Метод соосадження

Глибоке очищення стічних вод від іонів ртуті виробляється шляхом осадження у вигляді сульфідів ртуті за реакцією:

4Hg⁺² +S₂⁺ 2Hg₂S (12)

Добуток розчинності Hg₂S = 1.6* 10^-52 (практично нерозчинна речовина).

Миш'як - у стічних водах може бути присутнім у складі аніонів тіосолей або кисневмісних аніонів.

Осадження сульфіду миш'яку з одночасним розкладанням тіосолей проводять шляхом обробки стічної води розчином сульфату заліза:

2As₂-^- +Fe⁺³ As₃ + Fe (13)

Метод окислювання - використовують для знешкодження СВ, що містять токсичної домішки або для дезодорації погано-пахнучіх СВ. Для знешкодження СВ використовують окислювачі: хлор, гіпохлорит натрію, кальцію, діоксид хлору, озон, кисень.

Метод відновлення - широке застосування одержав для очищення стічних вод від солей хромової кислоти хром Сг⁺⁶ відновлюється до Сг⁺³, що у вигляді Сг (ВІН)₃ виділяють (осаджують) зі СВ. Для відновлення Сг⁺⁶ використовують солі Fe⁺², NaHSО₃, SO₂.

5.2. Десорбція летучих домішок

Цим способом можна очистити стічні води, забруднені сірководнем, діоксидом сірки, сірковуглецем, аміаком, діоксидом вуглецю. Концентрація їх у стічних водах звичайно становить 0,1 - 1г/л, у той час, як ГДК у водоймі для H₂S - не встановлена, ГДК – Cs₂ і NН₃ - 0,1 мг/л.

Виділення розчинених газоподібних компонентів із СВ виробляється природним і штучним шляхом у спеціальних апаратах - дегазаторах.

Ефективність природної десорбції не перевищує - 50 %. Десорбцію в штучних умовах проводять у струмі інертного газу або випарюванням розчину, комбінуванням цих методів або під вакуумом.

5.3. Очищення СВ методом зворотного осмосу й ультрафільтрації

Зворотний осмос - безперервний процес молекулярного поділу розчинів шляхом їхньої фільтрації під тиском через напівпроникні мембрани, що затримують повністю або частково молекули, іони розчиненої речовини.

Ультрафільтрація - мембранний процес поділу розчинів, метод використовується при очищенні від високомолекулярних сполук, зважених часток і колоїдів.

Перевагою гіпер - і ультрафільтрації є:

- простота апаратури;

- можливість поділу розчинів при нормальній температурі;

- виділення коштовних сполук;

- одночасне очищення води від органічних, неорганічних і бактеріальних забруднень.

Недоліки:

- концентраційна поляризація;

- необхідність проведення процесу при підвищеному тиску.

5.4. Термічне знешкодження

Метод термічного знешкодження мінералізованих СВ застосовують для виділення коштовних солей, а також використовують як перший щабель перед термоокислювальним високотемпературним знешкодженням СВ.

Апарати для концентрування стічних вод.

Концентрування СВ здійснюється у випарних установках поверхневого типу. У випарних апаратах концентрують сульфатні, лужні, радіоактивні стічні води.

В апаратах із зануреними пальниками упаюються СВ нагріванням при безпосередньому контакті з димовими газами, отриманими при спалюванні палива в пальниках частково або повністю занурених у стічні води. Їх використовують для розпарювання агресивних рідин, коли в процесі випарювання виділяють кристали солей. Димові гази, що мають t = 1500°С, нагрівають СВ до 80-95°З. Коефіцієнт використання тепла згоряння палива – 85 %.

Апарати для одержання сухого залишку.

Випарювання СВ із одержанням сухого залишку здійснюють у розпилюючих сушарках, печах, кристалізаторах і апаратах з "киплячим шаром"(мал. 4).

У розпилювальних сушарках висока інтенсивність випару досягається за рахунок тонкого розпилення СВ, d_краплі = 20-60мкм. Кількість пари, одержуваного з 1 м² апарата 10-14 кг/година.

Умовні позначення:

1 - топка;

2 - форсунка;

3 - апарат з "киплячим шаром";

4 – газорозподільна решітка;

5 - циклон;

6 - повітродувка;

7 - шнек;

8 - інертний матеріал.

Рисунок 4 – Апарат з "киплячим шаром" [5]

5.5. Очищення стічних вод методом іонного обміну

Використовуються іонообмінні смоли, що складаються із просторово зшитих нерозчинних у воді вуглевородних ланцюгів з фіксованими на них активними іонообмінними групами, що мають заряд, що нейтралізується розташованими усередині полімеру іонами протилежного заряду.

Види катіонітів:

· важкокислотні катіоніти, що містять сульфогрупи - SО₃Н, іди фосфорнокислі групи РО(ВІН)₂ і сильно-основні аніоніти, що містять четвертинні амонієві підстави – N⁺ (R)₃ катіоніти – КУ - 2 - 8год і аніоніт АВ - 17;

· слабокислі катіоніти утримуючі карбоксильні - СООН і фенольні групи й слабоосновні аніоніти, що містять первинні – NН₂ і вторинні NH 3-₃- аминогрупи;

· іоніти змішаного типу, що мають властивості суміші сильної й слабкої кислот або підстав;

· іоніти, обмінна ємність яких поступово міняється в широкому діапазоні рН.

Катіонірування

Для очищення СВ застосовують штучні й природні, мінеральні й органічні катіоніти. Природні не одержали широкого поширення через малу обмінну ємність і недостатню стійкість, хоча деякі з них (вермикуліт, доломить) рекомендуються застосовувати для очищення СВ від радіоактивних елементів, частіше застосовують штучні органічні катіоніт, сульфовугілля, амберлайти, вофатіти.

Якщо катіоніти перебуває в Н⁺ формі, то обмін катіонів відбувається за реакцією:

Ме⁺ +Н [К] = Me [К] + Н⁺ (14)

Якщо у формі – Na⁺, то

Ме⁺ + Na [К] = Me [К] + Na⁺, (15)

де: [К] - катоніти,

Ме⁺ - катіон металу розчину СВ.

Регенерація насиченого катіоніта досягається обробкою його розчином мінеральної кислоти (5 - 15 % мас.) і протікає за рівнянням:

2Me [К] + H₂SO₄ 2H [K] + Me₂ SO₄, (16)

або розчином повареної солі (5 - 15 % мас):

Me[К] + NaCl = Na [K] + MeCl, (17)

Аніонірування

Аніоніти являють собою штучні смоли, одержувані полімеризацією органічних сполук - фенилендиамін, сечовина, меланін.

Слабоосновні аніони обмінюють аніони сильних кислот (SO 4-₄^{- -}, Cl^-, NO 3-₃^-, PO 4-₄ ^{- -}) і не здатні обмінювати аніони слабких мінеральних кислот (CO 3-₃ ^{- -}, Si 2-₂^{- -}).

Аніонірування протікає за рівнянням:

2[A]OH + H₂SO₄ [A]₂SO₄ + 2H₂O, (18)

де [A] - аніоніти.

Фільтри зі змішаним шаром іонітів

Повне знесолення води можливо при послідовному фільтруванні через три щаблі:

· перший щабель - Н - катіонірування, при цьому з води віддаляються іони металів, а вода збагачується кислотами;

· другий щабель - ВІН - аніонірування на слабоосновні аніоніті, при цьому з води віддаляються сильні кислоти й вода нейтралізується;

· третій щабель - ВІН - аніонірування на сильноосновном аніоніті для видалення іонів слабких кислот.

5.6. Очищення СВ методом електрохімічного окислювання

В електролізаторах протікають процеси: окислювання на аноді, електрокоагуляція, електрофорез колоїдних часток, електрофлотація (мал.5).

Електрохімічне окислювання ціанідів протікає по реакціях:

CN ^- + 2ОН ^{- 4-}2е → CNО ^- + Н₂О, (19)

CNO ^- +2Н₂0 → NH₄^- + СО₃ ^{- -}, (20)

Тривалість обробки розчину, що містить 200 мг/л ціанідів, при щільності струму 10 А/м². використанні графітного анода становить - 3,5 години. Комплексні ціаніди руйнуються повністю. Витрата електроенергії 0,007 - 0,01 квт-ч /г ціанід.

Умовні позначення:

1 - корпус електродіалізатора;

2 - анод;

3 - анодна діафрагма;

4 - катодна діафрагма;

5 - катод.

Рисунок 5 - Схема електродіаліза [5]

Ціанід - іони піддаються гідролізу. Присутні в стічних водах роданіди руйнуються:

СNS⁺ + 10 OH ^- - 8e CNO ^- + SO₄^{- -} + 5H₂O, (21)

Одночасно руйнуються втримуються у СВ феноли. Матеріал катода - нержавіюча сталь, анода - платина, графить, вуглецева сталь, нікель, магнезит.

Крім очищення стічних вод становлять інтерес наступні напрямки зниження споживання природної прісної води:

· розробка інноваційних технологічних процесів, що дозволяють знизити водоспоживання природної прісної води, і відповідно, скидання стічних вод;

· розробка замкнутих водооборотних циклів з комплексом очисних споруд, що дозволяють знизити до мінімуму водоспоживання;

· використання очищених стічних вод для зрошення сільськогосподарських культур;

· використання для охолодження матеріальних технологічних потоків холодильників-конденсаторів повітряного охолодження.

Якість річкової води надасться в додатку А.

Вимоги, пропоновані до якості господарсько-питної води, дані в додатку В.

Вихідні дані для розрахунків по варіантах дані в додатку С.

6. Контрольні питання

1. Вплив важких металів на біосферу, людину.

2. Основні джерела утворення важких металів і шляхи їхнього надходження в стічні води.

3. Що таке рекреаційна зона гідросфери? Вимоги до якості.

4. Нормування рівня екологічної небезпеки поверхневої водойми. Визначення гранично-припустимої концентрації токсичних речовин.

5. Яким чином можна знизити рівень екологічної небезпеки замкнутої водойми від стічних вод техногенних систем?

6. Які методи очищення стічних вод від важких мталів містить у собі комплексна установка по очищенню стічних вод?

7. Напрямки зниження споживання природної прісної води.

8. Як визначити масу важких металів, що надходять в озеро протягом одного місяця?

9. Як визначити концентрацію важких металів в озері через один місяць і один рік?

10. Критерії екологічного стану озера через один місяць і рік. Суммаційний вплив металів, що надходять в озеро зі стічними водами.

Дата добавления: 2015-07-24