11. Химические методы очистки. Нейтрализация и различные типы нейтрализаторов.

К химическим методам очистки сточных вод относят следующие: нейтрализация, окисление, восстановление, реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений.

Химическая очистка сточных вод производится перед их подачей в систему оборотного водоснабжения, а также перед спуском их в водоем или городскую канализационную сеть. Кроме того, указанный метод применяется для предварительной очистки сточных вод перед биологической или физико-химической очисткой, а также в системах локальной очистки производственных сточных вод. Химическая обработка находит применение и как метод глубокой очистки сточных вод с целью их дезинфекции или обесцвечивания.

Нейтрализация

Производственные сточные воды, содержащие кислоты и щелочи, должны быть нейтрализованы перед сбросом их в водоемы или перед дальнейшим использованием в технологических процессах. Практически нейтральными следует считать смеси с рН = 6,5 – 8,5.

Чаще всего сточные воды загрязнены следующими минеральными кислотами: серной Н2SО4, соляной НСl, азотной НNО3, а также их смесями.

Кроме того, сточные воды могут содержать в своем составе такие кислоты, как азотистую НNО2, фосфорную Н3РО4, сернистую H2SO3, сероводородную Н2S, плавиковую НF, хромовую Н2СrO4, уксусную СН3СООН, пикриновую НОС6Н2(NО2)3, угольную Н2СО3, салициловую С6Н4(ОН)2 и др. Обычно концентрация кислот в сточных водах не превышает 3 %, но встречаются и более концентрированные смеси.

Различают следующие способы нейтрализации сточных вод.

1. Взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод.

2. Реагентная нейтрализация, при которой используются такие вещества, как растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)2, аммиачная вода NН4ОН, кальцинированная (Na2СО3) и каустическая (NаОН) сода.

3. Фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСО3, магнезит МgСО3, доломит СаСО3 ∙ МgСО3 и др.).

В последнее время для нейтрализации щелочных сточных вод предложено использовать дымовые газы, содержащие в своем составе СО2, SO2, NO2, N2O3 и др. При этом одновременно нейтрализуют сточные воды и происходит достаточно эффективная очистка отходящих газов от вредных компонентов.

1.Нейтрализация смешением. Взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод осуществляют путем их смешения в стехиометрическом соотношении, которое производят в устройстве, называемом нейтрализатор смешения. Нейтрализатор представляет собой емкость, снабженную мешалкой для перемешивания кислых и щелочных стоков. Перемешивание указанных стоков в нейтрализаторе возможно путем барботирования воздуха. Нейтрализованную воду используют в оборотных системах водоснабжения, а полученные осадки обезвоживают.

2.Реагентная нейтрализация. Реагенты для нейтрализации кислых сточных вод выбирают в зависимости от вида кислот и их концентрации. Кроме того, учитывают, образуется ли в процессе реакции нейтрализации осадок. Для нейтрализации минеральных кислот применяют любой щелочной реагент, но чаще всего следующие: известь в виде пушонки или известкового молока, а также карбонаты кальция или магния в виде суспензии. В практике очистки сточных вод доза нейтрализующего реагента обычно принимается на 10 % больше стехиометрического соотношения.

Следует указать, что наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са(ОН)2 5 – 10%.

При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту кальциевыми реагентами, образуется гипс СаSО4 ∙ 2Н2О, растворимость которого в температурном интервале 0 – 40 °С лежит в пределах 1,76 – 2,11 г/л. При более высокой концентрации СаSО4 ∙ 2Н2О выпадает в осадок, забивая трубопроводы и аппаратуру. Для устранения этого явления рекомендуется промывать трубопроводы чистой водой и увеличивать скорость движения нейтрализованных вод в них. Кроме того, хороший эффект дает введение в сточные воды специальных умягчителей (гексаметафосфат) – (NaPO3)6 а также замена металлических трубопроводов на пластмассовые.

3.Нейтрализация кислых сточных вод путем их фильтрования через нейтрализующие материалы. Данный процесс ведут в горизонтальных или вертикальных фильтрах – нейтрализаторах. При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, ее концентрация не должна превышать 1,5 г/л, так как при большей концентрации поверхность нейтрализующих материалов покрывается слоем гипса, и процесс нейтрализации прекращается.

4.Нейтрализация щелочных сточных вод кислыми газами. В процессе нейтрализации щелочных сточных вод используют отходящие газы, содержащие СО2, SO2, NO2, N2O3 и др. При этом происходит нейтрализация сточных вод и одновременная высокоэффективная очистка газов от вредных компонентов, что характерно для ресурсосберегающей (малоотходной) технологии. Преимуществами этой технологии также является исключение использования кислот для нейтрализации, а также возможность создания бессточной схемы водопотребления.

Процесс нейтрализации может быть проведен в реакторах с мешалкой, в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах. Нейтрализация щелочных вод дымовыми газами использована в ряде производств, в т. ч. и в асбоцементом производстве.