плотного осадка в раствор добавить5 мл флокулянта (полиакриламид ПАА, ГИПАН, ДЭМАН и др.), тщательно все перемешать и оставить отстаивать-

ся на 30 минут. Затем светлую часть раствора над осадком отфильтровать через