Хімічні методи очистки стічних вод
Характеристика стічних вод окремих виробництв. Призначення та класифікація хімічних методів очистки стічних вод. Вибір окислювачів та відновників для очистки стічних вод. Метод нейтралізації, відновлення, окиснення та осадження. Розрахунок дози реагенту.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 16.09.2010 |
| Размер файла | 841,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ТЕХНОЛОГІЧНА ВОДА ТА СТІЧНІ ВОДИ
1.1 Характеристика стічних вод окремих виробництв
1.2 Основні методи очистки стічних вод
1.3 Вибір методу очистки стічних вод
РОЗДІЛ 2. Хімічні методи очистки стічних вод
2.1 Призначення хімічних методів очистки
2.2 Класифікація хімічних методів очистки стічних вод
2.3 Метод нейтралізації
2.4 Методи відновлення, окиснення
2.5 Метод осадження
РОЗДІЛ 3. РЕАКЦІЇ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ В ОЧИСТЦІ СТІЧНИХ ВОД
3.1 Нейтралізація змішуванням
3.2 Реагентна нейтралізація. Розрахунок дози реагенту
3.3 Нейтралізація кислими газами
3.4 «Суха» нейтралізація
РОЗДІЛ 4. МЕТОДИ ВІДНОВЛЕННЯ-ОКИСЛЕННЯ
4.1 Вибір окислювачів та відновників для очистки стічних вод
4.2 Очистка стічних вод від ціанідів
4.3 Очистка стічних вод від Сr (VІ)
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
Вода - найцінніший природний ресурс. Вона відіграє виняткову роль у процесах обміну речовин, що складають основу життя. Величезне значення вода має в промисловому і сільськогосподарському виробництві. Загальновідома необхідність її для побутових потреб людини, усіх рослин і тварин.
Ріст міст, бурхливий розвиток промисловості, інтенсифікація сільського господарства, значне розширення площ зрошуваних земель, поліпшення культурно-побутових умов і ряд інших факторів усе більше ускладнює проблеми забезпечення водою.
Багато води споживають хімічна і целюлозно-паперова промисловість, чорна і кольорова металургія. Розвиток енергетики також приводить до різкого збільшення потреби у воді. Значна кількість води витрачається для потреб галузі тваринництва, а також на побутові потреби населення.
Вибір оптимальних технологічних схем очищення води - досить складна задача, яка обумовлена переважно різноманіттям домішок, що знаходяться у воді, і високим вимогами, які ставляться до якості очищення води. При виборі способу очищення домішок враховують не тільки їхній склад у стічних водах, але і вимоги, яким повинні задовольняти очищені води: при скиданні у водойму - ГДС (гранично припустимі скиди) і ГДК (гранично припустимі концентрації речовин), а при використанні очищених стічних вод у виробництві - ті вимоги, що необхідні для здійснення конкретних технологічних процесів.
Мета роботи: проаналізувати ефективність використання хімічних методів очистки стічних вод на підприємствах.
Завдання роботи:
1) Дати характеристику стічним водам.
2) Охарактеризувати основні методи хімічної очистки стічних вод.
3) З'ясувати особливості використання реакцій нейтралізації в очистці стічних вод та провести розрахунки необхідної дози реагенту для нейтралізації кислих стоків, що містять важкі метали.
4) Встановити можливості застосування методів відновлення-окислення при очистці стічних вод.
Предмет дослідження - процеси методів хімічної очистки стічних вод.
Об`єкт дослідження - хімічні методи очистки стічних вод.
РОЗДІЛ 1. ТЕХНОЛОГІЧНА ВОДА ТА СТІЧНІ ВОДИ
1.1 Характеристика стічних вод окремих виробництв
Вода в промисловості використовується для випуску продукції, як теплоносій (охолодження нагрітих у процесі виробничих операцій агрегатів, механізмів, інструменту), як поглинач і засіб транспортування, як розчинник, для змішаного використання. Значна кількість води використовується як складова частина промислової продукції, для підтримання необхідних санітарно-гігієнічних умов у виробничих приміщеннях і на території підприємств, для задоволення потреб працюючого персоналу, для створення резервів при гасінні пожеж тощо.
Стічні води - будь-які води й атмосферні опади, що відводяться у водойми з територій промислових підприємств і населених місць через систему каналізації або самопливом, властивості яких виявилися погіршеними в результаті діяльності людини.
Стічні води можуть бути класифіковані по наступних ознаках:
за джерелом походження:
- виробничі (промислові) стічні води (що утворюються в технологічних процесах при виробництві або видобутку корисних копалин), скидаються через систему промислової або загально-сплавної каналізації;
- побутові (господарсько-фекальні) стічні води (що утворюються в житлових приміщеннях, а також у побутових приміщеннях на виробництві, наприклад, душові кабіни, туалети), скидаються через систему господарсько-побутової або загально-сплавної каналізації;
- атмосферні стічні води (поділяються на дощовому і поталі, тобто, що утворяться при таненні снігу, льоду, граду), скидаються як правило, через систему зливової каналізації.
Виробничі стічні води, на відміну від атмосферних і побутових, не мають постійного складу і можуть бути розділені:
1) за складом переважаючих забруднювачів на:
- забруднені по перевазі мінеральними домішками;
- забруднені по перевазі органічними домішками;
- забруднені як мінеральними, так і органічними домішками;
2) по концентрації забруднюючих речовин:
- зі вмістом домішок 1 - 500 мг/л;
- зі вмістом домішок 500 - 5000 мг/л;
- зі вмістом домішок 5000 - 30000 мг/л;
- зі вмістом домішок більш 30000 мг/л;
3) за властивостями забруднювачів;
4) за кислотністю:
- неагресивні (pН 6,5 - 8)
- слабоагресивні(слаболужні - pН 8 - 9 і слабокислі- pН 6 - 6,5);
- сильноагресивні (сильнолужні - pН > 9 і сильнокислі - pН < 6);
5) за токсичною дією і дією забруднювачів на водні об'єкти:
- утримуючі речовини, що впливають на загально-санітарний стан водойми (напр., на швидкість процесів самоочищення);
- утримуючі речовини, що змінюють, органолептичні властивості, (смак, запахи та ін.);
- утримуючі речовини, токсичні для людини, тварин і рослин, що живуть у водоймах.
Згідно з класифікацією, запропонованою Л. А. Кульським, забруднюючі речовини за їх фазово-дисперсним станом і відношенням до дисперсійного середовища поділяють на чотири групи:
- нерозчинні у воді зависі (суспензії - глина у воді і т. і., емульсії - масла у воді), а також бактерії та планктон. Розмір їх часточок становить 10-3-10-7 м (100 нм). Вони кінетично нестійкі і підтримуються у завислому стані динамічними силами водяного потоку. В стані спокою зависі осідають. Але бувають і стійкі суспензії. емульсії, що довго не руйнуються [8].
- гідрофільні й гідрофобні мінеральні та органо-мінеральні колоїдні часточки ґрунтів, недисоційовані і нерозчинні форми високомолекулярних гумусових речовин, детергенти та інші речовини. До цієї групи належать також віруси і мікроорганізми, які за своїми розмірами близькі до колоїдних часточок. Розміри дисперсних часток знаходяться в межах 10-7--10-9 м (1...100 нм). Кінетична стійкість гідрофобних домішок характеризується співвідношенням сил гравітаційного поля і броунівського руху. Агрегативна стійкість їх зумовлена електростатичним станом міжфазної поверхні і утворенням на поверхні частинок стабілізувальних шарів (гідратних оболонок, адсорбованих катіонів і аніонів). Сюди ж відносяться високомолекулярні сполуки.
- молекулярно-розчинні сполуки розміром менш ніж 10-9 м (1 нм). До неї відносять розчинені гази, органічні речовини біологічного походження та інші домішки, що можуть міститися в складі промислових і господарсько-побутових стоків (частіше - низькомолекулярні сполуки органічної природи). У водному середовищі можливий перебіг двох процесів: сполучення різнорідних молекул з Н2О (гідратація) і сполучення однорідних молекул (асоціація). Молекулярно-розчинні речовини здатні за рахунок водневих зв'язків утворювати з водою неміцні сполуки, що існують лише в розчині. Велике значення ці зв'язки мають також при асоціації молекул розчиненої речовини. Необхідною умовою їх виникнення є достатня полярність валентних зв'язків у вихідних речовин.
- електроліти - речовини з іонним або сильно полярним ковалентним зв'язком, які під впливом полярних молекул води дисоціюють на іони. Кристалічні структури цих речовин руйнуються переважно в результаті процесу гідратації.
Для кожної групи домішок можна виділити деякі специфічні фізико-хімічні методи контролю їх вмісту. При цьому враховують розмір часток, рухливість в електричному полі, взаємодію зі світловим випромінюванням, кінетичну нестійкість системи “вода - домішка” та інші особливості [8].
У складі стічних вод виділяють дві основних групи забруднювачів - консервативні, тобто такі, які важко вступають у хімічні реакції і практично не піддаються біологічному розкладанню (прикладами таких забруднювачів можуть бути солі важких металів, феноли, пестициди) і неконсервативні, тобто такі, котрі можуть у т.ч. піддаватися процесам самоочищення водойм.
До складу стічних вод входять як неорганічні (частки ґрунту, руди і порожньої породи, шлаку, неорганічні солі, кислоти, луги) так і органічні (нафтопродукти, органічні кислоти), у тому числі біологічні об'єкти (грибки, бактерії, дріжджі, у т.ч. хвороботворні) (таблиця 1.1.).
Таблиця 1.1.
Фізико-хімічні показники стічних вод деяких промислових підприємств
|
Показник |
Металур-гійний комбінат |
Фабрика первинної переробки вовни |
Гідроліз-ний завод |
Спирт-крохмаль-ний завод |
Фарбувально-оздоблюва-льна фабрика |
|
|
Вміст, мг/л |
||||||
|
щільного залишку |
600 |
33500 |
8600 |
1400 |
1200 |
|
|
зважених речовин |
500 |
28000 |
950 |
470 |
170 |
|
|
азоту амонійного |
210 |
150 |
45 |
12 |
||
|
фосфатів |
40 |
15 |
1 |
|||
|
нафтопродуктів |
40 |
|||||
|
жирів |
7800 |
|||||
|
ПАР |
100 |
|||||
|
фурфуролу |
50 |
|||||
|
Інтенсивність забарвлення при розведенні, мг/л |
1:150 |
|||||
|
БПК5 |
6300 |
2400 |
360 |
200 |
||
|
БПКповн |
17800 |
3300 |
580 |
250 |
||
|
ХПК |
50 |
44000 |
4900 |
830 |
600 |
|
|
рН |
8 |
9,5 |
5,5 |
7,2 |
9 |
1.2 Основні методи очистки стічних вод
Очистка стічних вод - це руйнування або видалення з них визначених речовин, знезаражування і видалення патогенних організмів.
За рядом особливих принципів методи очистки стічних вод можна розділити на наступні основні групи:
1. Механічні. Вони засновані на процедурах проціджування, фільтрування, відстоювання, інерційного поділу. Дозволяють відокремити нерозчинні домішки. По вартості механічні методи очищення відносяться до одних з найдешевших методів.
2. Хімічні. Застосовуються для виділення зі стічних вод розчинних неорганічних домішок. При обробці стічних вод реагентами відбувається їхня нейтралізація, знебарвлення і знезаражування. У процесі хімічного очищення може накопичуватися досить велика кількість осаду.
3. Фізико-хімічні. При цьому використовуються процеси коагуляції, окислювання, сорбції, екстракції, електролізу, іонообмінного очищення, зворотного осмосу. Це високопродуктивний спосіб очищення, що відрізняється високою вартістю. Дозволяє очистити стічні води від дрібно- і грубодисперсних часток, а також розчинених з'єднань.
4. Біологічні. В основі цих методів лежить використання мікроорганізмів, що поглинають забруднювачі стічних вод. Застосовуються біофільтри з тонкою бактеріальною плівкою, біологічні ставки з їхніми мікроорганізмами, що населяють, аеротенки з активним мулом з бактерій і мікроорганізмів.
Аналіз літературних джерел показав, що більшість вчених всі методи очистки поділяють всетаки на три основні групи - механічні і механо-хімічні, хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (рис. 1.1).
Часто застосовуються комбіновані методи, які передбачають використання на декількох етапах різні методи очищення. Застосування того або іншого методу залежить від концентрації і шкідливості домішок.
У залежності від того, чи вилучаються компоненти забруднюючих речовин зі стічних вод, усі методи очищення можна розділити на регенеративні і деструктивні [6].
Систематизація забруднювальних домішок на основі їх дисперсного стану та фізико-хімічних властивостей дає змогу згрупувати всі способи очистки також у чотири групи, як і власне домішки. Вихідні положення цього принципу можна сформулювати так: 1) фазово-дисперсний стан домішок води зумовлює їх поведінку в процесі очистки; 2) кожному фазово-дисперсному стану забруднювальних домішок відповідає сукупність методів, що дає змогу досягти необхідних якісних показників очищеної води шляхом зміни цього стану або без зміни його.
1.3 Вибір методу очистки стічних вод
Вибір методу залежить від: обсягу, концентрації, режиму надходження стічних вод та від наявності і вартості реагентів.
Для приготування зі стічних вод технічної води або забезпечення умов скидання очищених стічних вод водойм велике значення має техніко-економічна оцінка способів підготовки води. Економічну перевагу мають, як правило, замкнуті системи водовикористання. Однак процес заміни сучасних виробництв безвідходними, у тому числі і з цілком замкнутою системою водовикористання, досить тривалий.
Тому частина очищених стічних вод скидають у водойми. У цих випадках необхідно дотримуватись встановлених нормативів для відносної концентрації шкідливих речовин в очищених стічних водах.
Застосовувані схеми очищення повинні забезпечувати максимальне використання очищених вод в основних технологічних процесах і мінімальне їхнє скидання у відкриті водойми. При широкому впровадженні оборотних систем існують додаткові резерви по скороченню витрати свіжої води і зменшенню скидання стічних вод у відкриті водойми (удосконалювання технологічних процесів, підвищення ефективності очищення стічних вод). Стічні води є чистими, якщо їхнє відведення у водні об'єкти не приводить до порушення норм якості води в контрольованому створі або пункті водовикористання.
В основу технології очистки води від домішок кожної групи закладені процеси, що відбуваються під дією сил, які найефективніше впливають на дану дисперсну систему.
Так, для видалення гетерофазних домішок застосовуються такі процеси: механічне розділення в гравітаційному полі або під дією відцентрових сил, а також фільтрування крізь пористі матеріали й дрібну сітку; адгезія на високодисперсних і зернистих матеріалах, а також гідроксидах алюмінію або заліза і глинистих мінералах; агрегація флокулянтами; флотація домішок тощо; для патогенних організмів - бактерицидна дія. При цьому комплекс очисних споруд включає відстоювання, фільтрування, мікропроціджування, центрифугування та безреагентну флотацію.
Проціджування використовують для попереднього очистки води з метою вилучення механічних домішок значного розміру.
Спливанням очищають стічні води від нафтопродуктів у нафтовловлювачах, від жиру -- в жировловлювачах. З цією метою можна також використовувати флотатори і пристрої для диспергування повітря, флотацію із застосуванням реагентів.
Відстоювання використовують для вилучення зі стічних вод завислих грубодисперсних домішок, наприклад глинистих часточок, концентрацією до 500 мг/л, які можуть мати кольоровість 50 град. Для цього використовують відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні та радіальні. Великі горизонтальні відстійники будують із залізобетону завдовжки до 36 м, шириною від 6 до 18 м і глибиною до 5 м. Радіальні відстійники мають діаметр від 18 до 60 м і глибину до 6 м. Тривалість відстоювання становить близько 1,5 год. Горизонтальні відстійники застосовують у разі витрати стічних вод, до 20 тис. м3 на добу, радіальні - понад 20 тис. м3.
Для видалення завислих забруднювальних речовин концентрацією до 50 мг/л, які мають кольоровість до 50 град, використовують паперові фільтри. Попередні фільтри застосовують для видалення завислих домішок концентрацією до 1000 мг/л і кольоровістю до 50 град. Планктон за вмістом понад 1000 кл/см3 і зависі видаляють за допомогою мікрофільтрів. Для видалення грубодисперсних домішок застосовують безперервно діючі центрифуги та гідроциклони.
Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем (суспензій) за допомогою пористих перегородок і шарів, які затримують одну (тверду) фазу цих систем і пропускають іншу (рідку). Апарат, у якому здійснюють цей процес, називають фільтром. По різні боки перегородки створюють різницю тиску, під дією якої здійснюється транспортування рідини крізь перегородку і затримання осаду на ній. Цей процес розділення суспензій називають фільтруванням із затриманням осаду. В тому разі, якщо тверді часточки проникають у пори фільтрувальної перегородки, затримуючись у них і утворюючи осад, називають фільтруванням із закупорюванням пор.
Під час фільтрування стічних вод, що містять завислі речовини, крізь шар допоміжних матеріалів (пісок, діатоміт, деревне борошно та ін.) завислі речовини можуть відкладатися на поверхні фільтрувального шару (плівкове фільтрування) або в порах фільтрувального шару, а також можливе одночасне утворення плівки та відкладання завислих речовин у порах фільтрувального шару. Залежно від швидкості фільтрування зернисті фільтри поділяють на повільні (0,1 - 0,2 м3/год), швидкі (5,5 - 15 м3/год) і надшвидкі (понад 25 м3/год). За розміром зерен розрізняють фільтри дрібнозернисті (повільні фільтри з розміром зерен верхнього шару піску 0,5 - 0,8 мм) і крупнозернисті (попередні фільтри з розміром верхнього шару піску 1 - 2 мм). Фільтри, завантажені однорідним шаром фільтрувального матеріалу, називають одношаровими. Фільтри, завантажені неоднорідним, за щільністю й розміром зерен, фільтрувальним матеріалом, називають багатошаровими.
Центрифугуванням очищають стічну воду від домішок з застосуванням відцентрових сил.
Флотація ґрунтується на різній змочуваності мінералів (домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням на поверхні води шару піни з вилученими домішками. Оптимальні розміри домішок становлять 10-5 - 10-3 м. Тонкодисперсні часточки розміром менш як 5 - 10 мкм флотуються дуже важко, тому їх необхідно попередньо укрупняти, наприклад, за допомогою коагуляції або флокуляції. Флотаційне очищення стічних вод здійснюють в апаратах двох типів, які відрізняються способом диспергування повітря: турбіною насосного типу і напірною флотацією з додаванням коагулянту. В установках першого типу повітря розпилюється біля дна. Бульбашки спливають і виносять із собою домішки забруднень. Піну із забрудненнями знімають з поверхні. В установках напірного типу аерація води здійснюється під тиском. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульгованих речовин, а також від окремих іонів розчинених речовин [23].
Адсорбцію на високодисперсних і зернистих матеріалах, а також на гідроксидах алюмінію й заліза застосовують під час фільтрування крізь намивний шар допоміжної речовини для видалення зі стічних вод тонко-дисперсних завислих сполук заліза і магнію (за потреби глибокого їх видалення). Для цього використовують діатомітові та інші намивні фільтри. Завислі речовини з вмістом до 150 мг/л і кольоровістю до 150 град видаляють фільтруванням з використанням явища контактної коагуляції та застосуванням установок для приготування й дозування розчинів реагентів, контактних освітлювачів або контактних фільтрів. Патогенні бактерії та спори видаляють обробкою високодисперсними глинистими мінералами з наступним відстоюванням та фільтруванням. Для здійснення цих процесів застосовують установки для приготування і дозування суспензії глинистих мінералів, змішувачі, відстійники та фільтри. Під час обробки води коагулянтами з наступним видаленням зависших речовин відстоюванням і фільтруванням очищають стічні води з необмеженою кількістю й кольоровістю завислих речовин, а також від патогенних бактерій і спор. Для цього використовують установки для приготування й дозування розчинів реагентів, змішувачі, камери утворення пластівців, освітлювачі або відстійники та фільтри.
Видалення домішок колоїдно-розчинних, високомолекулярних речовин тощо здійснюють із застосуванням діалізу, ультрафільтрації, окислення хлором і озоном, коагуляції колоїдних домішок, адсорбції на гідроксидах алюмінію або заліза, на високодисперсних глинистих матеріалах, а також електрофорезу та електродіалізу. Для видалення завислих колоїдно-дисперсних речовин застосовують ультрафільтрацію крізь крупнопористі мембрани. При видаленні колоїдних і високомолекулярних сполук, що зумовлюють окислюваність і кольоровість води (35-- 200 град), а також забруднення її вірусами, здійснюють окиснення хлором, озоном та іншими сполуками із застосуванням хлораторних і озонаторних установок.
Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувану воду незначної кількості електролітів -- Аl2(SО4)3, FеSO4 та деяких інших сполук, які називають коагулянтами. Фізико-хімічна суть цього процесу в спрощеному вигляді полягає в тому, що коагулянт, гідролізуючись, утворює позитивно заряджені аквагідроксокомплекси алюмінію та заліза, які адсорбуються на поверхні негативно заряджених колоїдних домішок і нейтралізують їхній заряд. Чим більший заряд аквагідроксокомплексів, утворених під час гідролізу коагулянтів, тим менші їх витрати на коагуляцію. В результаті збільшення розмірів часточок під час адсорбції вони осідають у відстійниках під дією сили гравітації. Одночасно йде процес адсорбції на поверхні осаду домішок органічних забарвлених речовин, внаслідок чого вода знебарвлюється.
Адсорбцію застосовують переважно для видалення з води органічних сполук.
Виділення з води молекулярно-розчинних домішок і газів здійснюють десорбцією газів і відгонкою летких органічних сполук (феноли та ін.) у процесі аерації з використанням розбризкувальних басейнів, аераторів і дегазаторів різних типів. Для цього використовують також евапорацію паро-циркуляційним методом або азеотропну відгонку. Доочищення від H2S (0,3 - 0,5 мг/л), а також від летких органічних сполук після аерації, здійснюють окисненням із застосуванням хлору, озону, перманганату калію та інших окисників. За допомогою окиснення озоном можна очистити стічну воду від тетраетилсвинцю за наявності каталізатора - силікагелю.
Для видалення з води забруднювальних домішок електролітів (кислот, лугів, солей) застосовують зворотний осмос, трансформацію іонів у малорозчинні та малодисоційовані сполуки, сепарацію іонів при різних фазових станах води, фіксацію іонів на твердій фазі іонітів (іонний обмін), електродіаліз та вилучення іонів металів їх поглинанням та накопиченням мікробами.
Біохімічні методи очищення стічних вод застосовуються для повного вилучення з них органічних речовин. Біохімічні методи очищення застосовуються на підприємствах харчової промисловості, заводах, що виробляють синтетичний каучук, віскозний шовк і після міських очисних споруд.
Методи біохімічного очищення ґрунтуються на використанні діяльності різних мікроорганізмів. Серед них розрізняють аеробний процес, який здійснюється в присутності кисню, й анаеробний - без доступу кисню.
РОЗДІЛ 2 ХІМІЧНІ МЕТОДИ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ ВОД
2.1 Призначення хімічних методів очистки
Хімічні методи очищення ґрунтуються на проведенні різноманітних хімічних реакцій, які нейтралізують токсичні речовини, руйнують їх, переводять у газоподібний стан або осад. Наприклад, кислі стічні води металургійних та інших заводів нейтралізують, обробляючи вапном або фільтруючи через вапняк (СаСО3), магнезит (MgCO3), доломіт (MgCO3СаСО3) - так звана “суха” нейтралізація. За допомогою хімічних методів здійснюють пом'якшення води з видаленням солей твердості содово-вапняковим та фосфатним методами, видалення кольорових і важких металів, силіцію, заліза, магнію та ін. Щоб хімічні методи були рентабельні, треба додержувати двох головних умов: 1) зменшувати об'єми очищуваної води, збільшуючи за рахунок цього концентрації забруднюючих речовин; 2) утилізувати виділені сполуки.
2.2 Класифікація хімічних методів очистки стічних вод
Існує три методи: нейтралізація, окислювання, відновлення, осадження.
Найчастіше, усі ці методи зв'язані з витратою реагентів і тому досить дорогі.
Нейтралізація.
Стічні води, що містять кислоти і луги перед скиданням нейтралізують.
Існують наступні схеми нейтралізації:
1. Змішування кислих і лужних стічних вод;
2. Додавання регентів;
3. Фільтрування стічних вод через нейтралізуючі матеріали;
4. Абсорбція кислих газів лужними стічними водами;
5. Абсорбція аміаку кислими водами
6. Нейтралізацію змішування застосовують, коли на одному або близьких підприємствах утворяться і кислі і лужні стічні води.
7. При нейтралізації реагентами у випадку кислих вод використовуються луги, карбонати або водний розчин аміаку.
8. Для нейтралізації лужних вод використовуються мінеральні кислоти і кислі гази.
Окислення.
Тут за рахунок реакції окислювання забруднюючі речовини руйнуються і переводяться в нешкідливий стан. Як окислювач найчастіше використовується газоподібний або стиснений хлор, кисень повітря або озон.
Очищення окислюванням зв'язане з великою витратою реагентів і тому застосовуються в тих випадках, коли неможливо або недоцільно використовувати інші методи, наприклад, при очищенні з'єднань миш'яку і ціанових сполук.
Відновлення.
Застосовується, коли в розчині утримуються легко відновлюються речовини. Насамперед , іони важких металів, таких як хром, ртуть і інші. Так, наприклад, з'єднання ртуті відновлюються до металевої ртуті, що потім відстоюється або відфільтровується.
2.3 Метод нейтралізації
Стічні води, що містять мінеральні кислоти або луги, перед скиданням їх у водойми або перед використанням у технологічних процесах піддаються нейтралізації. Практично нейтральними вважаються води, що мають рН 6,5 - 8,5. Для нейтралізації кислих вод використовують луги, а лужних - кислоти. Нейтралізацію можна робити різним шляхом: змішуванням кислих і лужних стічних вод, додаванням реагентів, фільтруванням кислих вод через нейтралізуючі матеріали, абсорбцією кислих газів лужними водами або абсорбцією аміаку кислими водами. Вибір методу нейтралізації залежить від обсягу і концентрації стічних вод, від режиму їх надходження, наявності і вартості реагентів. У процесі нейтралізації можуть утворюватися осади, кількість яких залежить від концентрації і складу стічних вод, а також від виду і витрати використовуваних реагентів.
2.4 Методи відновлення, окиснення
Методи відновного очищення стічних вод застосовують у тих випадках, коли вони містять легко відновлювані речовини. Ці методи широко використовуються для видалення зі стічних вод сполук ртуті, хрому, миш'яку.
У процесі очищення неорганічні сполуки ртуті відновлюють до металевої ртуті з подальшим відділенням її від води відстоюванням, фільтруванням або флотацією. Органічні сполуки ртуті спочатку окисляють з руйнуванням сполук, потім катіони ртуті відновлюють до металевої ртуті. Для відновлення ртуті і її сполук запропоновано застосувати сульфід заліза, боргидрид натрію, гідросульфіт натрію, гидрозин, залізний порошок, сірководень, алюмінієву пудру й ін.
У процесі окислення токсичні забруднення, що містяться в стічних водах, у результаті хімічних реакцій переводяться в менш токсичні з наступним видаленням їх з води. Очищення окислювачами пов'язане з великою витратою реагентів, тому методи окислювання застосовуються в тих випадках, коли речовини, що забруднюють стічні води, недоцільно або не можна вилучити іншими способами. Наприклад, очищення від ціаністих сполук, розчинених сполук миш'яку та ін.
Кисень повітря використовують при очищенні води від заліза для окислення сполук двовалентного заліза в тривалентне з наступним відділенням від води гідроокису заліза [23]. Реакція окислення у водному розчині протікає за схемою:
4Fe2+ + О2 + 2Н2О = 4Fe3+ + 4OH- (2.1)
Fe3++ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ (2.2)
Окисленя проводять при аеруванні повітря через стічну воду у вежах з хордовою насадкою. Гідроокис заліза, що утвориться, відстоюється в контактному резервуарі, а потім його відфільтровують. Використання колон з кусковою насадкою або кільцями Рашига недоцільно, тому що відбувається заростання насадки. Можливий процес спрощеної аерації. У цьому випадку над поверхнею фільтра розприскують воду, що у вигляді крапель падає на поверхню фільтруючого завантаження. При контакті крапель води з повітрям відбувається окислення заліза.
Окислювання піролюзитом проводять фільтрацією стічної води через цей матеріал або в апаратах з мішалкою. Піролюзит є природним матеріалом, що складається в основному з двоокису марганцю. Він широко використовується для окислювання тривалентного миш'яку в пятивалентний:
Н3АsО3 + МnО2 + Н2SО4 = Н3АsО4 + МnSО4 + Н2О (2.3)
Підвищення температури сприяє збільшенню ступеня окислення. Оптимальний режим окислення наступний: витрата МnО2 - чотириразовий в порівнянні зі стехіометричним, кислотність води, температура води 70 - 80 °С.
Окислювання озоном дозволяє одночасно забезпечити знебарвлення води, усунення присмаків і запахів і знезаражування. Озонуванням можна очищати стічні води від фенолів, нафтопродуктів, сірководню, сполук миш'яку, ПАВ, ціанідів, барвників, канцерогенних ароматичних вуглеводнів, пестицидів і ін.
Озон - газ блідо-фіолетового кольору. У природі знаходиться у верхніх шарах атмосфери. При температурі -111,9°С озон перетворюється в нестійку рідину темно-синього кольору. Чистий озон вибухонебезпечний, тому що при його розкладанні вивільняється значна кількість тепла; дуже токсичний. Максимальна припустима концентрація в повітрі робочої зони дорівнює 0,0001 мг/м3. Знезаражуюча дія озону основана на високій окисній здатності, обумовлене легкістю віддачі ним активного атома кисню (О3 = О2+О). Озон окисляє всі метали, крім золота, перетворюючи їх в окисли.
У водному розчині озон дисоціює швидше, ніж у повітрі; дуже швидко дисоціює у слаболужних розчинах. У кислотних розчинах озон виявляє велику стійкість. У чистому сухому повітрі він розкладається дуже повільно. При обробці води озоном відбувається розкладання органічних речовин і знезараження води; бактерії гинуть у кілька тисяч разів швидше, ніж при обробці води хлором. Розчинність озону у воді залежить від рН і вмісту у воді розчинених речовин. Невеликий вміст кислот та нейтральних солей збільшує розчинність озону у воді. Присутність лугів знижує розчинність О3.
Дія озону в процесах окислення може відбуватися в трьох різних напрямках: безпосереднє окислення за участю одного атома кисню; приєднання цілої молекули озону до речовини, що окислюється, з утворенням озонідів; каталітичне посилення впливу кисню, присутнього в озонованому повітрі [8].
Озон подають у стічну воду у вигляді озоно-повітряної або озоно-кисневої суміші. Концентрація озону у суміші - близько 3%. Для посилення процесу окислення суміш диспергують у стічній воді на дрібні пухирці газу. Озонування являє собою процес абсорбції, супроводжуваний хімічною реакцією в рідкій фазі. Витрата озону, необхідного для окислення забруднень, може бути визначений за рівнянням массообміну:
М = ?'ж * F?ж (2.4)
де М - витрата озону, що переходить з газової фази в рідку, кг/с;
?'ж - коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі при протіканні в ній хімічної реакції, м/с;
F - поверхня контакту фаз; м2;
?ж - рушійна сила процесу, кг/м3.
Озон одержують з кисню повітря під дією електричного розряду в генераторах. Перед подачею повітря або чистого кисню в генератор його попередньо осушують, тому що зі збільшенням вологості повітря вихід озону зменшується. Витрата енергії на виробництво 1 кг озону з атмосферного повітря складає близько 18 квт*год; з кисню - близько 9 квт*год.
Для озонування промислових стічних вод використовують апарати різної конструкції. Можуть бути використані також барботажні, насадкові і тарілчасті колони.
Процес очищення значно, скорочується при спільному використанні ультразвуку й озону, ультрафіолетового опромінення й озону. Ультрафіолетове опромінення прискорює окислювання в 102-104 разів. Процес окислення можна розділити на дві стадії: фотохімічне порушення молекул під дією УФ-опромінення; окислення озоном. На першій стадії утворюються високоактивні у відношенні озону вільні радикали і сполуки з низькою молекулярною масою, які, поглинаючи світло, окисляються швидше, ніж вихідні.
2.5 Метод осадження
Коагуляція - це процес укрупнення дисперсних, часточок у результаті їх взаємодії й об'єднання в агрегати. В очищенні стічних вод її застосовують для прискорення процесу осадження тонкодисперсних домішок і емульгованих речовин. Коагуляція може відбуватися самочинно, під впливом хімічних і фізичних процесів. Однак у процесах очищення стічних вод коагуляція відбувається під впливом спеціальних речовин, що додаються до них - коагулянтів [9]. Коагулянти у воді утворюють пластівці гідратів окисів металів, що швидко осідають під дією сили тяжіння. Пластівці володіють здатністю уловлювати колоїдні і зважені частки й агрегувати їх. Тому що колоїдні часточки мають слабкий негативний заряд, а пластівці коагулянтів слабкий позитивний заряд, то між ними виникає взаємне тяжіння. Процес гідролізу коагулянтів і утворення пластівців відбувається на наступних стадіях:
Ме3+ + НОН = Ме(ОН)2+ + Н+
Ме(ОН)2++ НОН = Me(OH)22+ + H+
Me(OH)2+ + НОН = Ме(ОН)3 + Н+
Ме3+ + НОН = Ме(ОН)3v + 3Н+ (2.5)
Як коагулянти звичайно використовують солі алюмінію, заліза або їх суміші. Вибір коагулянту залежить від його складу, фізико-хімічних властивостей і вартості.
Як коагулянти використовуються наступні солі алюмінію: сульфат алюмінію Al2(SО4)3*18H2O; алюмінат натрію NaAlО2, оксихлорид алюмінію А13(ОН)5С1; квасці - алюмокалієві KAl(SO4)2*12H2О і аміачні NH4Al(SO4)2*12H2О. З цих сполук найбільш розповсюджений сульфат алюмінію, що ефективний в інтервалі значень рН 5 - 7,5. Він добре розчиняється у воді і має відносно низьку вартість. Його застосовують у сухому вигляді або в вигляді 50% -ного розчину. При коагулюванні сульфату алюмінію він взаємодіє з гідрокарбонатами, що містяться у воді:
Al2(SO4)3 + 3Са(НСО3)2 = 2А1(ОН)3v + 3СаSO4 + 2СО2 (2.6)
Алюмінат натрію застосовують у сухому вигляді або у ввигляді 45% розчину. Він є лужним реагентом, при рН 9,3 - 9,8 утворюються швидкоосаджувані пластівці. Для нейтралізації надлишкової лужності можна використовувати кислоти або димові гази, що містять СО2:
2NaAlO2 + СО2 + 3Н2О = 2А1(ОН)3 + Na2CO (2.7)
У більшості випадків використовують суміш NaAlO2+ Al2(SO4)3 у співвідношенні (10:1) -- (20:1):
6NaA1О2 + Al2(SO4)3+ 12Н2О = 8А1(ОН)3 + 3Na2SO4 (2.8)
Спільне вживання цих солей дає можливість підвищити ефект освітлення, збільшити щільність і швидкість осадження пластівців, розширити оптимальну область рН середовища.
Оксихлорид алюмінію має меншу кислотність і тому придатний для очищення слабколужних вод; через високий вміст у ньому водорозчинного алюмінію прискорюється утворення пластівців й осадження коагулюючої суспензії, наприклад за реакцією:
2А12(ОН)6С1 + Са(НСО3)2 = 4А1(ОН)3 + СаС12 + 2СО2 (2.8)
Із солей заліза як коагулянти використовують сульфати заліза Fe2(SO4)3*2H2O, Fe2(SO4)3*3H2O і FeSO4 * 7H2О, а також хлорне залізо FeCl3. Найбільше освітлення відбувається при використанні солей тривалентного заліза. Хлорне залізо застосовують у сухому вигляді або у вигляді 10-15%-них розчинів. Сульфати використовують у вигляді порошків. Доза коагулянту залежить від рН стічних вод. Для Fe3+ рН дорівнює 6 - 9, а для Fe2+ рН 9,5 і вище. Для підлужнення стічних вод використовують NaOH і Ca(OH)2. Утворення пластівців протікає за реакціями:
FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl (2.9)
Fe2(SO4)3 + 6Н2О = 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 (2.10)
При підлужненні
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3CaCl2 (2.11)
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 (2.12)
Солі заліза, як коагулянти, мають ряд переваг перед солями алюмінію: кращу дію виявляють при низьких температурах води; більш широка область оптимальних значень рН середовища; велика міцність і гідравлічна крупність пластівців; можливість використовувати для вод з більш широким діапазоном сольового складу; здатність усувати шкідливі запахи і присмаки, обумовлені присутністю сірководню. Однак є і недоліки: утворення при реакції катіонів заліза з деякими органічними сполуками сильно забарвлених розчинних комплексів; сильні кислотні властивості підсилюють корозію апаратури; менш розвинена поверхня пластівців [9].
При використанні сумішей Al2(SO4)3 і FeCl3 у співвідношеннях від 1:1 до 1:2 досягається кращий результат коагулювання, ніж при роздільному використанні реагентів. Відбувається прискорення осадження пластівців. Крім названих коагулянтів для обробки стічних вод можуть бути використані різні глини, алюмінійвмісні відходи виробництва, травлячі розчини, пасти, суміші, шлаки, що містять кремнекислоту.
Швидкість коагуляції залежить від концентрації електроліту. При низьких концентраціях електроліту ефективність зіткнень часток, тобто відношення кількості зіткнень, що закінчилися злипанням, до загальної кількості зіткнень, близька до нуля (?=0). По мірі зростання концентрації швидкість коагуляції збільшується, але не всі зіткнення ефективні - таку коагуляцію називають, повільною. При ? = 1 настає швидка коагуляція, при якій всі зіткнення часточок закінчуються утворенням агрегатів.
У полідисперсних системах коагуляція відбувається швидше, ніж у монодиоперсних, тому що великі частки при осіданні захоплюють за собою більш дрібні. Форма часточок також впливає на швидкість коагуляції; Наприклад, подовжені частки коагулюють швидше, ніж кулясті.
Розмір пластівців (у межах 0,5 - 3 мм) визначається співвідношенням між молекулярними силами, що утримують часточки разом, і гідродинамічними силами відриву, які намагаються зруйнувати агрегати [7].
Міцність пластівців залежить від гранулометричного складу часточок, що утворюються, і пластичності. Агломерати часточок неоднорідних за розміром міцніші, ніж однорідні. Унаслідок виділення газів з води, а також у результаті аерації і флотації відбувається газонасичення пластівців, що супроводжується зменшенням об'ємної маси пластівців і зменшенням швидкості осадження.
Флокуляція - це процес агрегації зважених часток при додаванні в стічну воду високомолекулярних сполук, названих флокулянтами. На відміну від коагуляції при флокуляції агрегація відбувається не тільки при безпосередньому контакті часточок, але й у результаті взаємодії молекул адсорбованного на часточках флокулянта.
Флокуляцію проводять для інтенсифікації процесу утворення пластівців гідроокисів алюмінію і заліза з метою підвищення швидкості їх осадження. Використання флокулянтів дозволяє знизити дози коагулянтів, зменшити тривалість процесу коагулювання і підвищити швидкість осадження утворених пластівців.
Для очищення стічних вод використовують природні і синтетичні флокулянти. До природних флокулянтів відносяться крохмаль, декстрин, ефіри, целюлози, ін. Активна кремінна кислота є найбільш розповсюдженим неорганічним флокулянтом. Із синтетичних органічних флокулянтів найбільше застосування в нашій країні одержав поліакриламід технічний (ПАА) і гідролізований (ГПАА). Технічний ПАА одержують при взаємодії акрилонітрилу із сірчаною кислотою з наступною полімеризацією акриламіду. Гідралізований поліакриламід одержують омиленням технічного ПАА лугом.
При виборі складу і дози флокулянта, враховують властивості його макромолекул і природу диспергированих часточок. Оптимальна доза ПАА для очищення промислових стічних вод коливається в межах 0,4 - 1 г/м3. ПАА діє в широкому діапазоні рН середовища. Однак швидкість осадження сфлокульованих пластівців при рН 9 зменшується [7].
Механізм дії флокулянтів оснований на наступних явищах: адсорбції молекул флокулянта на поверхні колоїдних частоток; ретикуляції (утворення сітчастої структури) молекул флокулята; злипанні колоїдних часточок за рахунок сил Ван-дер-Ваальса.
Процес очищення стічних вод коагуляцією і флокуляцією складається з наступних стадій: дозування і змішування реагентів зі стічною водою; утворення пластівців та їх осадження (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема установки для очищення вод коагуляцією: 1 - ємність для приготування розчинів; 2 - дозатор; 3 - змішувач; 4 - камера для утворення пластівців; 5 - відстійник.
Для змішання коагулянтів і флокулянтів з водою застосовують гідравлічні і механічні змішувачі. У гідравлічних змішувачах змішання відбувається внаслідок зміни напряму руху і швидкості потоку води. У механічних змішувачах - апаратах з мішалками процес перемішування повинен бути рівномірним і повільним, щоб часточки при зближенні утворювали пластівці, які не руйнувалися б при обертанні мішалки [23].
Після змішання стічних вод з реарентами вода направляється в камери. Вони служать для утворення пластівців коагулянтів. Використовують камери вихрові, з механічними мішалками, з перегородками. Утворення пластівців у камерах протікає повільно - за 10-30 хв.
Камера являє собою резервуар, розділений перегородками на ряд послідовно прохідних водою коридорів. Швидкість води в коридорах приймають 0,2 - 0,3 м/с (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Коагулятор-освітлювач: 1 - корпус; 2 - жолоб; 3 - отвір для видалення води; 4 - повітророзділювач; 5 - центральна труба; 6 - розподільні труби.
Стічна вода, змішана з коагулянтом по трубі надходить у повітророзділювач 4, де відокремлюється повітря. Потім вода рухається по центральній трубі 5 до розподільних труб 6, що закінчуються соплами для розподілу й обертання води в кільцевій зоні, куди вводиться флокулянт. Пластівці коагулянту утворюються в кільцевій зоні. Зважені частки з пластівцями осідають на дно і видаляються з апарату. Освітлена вода через отвір 3 попадає в жолоб 2, з якого віддаляється.
РОЗДІЛ 3 РЕАКЦІЇ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ В ОЧИСТЦІ СТІЧНИХ ВОД
3.1 Нейтралізація змішуванням
Цей вид нейтралізації може бути здійснений, або на одному підприємстві або на сусідніх підприємствах, які мають кислі і лужні води, не забруднені іншими компонентами. Змішування кислих і лужних вод проводиться в ємності (рис. 3.1) з мішалкою або без мішалки. В останньому випадку перемішування ведуть повітрям при його швидкості, у лінії подачі 20 - 40 м/с.
Рис. 3.1. Нейтралізатор змішування: 1 - ємність; 2 - розподільник повітря.
При змінній концентрації стічних вод у схемі передбачається установка посередника або здійснюється автоматичне регулювання подачі вод у камеру змішування. Розрахунок співвідношення стічних вод, що направляються в камеру змішування, проводиться за стехіометричним рівнянням.
3.2 Реагентна нейтралізація. Розрахунок дози реагенту
Для нейтралізації кислих вод можуть бути використані луги (NaOH, КОН), сода (Nа2СО3), аміачна вода (NH4OH), карбонати кальцію і магнію (СаСО3, MgCO3), доломить (CaCО3*MgCO3), цемент. Однак найбільш дешевим реагентом є вапняне молоко зі вмістом активного вапна Са(ОН)2 5 - 10%. Соду і їдкий натр варто використовувати, якщо вони є відходами виробництва. Іноді для нейтралізації застосовують різні відходи виробництва. Наприклад, шлаки сталеплавильного, феррохромового і доменного виробництв використовують для нейтралізації вод, що містять сірчану кислоту.
Реагенти вибирають у залежності від складу і концентрації кислої стічної води. При цьому враховують, чи буде в процесі утворюватися осад чи ні. Розрізняють три види кислотовмісних стічних вод:
1) води, що містять слабкі кислоти (Н2СО3, СН3СООН);
2) води, що містять сильні кислоти (НС1, HNO3). Для їхньої нейтралізації може бути використаний будь-який названий вище реагент. Солі цих кислот добре розчинні у воді;
3) води, що містять сірчану і сірчисту кислоту. Кальцієві солі цих кислот погано розчинні у воді і випадають в осад.
Вапно для нейтралізації вводиться у стічну воду у вигляді вапняного молока ("мокре" дозування) або у вигляді сухого порошку ("сухе" дозування). Схема установки для нейтралізації кислих вод вапняним молоком показана на рис. 3.2.
Рис. 3.2 Схема установки для нейтралізації кислих вод вапняним молоком: 1 - усереднювач; 2 - апарат для гасіння вапна; 3 - розчинні баки; 4 - дозатори; 5 - нейтралізатор; 6 - відстійник
Для гашення вапна використовують кульові млини мокрого помолу, у яких одночасно відбуваються тонке подрібнювання і гашення. Для змішування стічних вод з вапняним молоком застосовують гідравлічні змішувачі різних типів: дірчасті, решітчасті, вихрові, з механічними мішалками або барботажні з витратою повітря 5 - 10 м3/год на 1 м2 вільної поверхні.
При нейтралізації стічних вод, що містять сірчану кислоту, вапняним молоком - в осад виділяється гіпс CaSO4*H2О. Розчинність гіпсу мало змінюється з температурою. При переміщенні таких розчинів, відбувається відкладання гіпсу на стінках трубопроводів і їх забивання. Для усунення забивання трубопроводу необхідно промивати їх чистой водою або додавати в стічні води спеціальні пом`якшувачі, наприклад гексаметафосфат. Збільшення швидкості руху нейтралізованих вод сприяє зменшенню відкладень гіпсу на стінках трубопроводу.
Для нейтралізації лужних стічних вод використовують різні кислоти або кислі гази.
Розрахунок дози реагенту
Хімічне очищення стічних вод проводиться з метою вилучення розчинених речовин та завислих часток. Її проводять перед подачею стічних вод на біологічне очищення.
Нейтралізація - це хімічна реакція між двома речовинами, які мають властивості кислот і основ, яка веде к втраті характерних властивостей обох речовин. Така реакція здійснюється у стічних водах, які мають мінеральні кислота та луги. Нейтралізовані води повинні мати рН = 6,5 - 8,5.
Реагентну нейтралізацію виробничих стічних вод здійснюють на нейтралізаційних установках або станціях, котрі мають склади нейтралізаціних агентів, баки для готування робочих розчинів реагентів, дозатори робочих розчинів, нейтралізатори, відстійники, споруди для утилізації осадів, прилади для контролю за процесом нейтралізації.
Важливим параметром, який характеризує процес очищення стічних вод реагентною нейтралізацією, є доза реагенту, яка визначається з умови повної нейтралізації в стічних водах кислот та лугів і приймається не більше 10% від розрахованої. На сьогоднішній день існують норми витрачання широко росповсюдженних реагентів для нейтралізації кислот та лугів (табл. 3.1).
Таблиця 3.1
Витрачання реагентів для нейтралізації 100 % кислот та лугів
|
Луги |
Кислоти |
||||
|
Сірчана |
Соляна |
Азотна |
Оцтова |
||
|
Вапно негашене |
0.561.79 |
0.771.30 |
0.462.20 |
0.472.15 |
|
|
Вапно гашене |
0.761.32 |
1.010.99 |
0,591.70 |
0.621.62 |
|
|
Сода кальцинована |
1.080.99 |
1.450.69 |
0.5841.19 |
0.881.14 |
|
|
Гидроксид натрію |
0.821,22 |
1.100,91 |
0.641.57 |
0.671.50 |
|
|
Амоніак |
0,352.88 |
0.472.12 |
0.272.71 |
Примітка. Над рискою вказані витрати лугу, а під рискою - кислоти
В кислих та лужних стічних водах практично завжди присутні іони металів, тому дозу реагенту для нейтралізації необхідно визначати враховуючи виділення в осад солей важких металів (табл. 3.2).
Таблиця 3.2
Витрачання реагентів (кг/кг) для вилучення металів
|
Метал |
Вапно негашене |
Реагент |
Гідроксид натрію |
||
|
Вапно гашене |
Сода |
||||
|
Цинк |
0,85 |
1,13 |
1,60 |
1,22 |
|
|
Нікель |
0,95 |
1,26 |
1,80 |
1,36 |
|
|
Мідь |
0,88 |
1,16 |
1,66 |
1,26 |
|
|
Залізо |
1,00 |
1,32 |
1,90 |
1,43 |
|
|
Свинець |
0,27 |
0,36 |
0,51 |
0,98 |
По таблиці 3.1 визначають дозу реагенту, необхідну для нейтралізації кислоти або луги в стічній воді. Далі розраховують кількість реагенту (кг) для нейтралізації стічних вод хіміко-фармацевтичного підприємства:
(3.1)
де К - коефіцієнт запасу витрачання реагенту в порівнянні з теоретичним (1 ? 1,3);
В - кількість активної частки у товарному продукті, %;
Q - кількість стічних, яку треба нейтралізувати, м3;
d - витрати реагенту, кг/кг;
А - концентрація кислоти або луги, кг/м3
При нейтралізації кислих стічних вод, які містять важкі метали, визначають додаткове витрачання реагенту для вилучення металів (дозу реагенту беруть з таблиці 3.2):
(3.2)
де с - концентрація металу в стічних водах, кг/м3;
b - витрати реагенту для переведення металу в осад, кг/кг.
Загальна витрата реагентів для нейтралізації складається з витрат на нейтралізацію кислот або лугів і з витрат на вилучення металів.
Отже, проведемо розрахунок дози реагенту для нейтралізації кислих стічних вод підприємства ЗАТ „Автодеталь”, які містять важкі метали, використовуючи формулу 3.2. Стічні води містять важкі метали свинець (концентрація 7,2 кг/м3 ) та нікель (концентрація 6,5 кг/м3).
В = 94 %;
Q = 2000 м3;
Для нейтралізації доречно буде використати найбільш доступний та дешевий реагент, наприклад, гашене вапно.
b1 = 0,36 кг/кг (для свинцю), b2 = 1,26 кг/кг (для нікелю);
G1 = 1 * = 22978 кг
3.3 Нейтралізація кислими газами
Для нейтралізації лужних стічних вод останнім часом починають використовувати гази, які містять СО2, SO2, NO2, N2O3 і ін. Застосування кислих газів дозволяє не тільки нейтралізувати стічні води, але й одночасно робити високоефективне очищення самих цих газів від шкідливих компонентів.
Використання для нейтралізації лужних стічних вод діоксиду вуглецю має ряд переваг у порівнянні із сірчаною або соляною кислотами. Застосування СО2 димових газів дозволяє різко знизити вартість процесу нейтралізації. Унаслідок поганої розчинності СО2, зменшується небезпека переокисления нейтралізованих розчинів. Карбонати, що утворюються, знаходять більше застосування в порівнянні із сульфатами або хлоридами, крім того, корозійні і токсичні дії СО32- -іонів у воді менше, ніж для іонів SO42- і Сl-.
Подобные документы
Характеристика складу стічних вод від молокопереробних підприємств. Сучасний стан, аналіз методів очистки стічних вод підприємств молочної промисловості. Застосування кавітації для очищення води з різними видами забруднення. Техніко-економічні розрахунки.
дипломная работа [930,6 K], добавлен 30.06.2015Схема очищення стічних вод та регенерування активованого вугілля. Розрахунок адсорберу, визначення об'єму подачі хлороформу і водяної пари з урахуванням витрати стічних вод, швидкості фільтрування, питомої ваги вугілля, концентрації забруднюючих речовин.
контрольная работа [102,8 K], добавлен 01.11.2010Розрахункові концентрації забруднення стічних вод. Нормативний коефіцієнт зміщування стічних вод з водою річки. Допустима біологічна потреба в кисні очищених стічних вод. Розрахунок по розчиненому у воді водоймища кисню. Повітродувна станція.
курсовая работа [210,4 K], добавлен 15.11.2008Характеристика господарчо-побутових, дощових та виробничих стічних вод. Аеробні та анаеробні методи біохімічного очищення забруднених вод, застосування біологічних ставків, штучних біофільтрів, аеротенків і оксітенків; відстоювання та фільтрування стоків.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 28.05.2014Забруднюючі речовини води: ацетон, нафта та нафтопродукти. Методи очистки промислових стічних вод: механічні і механо-хімічні; хімічні і фізико-хімічні; біохімічні. Розрахунок сумарних екологічних збитків за забруднення навколишнього середовища.
контрольная работа [17,4 K], добавлен 11.02.2010Методи очищення стічних вод харчової промисловості: механічне, фізико-хімічне та біохімічне очищення стоків від забруднюючих речовин. Результати очищення та газогенерації при безперервному збродженні стічних вод. Стоки шкіряних заводів та їх очищення.
реферат [55,7 K], добавлен 18.11.2015Характеристика впливу важких металів на біологічні об’єкти. Поняття та токсикологічна характеристика деяких важких металів. Сучасні методи аналізу: хімічні та фізико-хімічні. Отримання та аналіз важких металів із стічних вод підприємств методом сорбції.
курсовая работа [373,0 K], добавлен 24.06.2008Поняття і показники стану води. Сучасний стан природних вод. Основні джерела забруднення природних вод. Заходи із збереження і відновлення чистоти водойм. Хімічні і фізико-хімічні способи очистки виробничих стічних вод від колоїдних і розчинних речовин.
реферат [24,8 K], добавлен 19.12.2010Характеристика методів очищення стічних вод міста. Фізико-хімічні основи методу біохімічного очищення: склад активного мулу та біоплівки; закономірності розпаду органічних речовин. Проект технологічної схеми каналізаційних очисних споруд м. Селідове.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 18.05.2014Вирішення проблеми відведення поверхневих стічних вод з території м. Суми: контроль за концентрацією забруднюючих речовин в стоці та за об'ємом стічних вод. Використання зливової каналізації для комплексного захисту території від дощових і талих вод.
курсовая работа [287,2 K], добавлен 28.07.2011
