Metode obrade oksidativnih otpadnih voda

Metoda obrade oksidativnih otpadnih voda

Oksidacijska metoda se koristi u postupanju s vodom i za odlaganje industrijske otpadne vode koja sadrži toksične nečistoće (cijanidi, fenoli), kao i za ekstrakciju tvari iz otpadnih voda koje se ne mogu ili nisu preporučljive izvlačiti drugim metodama.

Metoda se primjenjuje u sljedećim industrijama:

- inženjering (u trgovinama elektroplatinga);

- rudarstvo (kod koncentratora);

- petrokemijska (u rafinerijama i petrokemijskim postrojenjima);

- pulpa i papira i drugima.

Dezinfekcija je konačna faza obrade komunalnih otpadnih voda. Otpuštanje vodenih tijela čak i biološki obrađenih otpadnih voda neizbježno je povezano s prijetnjom uvođenja patogenih bakterija i virusa koji uzrokuju crijevne infekcije u njih. Iz prakse pročišćavanja otpadnih voda, poznato je da se broj bakterija u skupini Escherichia coli smanjuje za 30-40% tijekom primarnog poravnanja, a za 90-95% nakon sekundarnih posuda za taloženje. Stoga, za potpuno otpuštanje otpadnih voda iz patogenih bakterija i virusa, potrebno je koristiti posebne metode dezinfekcije.

Kloriranje, ozoniranje i ultraljubičasto zračenje koriste se za dezinfekciju (dezinfekciju) otpadnih voda. Reagensi (oksidatori) su klor, ozon, tehnički kisik i kisik u zraku.

1) Kloriranje je najčešća metoda dezinfekcije i vrlo je učinkovita protiv patogenih bakterija. Kao sredstvo za dezinfekciju koristi se plinoviti klor i njegovi derivati ​​(bjelilo, kalcij i natrij hipoklorit, bjelilo, klor dioksid).

Kloriranje se također koristi za uklanjanje fenola, cijanida, vodikovog sulfida i drugih spojeva iz otpadnih voda u borbi protiv biološke obrade struktura. Klor se dovodi u proizvodnju u tekućem obliku s sadržajem od najmanje 99,5%.

Hipoklorna kiselina HC10 ima iste sposobnosti oksidacije kao klor. Međutim, njegova oksidativna svojstva se manifestiraju samo u kiselom okolišu. Osim toga, hipoklorna kiselina je nestabilan proizvod - raspada se vremenom i svjetlom.

Soli hipoklorne kiseline su široko korištene. Kalcijev hipoklorit Ca (C10)2 Dostupan u tri razreda s koncentracijom aktivnog klora od 32 do 35%. Najstabilnija sol natrijevog hipoklorita je NaOCl * 5H2O.

Klor (IV) oksid2 - plin zelenkasto-žute boje, dobro topiv u vodi, jaka oksidirajuća tvar. Kod interakcije s vodom, reakcije kloriranja ne nastaju, što eliminira stvaranje organo-klorovih tvari. Nedavno su provedena opsežna kretanja kako bi se razjasnili uvjeti za zamjenu klora s oksidom klora kao oksidirajućim sredstvom. U nekim ruskim tvornicama uvedene su napredne tehnologije koje koriste klorov oksid.

Metoda kloriranja otpadnih voda ima ozbiljne nedostatke, kao i higijensko i okolišno ograničenje.

A) Dugo vrijeme kontakta klora s vodom kako bi se postigao efekt dezinfekcije i visoke početne koncentracije aktivnog klora. Klor dodan u otpadnu vodu treba temeljito pomiješati s njom, a zatim biti u kontaktu s otpadnim vodama najmanje 30 minuta, nakon čega bi količina rezidualnog klorida trebala biti najmanje 1,5 mg / l. Da bi se postigla ova vrijednost, početna doza aktivnog klora je u skladu sa zahtjevima SNiP, deseci mg / l.

Kako bi se smanjio Coli-oblik za 99,9%, potrebne su sljedeće doze klora, mg / l:

- nakon mehaničkog čišćenja - 10;

- nakon kemijskog čišćenja - 3 - 10;

- nakon potpune i nepotpune biološke obrade - 3 i 5;

- nakon filtriranja na filterima pijeska - 2 - 5.

Jedinica klora za kloriranje ima jedinicu za kloriranje, mješalicu i spremnike za kontakt.

B) Nedostatak nužne epidemijske sigurnosti za viruse s dozom rezidualnog klora od 1,5 mg / l.

B) Visok stupanj toksičnosti klora. Klor je vrlo otrovni plin, prilično je teško raditi s njom.

D) velika opasnost od eksplozije skladištenja tekućeg klora.

E) Formiranje u prirodnoj vodi nakon dodira s organoklorovim spojevima klora u koncentracijama koje su toksične za biotu vodenog tijela i čovjeka. Kada se pusti u vodu, dolazi do hidrolize klora formiranjem klorovodične kiseline. Biološki obrađena komunalna otpadna voda, koja ima BOD razinu od 15-20 mg / l, nosi dovoljnu količinu organskih spojeva različitih klasa sposobnih za oksidaciju. S nekim organskim tvarima koje su prisutne u otopini, klor može ući u reakciju kloriranja.

Kao rezultat toga nastaju sekundarni organo-klorni produkti koji imaju visok stupanj toksičnosti, mutagenosti i kancerogenosti, mogu se akumulirati u dnu sedimenta, tkiva vodenih organizama i konačno ući u ljudsko tijelo. To zahtijeva dekloriranje otpadne vode prije ispuštanja u spremnike. Stoga je u novije vrijeme tendencija napuštanja dezinfekcije vode s klorom i uporabe alternativnih metoda.

2) Ozonizacija se koristi za čišćenje otpadnih voda od fenola, naftnih derivata, sumporovodika, arsenskih spojeva, tenzida, cijanida, boja, karcinogenih aromatskih ugljikovodika, pesticida itd., Kao i za izbjeljivanje i dezinficiranje pitke vode, uklanjanje mirisa i ukusa.

Ozon je jedan od najjačih oksidansa. Proizvodi se u generatorima kisika kisika pod utjecajem električnog pražnjenja. Za oksidaciju, mješavina zraka i ozona uvodi se u vodu u kojoj se disocira ozon. Ozon je dezinficijent, koristi se za normalizaciju mikrobiološkog sastava vode.

Prednosti metode ozoniranja uključuju:

A) Ozon ima visoku baktericidnu aktivnost i pruža pouzdanu dezinfekciju vode, čak iu odnosu na bakterije koje stvaraju spore. Zbog snažne oksidacijske sposobnosti, ozon uništava stanične membrane i zidove. Obrada otpadnih voda ozonom u završnoj fazi omogućuje postizanje višeg stupnja pročišćavanja i neutralizaciju raznih toksičnih spojeva.

B) Ozon se ne stvara u vodenim spojevima kao što je organo-klor. Nakon reakcije uz uporabu ozona stvara se kisik, a voda nije kontaminirana supstancama.

C) Ozon poboljšava organoleptička svojstva vode i osigurava baktericidni učinak s manje vremena kontakta. Kod tretiranja vode ozonom, patogeni mikroorganizmi umiru tisuće puta brže nego kada se klorira.

Međutim, rasprostranjeno uvođenje ozona u praksu obrade vode ometa visoku cijenu i intenzitet energije procesa proizvodnje ozona. Ne treba ga isključiti i opasnost od negativnog utjecaja ozona na ljudsko tijelo.

3) Ultraljubičasto zračenje uspješno je uvedeno u praksu dezinfekcije otpadnih voda u zadnjih 10 godina. Prva instalacija nastala je 1982. godine u Kanadi. U Rusiji su se postrojenja počele koristiti od 1991. godine. Od 2000. godine instalirane su instalacije na aerodromskoj postaji Zelenograd (Moskva regija), postrojenja za obradu gradskih kanalizacija u Samari, Tolyatti i drugim gradovima.

Dezinfekcija vode s ultraljubičastim zrakama odnosi se na fizičke (ne reagenske) metode. Istodobno se upotrebljavaju baktericidne žaror-kvarcne svjetiljke visokog ili niskog tlaka.

Prednosti metode uključuju:

A) Širok raspon antimikrobnih djelovanja. Ultraljubičaste zrake imaju izražen biocidni učinak na različite mikroorganizme, uključujući bakterije, viruse i gljivice. UV zračenje utječe ne samo na bakterijsku floru već i na bakterijske spore.

B) Nema opasnosti od predoziranja. Ova metoda ne zahtijeva unošenje kemijskih reagensa u vodu. Baktericidni učinak ultraljubičastih zraka ne prati formiranje opasnih proizvoda transformacije kemikalija u vodi.

C) kratko vrijeme kontakta ultraljubičastih zraka s otpadnim vodama (odnosi se na tehnološke prednosti metode). Baktericidno zračenje djeluje gotovo trenutačno i zbog toga voda koja je prošla postrojenje može odmah ući u spremnik.

D) Ubrzanje procesa oksidacije nečistoća u industrijskim ispustima za 100 do 10.000 puta.

D) Odsutnost toksičnih učinaka na vodene organizme.

E) Očuvanje organoleptičkih svojstava vode.

Međutim, pravilna higijenska učinkovitost i pouzdanost dezinfekcije osiguravaju samo određenu kvalitetu otpadnih voda.

Postupak čišćenja može se značajno ubrzati kombinacijom ozona i ultraljubičastog zračenja otpadnih voda.

Prilikom dezinfekcije otpadnih voda prije ispuštanja u vodeno tijelo na Vodokanal OSK MUP, Khabarovsk Vodokanal, trenutno se koristi metoda klora. Kako bi se postigli standardni pokazatelji kvalitete otpadnih voda za sve onečišćivače, predloženo je uvesti biosorpcijske filtre daljnjom dezinfekcijom na UV uređaj. Istodobno se uzima kao shema stakla za UV-dezinfekciju, koja se koristi u postrojenju za obradu otpadnih voda Novo-Lyubertsy u Moskvi.

Za utovar biosorbira koristi se aktivni ugljen s veličinom čestica od 1 do 2 mm. Filteri rade u anaerobnim uvjetima formiranjem biofilmova kako bi se uklonili organski spojevi, spojevi dušika, naftni produkti i fenoli. Kao izvori baktericidnog zračenja u postrojenjima UV serije upotrebljavaju se žive svjetiljke DB 36 koje proizvodi domaća industrija. Kao rezultat uvođenja nove opreme za pročišćavanje, opterećenje na bazenu bit će znatno smanjeno. Kupid, što će poboljšati ekološku situaciju na području Habarovsk.

3.3. Metoda oporavka za obradu otpadnih voda

Metoda oporabe koristi se za obradu otpadnih voda iz metalnih spojeva (živa, krom, arsen, bakar), nitriti, nitrati, sulfati itd. Za svaku tvar koriste se vlastiti redukcijski postupci i odgovarajuća sredstva za redukciju reagensa. Trenutno postoji širok spektar metoda za oporavak.

Elektronska knjižnica

Sljedeći oksidacijski agensi se koriste za obradu otpadnih voda: plinoviti i ukapljeni klor, klor dioksid, izbjeljivači, kalcijev i natrij hipokloriti, kalij permanganat, kalijev dikromat, vodikov peroksid, kisik u zraku, peroksosulfurne kiseline, ozon, piroluzit itd.

U procesu oksidacije, otrovne nečistoće sadržane u otpadnoj vodi pretvaraju se u manje toksične kemikalije zbog kemijskih reakcija, a zatim se uklanjaju iz vode. Pročišćavanje s oksidirajućim sredstvima povezano je s velikom potrošnjom reagensa, stoga se metode oksidacije upotrebljavaju u slučajevima kada tvari koje onečišćuju kanalizaciju nepraktične ili se ne mogu ukloniti drugim sredstvima, na primjer kada se čisti od spojeva cijanida, otopljenih arsenskih spojeva itd.

Sposobnost tvari za provođenje oksidacije određuje se veličinom oksidacijskog potencijala. Od svih oksidansa poznatih u prirodi, fluor je prvi, koji, međutim, zbog svoje visoke agresivnosti ne može se koristiti u praksi. Za druge tvari, veličina oksidacijskog potencijala je: za ozon - 2,07; za klor - 0.94; za vodikov peroksid - 0,68; za kalijev permanganat - 0,59.

Klor i tvari koje sadrže "aktivni" klor su najčešći oksidacijski agensi. Koristi se za obradu otpadnih voda iz sumporovodika, hidrosulfida, spojeva metil-sumpora, fenola, cijanida itd. Kad se doda klor u vodu, formiraju se hipoklorna i klorovodična kiselina:

Podiže se daljnja disocijacija hipoklorne kiseline, stupanj koji ovisi o pH medija. Kod pH> 4, molekularni klor je praktički odsutan:

Iznos (Cl2 + HOCl + Ocl -) naziva se slobodni "aktivni" klor. U prisutnosti amonijevih spojeva, hipoklorna kiselina, kloramin (NH2Cl) i dikloramina (NHCl2). Klor u obliku kloramina naziva se vezani "aktivni" klor.

Sl. 1.21. Instalacijska shema za čišćenje vode kloridom:

1 - prosjek; 2, 5 - crpke, 3 - ubrizgavač; 4 - kapacitet

Postupak kloriranja provodi se u periodičnim i kontinuiranim klorinatorima, tlakom i vakuumom. Kloriranje se provodi u spremniku 4 (Sl. 1.21). U brizgaljku 3, plinovi klora zahvaćaju otpadna voda koja cirkulira u sustavu sve dok se ne postigne željeni stupanj oksidacije.

Kada se neutralizira voda iz cijanida, postupak se provodi u lužnatom mediju pri pH> 9. Cijanidi se mogu oksidirati do elementarnog dušika i ugljičnog dioksida:

Izvori "aktivnog" klora mogu biti i bjelilo, hipokloriti, klorati, klor dioksid. Izbjeljivanje se dobiva interakcijom klora s istreniranim vapnom:

Natrijev hipoklorit nastaje propuštanjem klornog plina kroz alkalnu otopinu:

Kalcijev hipoklorit se priprema kloriranjem mlijeka vapna na temperaturi od 25... 30 ° C:

Za tretiranje visoko onečišćenih otpadnih voda, industrija proizvodi dvobaznu sol Ca (C1O2) 2Ca (OH) 22H2O.

Jako oksidirajuće sredstvo je natrijev klorat NaClO2, koji se razgrađuje otpuštanjem kloro dioksida ClO2. Klor-dioksid je zelenkasto-žuti otrovni plin s intenzivnijim mirisom od klora. Kako bi se to postiglo, koriste se sljedeće reakcije:

Kada se cijanid oksidira s "aktivnim" klorom, postupak se može provesti u jednom koraku kako bi se dobili cijanati:

Oksidacija cijanida u cijanate događa se zbog atomskog kisika u vrijeme odvajanja od oksidirajućeg sredstva.

Brzina hidrolize ovisi o pH medija. Pri pH = 5.3, oko 80% cijanata hidrolizira se dnevno. U procesu od dva koraka, cijanidi se oksidiraju u N2 i CO2. U prvoj fazi, postupak se nastavlja prema reakciji (1.12). U drugoj fazi, dodaje se dodatna količina oksidirajućeg sredstva, a reakcija se nastavlja prema jednadžbi:

Brzina oksidacijskog procesa ubrzana je uvođenjem katalizatora - metalnih oksida promjenjive valencije.

Tijekom reakcija, pH se održava u rasponu od 8... 11. Kontrola potpunosti oksidacije provodi se zaostalim "aktivnim" klorom, čija koncentracija mora biti najmanje 5... 10 mg / l.

Blagajni proizvodi sadrže do 33% "aktivnog" klora i kalcij hipoklorit - do 60%. Reagentski zahtjev (x1) u kilogramima na dan za oksidaciju, izračunava se formulom:

gdje je xcl - potrošnja "aktivnog" klora, potrebnog za oksidaciju cijanida, kg / m3; W - potrošnja vode, m 3 / dan; n je koeficijent viška reagensa (n = 1,2... 1,3); α je sadržaj "aktivnog" klora u reagensu, u frakcijama jedinice.

Kao oksidirajuće sredstvo za obradu otpadnih voda može se koristiti vodikov peroksid, koji je bezbojna tekućina i u bilo kojem omjeru pomiješanom s vodom. Proces oksidacije treba provesti u spremniku uz snažno miješanje ili u aparatu za mjehuriće. Vodikov peroksid lako razgrađuje nitrite, nitrite, aldehide, fenole, sulfate.

Odbijanje otpada

Odbijanje otpadnih voda koja sadrži reaktivne boje na pH = 7... 10 nastavlja s velikom učinkovitošću. Prisutnost katalizatora (soli FeSO4 i CuSO4) ubrzava proces obezbojenja za 8... 10 puta.

Perspektiva je oksidacija zagađenja peroksosulfurskim kiselinama: peroksomonoacetik (H2SO5) i peroksodisulfom (H2S2O8). Na primjer, fenol se oksidira peroksomonosulfurnom kiselinom (Karo kiselina) pri pH = 10. Ova metoda može smanjiti sadržaj fenola na 5-10% -6%. Brzina oksidacije ovisi o omjeru H2SO5 / C6H5OH i povećava se s povećanjem temperature.

Razaranje cijanida pod djelovanjem peroksosulfurnih kiselina također se vrlo brzo odvija. Štoviše, u slučaju malih koncentracija cijanida (0.01... 0.05%) u otpadnoj vodi, koristite H2SO5, i pri visokim koncentracijama - H2S2O8. Optimalno stanje je pH = 9. U neutralnom okolišu reakcija oksidacije oštro se usporava djelovanjem željeznih iona, koji tvore ferrocijeze, koji se ne podvrgavaju oksidaciji.

Oplata kisika

Kisik zraka se koristi za pročišćavanje vode iz željeza, za oksidaciju željeznih željeza, nakon čega slijedi odvajanje željezovog hidroksida iz vode. Reakcija oksidacije u vodenoj otopini nastavlja se prema shemi:

Oksidacija se provodi aeracijom zrakom otpadne vode u tornjevima s akordnom mlaznicom. Dobiveni željezni hidroksid se postavi u spremnik za kontakt i zatim filtrira. Moguće je pojednostavljeno prozračivanje. U tom slučaju, voda se raspršuje preko površine filtera, koja kaplje kapi na površinu filtarskog opterećenja. Kada se kapljice vode dotaknu zrakom, željezo se oksidira.

Oksidacija piroluzita provodi se filtriranjem otpadne vode kroz ovaj materijal ili u aparatu s miješalicom. Pyrolusite je prirodni materijal koji se sastoji uglavnom od mangan diozida. Naširoko se koristi za oksidaciju trovalentnog arsena u pentavalentni:

Povećanje temperature povećava stupanj oksidacije. Optimalni način oksidacije je sljedeći: potrošnja MnO2 četiri puta u odnosu na stehiometrijsku potrošnju, kiselost vode je 30... 40 g / l, temperatura vode je 70... 80 ° C.

Obrada otpadnih voda pomoću oksidacije nečistoća

Metode liječenja kemijskim otpadnim vodama

Kemijske metode obrade otpadnih voda uključuju neutralizaciju, oksidaciju i smanjenje. Sve ove metode su povezane s potrošnjom raznih reagensa, dakle skupo. Koriste se za uklanjanje topljivih tvari i u sustavima zatvorene vode. Kemijsko čišćenje se ponekad provodi preliminarnim prije biološkog čišćenja ili nakon toga kao metoda tercijarne obrade kanalizacije.

neutralizacija

Gotovo neutralno se smatra vodom pH = 6,5-8,5.

Neutralizacija se može provesti na različite načine: miješanjem kiselih i alkalnih otpadnih voda, dodavanjem reagensa, filtriranjem kisele vode kroz neutralizacijske materijale, apsorpcijom kiselih plinova alkalnim vodama ili apsorpcijom amonijaka kiselim vodama.

Neutralizacija miješanjem Metoda se koristi ako postoje kisele i alkalne vode koje nisu kontaminirane drugim komponentama. Kisele i lužnate vode miješaju se sa i bez mješalice.

Neutralizacija dodavanjem reagensa NaOH, KOH, Na se koriste kao reagensi.2CO3, NH4HE (voda amonijaka), SASO3, MgSO3, Dolomit (CaCO)3∙ MgSO3), cement. Ponekad se koristi za neutralizaciju raznih otpadnih proizvoda. Na primjer, troske za proizvodnju čelika, ferrokroma i visokih peći služe za neutraliziranje vode koje sadrže sumpornu kiselinu. Najjeftiniji reagens je kalcijev hidroksid s aktivnim sadržajem vapna Ca (OH).2 5-10%.

Reagensi se odabiru ovisno o sastavu i koncentraciji kiselih otpadnih voda. Ovo uzima u obzir hoće li proces postati precipitat ili ne. Shematski dijagram instalacije prikazan je na sl. 15.

Postoje tri vrste kiselih otpadnih voda:

1) voda koja sadrži slabe kiseline (H2CO3, CH3COOH);

2) vode koje sadrže jake kiseline (HC1, HNO3);

3) vode koje sadrže sumporne i sumporne kiseline.

Sl. 15. Shema postaja za neutralizaciju reagensa: 1 - pješčane zamke; 2 - prosjeci; 3 - skladište reagensa; 4 - žbuka; 5 - dispenzer; 6 - mikser; 7 - neutralizator; 8 - sump; 9 - precipitator; 10 - vakuumski filtar; 11 - skladištenje dehidriranih sedimenata; 12 - gnojnica

Kako bi se neutralizirale vode iz 1 i 2 skupine, može se upotrijebiti bilo koji od gore navedenih reagensa. Soli ovih kiselina su dobro topljive u vodi. Kalcijeve soli sumpornih i sumpornih kiselina (tip 3) su slabo topljive u vodi i precipitata. Kada neutraliziraju vodu koja sadrži sumpornu kiselinu s vapnenim mlijekom, precipitira se gipsni CaSO42H2O. Postoji taloženje gipsa na zidovima cjevovoda i njihovog začepljenja. Kako bi se uklonio zatvaranje cjevovoda, potrebno ih je isprati čistom vodom ili dodati posebne omekšivače u otpadnu vodu, na primjer, heksametafosfat. Za neutralizaciju alkalne otpadne vode koriste se različite kiseline ili kiseli plinovi.

Neutralizacija filtriranjem kisele vode kroz neutralizacijske materijale. U tom slučaju, da neutraliziraju kisele vode, filtriraju se kroz sloj magnezita, dolomita, vapnenca, čvrstog otpada (troske, pepela). Postupak se provodi u neutralizacijskim filtrima, koji mogu biti horizontalni ili vertikalni. Za vertikalne filtre koristite komade vapnenca ili dolomita veličine 30-80 mm s trajanjem kontakta od najmanje 10 minuta.

Neutralizacija s kiselim plinovima Da bi se neutralizirala alkalna otpadna voda, nedavno počele koristiti otpadne plinove koji sadrže CO2, SO2, NE2, N2O3 Korištenje kiselih plinova omogućuje ne samo neutralizaciju otpadnih voda, već i istodobno stvaranje vrlo učinkovitih pročišćavanja plinova od štetnih komponenti. Ovo je primjer tehnologije za uštedu resursa, koja omogućuje uklanjanje upotrebe kiselina, kako bi se stvorila drainless shema potrošnje vode.

Obrada otpadnih voda pomoću oksidacije nečistoća

Metoda oksidacijskog pročišćavanja koristi se za odlaganje industrijske otpadne vode koja sadrži toksične nečistoće (cijanide) ili spojeve koji su nepraktični za ekstrakciju iz otpadne vode, kao i pročišćavanje drugim metodama (sumporovodik, sulfidi).

Takve vrste otpadnih voda nalaze se u strojevima za izgradnju strojeva (galvanski plinovi), rudarstvu (koncentratima olovno-cinka i bakrenih rudača), petrokemijskih i celuloznih i papirnih (papirnatih) industrija.

Kao oksidirajuća sredstva koriste se klor, kalcijev hipoklorit, natrijev hipoklorit, bjelilo, klor dioksid, ozon, tehnički kisik i kisik. U nekim slučajevima (za oksidaciju fenola, krezola, nečistoća koje sadrže cijan) mogu se koristiti vodikov peroksid, manganov oksidi, permanganat i kalijev dikromat.

Oksidacija s aktivnim klorom jedna je od najčešćih metoda pročišćavanja otpadnih voda iz fenola, krezola, cijanida, sumporovodika, hidrosulfida, metil merkaptana, kao i protiv biološke obrade struktura.

Klor ulazi u proizvodnju u tekućem obliku, sadrži najmanje 99,5% Cl2. Sastav bjelila sadrži različite tvari: CaCl2Ca (OH)2∙ H2O; kalcijev klorat CaClO2; kalcij hipoklorit Ca (ClO)2. Ovisno o omjeru tih tvari, bjelilo je raspoloživo u razredima A, B i B. Kalcijev hipoklorit Ca (ClO)2 Dostupno u tri varijante.

Kada se uvodi u vodu, klor hidrolizira da se dobije hipoklorid i kloridne kiseline: Cl2 + H2O ↔ HOCl + HCl. Podiže se daljnja disocijacija hipoklorne kiseline, stupanj koji ovisi o pH medija. Kod pH vrijednosti> 4, molekularni klor u vodi praktički je odsutan. Hipoklorna kiselina nastala kao posljedica hidrolize klora disocira u hipokloridni ionski OCl - i vodikov ion H +.

Cl količinom2, HOCl, OCl - zove se slobodni "aktivni" klor. U prisutnosti amonijevih spojeva, kloramin NH se formira u vodi.2Cl i dikloramin NHC12.

Postupak kloriranja provodi se u periodičnim i kontinuiranim klorinatorima, tlakom i vakuumom. Instalacija cjevovoda sastoji se od antikorozijskih materijala. Tekući klorin se isparava prije nego se unese u jedinicu.

Kada se postupak neutralizacije cijanida izvodi u alkalnom okruženju pH = 9. Cijanidi se mogu oksidirati do elementarnog dušika i ugljičnog dioksida pomoću jednadžbi:

CN - + 2OH - + Cl2 CNO + 2Cl + H2O,

Oksidacija CN - iona može se provesti prenošenjem na CNO - cijanate, koji se potom hidroliziraju da tvore amonijeve ione i karbonate:

CN - + OCI - → CNO - + Cl -,

Vodikov peroksid razgrađuje nitrite, nitrite, aldehide, fenole, sulfate. Istodobno dolazi do izbjeljivanja otpadnih voda. Proces izbjeljivanja se ubrzava u prisutnosti FeSO katalizatora.4 i CuSO4. Industrija proizvodi 85-95% vodikov peroksid i perhidrol koji sadrži 30% H2O2. Vodikov peroksid u kiselom i alkalnom okruženju raspada se prema sljedećim shemama.

U kiselom okolišu, oksidativna funkcija je izraženija, au alkalnoj, redukcijska funkcija. U kiselom okruženju, vodikov peroksid pretvara željezne soli u željezne soli, dušičnu kiselinu do dušične kiseline i sulfide do sulfata. Cijanidi u cijanate oksidiraju se u alkalnom okruženju.

Oksidacijska oksidacija zraka se provodi za uklanjanje željeza iz otpadnih voda, za oksidaciju sulfidnih otpadnih voda celuloze, rafiniranja nafte i petrokemijskih biljaka. Spojevi željezovog željeza oksidiraju se do trovalentnog, a zatim se u obliku željeznog hidroksida uklanjaju. Postupak se provodi zračenjem zraka kroz otpadnu vodu u tornju s mlaznicom. Dobiveni željezni hidroksid se otopi i zatim filtrira.

Kada se sulfidni otpad oksidira, proces oksidacije sumporovodika i sumporovog sumpora prolazi kroz niz stupnjeva kada valencija sumpora mijenja od -2 do +6. Shematski dijagram instalacije sulfidne oksidacije prikazan je na slici. 16.

Sl. 16. Shema ugradnje oksidacije sulfida:

1 - prihvatni spremnik; 2 - crpka; 3 - izmjenjivač topline; 4 - oksidacijski stupac; 5 - uređaj za raspodjelu zraka; 6 - separator; 7 - hladnjak

Oksidacija piroluzitom. Pyrolusite je prirodni materijal koji se uglavnom sastoji od manganovog dioksida, formule MnO2∙ H2A. Kanalizacija se filtrira kroz ovaj materijal kako bi oksidirao trovalentni arsen u pentavalentni.

Povećanje temperature doprinosi povećanju stupnja oksidacije, pa se oksidacija piroluzita provodi pri temperaturi od 70-80 ° C.

Ozonizacija Oksidacija s ozonom omogućuje istodobno izbjeljivanje otpadnih voda, uklanjanje mirisa i okusa i provođenje dekontaminacije. Ozonizacija može pročistiti otpadnu vodu od fenola, naftnih derivata, sumporovodika, arsenskih spojeva, boja, karcinogena, aromatskih ugljikovodika, pesticida, itd. Dodatno, metalni spojevi oksidiraju se ozonom na veliku valenciju.

Ozon se unosi u otpadnu vodu u obliku ozonskog zraka ili mješavine ozona i kisika u kojem je sadržaj 3%. Postrojenja za obradu otpadnih voda sastoje se od uređaja za čišćenje i sušenje zraka, ozonizatora, komora za kontakt s kanalizacijom s ozonom, opremom za odlaganje preostalog ozona. Ozon se uvodi u vodu koja se liječi na različite načine: propuhivanje zraka koji sadrži ozon kroz sloj vode; miješanje vode s mješavinom ozona i zraka u brizgaljkama ili rotacijsko-mehaničkim mješalicama, u apsorberima različitih izvedbi.

Postupak ozonizacije se pojačava ako se ultrazvukom ili UV zračenjem istodobno koristi ozon. Na primjer, u potonjem slučaju, oksidacija se ubrzava do 10.000 puta.

Poglavlje 1. Osnove obrade otpadnih voda

6. Kemijske metode pročišćavanja otpadnih voda

6.2. Oksidacija i redukcija

Oksidacija. Oksidirajuća metoda pročišćavanja nečistoća za odlaganje industrijske otpadne vode koja sadrži toksične nečistoće (cijanidi, kompleksni cijanidi bakra i cinka) ili spojevi koji nisu praktični za ekstrakciju iz otpadnih voda, a također se čiste drugim metodama (sumporovodik, sulfidi). Ove vrste otpadnih voda nalaze se u strojogradnji (postrojenja za elektrolizaciju), rudarstva (postrojenja za preradu olova i cinka i bakrenih ruda), petrokemijskih (rafinerije i petrokemijskih postrojenja), celuloze i papira (pulping radionica) i drugih industrija.

U užem smislu, oksidacija je reakcija spajanja bilo koje tvari s kisikom, au širem smislu, svaka kemijska reakcija, čija se bit sastoji u odvođenju elektrona iz atoma ili iona.

Za obradu otpadnih voda koriste se slijedeći oksidatori: plinoviti i ukapljeni klor, bjelilo, klor dioksid, kalcijev klorat, kalcij i natrij hipokloriti, kisik zraka, tehnički kisik, peroksosulfatne kiseline, ozon, piroluzit. Oksidatori kalijevog permanganata, kalij-dikromat, vodikov peroksid, manganov oksidi, iako nisu široko korišteni, ali u nekim slučajevima mogu se upotrijebiti za oksidiranje fenola, kresola, nečistoća koje sadrže cijanid itd.

Tijekom procesa oksidacije, otrovne nečistoće sadržane u otpadnoj vodi, kao posljedica kemijskih reakcija, postaju manje toksične, koje se uklanjaju iz vode. Pročišćavanje s oksidirajućim sredstvima povezano je s velikom potrošnjom reagensa pa se upotrebljava samo u slučajevima kada tvari koje onečišćuju otpadnu vodu nepraktične ili se ne mogu ukloniti drugim sredstvima. Na primjer, pročišćavanje od cijanida, otopljenog arsenovog spoja itd.

Aktivnost tvari kao oksidirajućeg sredstva određena je veličinom oksidacijskog potencijala. Od svih oksidansa poznatih u prirodi, fluor je prvi, koji, međutim, zbog svoje visoke agresivnosti ne može se koristiti u praksi. Za druge tvari, veličina oksidacijskog potencijala je: za ozon - 2,07; za klor - 0.94: za peroksid. vodik - 0,68; za kalijev permanganat - 0,59.

Oksidacija s "aktivnim" klorom. Neutralizacija otpadnih voda s klorom ili njegovim spojevima jedna je od najčešćih metoda pročišćavanja od toksičnih cijanina, kao i od takvih organskih i anorganskih spojeva kao što su sumporovodik, hidrosulfit, sulfid, metil merkaptan itd.

Otpadne vode koje sadrže toksične cijanide generiraju se u postrojenjima za strojogradnju i za obradu metala u elektroplantacijskim postrojenjima. Znatna količina otpadnih voda koja sadrži cijanid dobiva se pranje proizvoda nakon što ih se ugasi u cijanidnim taljevima. Tipično, sadržaj cijanida u takvim otpadnim vodama kreće se od 20 do 100 mg / l, ali ponekad i veći.

Oksidacija otrovnih CN-cijanidnih iona provodi se prevođenjem u netoksične CNO-cijanate, koji se zatim hidroliziraju pretvorbom amonijevih iona i karbonata:

CN - + 2OH - - 2e → CNO - + BUT;

Moguće je i prijenos toksičnih spojeva u netoksični kompleks ili sediment (u obliku netopljivih cijanida), nakon čega slijedi njegovo uklanjanje iz otpadne vode sedimentacijom ili filtracijom.

Klor i tvari koje sadrže "aktivni" klor su najčešći oksidacijski agensi. Koriste se za obradu otpadnih voda iz sumporovodika, hidrosulfida, spojeva metil-sumpora, fenola, cijanida itd.

Kada se uvodi u vodu, klor hidrolizira da se dobije hipoklorni i kloridne kiseline:

U jako kiselom mediju, ravnoteža ove reakcije je pomaknuta lijevo, molekulski klor je prisutan u vodi; kod pH vrijednosti> 4, molekularni klor u vodi praktički je odsutan.

Hipoklorna kiselina nastala u otopini hidrolize klora disocirati se u hipokloridni ionski OCl - i vodikov ion H +.

Stupanj disocijacije hipoklorne kiseline ovisi o pH medija. Pri pH = 4, molekularni klor je praktički odsutan:

Iznos kl2 + NOS + O + - i naziva se slobodni "aktivni" klor.

U prisutnosti amonijevih spojeva, hipoklorna kiselina nastaje u vodi, kloramin NH2Cl i dikloramin NHC12. Klor u obliku kloramina naziva se povezani "aktivni" klor.

Kalcij klorat, hipokloridi, klorati, klor dioksid mogu također biti izvor "aktivnog" klora. Kalcij klorat (izbjeljivač) dobiva se interakcijom Ca (OH) 2+cl2 = CaOCl2+H2O.

Postupak kloriranja provodi se u periodičnim i kontinuiranim klorinatorima, tlakom i vakuumom. Shematski dijagram pročišćavanja vode kloridiranjem prikazan je na sl. 1.52. Kloriranje se provodi u spremniku koji se nalazi u cirkulacijskom sustavu. U mlaznici se plinoviti klor odbija otpadna voda koja cirkulira u sustavu sve dok se ne postigne željeno stanje oksidacije, nakon čega se voda uklanja za upotrebu.

Sl. 1.52. Instalacijska shema za čišćenje vode kloridom:

1 - prosjek; 2, 5 - pumpe; 3 injektor; 4 - kapacitet

Kada se neutralizira voda iz cijanida, postupak se provodi u alkalnom mediju (pH = 9). Cianidi se oksidiraju u elementarni dušik i ugljični dioksid pomoću jednadžbi

S padom pH, reakcija izravne klorizacije cijanida je moguća s formiranjem toksičnog cijanogena.

Pouzdanija i ekonomičnija metoda je oksidacija cijanida s hipokloritima u alkalnom mediju (pH = 10-11). Reagensi koji sadrže hipoklorni ionski OSI - su bjelilo, kalcij ili natrijev hipokloriti. Kada se cijanid oksidira s "aktivnim" klorom, postupak se može provesti u jednom koraku kako bi se dobili cijanati:

Reakcija se brzo odvija (1-3 minute) i završava. Oksidacija cijanida u cijanate događa se zbog atomskog kisika u vrijeme odvajanja od oksidirajućeg sredstva. Dobiveni cijanati CNO - lako hidrolizirani na karbonate:

Brzina hidrolize ovisi o pH medija. Pri pH = 5.3, oko 80% cijanata hidrolizira se dnevno. U procesu od dva koraka, cijanidi se oksidiraju u N2 i CO2. U prvoj fazi, postupak se nastavlja prema jednadžbi reakcije oksidacije (1) kako bi se dobili cijanati. U drugoj fazi, dodaje se dodatna količina oksidirajućeg sredstva, a reakcija se nastavlja prema jednadžbi

U otopinama koje sadrže cijanidije i bakar, istodobno mogu biti prisutni složeni bakreni cijanidi, čija oksidacija pomoću hipoklorita prati jednadžbe

Kada se oksidira otrovni kompleks cinkovog cijanida, dolazi do slijedeće reakcije:

Da bi se utvrdio trošak kalcijevog ili natrij hipoklorita, kao i izbjeljivača za oksidaciju otpadnih voda s cijanidom, možete koristiti formulu

gdje je X potrebna količina reagensa, kg / dan; k - faktor sigurnosti reagensa, uzeti kao 1,2-1,3; Q - količina otpadne vode koja sadrži cijanid, m 3 / dan; i - sadržaj aktivnog klora u reagensu, jednako u roku s izbjeljivačem 30-35%, u kalcijevom hipokloritu 30-45%; x1 - teoretska količina aktivnog klora potrebnog za oksidaciju cijanida, g / m 3:

gdje je n stehiometrijski koeficijent (za aktivni klor); C je koncentracija cijanida u otpadnoj vodi (u smislu cyanidiona), g / m 3.

Utvrditi koeficijent i izračunati količinu aktivnog klora u hipokloritu. Aktivni klor se određuje brojem gram atoma joda koji je izoliran ovim reagensom iz kalijevog jodida u kiselom mediju. Pišemo reakciju oksidacije jednostavnog cijanid hipoklorita u ionskom elektronu

To znači da su slijedeće reakcije zabilježene u interakciji hipoklorita s KI (kalijevim jodidom)

Oslobođeni dva grama atoma joda odgovaraju dva gram atoma aktivnog klora. Dakle, maseni omjer reaktivnog iona cijanida i "aktivnog klora" hipoklorita je 26:71, dakle, 2,73 dijelova aktivnog klora je potrebno za jedan dio cijanidnog iona, tj. n = 2,73.

Vrijednost koeficijenta n određuje se za svaku reakciju oksidacije spojeva koji sadrže cijanid. Dakle, tijekom oksidacije kompleksnih cijanida bakra, vrijednost n iznosi 3,18 i 2,96, a za oksidaciju kompleksnih cinkovih cijanida, n = 2,73. Tijekom oksidacije otpadnih voda s cijanidom s hipokloritnim ionom, oksidirajuće sredstvo se može koristiti ne samo na oksidaciju cijanida, već i na oksidaciju drugih tvari prisutnih u otpadnoj vodi. Stoga, vrijednost n treba ispitati eksperimentalno za specifične otpadne vode.

Ako su amonijak, amonijeve soli ili organske tvari koje sadrže amino skupine, klor, hipoklorna kiselina i hipokloriti prisutni u otpadnoj vodi, oni reagiraju s njima kako bi nastali mono- i dikloramini, kao i dušikov triklorid.

Kod zbrinjavanja otpadnih voda obično se koristi radna otopina od 5% za reagens (za "aktivni" klor).

Obrada otpadnih voda s cijanidom s kloridnim dioksidom ClO2 ima nekoliko prednosti:

- visoke oksidacijske sposobnosti ClO2 u usporedbi s drugim oksidirajućim sredstvima (osim za fluor i ozon);

- vodenih otopina2 dugo je otporan;

- pri obradi otpadne vode s klor dioksidom, ne stvaraju se visoko otrovni proizvodi izravne kloriniranja (klor-cijan, klorofenol itd.) u bilo kojem rasponu pH vrijednosti.

Oksidacija cijanida s klor dioksidom prolazi prema jednadžbi

Proces oksidacije je učinkovitiji pri pH 10.

S početnim sadržajem cijanida od 25 mg / l i trajanjem oksidacije od 1 min, učinkovitost je 95%, a nakon 10 min reakcija oksidacije gotovo završava.

Kloriranje se koristi za odzračivanje otpadne vode nastale tijekom kuhanja sulfatne celuloze i isparavanja tekućine za tare u celuloznim i papirnatim mlinovima. Ove otpadne vode sadrže vodikov sulfid, sulfide, metil merkaptan itd.

U alkalnom okruženju, klor oksidira sulfide u sulfate:

U kiselom i neutralnom okolišu moguće je formiranje sulfita:

S viškom klora, oksidacija uvijek ide na sulfate. Metil merkaptan je klorid oksidiran nešto sporijim nego s sumporovodikom, ali znatno brži od sulfida i disulfida. Ovisno o potrošnji klora, oksidacija metil merkaptana može nastaviti s formiranjem različitih proizvoda:

Budući da je metil merkaptan relativno brzo oksidiran klora, trajanje kontakta između otpadnih voda isparivačke stanice (kontaminirano uglavnom sa sumporovodikom i metil merkaptanom) s klorom je 5 minuta.

Ovisno o stanju agregiranja reagenata koji sadrže klor ili klor koji se uvode u vodu, određuje se tehnologija pročišćavanja otpadnih voda. Ako se ova voda tretira plinovitim klorom ili klor dioksidom, proces oksidacije se provodi u apsorberima; ako su klor ili klor dioksid u otopini, oni se unose u miješalicu, a zatim u kontrolni spremnik, oni se učinkovitije miješaju i traže trajanje kontakta s otpadnim vodama.

Natrijev hipoklorit (oksoklorat) nastaje propuštanjem klornog plina kroz alkalnu otopinu:

Kalcijev hipoklorit se pripremi kloriranjem kalcijevog hidroksida pri temperaturi od 25-30 ° C:

Industrija proizvodi dvobaznu sol

Jako oksidirajuće sredstvo je natrijev klorat NaClO2, koji se razgrađuje za oslobađanje ClO2. Klor-dioksid je otrovni zelenkasto-žuti plin s intenzivnijim mirisom od klora. Kako bi se to postiglo, provode se sljedeće reakcije:

Tijekom reakcije, pH se održava u rasponu od 8-11. Kontrola potpunosti oksidacije provodi se zaostalim "aktivnim" klorom, čija koncentracija mora biti najmanje 5-10 mg / l.

Oksidacija s vodikovim peroksidom. Vodikov peroksid je bezbojna tekućina, pomiješana s vodom u svim omjerima. Može se koristiti za oksidaciju nitrita, aldehida, fenola, cijanida, otpada koji sadrže sumpor, aktivne boje. Industrija proizvodi 85-95% vodikov peroksid i perhidrol koji sadrži 30% H2oh2. Vodikov peroksid je toksičan. MPC u vodi je 0,1 mg / l.

Vodikov peroksid u kiselom i alkalnom okruženju raspada se prema sljedećim shemama:

U kiselom okolišu, oksidativna funkcija je izraženija, au alkalnoj, redukcijska funkcija.

U kiselom okruženju, vodikov peroksid pretvara željezne soli u željezne soli, dušičnu kiselinu do dušične kiseline i sulfide do sulfata. Cijanidi u cijanatima oksidiraju se u alkalnom mediju (pH = 9-12).

U razrijeđenim otopinama proces oksidacije organskih tvari polako napreduje, pa se koriste katalizatori - metalni ioni promjenjive valencije. Na primjer, oksidacijski postupak s vodikovim peroksidom s solom, željezo, napreduje vrlo učinkovito pri pH = 3-4,5. Proizvodi oksidacije su muconske i maleinske kiseline.

U postupku pročišćavanja vode ne samo oksidirajuća nego i redukcijska svojstva vodikovog peroksida. U neutralnim i slabo alkalnim sredinama lako se komunicira s klorom i hipokloritima, prevodeći ih u kloride:

Ove reakcije se koriste u dekloriranju vode. Višak vodikovog peroksida može se ukloniti tretiranjem manganovim dioksidom:

Perspektiva je oksidacija onečišćenja peroksosulfurnim kiselinama: peroksomonosumpor H2SO5 i peroksidiser H2S2O8. Na primjer, fenol se oksidira peroksomonosulfurnom kiselinom (Caro acid) pri pH = 10. Ova metoda može smanjiti sadržaj fenola u koncentraciji od 5-10%. Brzina oksidacije ovisi o omjeru H2SO5 / C6H5OH i povećava se s povećanjem temperature.

Razaranje cijanida pod djelovanjem peroksosulfurnih kiselina također se vrlo brzo odvija. Štoviše, u slučaju niskih koncentracija cijanida (0,01-0,05%), H se koristi u otpadnoj vodi2SO5, i pri visokim koncentracijama - H2SO5. Optimalno stanje je pH = 9. U neutralnom okolišu reakcija oksidacije oštro se usporava djelovanjem željeznih iona, koji tvore ferrocijeze, koji se ne podvrgavaju oksidaciji.

Oksidacija kisikom u zraku. Mnogo širi od reagensa koji sadrže klor, kisik se koristi za oksidaciju sulfidnih otpadnih voda iz celuloze, rafiniranja nafte i petrokemijskih biljaka. Kisik zraka se koristi za pročišćavanje vode iz željeza da oksidira željezne spojeve do željeza, nakon čega slijedi odvajanje željezovog hidroksida iz vode. Reakcija oksidacije u vodenoj otopini nastavlja se prema shemi:

Oksidacija se provodi zračenjem zraka kroz otpadnu vodu u tornjevima sa akordnom mlaznicom. Dobiveni željezni hidroksid se postavi u spremnik za kontakt i zatim filtrira. Korištenje stupova s ​​brtvenom mlaznicom ili Raschig prstenovima je nepraktično jer dolazi do pregrijavanja mlaznice. Moguće je pojednostavljeno prozračivanje. U tom slučaju, voda se raspršuje preko površine filtera, koja kaplje kapi na površinu filtarskog opterećenja. Kada se kapljice vode dotaknu zrakom, željezo se oksidira.

Oksidirani zrak također oksidira odvode sulfida iz celuloze, rafinerija nafte i petrokemijskih biljaka. Postupak oksidacije sumporovodika i sumporovog sumpora prolazi kroz niz stadija kada mijenja valenciju sumpora od 2 do 6:

Istodobno, tijekom oksidacije hidrosulfida i sulfida do tiosulfata, pH otopine se povećava, a oksidacija hidrosulfida u sulfid i sulfat smanjuje pH otopine, a kada oksidira sulfid u sulfit i sulfat, aktivna reakcija medija se ne mijenja. U vodenim otopinama pod djelovanjem atmosferskog kisika proces oksidacije metil merkaptana prolazi kroz niz uzastopnih faza.

Ako aktivna reakcija vodenog okoliša pH = 7-13,75, tada glavni proizvod oksidacije sumporovodika, hidrosulfida i sulfita je tiosulfat.

Oksidacija stanica isparavanja otpadnih voda (pH 7-7,5) nastavlja se prema jednadžbama:

Tijekom procesa oksidacije pH vrijednost otopine se smanjuje, moguće je stvaranje elementarnog sumpora.

Tijekom oksidacije crne tekućine (pH = 12,15-12,75) pojavljuju se sljedeće reakcije:

Oksidacija hidrosulfida i sulfida do tiosulfata povećava pH otopine, oksidacija hidrosulfida u sulfit i sulfat smanjuje pH otopine, a oksidacija sulfida u sulfit i sulfat ne mijenja aktivnu reakciju medija.

S porastom temperature i tlaka, povećava se brzina reakcije i dubina oksidacije sulfida i hidrosulfida. Teorijski, 1 g kisika se potroši za oksidaciju 1 g sulfidnog sumpora. Za potpunu oksidaciju crne tekućine (sa koncentracijom sulfida od 6 g / l) s temperaturom od 80-100 ° C pod tlakom od 0,1-0,8 MPa, potrebno je 5,4 kg kisika i 28 m3 zraka i 1 m3 tekućine, trajanje kontakta sa ovo je 1 min.

Shematski dijagram instalacije sulfidne oksidacije prikazan je na slici. 1.53. Otpadna voda ulazi u spremnik za prihvaćanje i kroz izmjenjivač topline ulazi u oksidacijski stup i zrak u donji dio kolone. Vlažnost iz ispušnog zraka se kondenzira u separatoru, odakle se šalje u prihvatni spremnik. Nakon oksidacije, otpadna se voda ohladi u hladnjak i isporučuje se za daljnje pročišćavanje. Neobrađena otpadna voda zagrijava se vodenom parom i toplinom kondenzata.

Sl. 1.53. Shematski dijagram instalacije oksidacije sulfida sadržanih u otpadnoj vodi s kisikom u zraku:

1 - prihvatni spremnik; 2 - crpka; 3 - izmjenjivač topline; 4 - oksidacijski stupac; 5 - distributer zraka; 6 - hladnjak; 7 - separator

Oksidacija dimnih plinova. Provođenje uništavanja sulfidnih spojeva može biti i ugljični dioksid koji se nalazi u dimnim dimnim plinovima. Bit ove metode je kako slijedi: otpadna voda koja sadrži sumporni alkali iz uljne zamke ulazi u prihvatni spremnik, zatim se zagrijava u izmjenjivaču topline i šalje za deodorizaciju u kolonu, u koju dolaze pare i dimni plinovi. Formiranje karbonata nastaje prema sljedećim jednadžbama:

Emitirani sumporovodik uklonjen dimnim plinovima i parom šalje se za spaljivanje, a kada se koristi ugljični dioksid služi kao sirovina za proizvodnju sumporne kiseline.

Oksidacija piroluzitom. Postupak se provodi filtriranjem otpadne vode kroz ovaj materijal ili u aparatu s miješalicom. Pyrolusite je prirodni materijal koji se uglavnom sastoji od manganovog dioksida. Naširoko se koristi za oksidaciju trovalentnog arsena u pentavalentni:

Povećanje temperature povećava stupanj oksidacije. Optimalni način oksidacije je sljedeći: brzina protoka četiri puta u odnosu na stehiometrijsku. Kisela voda je 30-40 g / l, temperatura vode je 70-80 ° C.

Ozonizacija. Oksidacija oksida omogućuje istodobno izbjeljivanje vode, uklanjanje okusa i mirisa i dezinfekciju. Ozonizacija može očistiti otpadne vode iz fenola, naftnih derivata, sumporovodika, spoja: arsena, tenzida, cijanida, boja, karcinogenih aromatskih ugljikovodika, pesticida itd.

Ozon je blijedo ljubičasti plin. U prirodi, nalazi se u gornjoj atmosferi. Na temperaturi od 111,9 ° C, ozon se pretvara u nestabilnu tekućinu tamno plave boje. Fizikalno-kemijska svojstva ozona: relativna molekulska masa 48; gustoća (pri temperaturi 0 ° C i tlaku 0,1 MPa) 2,154 g / 1; talište 192,5 ° C; toplina tvorbe 143,64 kJ / mol; koeficijent topljivosti u vodi na 0 ° C je 0,49. na 20 ° C - 0,29; redoks potencijal 2,07 V. Topljivost ozona ulaza je također ovisi o aktivnom reakcijskom mediju, u prisutnosti kiseline, lužine i soli. Jer prisutnost kiseline i soli povećava topljivosti i smanjenjem ozona u prisustvu lužine.

Ozon je jak oksidacijski agens i ima sposobnost da uništi mnoge organske tvari i nečistoće u vodenim otopinama pri normalnim temperaturama. Ozon spontano disocira u zraku i u vodenim otopinama, raspadajući se u molekulu i kisikov atom. Brzina raspadanja u vodenoj otopini raste s povećanjem slanosti, pH i temperature.

Čisti ozon je eksplozivan jer kada se raspadne, oslobađa se značajna količina topline, vrlo otrovna. Maksimalna dopuštena koncentracija u zraku radnog područja je 0,0001 mg / m3. Dezinfekcijski učinak ozona temelji se na visokoj sposobnosti oksidacije zbog lakoće davanja aktivnog atoma kisika (O3 = O2 + O). Ozon oksidira sve metale osim zlata, pretvarajući ih u okside.

U vodenoj otopini, ozon se disocira brže nego u zraku; vrlo brzo se disocira u slabim alkalnim otopinama. U kiselim otopinama, ozon je otporniji. Razgrađuje se vrlo sporo u čistom, suhom zraku.

Kada se voda obrađuje ozonom, organska tvar se raspada i voda se dezinficira; bakterije umiru nekoliko tisuća puta brže nego kada se voda liječi klorom. Topivost ozona u vodi ovisi o pH i sadržaju topivih tvari u vodi. Nizak sadržaj kiselina i neutralnih soli povećava topljivost ozona. Prisutnost alkala smanjuje topljivost O3. Djelovanje ozona u procesima oksidacije može se pojaviti u tri različita pravca: izravna oksidacija uz sudjelovanje jednog atoma kisika; dodavanje cijele molekule ozona u oksidiranu tvar s formiranjem ozonida; katalitičko pojačavanje oksidirajućih učinaka kisika prisutnih u ozoniziranom zraku. Mehanizam reakcije razgradnje ozona je prilično kompliciran jer mnogi čimbenici utječu na brzinu uništavanja: uvjeti prijelaza ozona iz plinske faze u tekućinu, odnos između parcijalnog tlaka plina i njegove topljivosti u vodenoj otopini, kinetiku oksidacije ozona kontaminacije vodom.

U usporedbi s drugim oksidirajućim sredstvima, kao što je klor, ozon ima nekoliko prednosti. Može se dobiti izravno u postrojenju za preradu, a sirovina je tehnički kisik ili atmosferski zrak.

Obećanje korištenja ozona kao oksidacijske metode također je posljedica činjenice da ne dovodi do povećanja sastava soli obrađene otpadne vode, ne zagađuje vodu s reakcijskim proizvodima, a sam proces se lako isporučuje uz punu automatizaciju.

U postupku pročišćavanja otpadnih voda, ozon koji se ulijeva u reakcijsku komoru u obliku ozonskog kisika ili mješavine ozona i zraka, uđe u kemijsku reakciju s tvarima koje onečišćuju otpadnu vodu. Dakle, ozoniranje je proces apsorpcije kompliciran kemijskim reakcijama.

Najekonomičniji je način pribaviti ozon izravno na postrojenju za obradu pomoću tihog (kratkog) električnog pražnjenja u zraku. Miran se iscjedak formira u uskom plinskom prostoru između dvije elektrode, pri čemu se primjenjuje struja od 5 do 25 tisuća V. Ozonizator koristi staklene elektrode, čija je unutarnja površina prekrivena metalnim amalgamom. Njegov sloj je visokotlačna elektroda.

U postojećim industrijskim generatorima ozonizatori koriste staklene cjevaste ili lamelarne elemente. Obično se ozoniziraju u obliku valjkastih posuda, u kojima su raspoređeni nekoliko desetaka paralelnih cjevastih ozonacionih elemenata, koji se sastoje od dvije koncentrično postavljene staklene cjevaste elektrode. Zrak se kreće duž osi ozonirajućih elemenata u prstenastom prostoru između koncentrično smještene elektrode. Molekule kisika pod djelovanjem električnih ispuštanja drobljene su, a dobiveni atomi lako se pridružuju svim molekulama njihovog molekularnog afiniteta, stvarajući molekulu ozona:

Od velike važnosti je i činjenica da kisikov atom koji se oslobađa u ovoj reakciji može reagirati s ozonskom molekulom uz oslobađanje topline:

Učinak ozonizatora i potrošnje energije za proizvodnju ozona u velikoj su mjeri ovisni o sadržaju vlage zraka koji ulazi u ozonizator, njegovu temperaturu, koncentraciju kisika, kao io nacinu ozoniziranja i metodi dobave smjese ozona i zraka u reaktor.

Osnovna tehnološka shema ozonizacije industrijskih otpadnih voda sl. 1,54 se sastoji od dva glavna čvora: proizvodnja ozona i pročišćavanja otpadnih voda. Uređaj za proizvodnju ozona uključuje sljedeće jedinice: primanje i hlađenje zraka, sušenje, filtriranje zraka, stvaranje ozona.

Sl. 1.54. Tehnološka shema industrijske ozonizacije otpadnih voda

Zračni zrak kroz usisni otvor 1 se isporučuje pomoću puhala 4 kroz vodu 2 do filtra 3, gdje se čisti od prašine, nakon čega se zrak dovodi kroz izmjenjivač topline 5 u separator vode kondenzirane vlage 6, a zatim

na automatskim postrojenjima za sušenje zraka 7 (adsorberi), punjeni aktivnim aluminijem. Zrak se dovodi do regeneracije adsorbera kroz liniju 8. Suhi zrak ulazi u automatske filterske jedinice 9, u kojima se zrak precizno čisti od prašine. Od filtara se osušeni i pročišćeni zrak isporučuje ozonizirajućim jedinicama 11, gdje se pod djelovanjem elektroprasnog ozona stvara ozon koji se zajedno s zrakom u obliku mješavine ozonskog zraka šalje kroz liniju 13 u kontaktnu komoru 14 i pomiješa se s obrađenom otpadnom vodom dobivenom kroz liniju 15. Mješavina zraka i ozona prskana je poroznim keramičkim cijevima 16. Kruženje obrađene otpadne vode i mješavine ozona i zraka u kontaktnoj komori u suprotnom smjeru osigurava veću učinkovitost ozoniranja. Ozonizirana otpadna voda se ispušta kroz liniju 17. Pomoćna oprema: linija 10 - opskrba pitkom vodom, 12 - ispuštanje u kanalizaciju, 18 - opskrba hlađenim slanom otopinom, 19 - spremnik hlađene slane vode, 20 - trosmjerni ventil za miješanje, 21, 22 - odnosno grijanom i hlađenom slanom otopinom, 23 - zagrijanom slanom vodom, 24-grijanom opskrbom slanom vodom, 25-hlađenim strojem. Kontaktne fotoaparate mogu biti jedan i dva stupnja.

S obzirom na ozon toksičnosti dišnog i središnjeg živčanog sustava, posebna se pažnja posvećuje dizajnu ozona biljkama prostori reaktori curiti ventilacije (maksimalno dopušten sadržaj ozona u zatvorenom prostoru, gdje se nalaze ljudi, je 0,0001 mg / L). Sušenje zraka jedna je od glavnih faza pripreme zraka prije proizvodnje ozona, tj. čak i mali sadržaj vlage smanjuje ozonski omotač i dovodi do pretjerane potrošnje energije. Kako bi se osiguralo potrebni stupanj sušenja zraka (do točke rosišta od 50 ° C) u razdobljima godine karakteriziranim visokim sadržajem vlage u atmosferskom zraku, zrak se prethodno hladi na temperaturu od 8 ° C. Rashladni sustav zračnog obrađen ohlađen lugom opskrbljuje iz freona hladnjaka koji se sastoji od spremnika za ohlađena i grije lugom, crpnom opremom i kontrolu temperature zraka nakon izmjenjivača topline.

Ozon i njegove vodene otopine izuzetno su korozivne: uništavaju čelik, lijevano željezo, bakrenu gumu, ebonit. Stoga su svi elementi ozonskog postrojenja i cjevovodi u kontaktu s ozonom i njegovim vodenim otopinama izrađeni od nehrđajućeg čelika i aluminija.

Potrošnja električne energije za dobivanje jednog kilograma ozona iz dobro osušenog zraka za ozonizere različitih tipova je 13-29 kW ∙ h, a od suhog zraka 43-57 kW h. Potrošnja električne energije za dehumidizaciju zraka i njegova kompresija za proizvodnju ozona je 6-10 kW ∙ h.

U obrađenom otpadnom vodom ozon se ubrizgava na različite načine:

- bubrenjem zraka koji sadrži ozon kroz sloj vode (zrak se distribuira kroz filtere);

- protustrujna apsorpcija ozona vodom u apsorberima s raznim mlaznicama (akordna mlaznica, Raschig prstenovi, itd.);

- miješanjem vode sa smjesom ozon-zrak u izbacivačima ili posebnim rotacijskim mehaničkim miješalicama.

Prilikom izračunavanja reakcijske komore za kontakt, prije svega, određuju područje elemenata za raspršivanje koji su smješteni na dnu komore za ravnomjerno raspodjelu mješavine ozon-zrak u vodi. U uporabi cermenta ili keramičkih cijevi s veličinom pora od 40-100 um, odnosno i 60-100 mikrona, optimalnom načinu disperzije koja se javlja pri brzini raspršivanja odnosno 76-91 i 20-26 m3 / (m2 h ∙) u postrojenje. Potrebna ukupna površina svih elemenata za prskanje kontaktne komore tipa mjehurića određena je formulom:

gdje je Q - otpadna voda m 3 / h; - potrebna doza ozona, g / m 3; - koncentracija ozona u smjesi ozona i zraka, g / m 3; - intenzitet prskanja po jedinici površine poroznih raspršivača, m 3 / (m 2 h).

Broj elemenata za prskanje:

gdje - područje jednog elementa za raspršivanje, m 2.

Metalne keramičke cijevi za raspršivanje trebaju biti smještene na dnu kontaktnih komora na udaljenosti od 0,4 m, keramičke cijevi na udaljenosti od 0,5 m između osi. Ovim rasporedom cijevi se kombiniraju mjehurićaste baklje na visini od 2 m.

Ukupni volumen komore izračunava se formulom

gdje kitd - koeficijent povećanja volumena vode zbog čišćenja s mješavinom zraka i ozona, obično jednak 1,1; t je trajanje boravka otpadne vode u reakcijskoj komori, h.

D vrijednostijezero i t određuju se eksperimentalno za svaku vrstu industrijske otpadne vode. Visina vodenog sloja iznad mlaznica H = 4,5-5 m. U dvostupanjskim reakcijskim komorama visina vodenog sloja u svakoj komori iznosi 2,5-2,8 m.

Potrebna količina ozona u kg / h određena je izrazom:

Broj ozonizera temelji se na izvođenju komercijalno dostupnih ozonizatora:

gdje je k faktor sigurnosti koji se uzima za 1,05-1,1; qjezero - produktivnost jednog ozonizatora, kg / h.

Na kartici. 1,9 Glavne tehničke karakteristike domaćih ozonatorov.Privedennye brojne studije na oksidaciju različitih organskih onečišćivača uz ozon pokazao učinkovitost ove metode u liječenju vodene otopine koje sadrže fenoli, ciklopentan, cikloheksan, tetra-etilsvinets i sulfanaftenovye naftenske kiseline, cijanide, krezole, anionoakiativnye neionski surfaktant, ulje itd.

Glavna tehnička svojstva domaćih ozonizatora

Nazivni kapacitet za ozon, kg / g