6. Metode chimice de ape uzate
6.1. neutralizare
Apele uzate care conțin acid mineral sau alcaline, înainte de a fi evacuate în apele de suprafață sau neutralizate înainte de utilizare în procesele industriale. Practic considerata apa neutra având un pH = 6,5-8,5. Prin urmare, neutralizarea trebuie supusă apa reziduală având un pH mai mic de 6,5 și mai mare de 8,5, ar trebui să recunoască capacitatea de neutralizare a rezervoarelor, precum și o rezervă alcalină a apei uzate urbane. Din conditiile de descarcare a apelor uzate industriale în rezervor sau canalizare municipale, rezultă că cele mai periculoase sunt efluentul acide, care apar, de asemenea, semnificativ mai mare decât alcalină (cantitatea de apă uzată care are un pH> 8,5 este scăzut). In ape uzate mai acide conține săruri de metale grele, care trebuie să fie izolate din aceste ape.
reacție de neutralizare - o reacție chimică între substanțele având proprietățile de acid și de bază, ceea ce duce la pierderea proprietăților caracteristice ale ambilor compuși. Cea mai frecventă reacție de neutralizare în soluții apoase are loc între ionii de hidrogen hidratați și ionii de hidroxid, respectiv conținut în acizi și baze puternice: H + + OH - = H 2 O. Ca urmare, concentrația fiecăruia dintre acești ioni este egală cu acea caracteristică a apei în sine (aproximativ 10 -7), adică mediu de reacție apos activ este aproape de pH = 7.
Neutralizarea poate fi realizată în diferite moduri: prin amestecarea acide și alcaline apele uzate, adăugarea de reactivi, ape acide prin filtrare, materiale de neutralizare, absorbția de apă a gazelor acide sau alcaline de absorbție a apei acide de amoniac. Alegerea metodei depinde de cantitatea de neutralizare și apă uzată concentrare prin modul sunt disponibile, disponibilitatea și costul reactanților. În procesul de neutralizare pot forma precipitate, a cărei valoare depinde de concentrația și compoziția apei reziduale, precum și tipul și rata reactivilor de curgere. Metodele aplicabile de neutralizare: neutralizare reciprocă (amestecare neutralizare) acidă și alcalină a apei uzate; neutralizare prin adăugarea reactivilor, filtrarea prin materiale de neutralizare; neutralizarea vaporilor de acid.
Selectarea modului de neutralizare depinde de mai mulți factori cum ar fi tipul și concentrația de acid, producerea de poluante a apelor reziduale; flux și modul de primire a apelor reziduale pentru neutralizare; prezența reactivilor; condițiile locale și altele.
Neutralizarea amestecare. Această metodă se aplică în cazul în care o singură întreprindere sau întreprinderi sunt adiacente acide și apă alcalină nu este contaminat cu alte componente. Apa acidă și alcalină se amestecă într-un vas cu agitator sau fără agitator. În al doilea caz de amestecare a aerului de plumb (fig. 1.47) atunci când viteza sa în conducta de alimentare de 20-40 m / s.
Fig. 1.47. Neutralizer de amestecare:
1 - apele reziduale acide; 2 - ape uzate alcaline; 3 - apele reziduale neutralizate; 4 - aer;
5 - distribuitorul de aer;
Atunci când concentrația de apă uzată variabilă în schema includ averager instalare sau asigură un control automat al fluxului în camera de amestecare. Calculul raportului apelor reziduale dirijat în camera de amestecare, realizată printr-o ecuație stoichiometric.
Cu un exces de ape reziduale acide sau alcaline, se adaugă reactivii adecvați. Diagrama schematică a reactivului de apă și de neutralizare este prezentată în Fig. 1.48. Apa neutralizată este utilizată în producerea și precipitatul este deshidratat nămol pe platforme sau filtre cu vid.
Fig. 1.48. Conducerea stație de apă reactiv de neutralizare:
1 - capcana de nisip; 2 - reciclatorii; 3 - container pentru reactivi; 4 - Rezervor de mortar; 5 - distribuitor; 6 - mixer; 7 - convertor; 8 - carter; 9 - osadkouplotnitel; 10 - filtru cu vid; 11 - Unitate sedimente deshidratate; 12 - loc de joaca pentru suspensie
Neutralizarea prin adăugarea de reactivi. În cazul în care o instalație industrială sunt numai apa acidă sau alcalină sau imposibil să se asigure neutralizarea lor reciprocă de reactiv folosit metoda de neutralizare. Această metodă este cel mai frecvent utilizat pentru neutralizarea apei reziduale acide. reagent Selecția depinde de tipul de acid, concentrația acesteia, solubilitatea sărurilor formate ca urmare a unei reacții chimice.
Pentru a neutraliza acidul mineral folosit orice reactiv alcalin este cel mai adesea hidratat var, lapte de var, calciu și carbonați de magneziu, sub forma unei suspensii. Acești reactivi sunt relativ ieftine și ușor accesibile, dar au mai multe dezavantaje: dispozitiv averager obligatoriu înainte de a instala de neutralizare; reglarea dozei este dificil pH-reactiv al apei neutralizate; uzine chimice complexe.
Viteza de reacție între soluție acidă și solide șlamul este relativ mică și depinde de mărimea particulelor și solubilitatea compusului reacție de neutralizare rezultat. Prin urmare, reacția finală a setului activ nu este imediat, dar după ceva timp - 10-15 minute. Cele de mai sus se referă la o apă reziduală care conține un acid puternic (H2 SO4. H2 SO4), sărurile de calciu sunt greu solubile în apă.
Când neutralizarea apelor reziduale conținând acid sulfuric (SO4 H2), în funcție de reactivul de reacție continuă aplicată în conformitate cu ecuațiile:
Sulfatul de calciu rezultat neutralizarea (gips) se cristalizează din soluții diluate sub formă de CaSO4 · 2H2 O. Solubilitatea acestei sări la o temperatura de 0-40 0 C variază 1.76-2.11 g / l.
La concentrații mai mari de sulfat de calciu precipită, deci în neutralizarea acizilor tari, săruri de calciu sunt greu solubile în apă, este necesar de a asigura colectorilor sedimentare-nămol. Un dezavantaj semnificativ al metodei de neutralizare cu acid sulfuric este formarea de soluție de var-ipsos săturată (factor de sațietate poate ajunge la 4-6), selecția care din apa reziduală poate dura mai multe zile, rezultând în overgrowing conducte și echipamente. Prezența în ape reziduale a mai multor industrii compuși chimici organici macromoleculari îmbunătățește stabilitatea potolită soluții de gips, deoarece acești compuși sunt adsorbite pe fețele cristaline ale sulfat de calciu și de a inhiba creșterea în continuare a acestora.
Pentru a micșora factorul de sațietate metoda de reciclare utilizată a rezultat sulfat de calciu precipitat de neutralizare. Concentrația de ioni de calciu în apa reziduală scade odată cu creșterea dozelor nămolului de recirculare: durata de amestecare această apă trebuie să fie de cel puțin 20-30 de minute. Pentru a reduce conductele care transporta overgrowing de acid sulfuric var deșeuri neutralizate metode de spălare a apei uzate, măresc viteza de transport, și înlocuirea conductelor metalice din plastic.
Deoarece acide și alcaline apa uzată este practic întotdeauna prezent ioni de metale grele, doza de reactivi trebuie să fie determinată luând în considerare precipitatelor de metale grele în precipitat.
Cantitatea de reactiv necesar se determină prin formula de neutralizare a apelor uzate
unde k - marja de siguranță a fluxului reactiv în raport cu k teoretic = 1,1 - pentru lapte de var, k = 1,5 - pentru pasta de var și var uscat; B - cantitatea părții active într-un produs de bază,%; Q - cantitatea de apă uzată să fie de neutralizare, m 3; și - consumul de reactiv pentru neutralizare (. Tabelul 1.7), g / kg
Consumul de reactivi pentru neutralizare de 100% din acizi și baze
De exemplu, după neutralizare cu ape uzate de var stins livrată după decapare a metalelor feroase cu acid sulfuric au loc următoarele reacții:
Pe baza reacțiilor sau datele de mai sus în tabelul. 1.7 și 1.8, precum și conținutul de acid sulfuric și de fier într-o soluții de decapare consumată poate determina cantitatea de var stins necesar pentru neutralizarea apelor reziduale acide și precipitarea fierului
Cantitatea de substanță uscată, care se formează în neutralizarea 1 m 3 apă reziduală care conține acid sulfuric liber, și sărurile de metale grele se determină prin formula
În cazul în care valoarea celui de al treilea termen în formula de mai sus este negativ, acesta este ignorat.
Volumul precipitatului generat în timpul neutralizării apelor reziduale pot fi găsite prin ecuația
Reactivii sunt selectate în funcție de compoziția și concentrația apei reziduale acide. În același timp, să ia în considerare dacă în cursul unui precipitat sau nu. Există trei tipuri de ape uzate acide: 1) conținând apă acid slab (H2 CO3 CH3 COOH). 2) apă conținând acizi puternici (HCl, HNO3). orice reactiv numit mai sus poate fi utilizat pentru a le neutraliza. Sărurile acestor acizi sunt ușor solubili în apă; 3) apă conținând acid sulfuric și acid sulfuros. Sărurile de calciu ale acestor acizi sunt slab solubili în apă și precipitat.
Var pentru neutralizare este introdus în apa uzată, sub formă de hidroxid de calciu (lapte de var; „umed“ dozare) sau sub formă de pulbere uscată (dozare „uscat“). Aparate pentru neutralizarea apelor acide cu lapte de var este prezentat în Fig. 1.49.
Fig. 1.49. Schema de instalare Neutralizare hidroxid ape acide calciu:
1 - neutralizer; 2 - un aparat pentru călire; 3 - rezervoare de mortar; 4 - alimentatoare;
5 - convertizor; 6 - decantor
Pentru utilizarea umedă moara de stingere de măcinare cu bile, care au loc simultan micronizare și stingere. Amestecarea cu lapte de var a apelor reziduale se aplică amestecătoare hidraulice de diferite tipuri: perforate, Cloisonne, vortex, cu agitatoare mecanice sau barbotare cu un debit de aer de 5-10 m 3 / h per 1 m2 de suprafață liberă.
Când neutralizarea apelor reziduale care conține acid sulfuric, lapte de var este precipitat ghips CaSO4 · 2H: 2 O. Solubilitatea gipsului variază în mică cu temperatura. În astfel de soluții de gips în mișcare se depune pe pereții conductelor și recoltarea acestora. Pentru a elimina înfundarea conductei trebuie spălată cu apă proaspătă sau adăugați un special de dedurizare a apei reziduale, cum ar fi hexametafosfat. Creșterea vitezei poate reduce neutralizată apă depunerile de gips pe pereții conductelor.
Pentru neutralizarea apelor reziduale alcaline, folosind diferiți acizi sau gaze acide. Metoda reactiv de neutralizare a apelor uzate acide și alcaline este utilizat pe scară largă în industria chimică.
Neutralizarea filtrarea apei acide prin materiale neutralizanți. În acest caz, pentru neutralizarea apelor acide efectuate filtrarea ei printr-un strat de magnezită, dolomită, calcar, cretă, marmură, deșeuri solide (zgură, cenușă zburătoare) și altele. Procesul se desfășoară în neutralizatori filtre care pot fi dimensiune orizontală sau verticală a fracțiunilor încărcăturii de material 3 -8 mm. Pentru filtrele verticale utilizând calcar sau dolomită bucăți de dimensiune 30-80 mm. În cazul în care înălțimea materialului stratului de viteză 0,85-1,2 m nu trebuie să fie mai mare de 5 m / s, în funcție de tipul materialului de încărcare și timpul de contact de cel puțin 10 minute. În debit filtre orizontale de ape uzate 1-3 m / s. Neutralizarea solyano- și acid azotic și apă reziduală de acid sulfuric din concentrația acidului sulfuric nu este mai mare de 1,5 g / litru se produce pe un filtru care funcționează continuu.
Utilizarea unor astfel de filtre este posibilă în absența acidului în săruri a apei uzate metalice, deoarece la pH> 7, ele vor precipita sub formă de compuși greu solubili, care sunt complet infunda porii filtrului. Neutralizarea aplicare limitată atunci când se aplică filtre pentru a le sulfuric ape reziduale acide cu concentrația de acid sulfuric 1,5 g / l. În acest caz, cantitatea de sulfat de calciu format depășește solubilitatea sa ( <<2 г/л) и он начинает выпадать в осадок, который покрывает поверхность нейтрализующей загрузки, затрудняет доступ к ней кислоты, в результате чего нейтрализация прекращается.
Dacă descărcarea se face din carbonat de magneziu, această limitare este îndepărtată, deoarece solubilitatea sulfat de magneziu este suficient de mare - 355 g / l (MgSO4 · 7H2O).
Neutralizarea gazelor acide. Pentru neutralizarea apelor reziduale alcaline recent a început să folosească gazele de ardere ce conțin CO2. SO2. NO2 și colab. Utilizarea gazelor acide nu poate neutraliza numai apa reziduala, dar, de asemenea, pentru a produce simultan o purificare extrem de eficiente a gazelor prin ele însele componente dăunătoare.
Utilizări pentru neutralizarea apelor reziduale alcaline de dioxid de carbon are o serie de avantaje în comparație cu utilizarea de acid sulfuric sau clorhidric poate reduce dramatic costul procesului de neutralizare. Datorită solubilității reduse a CO2 reduce riscul de soluții asupra oxidării neutralizați. Carbonații rezultate sunt utilizate tot mai mult în comparație cu sulfați sau cloruri plus corozive și efecte toxice CO3 2- ioni în apă mai mică de 2 ioni SO4 și C13 2-.
proces Neutralizarea poate fi efectuat în reactoare cu agitator, un spray, de film, și coloanele de placă.
Gazele de ardere sunt introduse într-un spațiu inelar ventilator în jurul axului agitator și agitator distribuit sub formă de bule și jeturi în apele reziduale care vin în reactor. Datorită suprafeței mari de contact între apă și gaze are loc neutralizarea rapidă a apelor uzate. Prezența SO2 în gazul ajută la neutralizarea apelor uzate alcaline.
Procedând în placa de coloane de neutralizare crește gradul odată cu creșterea vitezei gazului și scăderea concentrației apei.
Cantitatea de gaz de acid necesară pentru neutralizare poate fi determinată din ecuația de transfer de masă
unde M - cantitatea de gaz de acid necesară pentru neutralizare; K - factor de accelerare; VZ - coeficientul de transfer de masă în faza lichidă; F - faza de suprafață de contact; # 8710; S - forța motrice a procesului.
Neutralizarea gazelor arse apa alcaline utilizate într-un număr de industrii, inclusiv producția de azbest-ciment. Apele uzate aceste industrii au un pH de 12-13. Alcalinitatea apei cauzată de levigare constantă de hidroxid de calciu în acesta. Neutralizarea se efectuează ardere de dioxid de carbon gaz (5-6% CO2) un absorbant de placă.
Caracteristică Neutralizare gazele de ardere a apei uzate de azbest întreprindere este formarea de carbonat de calciu, care poate fi într-o stare de suprasaturare, și este depus pe suprafața interioară a echipamentului. Pentru a preveni formarea depunerilor de calcar în procesul de neutralizare absorbitor trebuie efectuată prin circuitul de circulare (Fig. 1.50).
Apele uzate din averager trebuie să curgă în amestecător, unde porțiunea pre-neutralizată a apei care iese din absorber.
În amestecător următoarele reacții:
Fig. 1.50. gazele de ardere cu convertizor de apă alcalină
Precipitatul rezultat de carbonat de calciu este precipitat în rezervor circulant. neutralizarea preliminară a apelor uzate se realizează pentru a obține la admisia amestecului absorbant, cu valoarea pH-ului la care amestecul a fost în neutralizarea finală nu formează depozite carbonifere în absorbantul de gaze arse. În absorbantul următoarele reacții:
Raportul fluxurilor de volum de ape uzate, care produce un amestec circulant și, nevydelyayuschaya depozite carbonatice depinde de compoziția apei reziduale și la 2,5 la 4.
Pentru neutralizarea absorbanți utilizate eșecuri krupnodyrchatymi plăci cu o secțiune transversală mare liberă. De exemplu, plăcile cu secțiunea transversală liberă a mai mult de 30% și dimensiunea porilor de 20 x 50 mm.
Neutralizarea apelor alcaline gazele de ardere este o tehnologie de economisire a resurselor exemplu, care permite să excludă utilizarea acizilor pentru a crea o descărcare zero a circuitului consumului de apă (Fig. 1.51) Acest efluenți eliminat, reduce consumul de apă proaspătă salvat energie termică pentru încălzirea apei proaspete și curățate gazele arse de la componente acide (CO2. SO2 și colab.), și praf.
Fig. 1.51. Schema de utilizare a apei de plante neasanate azbociment
1 - filtrul; 2, 5 - sedimentare; 3 - averager; 4 - un amestecător; 6 - coloana;
7 - divizor de flux de apă