Химические методы очистки вод

Сточные воды – неизбежный побочный продукт производственных или бытовых процессов. Их состав и объем зависит от типа предприятия и используемых технологий. Однако прежде чем сбросить эти стоки в канализацию или водоемы, необходимо провести их очистку в специальных очистных сооружениях. Это не просто требование законодательства, но и ответственность перед окружающей средой и будущими поколениями. В сегодняшней статье рассмотрим химические методы очистки сточных вод и их особенности.
Химические методы очистки воды применяют для избавления сточных вод от достаточно опасных растворенных веществ. После обработки жидкость можно безопасно использовать повторно в технических целях, в т.ч. на крупных промышленных предприятиях. При очистке в воду добавляют реагенты, которые вступают в реакцию с растворёнными загрязнениями: переводят их в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок, или в менее опасные формы. В очистке сточных вод химические методы обычно работают вместе с механическими, биологическими и физико-химическими.

Химические методы очистки позволяют превратить растворённые в стоках загрязнители в твёрдые примеси, которые выпадают в осадок, или в менее опасные соединения. Суть методов основана на способности активных реагентов вступать в реакцию с вредными веществами, растворенными в воде. Благодаря этому, загрязнения переходят в устойчивые плохо растворимые соединения, которые в дальнейшем выпадают в осадок. В такой форме загрязнения могут быть задержаны фильтрами предварительной или глубокой очистки. Таким образом, технология работает на молекулярном уровне. Химические реагенты чаще применяют для устранения из воды:

• цианидов;
• сероводорода;
• сульфидов;
• соединения ртути;
• хрома;
• мышьяка;
• никеля;
• свинца и т.д.

Кроме того, при химической очистке можно привести в норму водородный показатель стоков. Обработка окислителями, кроме того, обеззараживает воду и улучшает её прозрачность, цвет и запах. Существует три основных метода химической очистки, применяющиеся в разных условиях. К ним относятся:

• окисление;
• нейтрализация;
• восстановление.

Для устранения примесей при проведении очистки в качестве реактивов чаще всего применяют вещества, относящиеся к следующим 3 категориям:

1. Окислители – хлор и гипохлорит натрия, перманганат калия, пиролюзит (диоксид марганца), озон, бихромат калия, пероксид водорода.
2. Щелочные реагенты – гидроксид натрия, известь, сода.
3. Кислоты – соляная, серная.

Качество воды определяет присутствие микрофлоры, а также разных органических и неорганических веществ, растворимых и нерастворимых примесей. В природе не так много пригодной для питья воды. Чтобы получать дома из систем водоснабжения качественную, безопасную для употребления воду, важно бережно относиться к этому природному ресурсу.
Большое значение имеет очистка стоков, с помощью государственных очистительных сооружений, включающих отстойники, фильтрующие установки, а также проведение различных биологических, химических и физических обработок.
Комплексный подход позволяет снизить концентрацию вредных веществ до уровня, при котором воду можно повторно использовать или безопасно вернуть в окружающую среду. Таким образом, химические методы являются важной составляющей комплексной очистки стоков.

Химические методы очистки воды от разных примесей и включений могут использовать только профессионалы. Требуется не только правильная загрузка реагентов в нужной концентрации, но и соблюдение мер предосторожности.
Конкретные способы подбираются на основе лабораторных анализов, при проведении которых могут быть выявлены не только виды токсичных веществ, но и их концентрация.

Считается самым эффективным методом, т.к. он достаточно универсален. Его активно применяют для понижения токсичности раствора стоков с производственных линий. Окислители разрушают многие токсичные вещества, например цианиды, фенолы и сульфиды, а также переводят растворённые железо и марганец в нерастворимую форму. В ходе реакции вредные соединения переходят в менее опасные формы, которые легче задержать фильтрами. Кроме того, окислители способны уничтожать микроскопические организмы, обитающие в бытовых и промышленных стоках. Окисление эффективно применяется для устранения тех примесей, которые не могут быть устранены другими методами.
Реагенты достаточно доступны, поэтому окисление пользуется большой популярностью. Для очистки воды, предназначенной для питья, нередко применяют процедуру хлорирования. Это вещество не только приводит к устранению ряда примесей, но и опасных вирусов/бактерий, часто содержащихся в воде. Недостаток хлорирования - характерный привкус и запах, а также образование хлорорганических побочных веществ, поэтому после него воду часто доочищают угольными фильтрами.
Наиболее современным вариантом этого метода очистки считается озонирование. Оно характеризуется высоким потенциалом окисления. Озон токсичен, поэтому установки озонирования требуют герметичности и строгого соблюдения технологии. Озон получают прямо на месте в озонаторах, а его остатки быстро распадаются до кислорода и не оставляют в воде хлорсодержащих веществ. Поэтому озонирование хорошо подходит для доочистки стоков перед сбросом в природные водоёмы.
К недостаткам окислительного метода относятся расход реагентов, необходимость точного дозирования и постоянного контроля процесса, а также образование осадка, который нужно удалять и утилизировать.

Суть этого метода заключается в коррекции кислотного или щелочного баланса водной среды для достижения параметров, соответствующих норме. Для сброса в водоёмы водородный показатель должен находиться в пределах 6,5-8,5 рН. Для очистки применяют щелочи и кислоты. В процессе нейтрализации, как правило, образуется осадок: например, при нейтрализации известковым молоком стоков с серной кислотой выпадает гипс, который может откладываться на стенках трубопроводов. Осадок отделяют в отстойниках и на фильтрах.
Если при анализе стоков в лаборатории была подтверждена повышенная кислотность, используют гидроксид аммония, гидроокиси щелочных металлов, карбонат натрия или соду. Кроме того, может использоваться известковое молоко. Выбор того или иного нейтрализующего реагента зависит от кислотного состава стоков и того, какие присутствуют концентрации отдельных загрязнителей. Если требуется нейтрализация щелочных стоков, применяют кислые газы, в т.ч. углекислый. Используют и кислоты. Именно этот метод чаще применяют для очистки стоков в тяжелой промышленности.
Технологическая схема методом нейтрализации предполагает использование не только специального оборудования, но и отстойников, осветлителей и накопителей. Считается, что после такой переработки вода становится пригодной для повторного использования в производственных процессах, а также безопасного возвращения в природу после прохождения через песок и фильтрующие установки.

Несмотря на то что этот метод применяют намного реже, чем нейтрализацию и окисление, однако он еще не утратил своей актуальности. Его часто используют как подготовительный этап: загрязнения переводят в форму, которую затем удаляют осаждением, коагуляцией или флотацией.
Восстановление рекомендовано, когда количество легко восстанавливаемых элементов высоко. В качестве реагентов используют диоксид серы, сульфиты и гидросульфит натрия, соли двухвалентного железа (например, сульфат железа) и активированный уголь. Восстановление применяют для очистки стоков от соединений хрома, мышьяка и ртути. Например, шестивалентный хром восстанавливают гидросульфитом натрия до трёхвалентного, который затем осаждают. Тип реагента подбирается с учетом вида и концентрации загрязнителей.

Чаще всего химические методы используют для очистки промышленных стоков. Выбор метода зависит от состава загрязнений. К их преимуществам относятся:

• высокая скорость очистки;
• устранение большинства видов наиболее опасных загрязнителей;
• относительно небольшая цена реагентов и их доступность;
• эффективность при очистке промышленных стоков.

Кроме того, примеси, выпавшие в осадок после очистки воды химическими методами, достаточно легко в дальнейшем удаляются с помощью фильтрующих систем разных видов.
К недостаткам химических методов относятся:

• расход реагентов и затраты на их закупку и хранение;
• необходимость точного расчёта дозы: перед очисткой нужно исследовать состав стоков, их кислотность и концентрацию загрязнений;
• постоянный лабораторный контроль и поддержание условий, при которых реакции проходят полностью;
• образование осадка, который нужно отделять, обезвоживать и утилизировать;
• риск побочных продуктов: например, при хлорировании образуются хлорорганические соединения.

Для оценки качества проведенной очистки требуется забор проб с их последующей доставкой в лабораторию. Специалисты проводят анализы для выявления содержания опасных веществ и их концентрацию. По результатам исследования предоставляется его протокол и заключение с уточнением, наличия соответствия проб требуемым санитарным нормам.
Качество очистки стоков напрямую зависит от используемого оборудования. Для промышленных стоков «Водополис» проектирует и производит промышленные очистные сооружения с механической, физико-химической и биологической очисткой и реагентной обработкой - состав оборудования подбираем под анализ стоков. Также производим блочно-модульные и ливневые очистные сооружения.