 |
Эффективное решение экологических проблем |
+7 (812) 200-96-17
+7 (81153) 3-52-34
Способ доочистки сточных вод
СПОСОБ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КАТАЛИТИЧЕСКИМ ОСАЖДЕНИЕМ
Как известно, с развитием промышленности увеличивается техногенное воздействие человека на окружающую среду. Особую роль в этом играет использование водных ресурсов планеты, и загрязнение водных объектов различными вредными веществами.
К приоритетным загрязняющим веществам сточных вод, наблюдения за которыми обязательны, относятся тяжелые металлы. Среди различных загрязняющих веществ тяжёлые металлы и их соединения выделяются не только повсеместной распространенностью, но и высокой токсичностью, мутагенностью, способностью к аккумуляции в живых организмах.
Предприятия, использующие гальванические технологические процессы, являются одними из наиболее вpедных для окpужающей сpеды. Несмотря на то, что на производствах устанавливаются очистные сооружения, сброс тяжелых металлов со сточными водами довольно высок. Положение усугубляется тем, что они содержатся не только в промышленных стоках, но и зачастую в поверхностных стоках с территорий предприятий.
В основном, все предприятия, использующие электрохимические производства, имеют локальные очистные сооружения промышленных сточных вод. Однако, большинство таких сооружений используют морально устаревшие технологии очистки, изношенное оборудование и не могут добиться эффективной очистки стоков до требуемых нормативов. Что же касается очистки поверхностных стоков, то очистных сооружений для удаления из них загрязняющих веществ, устанавливается очень мало, и в них, как правило не предусматривается очистка растворенных соединений тяжелых металлов.
Чаще в сего в целях очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов используется реагентный метод. Суть его заключается в следующем. Сточные воды поступают в реактор, в который добавляется реагент для повышения рН стоков. При этом происходит реакция обмена, ионы тяжелых металлов соединяются с гидроксильными группами, образуя нерастворимые гидроксиды, и выпадают в осадок.
Пример реакции обмена:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Ионно-молекулярное уравнение данной реакции:
Fe3+ + 3Cl – + 3Na+ + 3OH – = Fe(OH)3↓ + 3Na+ + 3Cl –
Таким образом, сущность реакции сводится к взаимодействию ионов Fe3+ и OH –, в результате чего образуется осадок гидроксида железа(III) Fe(OH)3.
До недавнего времени на очистных сооружениях промышленных сточных вод в качестве реагента использовалось известковое молоко (водный раствор гидратной извести), но такой метод обладает рядом недостатков, которых можно избежать при использовании щелочи (NaOH). Замена известкового молока на щелочь позволяет:
1. Избежать использование дорогостоящего известкового хозяйства;
2. Сократить количество используемых реагентов на станции нейтрализации;
3. Отказаться от транспортирования извести;
4. Повысить безопасность рабочего места оператора за счет сокращения выбросов известковой пыли в воздух рабочей зоны;
5. Уменьшить потребность в производственных площадях.
Несмотря на то, что реагентный способ используется повсеместно, достичь требуемого качества очистки он не позволяет. Дело осложняется тем, что каждый металл имеет свой интервал рН при котором происходит реакция обмена с образованием нерастворимого гидроксида. При дальнейшем повышении рН осадок опять начинает растворяться.
Значения рН осаждения гидроксидов металлов
|
Металл |
Гидроксид |
рН | |||
|
начала осаждения при исходной концентрации осаждаемого иона |
практически полного осаждения |
начала растворения осадка | |||
|
|
| ||||
|
Олово |
Sn(OH)4 |
0 |
0,5 |
1 |
13 |
|
Титан |
NiO(OH)2 |
0 |
0,5 |
2 |
- |
|
Сурьма |
Sb(OH)2 |
0,2 |
0,9 |
1,9 |
6,9 |
|
Олово |
Sn(OH)2 |
0,9 |
2,1 |
4,7 |
10 |
|
Ртуть |
HgO |
1,3 |
2,4 |
5 |
11,5 |
|
Железо |
Fe(OH)3 |
1,5 |
2,3 |
4,1 |
14 |
|
Цирконий |
ZrO(OH)2 |
1,7 |
2,7 |
4,2 |
- |
|
Галлий |
Ga(OH)3 |
1,7 |
2,4 |
3,6 |
5,6 |
|
Индий |
In(OH)3 |
2,9 |
3,6 |
4,6 |
11 |
|
Алюминий |
Fl(OH)3 |
3,3 |
4 |
5,2 |
7,8 |
|
Хром |
Cr(OH)3 |
4 |
4,7 |
6,8 |
9,4 |
|
Медь |
Cu(OH)2 |
4,2 |
5,2 |
7,1 |
14 |
|
Бериллий |
Be(OH)2 |
5,2 |
6,2 |
8,8 |
13,5 |
|
Цинк |
Zn(OH)2 |
5,4 |
6,4 |
8 |
10,5 |
|
Серебро |
Ag2O |
6,2 |
8,2 |
11,2 |
12,7 |
|
Свинец |
Pl(OH)2 |
6,4 |
7,4 |
9 |
10,5 |
|
Железо |
Fe(OH)2 |
6,5 |
7,5 |
9,7 |
13,5 |
|
Кобальт |
Co(OH)2 |
6,6 |
7,6 |
9,2 |
14,1 |
|
Никель |
Ni(OH)2 |
6,7 |
7,7 |
9,5 |
13,2 |
|
Кадмий |
Cd(OH)2 |
7,2 |
8,2 |
9,7 |
13,7 |
|
Марганец |
Mn(OH)2 |
7,8 |
8,8 |
10,4 |
14 |
|
Магний |
Mg(OH)2 |
9,4 |
10,4 |
12,4 |
- |
Ниже приводятся данные растворимости гидроксидов, позволяющие определить диапазон применения реагентного способа очистки и предлагаемого способа доочистки сточных вод.
Таблица растворимости гидроксидов
| Катион | K+ | Na+ | Ag+ | Al3+ | Ba2+ | Be2+ | Ca2+ | Cd2+ | Co2+ | Cr3+ | Cs+ | Mg2+ | Mn2+ |
| анион | |||||||||||||
| OH- | P | P | – | Н | P | Н | M | Н | Н | Н | Р | M | Н |
| Катион | Ni2+ | Pb2+ | Sn2+ | Sr2+ | Tl+ | Zn2+ | Cu2+ | Hg2+ | Pb2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | |
| анион | |||||||||||||
| OH- | Н | Н | Н | М | Р | H | H | – | H | H | H | H | |
| P - растворимое ( >1 г в 100 г воды); | |||||||||||||
| M - малорастворимое (0,001 г - 1г в 100 г воды); | |||||||||||||
| H - нерастворимое (< 0,001 г в 100 г воды); | |||||||||||||
| – - разлагается водой или не существует. | |||||||||||||
Реагентный способ очистки сточных вод от солей тяжелых металлов позволяет удалить основную массу загрязняющих стоки тяжелых металлов, но требует доочистки. Ранее с этой целью использовались различные сорбенты и ионитные смолы - синтетические ионообменники. Но сорбенты малоэффективны, а главным недостатком способа доочистки ионитными смолами является их избирательность, т.е. для каждого металла необходимо использовать определенную смолу.
Предлагаемый нами способ доочистки сточных вод каталитическим осаждением(КАО)позволяет удалять все металлы, содержащиеся в стоке, за один проход фильтра. Идея заключается в следующем. Вертикальный фильтр заполняется специальной гранулированной слабощелочной загрузкой (КАОС), при прохождении через которую рН сточных вод повышается. При этом в каждом диапазоне рН определенный металл переходит в нерастворимый гидроксид и осаждается на гранулах КАОС. Загрузка в этом случае выступает в качестве катализатора и не расходуется. Она также не является сорбентом, поскольку образующиеся гидроксиды не поглощаются загрузкой, а только осаждаются на ней. Следовательно, регенерация загрузки КАОС с выгрузкой из фильтра, как для сорбентов, не требуется. Достаточно только осуществить промывку обратным током воды для удаления осадка и изредка активизировать КАОС раствором сульфата магния и соды.
Данный способ эффективен, прост в эксплуатации и надежен. Он используется в течении ряда лет на десятках отечественных предприятий и получает только положительные отзывы.
Терминология
Абсорбция — поглощение, сопровождающееся диффузией поглощенного вещества вглубь сорбента с образованием растворов.
Адсорбция— поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя.
Водородный показатель (рН) - характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде (Н+), и представляет собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, (pH = -log[H+]).
Гидрирование- активация атома водорода и какой-либо другой молекулы, приводящей к их химическому взаимодействию.
Катализ - ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются.
Катализатор – химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции.
Осаждение- выделение в виде твердого осадка из газа (пара), раствора или расплава одного или нескольких компонентов.
Реакции обмена– химические реакции, в которых исходные вещества как бы обмениваются своими составными частями.
Сорбция- поглощение твёрдым телом или жидкостью вещества из окружающей среды.
Сорбент – твердое тело, поглощающее вещество из окружающей среды.
Сорбат – поглощаемое сорбентом вещество.
Тяжёлые металлы — группа химических элементов со свойствами металлов и плотностью, примерно равной или большей плотности железа (8 г/см3) (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Biи др.).
Хемосорбция— адсорбция, сопровождающаяся химическим воздействием поглощаемого вещества с сорбентом.
Цены на оборудование очистки воды от металлов приведены в файле ПРАЙС ПРОДУКЦИИ
|
|
|||||||||||
|
|||||||||||
