Методы очистки сточных вод от хрома

.

Авторы: магистрант Рыбаков В.А.

Доцент Семенов А.С.

Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ)

   

 Обезвреживание хромсодержащих сточных вод на машиностроительных предприятиях является одной из наиболее актуальных задач. Распространенным методом их очистки является реагентный метод, основанный на восстановлении соединений хрома (У1) в кислых растворах различными восстановителями до соединения хрома.(Ш) и полного его осаждения в виде гидроокиси при дальнейшей нейтрализации. Установлено, что лучшим восстановителем является бисульфит натрия.

Образование осадков. Очистка сточных вод данным методом заключается в связывании катиона или аниона, подлежащего удалению, в труднорастворимые или слабодиссоции-рованные соединения. Выбор реагента для извлечения аниона, условия проведения процесса зависят от вида соединений, их концентрации и свойств. Очистка сточных вод от ионов цинка, хрома, меди, кадмия, свинца в соответствии с санитарными нормами возможна при получении гидроксидов этих металлов. Более глубокая очистка воды от иона цинка достигается при получении сульфида цинка. Очистка от ионов ртути, мышьяка,- железа также возможна в виде сульфидов ртути, мышьяка и железа. Использование в качестве реагента солей кальция позволяет провести очистку сточных вод от цинк- и фосфорсодержащих соединений. В результате очистки получается суспензия, содержащая труднорастворимые соли, отделение которых возможно методами отстаивания, фильтрации и центрифугирования.

Электрохимический метод очистки от соединений шестивалентного хрома проводится путем электролиза сточной воды с электродами из стали при плотности тока 1 А/дм . Ионы железа, образующиеся за счет растворения анода, восстанавливают ионы Сг + до Сг +

Очистка сточных вод электродиализом основана на разделении под действием электродвижущей силы анионов и катионов. В электродиализаторе имеются анионо- и катионообменные мембраны. Метод широко применяется для опреснения соленых йод. С его помощью очищают сточные воды от соединений фтора и хрома при степени обессоливания 75—80 %, от радиоактивных загрязнений— при снижении активности на 99%. Срок службы мембраны зависит от загрязненности сточных вод взвешенными частицами и составляет 2—5 лет.

Очистку сточных вод, содержащих соединения хрома, можно производить также путем их последовательной фильтрации через анионит и катионит. Применение этого метода наиболее эффективно при обработке слабоконцентрированных стоков и в случаях повышенных требований к степени их очистки. Ионитовые фильтры могут применяться также в качестве последней ступени очистки при обработке сточных вод реагентами.

  Исследования, проведенные в нашей стране, позволили впервые в мировой практике предложить способ биохимической очистки соединений шестивалентного хрома (хроматов и бихроматов), а также хлоратов и перхлоратов. Метод основан на способности специально выведенных микроорганизмов использовать соединения хрома при окислении органических веществ, содержащихся в сточных водах. При этом в нейтральной или слабощелочной среде происходит восстановление ионов шестивалентного хрома до трехвалентного, который осаждается в виде гидроокиси, а хлораты и перхлораты восстанавливаются до практически безвредных хлоридов. Степень очистки достигает 99,4%, остаточное содержание хрома в стоках не превышает 0,4 мг/л. Технологическая схема включает усреднение производств. 

В Институте Водгео разработаны методы непосредственной очистки сточных вод от следующих вредных примесей грубодисперсных веществ, кислот, цианистых соединений, нефтепродуктов, иолов тяжелых металлов, шестивалентного хрома, окисленного керосина и уайт-спирита и прочих флотореагентов. 

Выбор метода очистки зависит от состава и режима поступления сточных вод, концентрации загрязнений, необходимости и возможности повторного использования очищенной воды . Особое внимание при этом уделяется электрохимическим методам очистки, которые можно разделить на четыре основные категории электрокоагуляция с использованием растворимых железных анодов, для очистки промывных сточных вод, содержащих соединения шестивалентного хрома и другие ионы тяжелых металлов  

В современных станциях очистки сточных вод гальванических отделений наиболее часто применяют третий метод обработки цианистых сточных вод. Гидролиз цианатов до солей ам1Мония преимущественно проводят, добавляя к сточным водам соответствующее количество кислоты или кислых сточных вод, например содержащих соединения хрома (Сгз+).

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых концентраций с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

Постоянные компоненты сточных вод гальванических цехов — соединения тяжелых металлов (меди, хрома, никеля, кадмия и др.). Из-за высокой токсичности содержание их в сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки, строго ограничивается. Предельно допустимое содержание при сбраживании осадка (в мг Л ) Си + —25, Сг + — 3, Сг + — 25. При биологической очистке жидкой фазы сточных вод ионов Си + не должно быть больше 0,4—0,5 мг-л Сг + и Сг + — не больше 2,7 мг-л К Обычно содержание соединений тяжелых металлов в сточных водах не превышает нескольких десятков миллиграммов на литр, что затрудняет их очистку обычными методами осаждения.

Неконтролируемые промышленные сточные воды могут содержать агрессивные или токсичные соединения. Например, присутствие соединений серы и высокая температура сточной воды могут способствовать бактериальному образованию сульфатов, вызывающих коррозию шелыги канализационных труб. Кислые стоки вызывают коррозию нижней части труб, и если они разбавлены водой не в должной степени, то могут нарушить процесс очистки. Токсичные ионы металлов, например хрома и цинка, и некоторые органические вещества даже в небольших концентрациях могут привести к ингибированию б1Иологических процессов очистки воды и анаэробного сбраживания осадков. Растворенные соли и вещества, придающие воде цвет и запах, только частично удаляются традиционными методами очистки. Защита природного водоема от таких загрязнений сводится к локальной очистке стоков на промышленном предприятии вместо сброса их в канализационную систему. Примерами таких стоков могут служить отработанные соляные растворы, красители и фенолы. Там, вде производственные стоки нестабильны, целесообразно установить усредняющие резервуары для предотвращения импульсных нагрузок на очистные сооружения. В дополнение к нейтрализации и разбавлению стоков предварительная обработка посредством усреднения способствует стабилизации расхода и предотвращению внезапных гидравлических нагрузок повышенной интенсивности.

Этим методом очищают сточные воды от соединений фтора к хрома [302, 303]. Очистке от фтора подвергали сточные водь криолитового производства, содержащие 2—7 г/л фтор-иона а также Na+, SOf", Fe3+, SiO2. Очистку проводили в многокамерном электродиализаторе фильтр-прессного типа с мембранами типа МК-40 и МА-40. При однократном прохождении сточных BO.D через электродиализатор степень обессоливания достигала 75— 80%, однако в очищенной воде содержалось 0,8 г/л и более фтора Снижение концентрации фтора в исходной воде до 0,5—1,5 г/л позволяет получать очищенную воду, содержащую 0,16—0,5 г/л фтора. Доочистку сточных вод проводили на ионитовых фильтрах. Содержание фтора в очищенной воде не превышало 5 мг/л.

Путем проведения некоторых технологических мероприятий, а также применения различных методов очистки можно предохранить водоемы от загрязнений соединениями хрома и вернуть в производство значительное количество ценного сырья, теряемого со сточными водами.

Обратим внимание на биотехнологические методы очистки стоков, содержащих ионы тяжелых цветных металлов (ИТМ). Вероятно, первые разработки в этом направлении были осуществлены в НПО Союз под руководством академика Б. П. Жукова в конце шестидесятых годов прошлого века. Были найдены микроорганизмы, которые при определенных анаэробных условиях в течение только одного часа очищали стоки от соединений шестивалентного хрома. Подобная технология была внедрена на очистных сооружениях автозавода Коммунар (г Запорожье). Аналогичные работы проводились в Уфе, в нефтяном институте (Б. Е. Губин, Г. Ф. Смирнова и др.). Разработанная технология биохимической очистки производственных сточных вод (гальванических, травильных и др.) позволяет удалить ИШ, органические и неорганические соединения, понижать солесодержание. Метод основан на применении комплекса гетеротрофных микроорганизмов, основой которых являются суль.

При содержании в сточных водах легко восстанавливаемых соединений меди, хрома, мышьяка, ртути применяют методы восстановительной очистки.

Предлагавшееся тогда разделение сточных вод промышленных предприятий на две группы — условно чистые и грязные воды, без учета возможности выделения из последних наиболее концентрированных вод и без извлечения из них в целях утилизации ценных примесей, в большинстве случаев повышало стоимость канализационных устройств и осложняло их эксплуатацию. Хотя выделение условно чистых вод и самостоятельное отведение их за пределы промышленного предприятия приводит к уменьшению количества грязных вод, однако концентрация последних соответственно повышается. Нередко она становится такой, что затрудняет очистку этих вод, особенно в тех случаях, когда требуется применение методов биологической очистки. Последняя, как известно, достаточно требовательна к начальной концентрации как органических веществ, так и особенно токсических соединений. Так, например, при наличии в них сравнительно небольших количеств (0,1—0,5 мг л) ядовитых веществ, часто встречающихся в промышленных стоках (свинца, шестивалентного хрома, мышьяка и т. д.), биологический процесс резко нарушается замедляется он и тогда, когда общая сумма органических загрязнений, выраженная БПК, превышает 1 ООО лгг/л.

Очистка производственных сточных вод при помощи ионного обмена. Метод ионного обмена применяется для обессоливания воды, извлечения из сточных вод ядовитых примесей (цианистых и роданистых соединений, мышьяка и др.), ионов металлов (хрома, никеля, цинка и др.), разделения редкоземельных элементов и т. д. Для этих целей применяется сульфоуголь, ионообменные смолы. Ионообменные синтетические смолы делятся на две основные группы катиониты (КУ-1, КУ-2 и др.) и аниониты (АНМВЛ-6ТЭ, АН-2Ф и др.).

Список использованной литературы.

1. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, - 1977.

2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.- М.: Химия, 1971.

3. Интернет-ресурсы

4. Яковлев С. В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1985