Запитання для самоконтролю

1. У чому полягає сутність явища гетерокоагуляції? Наведіть приклади речовин коагулянтів та поясніть механізм їх дії.

2. Яку роль відіграють флокулянти під час утворення малорозчинних сполук у воді?

3. Перелічіть основні технологічні прийоми, якими слід скористатись для здійснення флотаційних процесів очищення стічних вод. Які з них є найбільш розповсюдженими?

4. Наведіть приклади матеріалів, які можуть слугувати адсорбентами в умовах деструктивного очищення промислових стічних вод. В який спосіб здійснюється їх регенерація? Відповідь поясніть.

5. Що таке обмінна ємність іонітів та від яких факторів вона залежить?

6. Вкажіть основні умови, дотримання яких сприяє підвищенню ефективності процесів екстракційної очистки стічних вод.

Тема 6 Хімічні методи очищення води

До реагентних методів очистки стічних вод слід віднести нейтралізацію кислот та лугів, переведення іонів у малорозчинні сполуки, співосадження мінеральних домішок з солями та ін.

Метод нейтралізації

Кислі та лужні води перед випуском у водойми чи подачею на біологічні очисні споруди повинні бути нейтралізовані. Крім того, нейтралізація стічних вод необхідна для попередження корозії трубопроводів та каналізаційних споруд. Застосовують наступні способи нейтралізації:

• взаємну нейтралізацію кислих та лужних стічних вод;

• нейтралізацію реагентами;

• фільтрування через нейтралізуючі матеріали (вапняк – CaCO₃; доломіт – CaCO₃∙MgCO₃; магнезит – MgCO₃).

Метод взаємної нейтралізації кислих та лужних стічних вод широко застосовують на підприємствах хімічної промисловості. Спосіб нейтралізації шляхом фільтрування стічних вод через нейтралізуючі матеріали не одержав широкого розповсюдження через ряд експлуатаційних складностей, обумовлених цементуванням застосовуваних матеріалів, а також винесенням їх часток з нейтралізованою водою та ін. За наявності на підприємстві тільки кислих чи тільки лужних стічних вод їх нейтралізацію проводять за допомогою спеціальних реагентів. З них найчастіше застосовують гашене та негашене вапно як у вигляді вапняного молока, так і сухим методом дозування.

Метод окиснення

Деструктивний окиснювальний метод застосовують для знешкодження стічних вод, що містять токсичні домішки, або для дезодорації неприємно пахучих стічних вод. Для цього застосовують наступні окисники: хлор (Cl₂), гіпохлорит (ClО^–), хлор діоксид (ClО₂), озон (О₃), а також технічний кисень чи кисень повітря (О₂). Окиснення хлором є одним з найбільш розповсюджених методів знезараження. В залежності від рН розчину хлор може знаходитись у вигляді різних сполук. У сильно кислому середовищі можлива присутність тільки молекулярної форми хлору (Cl₂). При зменшенні кислотності з’являється гіпохлоритна кислота (HOCl), а при лужному рН – гіпохлорити (ClО^–):

Cl₂ + H₂O ↔ HCl + HClO

HClO ↔ HCl + [O]

HClO + NaOH → NaClO + H₂O

Суму вільного та зв’язаного хлору прийнято називати «активним хлором». Хлор діоксид має високу окиснювальну здатність, його водні розчини є відносно стійкими протягом тривалого часу. При обробці стічних вод ClO₂ не утворюються токсичні продукти прямого хлорування органічних сполук у довільному діапазоні рН.

Окиснення киснем повітря у рідкій фазі під тиском широко застосовується у хімічній промисловості. Так, за цих умов через ряд послідовних стадій перебігає окиснення сульфідів:

S^2– → S⁰ → S_nO₆^2– → S₂O₃^2– → SO₃^2– → SO₄^2–

При рН 7,0–13,8 основним продуктом окиснення сірководню та сульфідів є тіосульфат. У кислому середовищі утворюється значна кількість політіонових кислот. У лужному середовищі (рН 9,0–9,5) продуктами окиснення є сульфіти та сульфати. При цьому рівень рН стічної води залишається незмінним.

Окиснення озоном. Висока окислювальна здатність озону обумовлює швидкий та глибокий перебіг реакції у розбавлених водних розчинах. В процесі озонування води можливе одночасне окиснення домішок органічних речовин, знебарвлення, дезодорація, знезараження стічної води та її насичення киснем. Перевагою цього методу є те, що у воду зазвичай не вносять сторонніх хімічних реагентів. Озонування стічних вод являє собою процес абсорбції, що супроводжується не оберненою хімічною реакцією у рідкій фазі. З метою підвищення ефективності процесу озонування необхідно за малий проміжок часу здійснити максимальну абсорбцію озону стічною водою з його суміші з киснем. В схемах установок озонування стічних вод застосовують різноманітні абсорбери: барботажні, насадкові (з кільцями Рашига або хордовою насадкою), інжекторні, механічні та ін. Для підвищення ступеня використання озону застосовують також установки, що включають кілька ступенів абсорбції озону стічною водою.

Інші окисники. Гідроген пероксид (Н₂О₂) є одним з сильних окисників, що застосовується у вигляді 30%-ного водного розчину. Реакція розкладу Н₂О₂ є екзотермічною:

Н₂О₂  Н₂О + [O], Н = –98,8 кДж/моль.

Розпад гідроген пероксиду каталізується деякими металами змінної валентності (Fe, Cu, Mn, Co, Cr) та їх солями. При розробці та реалізації технологічних процесів із застосуванням Н₂О₂ слід враховувати вибухо-небезпечність його концентрованих розчинів. Не дивлячись на високу ефективність очистки стічних вод, цей метод не одержав широкого промислового застосування внаслідок високої собівартості гідроген пероксиду.

Оксиди мангану, перманганати та біхромати також використовуються для окиснювальної деструкції органічних домішок стічних вод. Замість оксидів мангану можна застосовувати піролюзит, вартість якого є порівняно невисокою, а процес очистки невеликих кількостей стічних вод може здійснюватися без його регенерації. Висока собівартість KMnO₄, навпаки, обмежує можливість його широкого застосування для очистки стічних вод.