2 Окисление и восстановление компонетов производственных сточных вод

2.1 Окисление производственных сточных вод активным хлором

Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями – один из самых распространенных способов их очистки от ядовитых цианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.

Окисление цианидов проводят в щелочной среде (рН ≥ 9 – 10):

CN^- + 2OH^- + Cl₂ → CNO^- + 2Cl^- + 2H₂O.

Образующиеся цианаты гидролизуются с образованием ионов аммония и карбонат-ионов:

CNO^- + 2H₂O → NH₄⁺ + CO₃^2-.

Более надежным и экономически целесообразным методом является окисление цианидов гипохлоритами в щелочной среде (рН ≥ 10 – 11):

CN^- + ОCl^- → CNO^- + Cl^-.

В щелочной среде хлор окисляет сульфиды до сульфатов:

Na₂S + 4Cl₂ + 8NaOH → Na₂SO₄ + 8NaCl + 4H₂O;

В кислой и нейтральной среде возможно образование сульфитов:

H₂S + 3Cl₂ + 3H₂O → H₂SO₃ + 6HCl;

NaHS + 3Cl₂ + 3H₂O → NaHSO₃ + 6HCl.

В зависимости от агрегатного состояния хлора или хлорсодержащих реагентов определяется технология обработки ПСВ. Если воду обрабатывают газообразным хлором, то процесс окисления осуществляется в абсорберах. Если хлор находится в растворе, то его подают в смеситель и далее в контактный резервуар, в которых обеспечивается его перемешивание с водой и необходимая продолжительность контакта.

2.2 Окисление производственных сточных вод озоном

Озон обладает высокой окислительной способностью и при нормальной темпе-ратуре разрушает многие органические вещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Озонирование является перспективным методом очистки производственных сточных вод, поскольку при его использовании не происходит так называемого вторичного загрязнения воды.

Озон получают разными методами, но наиболее экономичным способом является его получение непосредственно на очистных сооружениях методом тихого разряда в воздухе. Тихий разряд образуется в узком газовом пространстве между двумя электродами, к которым подведен ток напряжением 5  25 кВ. Производительность генератора-озонатора и расход электроэнергии на получение озона в значительной степени зависят от влажности поступающего в озонатор воздуха, его температуры, концентрации кислорода, а также от конструкции озонатора и способа подачи озоно-воздушной смеси в генератор. Поэтому для получения озона необходимо предвари-тельно тщательно очищать и осушать воздух или кислород. Типовая технологическая схема озонирования состоит из четырех основных блоков. Блок I  блок подготовки воздуха, в состав которого входят компрессор для забора и сжатия воздуха, фильтры, абсорберы, холодильники и ресиверы для очистки, осушки воздуха и стабилизации его давления. Блок II  блок синтеза озона в газоразрядном генераторе с источником электропитания и системой отвода выделяющейся теплоты. Блок III  блок смешения озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой, состоящий из системы подачи и отвода газовой и жидкой фаз и системы разложения неиспользованного озона. Блок IV  блок автоматического управления и контроля за ведением процесса.

В обрабатываемую сточную воду озон вводят различными способами: барбо-тированием озоно-воздушной смеси через слой воды; противоточной абсорбцией озона в насадочных абсорберах; механическим перемешиванием воды с озоно-воздушной смесью. Основными факторами, влияющими на эффективность очистки сточных вод озонированием, являются: химическая природа окисляемых веществ, рН сточной воды, время контакта озоно-воздушной смеси со сточной водой.

Озонирование является эффективным методом окислительной деструкции фенола и его производных (хлор-, нитро-, амино- и, алкилфенолов), полифенолов, сложных соединений фенольного характера (гидролизного лигнина, лигносульфоновых кислот), СПАВ, цианидов, красителей и др.

При окислении цианидов протекают следующие реакции:

CN^- + O₃ → CNO^- + O₂;

CNO^- + 2H⁺ + 2H₂O → NH₄⁺ + CO₂;

2CNO^- + 3O₃ + H₂O → N₂ + 2HCO₃^- + 3О₂.

При окислении сероводорода на первой стадии наблюдается окисление серы, а на второй – окисление до серной кислоты:

H₂S + O₃ → S + O₂ + H₂O;

3H₂S + 4О₃ → 3H₂SO₄.