Метод химической очистки сточных вод

Деятельность человека на Земле способствует скорому и чрезмерному загрязнению окружающей среды. Особенно это касается воды. Расходуя живительную влагу на нужды производства, промышленности или просто в быту, мы формируем большое количество стоков, которые впоследствии попадают в водоёмы или грунт. Таким образом, запасы чистой пресной воды на планете понемногу иссякают. Именно поэтому вопрос очистки стоков сегодня стоит на мировом уровне. И именно поэтому химическая очистка сточных вод и физико-химическая обработка стоков занимают одно из ведущих мест в технологии нейтрализации патогенных микроорганизмов в использованной человеком водной среде.

Что такое химическая очистка?

О том, что такое химическая обработка и нейтрализация стоков и какие бывают физико-химические методы очистки загрязненной воды, разбираемся в нашем материале.

Важно: химический и физико-химические способы обработки стоков используются исключительно на промышленных предприятиях. В частном хозяйстве с реагентами лучше не контактировать.

Стоит знать, что при обработке стоков одним из приведенных выше методов количество взвесей в воде может варьироваться от 1 мг/литр воды до 30гр/литр. Но в любом случае очистка воды с использованием химии или физико-химическими и является эффективной и работает лишь после механической обработки воды.

При химической очистке стоков используют такие основные реагенты:

• Хлор;
• Перманганат калия (марганец);
• Озон;
• Серная и соляная кислоты;
• Гидроксид натрия;
• Известь и пр.

Химическая обработка загрязненной воды не является окончательным этапом в осветлении стоков. Чаще всего за ней следует и биологическая чистка.

Химическое обеззараживание сточных вод происходит несколькими способами:

• Нейтрализация. В этом случае при помощи реагентов происходит обезвреживание всех патогенных микроорганизмов и выведение воды к оптимальному уровню pH.
• Окисление стоков. То есть обработка вредных веществ в воде с целью их нейтрализации.
• Восстановление. Способ очистки, позволяющий восстановить имеющиеся примеси до своего первоначального состояния с целью их удаления.

Рассмотрим подробнее все этапы химического воздействия на стоки.

Нейтрализация грязной воды

Этот способ обработки грязной водной среды проводится для того, чтобы вернуть воду к уровню pH между показателями 6,5-8,5. Именно эти параметры считаются нормой для очищенной воды. Нейтрализацию проводят с применением таких способов, как:

• Смешивание между собой щелочных и кислотных жидкостей;
• Введение в стоки реагентов;
• Фильтрование кислотсодержащих вод при помощи нейтрализующих веществ;
• Растворение газов в воде с помощью щелочи;
• И введение в кислые стоки раствора аммиака.

При некоторых из этих методов обработки грязной воды все имеющиеся в ней примеси выпадают в осадок. Кроме того, для нейтрализации кислых сточных вод могут использовать аммиачную воду, цемент, гидроксид кальция, доломит и др.

Окисление грязной воды

Этот метод химического воздействия на стоки используется тогда, когда извлечение примесей путем отстаивания или механического воздействия не понесет желаемого результата. Для окисления стоков применяют такие препараты:

• Хлор в газообразном или сжиженном состоянии;
• Бихромат калия;
• Озон;
• Пиролюзит;
• Диоксид хлора и хлорат кальция;
• Кислород воздуха и пр.

После окислительной процедуры в отношении стоков все патогенные микроорганизмы в воде погибают под воздействием реагентов. Однако с некоторых доказано, что хлор в воде вступает в реакцию с химическими компонентами воды и образует хлорволокнистую и соляную кислоту. Поэтому применение хлора сегодня хоть и распространено в России, но требует дополнительного дехлорирования воды. СНиП уже регламентировано такое действие.

В свою очередь озонирование стоков хоть и является более эффективным методом воздействия на грязную воду, все же является чрезмерно дорогим. При помощи озонирования сточных вод удается обезвредить и обеззаразить воду от нефтепродуктов, ПАВ, пестицидов и красителей, мышьяка и канцерогенных углеродов, от цианидов, фенолов и пр.

Важно: озонирование не имеет широкого применения в мире, поскольку озон в больших количествах является взрывоопасным химическим веществом. Кроме того, полное воздействие озона в любой форме на организм человека до конца еще не изучено.

Восстановление

Этот способ обработки грязной воды используют для очистки жидкости от примесей ртути, мышьяка и хрома. В этом случае применяют метод химического восстановления примесей до их первоначального состояния. Согласно схеме проведения процедуры, восстановленные элементы удаляют позже из воды при помощи механических методов обработки — фильтрования, флотации или отстаивания.

Для восстановления мышьяка, ртути или хрома применяют активный уголь, диоксид серы,  водород или бисульфат натрия, а также сульфат железа и пр.

Физико-химическая обработка стоков

Подобное воздействие на стоки позволяет добиться качественной очистки воды от сложных примесей. Физико-химические методы очистки сточных вод бывают разнообразными и варьируются по схемам от типа мусора в стоках.

Коагуляция

Этот метод воздействия на воду применяется с целью преобразования примесей в жидкости в осязаемые хлопья. Такой эффект достигается путем введения в воду специальных реагентов. В результате мусор в виде образовавшихся хлопьев удаляется из жидкости путем фильтрования или отстаивания.

Чаще всего такой метод обработки стоков используется на предприятиях, работающих с химикатами, целлюлозой, нефтью. Кроме того этот метод применяется и в легкой/текстильной промышленности.

Справка. Эффективность метода достигает 90-95%. В практике также применяется электрокоагуляция. В этом случае в воду опускают электроды, по которым проводят ток. В области проведения электричества происходит коагулирование примесей.

Адсорбция

Метод, направленный на поглощение вредных примесей адсорбентом непосредственно в водной среде. Такую схему очистки воды применяют в том случае, если стоки богаты фенолами, пестицидами и гербицидами, ПАВ и красителями, а также ароматическими примесями и пр. Метод адсорбции бывает двух видов:

• Регенеративный. В этом случае адсорбированное вещество можно извлечь из адсорбента и в дальнейшем утилизировать.
• Дегенеративный. Здесь примеси уничтожаются вместе с адсорбентом в неизменном виде.

Метод адсорбции может быть эффективен на 80-95%, но при этом качество и эффективность метода зависят от таких параметров:

• Природа и тип адсорбента;
• Количества и состояния примесей в воде;
• Площади обрабатываемой поверхности стоков;
• Глубина воды, на которую воздействуют адсорбентами.

В качестве реагентов-пожирателей используют торф, силикагель, активную глину, золу и пр. Адсорбция происходит при постоянном и усиленном перемешивании сточной воды с адсорбентом и пропускании её через специальные фильтры.

Флотация

Метод обработки воды воздухом. То есть схема действий такова:

• При флотации в сточную загрязненную жидкость нагнетают воздух, в результате чего в воде образуются пузырьки воздуха.
• Они в свою очередь взаимодействуют в процессе с молекулами примесей, и таким образом формируют на поверхности воды пену.
• Пенный мусорный слой флотации при удаляется с зеркала воды специальными установками.

Справка. Флотацию проводят различными способами, начиная от нагнетания воздуха через специальные турбины на дне резервуара до нагнетания воздуха под высоким давлением. Метод обработки и очистки стоков при помощи флотации является актуальным в том случае, если в воде содержатся волокнистые примеси, нефтепродукты или масла.

Экстракция

Этот метод обработки загрязненной жидкости используется в том случае, если есть необходимость удалить из воды растворенную органику, представляющую после извлечения техническую ценность. Таковыми могут являться жирные кислоты или фенолы.

Процесс происходит по такой схеме:

• В стоки вводят экстрагент;
• По прошествии времени эксрагируемое вещество достигает такой концентрации, которая позволяет беспрепятственно извлечь его из воды без потери его первоначальных свойств;
• Далее экстрагент удаляется из воды и происходит химическая его обработка с целью отделения примесей.
• После этого примеси используются по назначению или утилизируются, а экстрагент применяется повторно.

Ионный обмен в стоках

Этот метод применяют для извлечения из грязной жидкости таких веществ, как хром, медь, цинк, мышьяк или ртуть, свинец и медь. Отделение подобных примесей от воды происходит за счет взаимодействия ионов, находящихся в стоках и ионов ионита, введенных в воду.

Помимо перечисленных методов очистки сточных вод в промышленности также используют такие методы как обратный осмос, элекрофлотация и пр. Таковые относятся к физико-химическим способам очистки и имеют различную эффективность в зависимости от первоначального способа загрязнения стоков и типа загрязнителя в ней.