Технологические циклы производства химических, металлургических, предприятий энергетики и оборонного комплекса используют, кроме основных материалов и сырья и обычную воду, играющую большую роль в технологии производства продукции. Большие объемы пресной воды, применяемые для приготовления растворов реагентов и в качестве вспомогательных операций охлаждения, имеют в своем составе просто огромное количество химических примесей и добавок, делающих такую воду опасной даже в виде промышленных стоков.
Проблему очистки таких вод, их использование в дальнейшем технологическом цикле или сброса в систему общей канализации сегодня вполне справляется оборудование химической очистки сточных вод, обеспечивающее не только подготовку воды к стандартам бытовых стоков, но и даже приводя очистку до норм очищенной пресной воды, пригодной для технического использования.
Основные методы химической очистки промышленных стоков
Химические методы проведения очистки промышленных стоков сегодня используются в основном для связывания и удаления из объема технической воды опасных химических элементов и приведения основных параметров таких стоков к нормам, позволяющим в дальнейшем провести обычную биологическую очистку.
Буквально в процессе такой очистки используются основные типы химических реакций:
- Нейтрализация опасных соединений и элементов;
- Окислительная реакция;
- Реакция восстановления химических элементов.
В технологическом цикле очистных сооружений промышленных предприятий химическая очистка применима:
- Для получения очищенной технической воды;
- Очистке стоков производства от химических соединений перед сбросом в канализацию для дальнейшей биологической очистки;
- Извлечения ценных химических элементов для дальнейшей переработки;
- При проведении доочистки воды в отстойниках для сброса в открытые водоемы.
Химическая очистка сточных вод перед выбросом стоков в канализацию общего назначения, позволяет существенно повысить безопасность и ускорить процесс биоочистки.
Восстановление
Методика восстановления применяется достаточно редко, так как является не такой эффективной как окисление. Однако, с помощью данной технологии можно перевести окисленные формы токсичных мышьяка, ртути, хрома, тяжелых и переходных металлов в молекулярное состояние. Это нужно для их дальнейшего удаления из воды, при ее перекачке через фильтры химической очистки.
При правильном применении химических реагентов, можно достичь требуемого качества во время очистки воды различного объема. За счет этого, подобные методы получили большую популярность среди крупных предприятий.
Нейтрализация промышленных стоков
Большинство промышленных предприятий использующих химическую очистку промышленных стоков наиболее часто используют в своих очистных сооружениях и комплексах средства нейтрализации кислотных и щелочных показателей воды до приемлемых для дальнейшей обработке уровня кислотности 6,5– 8,5 (рН). Снижение или наоборот, повышение уровня кислотности стоков позволяет в дальнейшем использовать жидкость для технологических процессов поскольку такой показатель уже не является опасным для человека.
Доведенная до такого показателя воды может быть использована для технологических нужд предприятий, на вспомогательных производствах или для дальнейшей очистки с применением биологических средств.
Важно, что нормализация химическим путем воды проводимая на предприятиях эффективно обеспечивала нейтрализацию кислот и щелочей, растворенных в стоках, и не допускала их попадание в грунт и водоносные слои.
Превышение количества показателей кислот и щелочей в сбрасываемых отходах ведет к ускорению старения оборудования, коррозии металла трубопроводов и запорной арматуры, растрескиванию и разрушению железобетонных конструкций фильтровальных и очистительных станций.
В дальнейшем для нормализации кислотно-щелочного баланса отходов в отстойниках, резервуарах и на полях фильтрации необходимо больше времени на проведение биологической очистки на 25-50% времени больше чем нейтрализованных стоков.
дЕИЯРБСЧЫЮЪ ЯРЮМЖХЪ НВХЯРЙХ ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙХУ ЯРНЙНБ МЮ ннн сй рЮРОПНТ
б ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙНЛ ОПНХГБНДЯРБЕ БНДЮ ХЯОНКЭГСЕРЯЪ МЮ УНГЪИЯРБЕММН-АШРНБШЕ, ОПНРХБНОНФЮПМШЕ Х РЕУМНКНЦХВЕЯЙХЕ МСФДШ. рЕУМНКНЦХВЕЯЙХЕ МСФДШ БЙКЧВЮЧР Б ЯЕАЪ: ОПХЦНРНБКЕМХЕ РЕУМНКНЦХВЕЯЙХУ ПЮЯРБНПНБ, ОПНЛШБЙЮ ДЕРЮКЕИ, НУКЮФДЕМХЕ НАНПСДНБЮМХЪ (БШОПЪЛХРЕКХ) Х ПЮЯРБНПНБ (БЮММШ), ОПНВХЕ МСФДШ (ОПНЛШБЙЮ ТХКЭРПНБ, ОПНТХКЮЙРХЙЮ НАНПСДНБЮМХЪ). пЮЯУНД БНДШ МЮ ОПХЦНРНБКЕМХЕ РЕУМНКНЦХВЕЯЙХУ ПЮЯРБНПНБ НОПЕДЕКЪЕРЯЪ НАЗЕЛНЛ БЮММ Х ЯНЯРЮБНЛ ПЮЯРБНПНБ. пЮЯУНД БНДШ МЮ НУКЮФДЕМХЕ БШОПЪЛХРЕКЕИ НОПЕДЕКЪЕРЯЪ ХУ РХОНЛ Х ЛНЫМНЯРЭЧ Х СЙЮГШБЮЕРЯЪ Б РЕУМХВЕЯЙНИ ДНЙСЛЕМРЮЖХХ (ОЮЯОНПРЕ). дН 90-95% БНДШ Б ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙНЛ ОПНХГБНДЯРБЕ ХЯОНКЭГСЕРЯЪ МЮ ОПНЛШБНВМШЕ НОЕПЮЖХХ, ОПХВЕЛ СДЕКЭМШИ ПЮЯУНД БНДШ ГЮБХЯХР НР ОПХЛЕМЪЕЛНЦН НАНПСДНБЮМХЪ Х ЙНКЕАКЕРЯЪ Б ЬХПНЙНЛ ДХЮОЮГНМЕ НР 0,2 ДН 2,3 Л3 МЮ 1 Л2 НАПЮАЮРШБЮЕЛНИ ОНБЕПУМНЯРХ. нЯМНБМШЛ БХДНЛ НРУНДНБ Б ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙНЛ ОПНХГБНДЯРБЕ ЪБКЪЧРЯЪ ОПНЛШБМШЕ БНДШ ЯЛЕЬЮММНЦН ЯНЯРЮБЮ, ЯНДЕПФЮЫХЕ МЕЯЙНКЭЙН БХДНБ РЪФЕКШУ ЛЕРЮККНБ, НАЗЕДХМЪЧЫХЕЯЪ Я ЙХЯКНРМН-ЫЕКНВМШЛХ .
оПНЛШБМШЕ ЙХЯКШЕ БНДШ НАПЮГСЧРЯЪ Б БЮММЮУ УНКНДМНИ ОПНЛШБЙХ ОНЯКЕ ТНЯТЮРХПНБЮМХЪ, УХЛХВЕЯЙНИ НВХЯРЙХ. оПНЛШБМШЕ ЫЕКНВМШЕ БНДШ НАПЮГСЧРЯЪ Б БЮММЕ ЦНПЪВЕИ ОПНЛШБЙХ ОНЯКЕ НАЕГГЮПЮФХБЮМХЪ Х ЫЕКНВМНЦН РПЮБКЕМХЪ. йНМЖЕМРПХПНБЮММШЕ ЙХЯКШЕ ЯРНЙХ НАПЮГСЧРЯЪ Б БЮММЕ НЯБЕРКЕМХЪ. йНМЖЕМРПХПНБЮММШЕ ЫЕКНВМШЕ ЯРНЙХ НАПЮГСЧРЯЪ Б БЮММЕ НАЕГФХПХБЮМХЪ Х РПЮБКЕМХЪ. оПХ ЯЛЕЬХБЮМХХ БНД ЙХЯКШУ Х ЫЕКНВМШУ, БН БПЕЛЪ ГЮЛЕМШ ПЮЯРБНПНБ БНДШ Б ОПНЛШБМШУ БЮММЮУ ОПНХЯУНДХР МЕИРПЮКХГЮЖХЪ. оПХ МЕИРПЮКХГЮЖХХ ДКЪ НЯЮФДЕМХЪ ХНМНБ РЪФЕКШУ ЛЕРЮККНБ ЙНМЖЕМРПХПНБЮММШЕ ЯРНЙХ ЯАПЮЯШБЮЧРЯЪ Б ГЮОЮЯМСЧ ЕЛЙНЯРЭ, УНПНЬН ОЕПЕЛЕЬХБЮЧРЯЪ Х НРЯРЮХБЮЧРЯЪ .
яХЯРЕЛЮ НВХЯРЙХ ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙХУ ЯРНЙНБ ПЮАНРЮЕР ЯКЕДСЧЫХЛ НАПЮГНЛ: ОПНЛШБМШЕ Х ЯРНВМШЕ БНДШ ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙНЦН ОПНХГБНДЯРБЮ ОНДЮЧРЯЪ Б МЮЙНОХРЕКЭМСЧ ЕЛЙНЯРЭ е1. хГ ЕЛЙНЯРХ е1 ЯРНЙХ МЮЯНЯНЛ м1 ОНДЮЕРЯЪ Б ПЕЮЙРНП п1. б ПЕЮЙРНП п1 ДКЪ ОПЕДБЮПХРЕКЭМНИ НАПЮАНРЙХ ЯРНВМШУ БНД ДНГЮРНПЮЛХ мд2 Х мд3 ДНГХПСЧРЯЪ ПЕЮЦЕМРШ: ПЮЯРБНП ЫЕКНВХ Х ТКНЙСКЪМРЮ. хГ ПЕЮЙРНПЮ п1 ЯРНЙХ ОНЯРСОЮЧР Б НРЯРНИМХЙ. оНЯКЕ НЯЮФДЕМХЪ, НЯБЕРКЕММЮЪ БНДЮ ЯАПЮЯШБЮЕРЯЪ Б ЙЮМЮКХГЮЖХЧ, Ю НЯЮДНЙ Б ТХКЭРП-ОПЕЯЯ, ЙНРНПШИ ОНЯКЕ НАЕГБНФХБЮМХЪ ОНДЮЕРЯЪ МЮ СРХКХГЮЖХЧ. .
яУЕЛЮ ЯСЫЕЯРБСЧЫЕИ ЯРЮМЖХХ НВХЯРЙХ ОПХБЕДЕМЮ МЮ кХЯРЕ ╧ 1.
мЕДНЯРЮРНЙ ЯХЯРЕЛШ НВХЯРЙХ Б РНЛ, ВРН ЙХЯКШЕ Х ЫЕКНВМШЕ ЯРНВМШЕ БНДШ ЯЛЕЬХБЮЧР ДПСЦ Я ДПСЦНЛ АЕГ СВЕРЮ ХУ Пм, ВРН ОПХБНДХР Й РНЛС, ВРН Пм ЯЛЕЬЮММШУ ЯРНВМШУ БНД ЛНФЕР ХГЛЕМЪРЭЯЪ НР ЙХЯКНИ ДН НЯМНБМНИ.
пЮЯРБНПХЛШЕ МЕНПЦЮМХВЕЯЙХЕ ГЮЦПЪГМЕМХЪ, ОПЕДЯРЮБКЪЧЫХЕ ЯНАНИ ЩКЕЙРПНКХРШ, СДЮКЪЧР ХГ ЯРНВМШУ БНД ЦЮКЭБЮМХВЕЯЙНЦН ОПНХГБНДЯРБЮ ОЕПЕБНДНЛ ХНМНБ РЪФЕКШУ ЛЕРЮККНБ Б ЛЮКНПЮЯРБНПХЛШЕ ЯНЕДХМЕМХЪ, ХЯОНКЭГСЪ ДКЪ ЩРНЦН ПЕЮЦЕМРМШИ ЛЕРНД. пЕЮЦЕМРМЮЪ НАПЮАНРЙЮ, ЙЮЙ ЯЮЛШИ ПЮЯОПНЯРПЮМЕММШИ ЯОНЯНА НВХЯРЙХ ЯРНЙНБ, ОПЕДСЯЛЮРПХБЮЧЫХИ ОНЯКЕДСЧЫХИ ЯКХБ НВХЫЕММНИ БНДШ Б ЙЮМЮКХГЮЖХЧ, ВЮЯРН МЕ ОНГБНКЪЕР НВХЯРХРЭ БНДС ДН РПЕАСЕЛШУ ОНЙЮГЮРЕКЕИ ОН РЪФЕКШЛ ЛЕРЮККЮЛ.
дПСЦХЕ ЯРЮРЭХ
бКХЪМХЕ ОПНЛШЬКЕММНЯРХ Х РПЮМЯОНПРЮ МЮ ЩЙНКНЦХЧ. пЮДХЮЖХНММЮЪ НАЯРЮМНБЙЮ Б пт яН БРНПНИ ОНКНБХМШ ОПНЬКНЦН БЕЙЮ ЩЙНКНЦХЪ МЮВЮКЮ ОПХНАПЕРЮРЭ ГМЮВЕМХЕ ЛХПНБНГГПЕМХЪ. рЮЙЮЪ МЕНАУНДХЛНЯРЭ ОНЪБХКЮЯЭ НРРНЦН, ВРН ВЕКНБЕЙ ОНЯРЕОЕММН БЛЕЬХБЮЕРЯЪ Б ОПХПНДМСЧ ЯПЕДС. мЮВЮКНЯЭ НЯНГМЮМХЕ РНЦН …
йНМЖЕОЖХЪ АЕГНРУНДМНЦН ОПНХГБНДЯРБЮ
б ДЮММНИ ПЮАНРЕ ПЮЯЯЛНРПЕМШ ОПХМЖХОШ БМЕДПЕМХЪ ЛЮКННРУНДМШУ Х АЕГНРУНДМШУ РЕУМНКНЦХИ, ЙЮЙ МЮХАНКЕЕ ОЕПЯОЕЙРХБМШЕ МЮОПЮБКЕМХЪ АЕПЕФМНЦН ОПХПНДНОНКЭГНБЮМХЪ Х ЯНУПЮМЕМХЪ НЙПСФЮЧЫЕИ ЯПЕДШ, Ю РЮЙ …
нРБЕРЯРБЕММНЯРЭ ГЮ ЩЙНКНЦХВЕЯЙХЕ ОПЮБНМЮПСЬЕМХЪ
яСЫМНЯРЭ ЩРНЦН БХДЮ ЧПХДХВЕЯЙНИ НРБЕРЯРБЕММНЯРХ ГЮЙКЧВЮЕРЯЪ Б ОПХЛЕМЕМХХ Й МЮПСЬХРЕКЪЛ ЩЙНКНЦХВЕЯЙНЦН ГЮЙНМНДЮРЕКЭЯРБЮ ЮДЛХМХЯРПЮРХБМН-ОПЮБНБШУ ЯЮМЙЖХИ (БГШЯЙЮМХИ). оЕПЕВЕМЭ ЩЙНКНЦХВЕЯЙХУ О …
Промышленные технологии нейтрализации жидких отходов
Проведение мероприятий химической очистки жидких отходов методом нейтрализации связана с выравниванием необходимого показателя уровня кислотности определенного объема сточных вод. Основными технологическими процессами, задействованными в нейтрализации, выступают:
- определение уровня загрязнений химическими соединениями стоков;
- расчет дозировки химических реагентов, необходимых для нейтрализации;
- осветление воды до необходимого уровня норм для жидких отходов.
Подбор оборудования средств очистки, его расположение, подключение и работа зависит, прежде всего, от уровня загрязнения и необходимых объемов очистки сбросов.
В отдельных случаях для этого достаточно мобильных установок химической очистки, обеспечивающих очистку и нейтрализацию относительно небольшого количества жидкости из накопителя предприятия. А в отдельных случаях требуется применение постояннодействующей установки химической очистки и нейтрализации.
Основным видом технологического оборудования для таких станций выступает установки проточной очистки или контактного типа. Обе установки позволяют обеспечить:
- контроль уровня загрязнения;
- возможность использования в технологии схемы взаимной нейтрализации кислотного и щелочного компонентов;
- возможность использования естественного процесса нейтрализации в технологических водоемах.
Технологические схемы химической очистки методом нейтрализации должны обеспечивать возможность изъятия или удаления из резервуаров очистки твердых, нерастворимых частиц осадка.
Вторым важным моментом работы очистительных установок выступает возможность своевременной корректировки необходимого количества и концентрации реагентов для реакции, в зависимости от уровня загрязнения.
Обычно в технологическом цикле применяется оборудование, имеющее несколько накопительных резервуаров, позволяющих обеспечить своевременный прием, хранение, смешивание и сброс стоков, доведенных до необходимой кондиции.
Соли, образующиеся в процессе реакции
В процессе нейтрализации образуются соли с различными показателями растворимости. Этот фактор нужно учитывать для установления остаточной их концентрации в жидкости и объемов осадка.
| Растворы некоторых солей | ||||
| Соли | Растворимость в г на 1 л воды при температуре в град | |||
| 0 | 10 | 20 | 30 | |
| Сернокислый натрий, гидрат | 50 | 90 | 194 | 408 |
| Азотнокислый натрий | 730 | 800 | 880 | 960 |
| Углекислый натрий | 70 | 125 | 215 | 388 |
| Хлористый натрий | 357 | 358 | 360 | 363 |
| Сернокислый кальций (гипс) | 1,76 | 1,93 | 2,03 | 2,1 |
| Азотнокислый кальций, гидрат | 1021 | 1153 | 1293 | 1526 |
| Хлористый кальций | 595 | 650 | 745 | 1020 |
| Углекислый кальций | практически не растворим (1,45*10-2 при t=25°) | |||
| Углекислый магний | труднорастворим | |||
| Сернокислый магний, гидрат | — | 309 | 355 | 408 |
Суммарный объем солей, образующийся при нейтрализации 1 грамма кислоты, приведен в таблице ниже:
| Количество образующихся солей и углекислот при нейтрализации серной, соляной и азотной кислоты | ||||||
| Кислоты | Соли и CO2 | Растворимость в г на 1 л воды при температуре в град | ||||
| Ca(OH)2 | CaCO3 | NaOH | HCO3¯ | CaMg(CO3)2 | ||
| Серная | CaSO4 | 1,39 | 1,39 | — | — | 0,695 |
| Na2SO4 | — | — | 1,45 | — | — | |
| MgSO4 | — | — | — | — | 0,612 | |
| CO2 | — | 0,45 | — | 0,9 | 0,45 | |
| Соляная | CaCl2 | 1,53 | 1,53 | — | — | 0,775 |
| NaCl | — | — | 1,61 | — | — | |
| MgCl2 | — | — | — | — | 0,662 | |
| CO2 | — | 0,61 | — | 1,22 | 0,61 | |
| Азотная | Ca(NO3)2 | 1,3 | 1,3 | — | — | 0,65 |
| NaNO3 | — | — | 1,25 | — | — | |
| Mg(NO3)2 | — | — | — | — | 0,588 | |
| CO2 | — | 0,35 | — | 0,7 | 0,35 | |
Химическая нейтрализация стоков смешиванием кислотной и щелочной составляющих
Использование метода нейтрализации стоков путем смешивания кислотных и щелочных составляющих позволяет, проводить контролируемую реакцию нейтрализации без использования дополнительных реагентов и химикатов. Контроль количества сбрасываемых сточных вод кислотного и щелочного составов позволяет своевременно проводить операции по аккумулированию обеих составляющих и дозирование при смешивании. Обычно для непрерывной работы очистных сооружений такого вида используется суточный объем сбросов. Каждый из видов отходов проверяется и в случае необходимости доводится до необходимой концентрации путем добавления объема воды или определения объема пропорции для реакции очистки. Непосредственно на установке очистки это проводится в накопительных и регулирующих резервуарах станции. Использование данного метода требует правильного химического анализа составляющих кислотной и щелочной составляющей, проведение залповой или многоступенчатой реакции нейтрализации. Для небольших предприятий использование такого метода может быть проведено как в локальных очистительных сооружениях цеха или участка, так и при помощи очистных предприятия в целом.
Очистка при помощи добавления реагентов
Метод очистки жидких отходов реагентами применяется в основном для очистки вод содержащих большое количество загрязнений одного вида, когда нормальное соотношение щелочной и кислотной составляющей в воде значительно в одну из сторон.
Чаще всего это необходимо когда загрязнение имеет ярко выраженный вид и очистка методом смешивания результатов не дает или же попросту из-за повышенной концентрации нерациональна. Единственным и наиболее надежным методом нейтрализации в таком случае выступает метод добавления реагентов – химикатов, вступающих в химическую реакцию.
В современных технологиях такой метод чаще всего используется для кислых сточных вод. Самым простым и эффективным методом нейтрализации кислоты обычно выступает использование местных химикатов и материалов. Простота и эффективность метода заключается в том, что отходы, например, доменного производства отлично нейтрализуют загрязнение серной кислотой, а шлак с тепловых электростанций и централей часто используется для добавления в резервуары с кислотными сбросами.
Использование местных материалов позволяет значительно удешевить процесс очистки, ведь шлак, мел, известняк, доломитовые породы отлично нейтрализуют большое количество сильнозагрязненных стоков.
Отходы доменного производства и шлак с тепловых электростанций и централей не требует дополнительной подготовки, кроме измельчения, пористая структура и наличие в составе многих соединений кальция, кремния и магния позволяют применять материалы без предварительной обработки.
Мел, известняк и доломит, используемые в качестве реагентов, в обязательном порядке проходят подготовку и измельчение. Кроме того, для очистки в некоторых технологических циклах используется подготовка жидких реагентов, например, с использованием извести и аммиачного раствора воды. В дальнейшем, аммиачная составляющая отлично помогает при процессе биологической очистки воды.
Метод окисления сточных вод
Метод окисления сточных вод дает возможность получать безопасные по своим характеристикам токсичности сточных вод в опасных химических производствах. Чаще всего окисление используется для получения стоков, которые не требуют дальнейшего извлечения твердых частиц, и могут быть сброшены в общую систему канализации. В качестве добавок используются окислители на основе хлора, это сегодня самый популярный материал для очистки.
Материалы на основе хлора, натрия и кальция озон и пероксид водорода используются в многоступенчатой технологии очистки стоков, при которой каждый новый этап позволяет значительно снижать токсичность, связывая опасные токсические вещества в нерастворимые соединения.
Установки окисления, имеющие многоступенчатые системы очистки делают этот процесс относительно безопасным, но применение таких токсичных окислителей, как хлор постепенно вытесняется более безопасными, но не менее эффективными методами окисления стоков.
Физическая фильтрация
Физические способы фильтрации помогают удалить из стоков большинство видов химических загрязнителей и патогенных микроорганизмов.
Магнитная обработка
Магнитное воздействие активизирует процессы кристаллизации солей, образующих накипь. При такой обработке в стоках снижается уровень ионов магния и кальция. Эти вещества выпадают в осадок. В прошедших такую очистку стоках уменьшено содержание органических соединений, в т.ч. парафинов.
Схема очистки стоков с помощью магнитного воздействия.
Электромагнитная обработка
При простой магнитной обработке примеси из воды оседают примерно сутки. Затем этот процесс прекращается. При электромагнитной фильтрации очистка продолжается до 3-5 суток.
Ультразвуковая и ультрафиолетовая обработка
Эти методы помогают устранить бактерии, грибки и других вредоносных микроорганизмов.
Под воздействием ультразвука в стоках образуется много маленьких пузырей, в которых находится разогретый газ. Когда эти элементы лопаются, возникает сильнейший перепад давления, уничтожающий клеточную оболочку микробов.
Воздействие ультрафиолета хорошо обеззараживает воду. Интенсивные лучи проникают внутрь оболочки микроорганизмов, разрушая ДНК. После такого воздействия патогенная микрофлора перестает размножаться и быстро погибает.
Метод обработки сточных вод с помощью ультразвука и ультрафиолета.
Ионизирующее облучение
Воздействие на стоки ионами нейтрализует большинство разновидностей токсинов и ядов. Кроме того, этот метод помогает подавить активность патогенных микроорганизмов. При такой обработке удается устранить до 99% ядовитых примесей.
