Методы нейтрализации
Чтобы удалить из сточных вод кислые либо щелочные загрязнения, стоки подвергают нейтрализации. Для этих целей используют ряд методов:
- Обезвреживание кислотных сточных вод щелочными на одном производстве.
- Реагентная обработка.
- Прохождение сточных вод через нейтрализующую загрузку.
- Использование кислых дымовых газов.
При применении вышеуказанных методов качество очистки от кислотных и щелочных загрязнений также зависит от следующих условий:
- типа и количества кислоты или щелочи, входящих в состав сточных вод;
- режима работы очистных сооружений и удельного расхода стоков;
- технологических процессов производства на предприятии;
- условий местности и тд.
Взаимная нейтрализация
Простым и наиболее экономичным способом очистки на предприятии является нейтрализация стоков путем смешивания кислых и щелочных стоков. Из недостатков же следует отметить нестыковку в поступлении на очистку кислотных и щелочных сточных вод, так как кислотные стоки образуются непрерывно и поступают на сооружения очистки безостановочно в течение суток. Также и содержание загрязнений остается практически постоянным.
Щелочные сточные воды образуются на предприятии периодически, в зависимости от технологического процесса, приводящего к их образованию. Такой режим требует устройства отдельного регулирующего резервуара, в котором щелочные стоки будут накапливаться. В последующем щелочные стоки также равномерно стравливаются в камеру реакции и соединяются с кислотными. Таким образом происходит усреднение и нейтрализация как кислотных, так и щелочных стоков.
Реагентная обработка
Метод реагентной обработки в большей степени подходит для нейтрализации кислотных стоков. Такой метод является достаточно эффективным, особенно в тех случаях, когда взаимная нейтрализация по тем или иным причинам невозможна.
Для нейтрализации кислот применяется гашеная известь (Са(ОН)₂), негашеная известь (СаО), кальцинированная сода (Na₂СО₃), каустическая сода (NaОН), аммиачная вода (NH₄OH) (табл. 1).
| Щелочь, кг | Кислота, кг | |||
| H₂SO₄ | HCl | HNO₃ | CH₃COOH | |
| СаО | 0,57/1,78 | 0,78/1,27 | 0,47/2,3 | 0,46/2,16 |
| Са(ОН)₂ | 0,77/1,33 | 1,02/0,98 | 0,58/1,8 | 6,63/1,63 |
| Na₂СО₃ | 1,09/0,94 | 1,46/0,68 | 0,83/1,18 | 0,97/1,15 |
| NaОН | 0,83/1,23 | 1,2/0,92 | 0,63/1,56 | 0,66/1,56 |
| NH₄OH | 0,36/2,89 | 0,48/2,11 | 0,28/3,73 | - |
Также для нейтрализации кислотных стоков используют, помимо представленных в таблице, гидроксид калия (КОН), доломит (СаСО3), магнезит (MgСО₃). Кроме этого, для нейтрализации кислотных стоков с содержанием H₂SO₄ хороший результат дают шлаки некоторых производств:
- сталеплавильного;
- феррохромового;
- доменного.
На выбор реагента влияют вид кислоты, определяющей сток, ее концентрация в растворе, а также растворимость солей, образующихся при реакции нейтрализации. Наиболее распространенным и экономически выгодным является известковое молоко 5-10% активной извести Са(ОН)₂.
Реагентная обработка кислотных стоков, содержащих также соли тяжелых металлов, хороша еще и тем, что параллельно происходит седиментация этих солей.
Щелочные сточные воды нейтрализуют соответствующими кислотами.
Среди недостатков применения реагентной обработки следует выделить:
- обязательная установка усреднителя перед реагентным хозяйством;
- сложности при подборе концентрации и расхода рабочего раствора реагента по рН;
- многоплановое реагентное хозяйство.
Фильтрация через нейтрализующие материалы
Для фильтрации кислых сточных вод используют два способа:
- На фильтрах вертикального падения жидкости с загрузкой из кусков СаСО₃ или CaMg₂ непрерывного действия.
- На горизонтальных фильтрах с загрузкой из MgCO₃, CaMg₂, известняка, СаСО₃, мрамора, твердых отходов (шлак, зола) и др.
На вертикальных фильтрах осуществляется нейтрализация сточных вод, содержащих HCl, HNO₃, H₂SO₄ кислоты. Диаметр субстрата загрузки составляет 35 - 85 мм. Кислотные сточные воды проходят через толщину загрузки 0,90 - 1,27 м со скоростью не превышающей 4,7 м/с. При этом время контакта не должно превышать 11 - 13 мин.
На горизонтальных фильтрах быстрота прохождения сточной жидкости через толщину загрузки составляет 1 - 2,7 м/с.
Крайне необходимо, чтобы при фильтровании в кислых сточных водах отсутствовали растворенные соли тяжелых металлов, которые при нормализации рН равной 7 и выше седиментируют в виде труднорастворимых соединений, забивающих поры фильтрующей загрузки.
Нейтрализация кислыми дымовыми газами
Для эффективной очистки сточных вод, содержащих щелочи, используют кислые дымовые газы, которые содержат в своем составе углекислый газ, двуокись серы, диоксид азота и др. Таким образом не только нейтрализуются сточные воды, но и происходит интенсивное очищение самих отходящих промышленных газов.
Для процесса нейтрализации кислыми газами применяют реакторы-нейтрализаторы с устройством для механического перемешивания или реакторы с различного типа колоннами:
- распылительные;
- пленочные;
- тарельчатые.
При механическом перемешивании поступающая щелочная сточная вода смешивается с дымовыми газами, которые с помощью мешалки разбиваются на мелкие пузырьки. Образуется дисперсионная среда, в которой интенсивно идет процесс нейтрализации.
В тарельчатых колоннах на уровень нейтрализации влияет быстрота движения газа и мощность орошения. С ростом скорости и уменьшением мощности уровень нейтрализации убывает.
Одним из наиболее эффективных окислительных газов является диоксид углерода. Среди преимуществ нейтрализации щелочных сточных вод углекислым газом следует выделить:
- низкая стоимость процесса нейтрализации;
- плохая растворимость СО₂, предотвращающая переокисление получаемого раствора;
- востребованность образовавшихся карбонатов по сравнению с другими солями;
- низкие коррозионные и токсические свойства ионов СО₃-2.
В целом, метод нейтрализации щелочных стоков кислыми дымовыми газами является экономически эффективным и имеет ряд достоинств:
- бессточная система водопотребления;
- одновременная очистка дымовых газов;
- снижение затрат и водопотребления;
- исключение применения кислот.
