Производственные сточные воды многих отраслей промышленности содержат кислоты и щелочи. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделить из
С целью предупреждения коррозии материалов и сооружений, нарушения биохимических процессов, кислые и щелочные сточные воды перед сбросом их в водоем, подачу на биологические очистные сооружения или повторном использовании в технологическом процессе должны быть нейтрализованы. Реакция нейтрализации - это химическая реакция между веществами, имеющими свойства кислоты
и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений:
Н+ + ОН– = Н2О,
при этом активная реакция водной среды приближается к рН=7. Кислые воды (рН6,5) встречаются чаще, чем щелочные (рН8,5), и представляют большую опасность. Наиболее часто сточные воды загрязнены минеральными кислотами: серной, азотной, соляной, а также их смесями. Концентрация их обычно не превышает 3 %, но иногда достигает 40 % и более.
При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:
1) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;
2) нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)2, кальцинированная сода Nа2СО3, каустическая сода NаОН, аммиак NН4ОН);
3) фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаО3, доломит СаСО3⋅МgСО3, магнезит МgСО3, обоженный магнезит МgО, мел СаСО3).
Выбор способа нейтрализации зависит от вида и концентрации кислот, загрязняющих сточные воды, расхода и режима поступления вод на нейтрализацию, наличия реагентов, местных условий и т.п.
Предложен способ нейтрализации щелочных вод дымовыми газами, содержащими СО2,
SО2, NО2 и др., который позволяет одновременно нейтрализовать сточные воды и производить очистку газов от вредных компонентов.
Наиболее простым и дешевым способом нейтрализации сточных вод является смешение кислых сточных вод со щелочными. Метод взаимной нейтрализации широко используется в химической промышленности. Вследствие различного режима образования и сброса этих вод применяют регулирующие и усредняющие устройства, с помощью которых сточные воды равномерно выпускаются в канализацию и обеспечивается максимальное использование кислых или щелочных агентов, содержащихся в сточных водах.
При наличии на предприятии сточных вод одного вида применяют реагентный метод нейтрализации, особенно для кислых сточных вод. Для нейтрализации минеральных кислот чаще всего используют известь в виде пушонки или известкового молока и карбонаты кальция или магния в виде суспензии. Эти реагенты сравнительно дешевы и общедоступны, но усложняют реагентное хозяйство (необходимы усреднители, затруднено регулирование дозы реагента).
При нейтрализации стоков, содержащих серную кислоту, в зависимости от реагента происходят реакции:
Н2SО4 + Са(ОН)2 = СаSО4 + 2Н2О,
Н2SО4 + CаСО3 = СаSО4 + Н2О + СО2.
Образующийся при нейтрализации сульфат кальция (гипс) при высокой концентрации (∼2 г/л) выпадает в осадок, тогда необходимо устраивать отстойники-шламонакопители.
Гашеная известь, применяемая для нейтрализации, готовится в виде известкового молока 5 % концентрации по активному оксиду кальция (“мокрое” дозирование), но может использоваться и в виде сухого порошка (“сухое” дозирование). Для нейтрализации органических жирных кислот применяют известь, содержащую не менее 25-30 % активного оксида кальция, или смесь извести с 25 % технической аммиачной водой.
В качестве нейтрализующих добавок могут быть использованы отходы производства: карбидный шлам ацетиленовых станций, шлам от установок химводоочистки.
Схема установки нейтрализации сточных вод:
/ — смеситель; 2 — погружной датчик; 3 — приборы системы автоматического регулирования;
4 — сборник известкового молока; 5 — насос; 6 — приемная часть дозатора; 7— дозатор; * — исполнительный механизм
Установки для нейтрализации сточных вод (рис. 5.18) включают ре-агентное хозяйство, усреднители, смесители, контактные резервуары, отстойники для выделения шлама. Кислая вода из усреднителя поступает в ершовый смеситель /, являющийся одновременно и контактным резервуаром. Погружной датчик 2, установленный на выходе из смесителя, а также приборы системы автоматического регулирования 3 (электронный рН-метр, потенциометр со встроенным реостатным датчиком и электронный
регулятор) позволяют осуществлять автоматическое регулирование рН воды на выходе из смесителя. Известковое молоко из сборника 4 насосом 5 подается в приемную часть 6 дозатора 7.
Принципиальная технологическая схема водно-реагентной нейтрализации сточных вод: / — кислые сточные воды; // — щелочные сточные воды; /// — нейтрализованные стоки; / — песколовка; 2 — усреднители; 3 — смеситель; 4 — контактный резервуар; 5 — отстойник; 6 — уплотнитель осадка; 7 — механическое обезвоживание осадка; 8 — шламовые площадки для обезвоживания осадка (при отсутствии механического обезвоживания); 9 — накопитель обезвоженного осадка; 10 — склад реагентов; // — приготовление раствора реагента; 12 — дозаторная реагента
Для организации эффективного процесса водно-реагентной нейтрализации используют различные смесители. Для смешения сточных вод с реагентами применяют смесители трех типов: ершовые — при расходе сточных вод до 400 л/с, типа «лоток Паршаля» и с пневматическим или механическим перемешиванием — для больших расходов. Для смешения сточных вод различных видов, как правило, используют смесители с пневматическим или механическим перемешиванием.