П.З.9 Установки для химической обработки сточных вод. Хлорирование.

Цель: изучить оборудование, применяемое при химической очистке сточных вод.

Ход работы:

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. Описать и зарисовать оборудование химической обработки сточных вод.

Теоретическая часть:

Обработка промышленных сточных вод реагентами проводится с целью:

1) удаление твердых веществ, которые не отделяются простым механическим осветлением;

2) выделение коллоидных, обычно органических веществ, а также и растворенных неоргани­ческих веществ (прежде всего солей металлов);

3) обработка хлором или кислородными соединениями хлора (дезинфекция, дезодорация, обесцвечивание, окисление и т. д.).

Практическая часть:

Первый и второй процессы можно назвать химическим осаждением или флокуляцией. Флокуляция проходит при смешении двух различных сточных вод (например с различными pH). В случае промышленных сточных вод химическое осаждение применяется и как самостоятельный способ очистки и как пред­варительная ступень перед биологической очисткой. По очищаю­щему действию этот метод занимает промежуточное положение между простым осаждением и биологической очисткой. Химиче­ские добавки вызывают в сточных водах флокуляцию грубо- и мелкодисперсных коллоидных веществ, то есть веществ, обус­ловливающих помутнение, окраску воды и образование шлама.

Химическое осаждение основано на выравнивании зарядов коллоидных частиц сточных вод. Соединение частиц в более крупные агрегаты обычно тормозится одноименными электриче­скими зарядами. Однако если прибавить противоположно заря­женные ионы или коллоиды, то наступает выравнивание зарядов, достигается «изоэлектрическая точка» и происходит осаждение веществ. Это приводит к полному осветлению сточной воды.

Для этого вида осаждения особенно пригодны соли много­валентных металлов благодаря большим зарядам их гидро­окисей. Поэтому особенно распространенными коагулянтами являются соли алюминия и трехвалентного железа, иногда с до­бавкой извести для установления необходимого pH. Применяя этот метод, необходимо следить за тем, чтобы количество взятого коагулянта не было меньше определенной величины. Даже незначительные погрешности в этом отношении могут привести к снижению эффекта очистки. С другой стороны, превышение количества коагулянта не дает никаких преимуществ. Что касается избытка химикалиев в очищенной сточной воде, то он может привести к нежелательным последую­щим осаждениям и заметно снизить качество воды.

В случае применения солей железа и алюминия следует со­хранять pH в определенных границах. Это обстоятельство в прош­лом затрудняло практическое проведение химической очистки, так как необходимость корректировки pH вводила в процесс дополнительную переменную величину и тем самым его ослож­няла. Этого можно в значительной степени избежать, если для поддержания необходимого pH применять упомянутые коагу­лянты совместно с активированной кремнекислотой (соль крем­невой кислоты). Использование активированной кремневой кис­лоты представляет то преимущество, что с меньшим количеством реагентов можно достигнуть один и тот же эффект коагуляции. Кроме того, выпавшие в виде хлопьев вещества становятся более плотными и поэтому быстрее оседают. В качестве коагулянтов применяются также отработанные калийные растворы, содержащие хлористый и сернокислый магний, кроме того, вещества, имеющие адсорбционные свойства, как глина, зола, гуминовые вещества и уголь.

В качестве хими­ческой очистки можно назвать еще метод Нира (рис. 1), заключающийся в том, что введением металлического железа (железные стружки) достигается выделение в сточной воде гид­рата окиси железа, который осаждает примеси. Этот метод с успе­хом применяется для очистки городских сточных вод.

Рис.1. Отстойник с мешалкой.

1 —бассейн емкостью 240 м^З; 2 —впуск; 3 —железные стружки; 4—реакционная часть; 5—отстойная часть; 6 — сток.

В настоящее время разработаны установки для химического осаждения, в которых объединены перемешивание, флокуляция и осветление, а в некоторых случаях и продувание воздуха. Эффективность таких установок зависит от тщательности смешения исходной сточной воды с коагулянтами и образовавшимся шламом. Послед­ний находится в виде суспензии с 1—5%-ным содержанием взве­шенных веществ. Количество шламовой воды, находящейся в циркуляции, превышает в 2—5 раз количество поступающей исходной воды и в зависимости от условий регулируется соответ­ствующим образом. Флокуляция, которой способствует циркуляция, приводит к образованию быстро оседающего шлама. Очистка производится с помощью «взвешенного фильтра». Глу­бина погружения последнего имеет большое значение для хоро­шей работы установки. Внизу находится зона уплотнения шлама. Эти так называемые шламоконтактные установки сравнительно малочувствительны к изменению расхода сточных вод (рис. 2, 3). Такие установки применяются для очистки сточных вод машиностроительных предприятий, бумажных фабрик, сточных вод после рафинировании масел, гальванических цехов, консерв­ных фабрик, а также травильных промывных вод.

Рис. 2 Аэро-ускорительная шламо-контактная осветлительная уста­новка.

1 —сточная вода; 2—сжатый воздух; 3 — мешалка; 4—зона аэрации; 5- чистая вода; в — осветлительная часть; 7 — шламовая вода; 8 — выпуск шлама; 9 —выгрузка.

Рис. 3 Шламо-контактная осветлительная установка (циклатор).

1 — впуск; 2 — регулировочный насос; 3 — щит; 4 — шламовый насос; 5 — при­вод; 6 — выпуск чистой воды; 7 —выпуск шлама; 8 —возврат шламовой воды.

2. Хлорирование

Хлор и его кислородные соединения применяются в настоящее время больше для обработки промышленных сточных вод, чем городских. Хлор служит для дезинфекции болезнетворных сточ­ных вод, уничтожения растительных и животных микроорганизмов (борьба с ростом водорослей в охлаждающей воде), для со­хранения сточных вод в свежем состоянии, предохранения от разведения грибков в водоемах и для уничтожения запахов (на­пример сероводорода и других сернистых соединений). Далее он применяется после механического осветления, особенно в жиро- и маслоловушках, предотвращения пенообразования (влияние на коллоиды), для борьбы с личинками мух на биофильтрах; наконец его реакционная способность с другими веществами (например с соединениями циана) используется и для обезврежи­вания.

При хлорировании используют обычно сжиженный хлор из стальных баллонов (рис. 4), транспортируемых резервуаров или цистерн. Хлор или непосредственно вводится в сточную воду, или сначала растворяется в воде и потом прибавляется к сточной воде в виде хлорной воды.

Рис. 4 Хлоратор для обезвреживания цианистых сточных вод.

1 — насос; 2 — раствор хлора; 3 — хлораторная; 4 —реакционный бассейн; 5 — сток.

Для небольших количеств сточных вод и в настоящее время используется хлорная известь с 25—35%-ным содержанием актив­ного хлора. Благодаря своей склонности к разложению она требует заботливого хранения в накрытых резервуарах. Она коагулирует коллоидные вещества сточных вод благодаря образо­ванию гидроокиси кальция. Реже, и то для небольших установок, употребляются чистый гипохлорит кальция с 61—70%-ным содержанием активного хлора и, наконец, различным образом приготовленные растворы гипохлорита (главным образом гипохлорит с 15—16% активного хлора).

Хлорамины чаще всего применяются для дезинфекции питье­вой воды, для борьбы с развитием водорослей и против неприят­ного запаха. Однако для очистки сточных вод этот реагент не оправдал себя вследствие слишком высокой стоимости. По этой же причине находят лишь ограниченное применение хлорнова­тистая кислота и двуокись хлора. Однако последняя успешно применяется для устранения неприятного запаха сточных вод на заводах рыбной муки и скотобоен. Она используется для обез­вреживания циансодержащих сточных вод гальванического цеха.

Расход реагента рассчитывается по активному хлору. Он вводится с учетом необходимой степени очистки и реакционной способности веществ сточных вод. В каждом случае следует устанавливать опытным путем необходимое количество и время обработки. Остаточные концентрации хлора — от 0,1 до 0,5 мг/л — настолько быстро исчезают при введении хлорированных сточных вод в водоем, что не наносится никакого ущерба ни рыбам, ни растениям, только в случае присутствия в сточных водах фенола следует рекомендовать большую осторожность ввиду образования хлорфенола. Это вещество даже в ничтожных концентрациях, не будучи токсичным для рыб, придаст им неприятный «аптечный» запах.

Вывод: