CC BY
185УДК 628.3
Г.Р. Гайнуллина, Г.Ю. Федоров ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧИ
В данной работе рассматривается очистка сточных вод, содержащие кислоты и щелочи. Рассмотрены способы нейтрализации, которые применяются при химической очистке.
Ключевые слова: вода, сточные воды, химическое загрязнение, кислота, щелочь, нейтрализация.
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.
Среди различных видов загрязнения окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет особое значение. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической, так и органической природы. Производственные сточные воды промышленных предприятий вообще, а химической промышленности особенно, содержат в своем составе различные щелочи и кислоты.Кислоты - сложные вещества, включающие в свой состав атомы водородаспособные заместиться на атом металла. Щелочи - сложные вещества, в составе которых имеются гидроксильные группы. [1]
С целью предупреждения нарушения биохимических процессов в водоемах и в биологических окислителях очистных сооружений, коррозии материалов канализационных сооружений, а также осаждения солей тяжелых металлов - кислоты и щелочииз сточных вод следует удалить.
Нейтрализация - один из эффективных методов очистки кислых и щелочных стоков. Реакция нейтрализации - это химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типична реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях. В результате концентрация каждого из этих ионов становится равна той, которая свойственна самой воде, т. е. активная реакция водной среды приближается к рН=7 (в соответствии с Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.1.4.1074-01 чистой питьевой водой признается вода, с рН 7 ммоль/л). [4]
При спуске производственных сточных вод в водоем или в городскую канализационную сеть практически нейтральными следует считать смеси с рН = 6,5-8,5. Следовательно, подвергать нейтрализации следует сточные воды с рН менее 6,5 и более 8,5, при этом необходимо учитывать нейтрализующую способность водоема, а также щелочной резерв городских сточных вод. Из условий сброса производственных стоков в водоем или городскую канализацию следует, что большую опасность представляют кислые стоки, которые встречаются к тому же
© Гайнуллина Г.Р., Федоров Г.Ю., 2014.
Вестник магистратуры. 2014. № 12(39). Том I
ISSN 2223-4047
значительно чаще, чем щелочные (количество производственных сточных вод с рН более 8,5 невелико). [3]
Если отработанные производственные сточные воды подаются в систему оборотного водоснабжения, то требования к величине активной реакции зависят от специфики технологических процессов.
Наиболее часто сточные воды загрязнены минеральными кислотами: серной H2S04, азотной НШ3, соляной НС1, а также их смесями. Значительно реже в сточных водах встречаются азотистая НШ2; фосфорная Н3Р04, сернистая Н^03, сероводородная Н^, плавиковая ОТ, хромовая Н2Сг04 кислоты, а также органические кислоты: уксусная, пикриновая, салициловая и др.
Концентрация кислот в сточных водах обычно не превышает 3%, но иногда достигает большей величины; например, в отдельных производствах органического синтеза содержание серной кислоты в сточных водах составляет 40% и более.
При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:
а) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;
б) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са (ОН) 2, кальцинированная сода №2С03, каустическая сода №ОН, аммиачная вода КН^И);
в) фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСОз, доломит СаС03, магнезит MgC03, обожженный магнезит MgO).
Выбор способа нейтрализации зависит от многих факторов: вида кислот, загрязняющих производственные сточные воды, их концентрации, расхода и режима поступления отработанных вод на нейтрализацию, наличия реагентов и т.п. [2]
Нейтрализация смешением кислых сточных вод со щелочными стоками, является наиболее простым и дешевым способом нейтрализации. Однако такой метод нейтрализации имеет небольшой недостаток - режимы сброса сточных вод, содержащих кислоту и отработанную щелочь, как правило, различны. Кислые воды обычно сбрасываютсяв канализацию равномерно в течение суток и имеют постоянную концентрацию; щелочные воды сбрасываются периодически один или два раза в смену по мере того, как срабатывается щелочной раствор. В связи с этим для щелочных вод часто бывает необходимо установить регулирующий резервуар, объем которого должен быть достаточным, чтобы принять суточное количество щелочных вод. Из резервуара щелочные воды равномерно выпускают в камеру реакции, где в результате смешения их с кислыми водами происходит взаимная нейтрализация.
Нейтрализация сточных вод добавлением реагентов - является наиболее эффективной, так как не все промышленные предприятия имеют кислые и щелочные стоки одновременно. Поэтому на таких предприятиях невозможно обеспечить взаимную нейтрализацию и в таких случаях применяют реагентный метод. Этот метод наиболее широко используют для нейтрализации кислых сточных вод.
Выбор реагента для нейтрализации кислых стоков зависит от вида кислот и их концентрации, а также от растворимости солей, образующихся в результате химической реакции. Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: №ОН, КОН, №2С03, КИ4ОН (аммиачная вода), СаСО3. (доломит), MgСО3 (магнезит). Однако наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием 5-10% активной извести Са (ОН) 2. Иногда для нейтрализации применяют различные отходы производства. Например, соду и гид-роксид натрия. Для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту, используют шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производств.
Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы. Метод реагентной нейтрализации кислых и щелочных сточных вод широко используется на предприятиях химической промышленности.
Фильтрование через нейтрализующие материалы. Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах, которые могут быть горизонтальными или вертикальными, крупность фракций материала загрузки 3-8 мм. Для нейтрализации кислых вод проводят фильтрование их через слой магнезита, доломита, известняка, мела, мрамора, твердых отходов (шлак, зола) и др.Для вертикальных фильтров используют куски известняка или доломита размером 30-80 мм. При высоте слоя материала 0,85-1,2 м скорость фильтрования должна быть не более 5 м/с и за-
виситот вида загрузочного материала, а продолжительность контакта не менее 10 мин. У горизонтальных фильтров скорость течения сточных вод 1-3 м/с. Нейтрализация соляно - и азотнокислых, а также сернокислых сточных вод при концентрации серной кислоты не более 1,5 г/л происходит на непрерывно действующих фильтрах.
Применение таких фильтров возможно при условии отсутствия в кислых сточных водах солей металлов, поскольку при рН > 7 они будут выпадать в осадок в виде труднорастворимых соединений, которые полностью забивают поры фильтра. Ограничивается применение нейтрализующих фильтров при подаче на них сернокислых сточных вод с концентрацией серной кислоты более 1,5 г/л. В этом случае количество образующегося сульфата кальция превышает его растворимость (<< 2 г/л) и он начинает выпадать в осадок, который покрывает поверхность нейтрализующей загрузки, затрудняет доступ к ней кислоты, в результате чего нейтрализация прекращается.
Если загрузка выполняется из карбоната магния, это ограничение снимается, поскольку растворимость сульфата магния достаточно высока - 355 г/л (MgSO4•7H2O). [3]
Таким образом, указанные способы очистки сточных вод, содержащих кислоты и щелочи, эффективны с экологический точки зрения в части предупреждения нарушения биохимических процессов в водоемахи в биологических окислителях очистных сооружений, и осаждения из сточных вод солей тяжелых металлов, а также с экономической точки зрения в части предупреждения преждевременной коррозии материалов канализационных сооружений.
Библиографический список
1. Химия промышленных сточных вод. Пер. с англ./Под ред. А.Рубина. М.: Химия, 1983.
2.Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.
3.http://knowledge.allbest.ru/ecology/3c0a65625a2ad68a4c43b88421216d27_2.html
4. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01
ГАЙНУЛЛИНА Гульназ Рамилевна - студент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
ФЕДОРОВ Георгий Юрьевич - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет.
