12. Химические методы очистки. Окисление и различные методы окисления.

Этот метод очистки используют для обезвреживания производственных сточных вод от цианидов, сероводорода, сульфидов и других веществ. Сточные воды, включающие перечисленные соединения, встречаются в машиностроительной (цехи гальванических покрытий), горнодобывающей (обогатительные фабрики свинцово-цинковых и медных руд), нефтехимической (нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы), целлюлозо-бумажной (цехи варки целлюлозы) и в других отраслях промышленности.

Наиболее часто в практике очистки сточных вод используют следующие окислители: хлор, гипохлорит кальция, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха. Реже используются пероксид водорода, оксиды марганца, перманганат и бихромат калия.

Для очистки производственных сточных вод возможно также использование процесса радиационного окисления, загрязняющий вещества (обычно органического происхождения) под действием излучений высоких энергий.

1.Окисление реагентами, содержащими активный хлор. Указанный метод используется для обезвреживания циансодержащих стоков различных объемов и концентраций, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и т. д. Следует указать, что сточные воды, содержащие цианиды, образуются при нанесении медных, цинковых и кадмиевых покрытий из цианистых электролитов. Кроме того, циансодержащие стоки образуются при термической закалке стальных изделий в расплавах цианистых солей, а на металлургических предприятиях цианиды попадают в сточные воды из доменных газов (при их промывке и охлаждении). Концентрация простых цианидов (KCN, NaCN) в промывных водах обычно не превышает 200 мг/л. В этих водах также содержатся в небольших количествах комплексные цианиды меди, цинка, кадмия, железа и других веществ.

Хлораторные установки для очистки сточных вод включают складское хозяйство и устройства для дозирования хлора, в качестве которых чаще всего применяются вакуумные хлораторы ЛОНИИ-100, имеющие производительность по хлору 0,08 – 20 кг/ч.

2.Окисление пероксидом водорода. Пероксид водорода используют для окисления нитритов, альдегидов, фенолов, серосодержащих отходов, активных красителей, а также цианидов.

Оптимальное значение рН для этих реакций – 10 – 11. Комплексные цианиды окисляются пероксидом водорода быстрее и легче простых цианидов. Окисление цианидов каталитически ускоряется в присутствии соединений меди.

Используя катализаторы (Fe2+, Cu2+, Mn2+, Co2+, Cr2+, Ag+), можно также ускорить процессы окисления вышеперечисленных органических веществ пероксидом водорода.

3.Окисление кислородом воздуха. Кислород используется для очистки сточных вод целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.

Окисление кислородом воздуха может быть использовано для очистки от железа как природных, так и производственных сточных вод.

При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное. Вместо кислорода воздуха для перевода Fe2+ в Fe3+ можно использовать и другие окислители, например хлор и перманганат калия.

4.Озонирование. Процессы озонирования применяют для очистки сточных вод от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, ароматических углеводородов, пестицидов и др. Одновременно с очисткой обеспечивается обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Озон подают в сточную воду в виде озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси. Концентрация озона в смеси приблизительно составляет 3 %.

Озон получают в промышленных озонаторах-генераторах из кислорода воздуха под действием электрического разряда. Электроды озонаторов могут быть трубчатой или пластинчатой формы и обычно изготавливаются из металлизированного стекла.

Схема установки для очистки сточных вод озонированием состоит из двух основных узлов: получения озона и очистки сточных вод. Озон из генератора в виде озоно-воздушной смеси направляется в контактную камеру и смешивается с обрабатываемой сточной водой. Циркуляция обрабатываемой сточной воды и озоно-воздушной смеси в контактной камере реакции во встречном направлении обеспечивает большую эффективность озонирования. Реакционные камеры могут быть одно- и двухступенчатыми.

5.Окисление перманганатом калия. Перманганат калия может быть использован для очистки сточных вод от катионов двухвалентного железа и марганца.

При этом ионы железа и марганца выделяются из сточных вод в виде труднорастворимых соединений Fe(ОН)3 и MnO2.

6.Радиационное окисление. Метод радиационного окисления может быть использован для очистки сточных вод от фенолов, цианидов, красителей, инсектицидов, лигнина, а также ПАВ. Очистка сточных вод осуществляется при воздействии на них излучения высоких энергий, в качестве источников которых используются: радиоактивный кобальт и цезий, ТВЭЛы, радиационные контуры, ускорители электронов. Загрязняющие воду вещества вступают в реакцию с продуктами радиолиза воды: ОН–, НО2– (в присутствии кислорода), Н2О2 – перечисленные вещества являются окислителями, а также Н+ и е– гидр. (гидратированный электрон).

Метод радиационного окисления в ряде случаев может быть использован для нейтрализации сточных вод.