Техника защиты окружающей среды 2 (стр. 4 из 5)
– снизить содержание тяжелых металлов в растворе до величин,
– сопоставимых с ПДК для водоемов санитарно-бытового пользования. Однако когда требуется более глубокая очистка, например, при непосредственном сбросе в рыбохозяйственные водоемы, очистка щелочными реагентами не дает необходимого эффекта.
Более глубокая очистка от тяжелых металлов достигается при обработке сточных вод сульфидом натрия. Это связано с тем, что растворимость сульфидов тяжелых металлов значительно меньше растворимости любых других труднорастворимых соединений – гидроксидов и карбонатов.
Осаждение сульфидов происходит при более низком значении рН, чем гидроксидов и карбонатов. Например, сульфид цинка осаждается при рН = 1,5, сульфиды никеля и кобальта при рН = 3,3.
Для удаления небольших количеств ионов тяжелых металлов, возможно, использовать пирит. Процесс можно проводить фильтрованием сточной воды через гранулированный пирит или непосредственным введением порошка в сточную воду. Кроме пирита для этой цели можно использовать сульфид любого другого нетоксичного металла, произведение растворимости которого больше произведения растворимости сульфида извлекаемого из сточной воды металла.
Для ускорения процесса коагуляции используют флокулянты, в основном полиакриламид. Добавка его в количестве 0,01%от массы сухого вещества увеличивает скорость выпадения осадков гидроксидов металлов в 2-3 раза.
Выше было отмечено, что реакции замещения протекают в определенном диапазоне рН. Для полного осаждения металлов не требуется доз реагентов, превышающих стехиометрическое количество.
Недостатком реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с отделением осадков является образование большого количества труднообезвоживаемого шлама. Кроме того, очищенная вода содержит большое количество солей кальция, поэтому ее трудно использовать в оборотном водоснабжении. Исходя изэтого, предложено обрабатывать слив после отстаивания последовательно хлоридом кальция и содой. При этом происходит соосаждение карбонатов металлов с карбонатом кальция. Образующиеся кристаллические осадки карбонатов металлов имеют незначительный объем и легко обезвоживаются. Одновременно происходит умягчение воды слива, что создает возможность использования ее в системе оборотного водоснабжения.
Очистка от соединений мышьяка. Предельно допустимая концентрация мышьяка в водоемах равна 0,05 мг/л. Для очистки сточных вод от мышьяка применяют реагентные, сорбционные, электрохимические, экстракционные и другие методы. Выбор метода зависит от формы растворенного мышьяка, состава, кислотности и других показателей воды.
Для очистки больших объемов воды с высоким содержанием мышьяка практическое применение нашел метод химического его осаждения в виде труднорастворимых соединений (арсенаты и арсениты щелочноземельных и тяжелых металлов, сульфиды и триоксид мышьяка).
Для очистки от кислородсодержащих соединений мышьяка широко применяют известковое молоко. При этом в зависимости от состава сточных вод и условий очистки (рН, температура, расход реагента) выпадают в осадок арсенаты и арсениты различного состава. Присутствие в сточных водах ионов тяжелых металлов повышает степень очистки от мышьяка, так как происходит осаждение арсенатов и арсенитов этих металлов.
Из сильнокислых растворов мышьяк осаждают сульфидом натрия, сероводородом. Очистку сульфидно-щелочных сточных вод от мышьяка, входящего в состав анионов тиосолей, приводят сульфатом железа (железным купоросом).
Соединения пятивалентного мышьяка удаляются из сточных вод лучше, чем трехвалентного. Кроме того, хранение осадков, содержащих пятивалентный мышьяк, дешевле, так как он менее токсичен и менее растворим. Исходя из этого, соединения трехвалентного мышьяка перед осаждением окисляют до пятивалентного. В качестве окислителей используют хлорную известь, хлор, гипохлоритную пульпу, пероксид водорода, азотную кислоту, озон, пиролюзит и др.
После окисления мышьяка проводят его осаждение в виде арсенита марганца при нейтрализации гидроксидом кальция (известковым молоком) до рН = 6-9. Затем осадок отфильтровывают и захороняют в водонепроницаемых траншеях.
Стоки с небольшой концентрацией мышьяка окисляют путем фильтрования воды через слой пиролюзита. Осаждение проводят известковым молоком в присутствии фосфат-ионов.
Очистка от солей железа. Железо содержится в сточных водах химических, металлургических, машиностроительных, металлообрабатывающих, нефтехимических, текстильных, химико-фармацевтических и других производств. При содержании железа более 1 мг/л вода приобретает бурый цвет. При движении такой воды по трубопроводам на их стенках откладываются соединения железа и железобактерии, уменьшая сечение трубопровода.
Для обезжелезивания вод применяют аэрацию, реагентные методы, электродиализ, адсорбцию, обратный осмос.
В процессе аэрирования происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное. Реакция окисления в водном растворе протекает по схеме:
4Fe2++O2+2H2О = 4Fe3++4OH-,
Fe3++3H2O = Fe (OH) 3+3H+
или суммарно: 4Fе2++О2+10Н2О = 4Fе (ОН)3+8Н+.
Процесс аэрирования проводят в вентиляционной градирне. В том случае, когда необходимо обогащать воду кислородом иудалять часть свободного оксида углерода, используют градирни с хордовой насадкой, представляющей собой щиты из досок. После аэрирования необходимо отделить осадок гидроксида железа. Для этой цели используют процессы отстаивания и фильтрования. Осадок гидроксида железа можно использовать для приготовления красок или для очистки газов от сероводорода.
При высоком содержании железа в воде аэрационным методом его полностью удалить нельзя, поэтому применяют реагентные методы. Для этой цели используют хлор, хлорат кальция (хлорную известь), перманганат калия, озон, оксид кальция (известь), карбонат натрия (соду) и др. Реагенты дозируются в воду перед осветлителями или отстойниками.Если железо содержится в воде в виде органических соединений или коллоидных частиц, применяют озонирование.
Очистка от соединений марганца. Соединения марганца содержатся в сточной воде металлургических, машиностроительных и химических производств. При концентрации марганца более 0,05 мг/л вода окрашивается в темный цвет.
Удаление из воды марганца может быть достигнуто следующими методами:
1) обработкой воды перманганатом калия
2) аэрацией, совмещенной с известкованием;
3) фильтрованием воды через марганцевый песок или марганцевый катионит;
4) окислением озоном, хлором или диоксидом хлора.
Электрофлотаторы
Электрофлотаторы - модульные установки очистки воды (МУОВ) от тяжелых металлов, взвешенных и поверхностно-активных веществ (ПАВ) и нефтепродуктов для очистных сооружений сточных вод промышленных предприятий. Очищенная вода после электрофлотатора может быть сброшена в городскую канализацию либо, после дополнительной стадии обессоливания (коррекции анионного состава) на мембранной установке нанофильтрации / гиперфильтрации, направлена на повторное использование для оборотного водоснабжения предприятия.
Функционирование оборудования основано на процессе выделения пузыриков электролитических газов малого диаметра (20-70 мкм) в процессе электролиза сточной воды и эффекта флотации - всплыния нерастворимых загрязняющих веществ на поверхность сточной воды в электрофлотаторе.
Электрофлотаторы МУОВ включают в себя: корпус из полипропилена - высоконадежного и химически инертного иатериала, блок нерастворимых электродов на титановой основе, автоматическое скребковое устройство для сбора шлама с поверхности очищаемой воды, стабилизированный источник питания, крышку - зонт для подвода вытяжной вентиляции.
Электрофлотаторы обеспечивают работу очистных сооружений в непрерывном режиме (до 24 часов в сутки), не требует сменных элементов и расходных материалов. Оборудование предназначено для использования как на локальных очистных сооружения сточных вод, так и на общепромышленных станциях очистки и подготовки воды, и обеспечивает эффективное извлечение гидроксидов металлов Cu(OH)2, Ni(OH)2, Zn(OH)2, Cd(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3, Pb(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)2 Ca(OH)2, Mg(OH)2, взвешенных частиц, анионных и неионогенных СПАВ, нефтепродуктов в независимости от анионного состава очищаемой воды.
Метод электрокоагуляция
Узел электрокоагуляции
Сущность электрохимической обработки воды заключается в том, что при подаче напряжения постоянного тока на электроды начинается процесс растворения железных анодов. В результате электрохимической обработки в аппарате поз. ЭК осуществляется ряд процессов:
изменение дисперсного состояния примесей за счет их коагуляции под действием электрического поля продуктов электродных реакций и закрепление пузырьков электролитического газа на поверхности коагулирующих частиц, что обеспечивает их последующую флотацию;
сорбция тяжелых металлов на поверхности электролитически получаемых оксидов металлов;
химическое восстановление ионов Cr6+ до ионов Cr3+.
Образующиеся соединения нерастворимого гидроксида железа сорбируют на своей поверхности ионы тяжелых металлов и выпадают в осадок.
Исходные кислотно-щелочные воды поступают в сборник-накопитель Е0 . Из накопителя Е0 насосом Н1 усредненный сток подается на электрокоагулятор ЭК, в котором по описанному выше механизму происходит восстановление ионов шестивалентного хрома и очистка от примесей тяжелых металлов. Предварительно из емкости Е2(Е3) дозирующим насосом НД1(НД2) подается раствор едкого натрия или кислоты для корректировки рН. Из электрокоагулятора водная суспензия направляется в отстойник поз.ТО для разделения суспензии на осветленную жидкость и осадок. Для ускорения процесса осаждения отстойник комплектуется тонкослойным модулем. Осветленная вода, сливается в емкость поз.Е1 и насосом Н2 подается на фильтр механической очистки Ф и затем на узел доочистки ИО, где с помощью ионного обмена вода очищается от следовых количеств тяжелых металлов, а затем направляется на слив в канализацию.