Химические и электрохимические методы очистки сточных вод (стр. 2 из 6)

Повышение температуры и давления увеличивает скорость и глубину окисления сульфидов и гидросульфидов, не изменяя механизм реакции.

В случае применения катализаторов скорость окисления возрастает. Высокими каталитическими свойствами обладают графитовые материалы. При использовании кристаллического графита окисление гидросульфида и сульфида натрия идет в основном до тиосульфата, а при использовании коллоидно-дисперсных материалов – до элементарной серы. Исследования показали, что скорость окисления пропорциональна концентрации сульфидов. Скорость окисления сульфидов повышается с увеличением давления.

Обогащение необработанной воды кислородом является важным шагом в получении высококачественной питьевой воды (посредством удаления метана, железа (II), марганца (II), ионов аммония и т.д.). Концентрация кислорода в поступающей в распределительные трубопроводы воды свыше 6 мг/л обеспечивает надежную защиту от коррозии.

Парциальное давление чистого кислорода превышает это значение для воздуха, в результате концентрация кислорода в воде будет до 4,8 раз больше, чем при использовании воздуха. Обогащение воды чистым кислородом позволяет повысить эффективность протекания различных процессов и уменьшить затраты.
На примере фирмы:
Система SOLVOX® решает проблему дефицита кислорода посредством нагнетания в воду чистого кислорода. В зависимости от конкретных требований, кислород может нагнетаться с помощью форсунок (SOLVOX®-D) или реакторов (SOLVOX®-R) непосредственно в трубопровод перед фильтрами или перед распределительными трубопроводами.

• SOLVOX®-D: Нагнетание кислорода с помощью форсунки со сферической головкой.
• SOLVOX®-R: Встроенное или перепускное нагнетание кислорода с использованием реакторов из нержавеющей стали (значения расхода от 15 до 1000 м3 H2O/час).

Желаемое количество кислорода контролируется вручную или автоматически.

Преимущества использования кислорода вместо воздуха

• Высокий окислительный потенциал чистого кислорода
• Повышение производительности системы фильтрации
• Отсутствие нежелательного выделения азота в водопроводном кране
• Повышение качества питьевой воды
• Почти полное отсутствие воздействия очистки на двуокись углерода, таким образом, баланс извести / двуокиси углерода остается неизменным
• Улучшение вкуса

Озонирование.

При озонировании окисляются как растворенные, так и взвешенные органические вещества. Так как взвешенные вещества можно удалить более дешёвыми способами (механической очисткой, флотация…) для снижения расхода О₃ озонирование применяют на завершающей стадии очистки СВ. Озон можно получать непосредственно на очистных сооружениях. Среди преимуществ также можно отметить высокую реакционною способность, бактерицидное действие (обеззараживающее) отсутствие в воде остатков озона. Поэтому О₃ является перспективным методом.

Озонирование как метод глубокой очистки биологически очищенных городских сточных вод, несмотря на высокую себестоимость, является универсальным, так как оно позволяет одновременно снизить концентрацию загрязнений по ХПК на 40%, по БПК₅ на 60-70%, содержание взвешенных веществ на 60%, ПАВ на 90%, фенолов на 40%, азота на 20%, канцерогенных веществ на 80%, а также снять окраску вод на 60% с одновременным обеззараживанием воды. Рекомендуемая доза О₃ составляет 10-15 мг/л при времени его контакта с СВ 15 мин.

Совмещение озонирования с процессом удаления взвеси флотацией получило название озонофлотации. Озонофлотатор – аппарат, в который подаётся сточная вода, прошедшая реактор для растворения в ней озоновоздушной смеси. Одновременно в аппарате создаются условия образования мелких пузырьков озоновоздушной смеси, которые увлекают с собой взвесь и окисляют её при подъёме. Взвесь образует на поверхности жидкости флотопену, которая удаляется на обработку. Сбор флотопены с поверхности жидкости на практике осуществить сложно, и это является одним из препятствий для внедрения метода.

Обеззараживание; СВ, содержащие фенолы, циклопентан, тетраэтилсвинец, ПАВы, нефть и др.

Перед подачей на биологическую очистку. Переводит трудноокисляемые в биоразлагаемые в-ва.

ПАВ: например, алкиларилсульфонаты, алкилнафталинсульфонаты.

Скорость при фиксации веществ (при сорбции на С_акт)

H₂S + O₃ → S + Н₂О + О₂

3H₂S + O₃ → 3S + 3Н₂О

Пример озонатора ( для оборотной системы) на фото:

В комплект озонирующей установки (представлена модель «Озон-20ПВ-2Б-С», выпускаемая в период 2005 года) входит:

1 - Генератор озона, 2 - Осушитель воздуха,
3 - Контактно-смесительная камера, 4 - Деструктор озона, 5 - Насос, 6 - Ротаметр, 7 - Эжектор, 8 - Блок управления

Принцип работы станции (рис. внизу справа) основан на растворении озона в воде методом вакуумного эжектирования. Вода из емкости при помощи насоса подается на вход вакуумного эжектора. Вакуумное реле генератора замыкает цепь питания газоразрядного реактора и начинается выработка озона. Озоновоздушная смесь подсасывается эжектором и интенсивно перемешивается с потоком воды, проходящим через эжектор с большой скоростью. В результате вода насыщается мельчайшими пузырьками озоновоздушной смеси, а на поверхности раздела жидкой и газовой фаз начинается массоперенос газообразного озона в воду. Насыщенная озоном вода поступает обратно в емкость через специальные смесительные насадки - турбо-миксеры.
ORP-контроллер непрерывно контролирует значение окислительно-восстановительного потенциала в емкости. При достижении заданного верхнего порога значения потенциала по сигналу контроллера насос отключается и поступление озона в воду прекращается. При последующем снижении величины потенциала до нижнего порогового значения потенциала по сигналу контроллера насос включается и процесс озонирования воды возобновляется.Поддержание уровня воды в емкости происходит автоматически.

Рис. - установка с аналогичным принципом работы:

Нейтрализация.

Этот метод позволяет предотвратить коррозию водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушение биохимических процессов в биологических окислителях и водоёмах.

Для нейтрализации кислых сточных вод применяют взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод, обработку известковым молоком. При небольших объёмах кислой воды эффективно фильтрование через фильтрующие материалы (известняк, мел, доломит, магнезит и т.п.). В результате нейтрализации СВ образуются нерастворимые и плохо растворимые соли Са, которые могут отложиться на стенках оборудования. Поэтому необходима периодическая очистка открытых желобов и кратковременная промывка трубопроводов чистой водой.

Автоматические нейтрализационные установки для создания нейтральной среды в промышленных сточных водах/отработанных технологических растворах

Описание принципа работы установки по нейтрализации сточных вод (рис. внизу)

Щелочные и кислые промывные сточные воды или отработанные технологические растворы, собираются в буферную ёмкость. Если растворы сильно загрязнены крупным мусором, то перед буферной ёмкостью устанавливается отстойник для того, чтобы осадить твердые частицы.

Из буферной ёмкости промывные сточные воды/отработанные растворы непрерывно поступают в реактор-нейтрализатор — SPLIT-O-MAT® NOM, с помощью насоса, работа которого регулируется в зависимости от уровня раствора в реакторе. Раствор автоматически нейтрализируется реагентами до необходимого значения pH. Установка оборудована мешалкой, которая позволяет получить эффективное гидродинамическое перемешивание растворов с нейтрализующими реагентами.

Достижение нужного значения pH контролируется автоматически (измерение и регистрация) также установкой SPLIT-O-MAT® NOM. Всякий раз, когда значение pH становится выше или ниже заданных параметров, подающий насос включается в работу.

Нейтрализация щелочных стоков.

В настоящее время приняты более строгие законы по охране окружающей среды, и власти чаще проводят проверки их выполнения, что отражает озабоченность общества этими вопросами.

В связи с этим сточные воды разрешается сбрасывать в канализационные системы только в том случае, если значение pH для них не превышает законодательно установленных значений.

Двуокись углерода все шире используется для нейтрализации щелочных сточных вод. При растворении двуокиси углерода в воде образуется угольная кислота. Применение двуокиси углерода обладает многими преимуществами по сравнению с использованием минеральных кислот, при этом предотвращается избыточное накопление таких солей, как хлориды, сульфаты и т.д. Кроме того, благодаря пологой кривой нейтрализации с помощью двуокиси углерода, оказывается практически невозможным избыточное подкисление сточных вод.

Двуокись углерода также намного безопаснее в использовании, чем очень едкие кислоты, в связи с этим почти полностью устраняются проблемы с коррозией.
На рисунке справа показана передвижная система нейтрализации компании Linde.

Щелочные сточные воды образуются в следующих отраслях промышленности:

• Производство напитков (мытье повторно используемых бутылок)
• Молочные заводы, бойни и мясоперерабатывающие заводы
• Хлебобулочная и кондитерская промышленность
• Нанесение гальванических покрытий (обработка поверхности металлов)
• Целлюлозно-бумажная промышленность
• Кожевенная промышленность
• Текстильная промышленность
• Предприятия химической чистки и крашения
• Производство цемента и бетона
• Фотохимическая промышленность и т.д.
• Строительная промышленность

Преимущества нейтрализации сточных вод с использованием CO2: