Технические предложения по снижению уровня экологической опасности морской среды

4.1. Очистка загрянённых вод от соединений тяжёлых металлов [2, 3, 6]

Очистка загрянённых вод от растворенных неорганических примесей

Реагентные методы очистки.

К реагентным методам очистки относятся – нейтрализация кислот и щелочей, перевод ионов в слаборастворимые соединения, осаджения минеральных примесей солями.

Нейтрализация.

Применяют следующие способы нейтрализации:

а) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сред;

б) нейтрализация реагентами;

в) фильтрация через нейтрализующие твёрдые материалы.

Наибольшее применение для нейтрализации сточных вод получили гашеная и негашеная известь. Гашеная известь применятся в виде известкового молока. Установки для нейтрализации сточных вод включают реагентное хозяйство, усреднители, смесители, контактные резервуары, отстойники для выделения шлама.

Очистка загрянённых вод от тяжелых металлов.

Ионы ртути.

Глубокая очистка сточных вод от ионов ртути проводится путем осаждения.

Ионы цинка, хрома (III), свинца, меди, кадмия – образуют со щелочами труднорастворимые гидрооксиды.

Мышьяк – в сточных водах может присутствовать в составе анионов тиосолей или кислородосодержащих анионов.

Осаждение сульфида мышьяка с одновременным разложением тиосолей проводят путем обработки сточной воды раствором сульфата железа.

Фтор – в сточных водах обычно находится в виде фторводородной и кременефторводородной кислот и их солей. Обезвреживание производится обработкой их молотым известняком или известковым молоком.

Фосфаты – присутствуют в виде растворимых соединений орто- и метафосфатов. Методы обезвреживания основаны на обработке сточных вод известковым молоком (рН= 10-11) или сульфатом алюминия в щелочной среде. Эффективность очистки составляет 90-95%.

Метод окисления – используют для обезвреживания токсичных примесей или для дезодорации загрянённых вод. Для обезвреживания используют окислители: хлор, гипохлорит, диоксид хлора, озон, кислород и/или воздух.

Хлор как окислитель в зависимости от рН может находиться в виде разных соединений – в сильнокислой среде в виде молекулярного хлора, в средней кислотности – образуется хлорноватистая кислота, а в щелочной среде гипохлорита.

Метод восстановления – широкое применение получил для очистки сточных вод от солей хромовой кислоты.

Десорбция летучих примесей.

Выделение растворенных компонентов из загрянённых вод производится естественным или искусственным путем в специальных аппаратах – дегазаторах.

Очистка загрянённых вод методом обратного осмоса и ультрафильтрации.

Обратный осмос (гиперфильтрация) – это непрерывный процесс молекулярного деления растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, которые задерживают целиком или частично молекулы или ионы растворенного вещества.

Затраты энергии в процессе гиперфильтрации намного ниже, чем в других процессах, так как он осуществляется без фазовых переходов.

Ультрафильтрация – это мембранный процесс деления растворов, метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных соединений, взвешенных частиц и коллоидов.

Для процесса обратного осмоса применяют полупроницаемые мембраны ацетатцелюлозного типа, обработанные для водопроницаемости перхлоратом магния. Поры мембран 0,3-0,5 нм, мембраны характеризуются высокой скоростью пропускания воды, хорошо отделяют соли.

Срок службы мембран зависит от вида, концентрации растворенных в воде веществ и других факторов и колеблется от нескольких месяцев до нескольких лет (рис. 1).

Рисунок 1 – Зависимость проницаемости и селективности мембран от времени

Влияние технологических факторов на мембранные процессы разделения.

Селективнисть мембран определяет эффективность очистки , % по формуле:

,

(47)

где С₁ и С₂ – концентрация веществ в исходной воде и фильтрате, мг/л.

Давление.

Производительность мембран увеличивается с повышением давления, однако, начиная с определенного давления проницаемость мембран снижается вследствие уплотнения полимерного материала мембраны.

Температура.

С увеличением температуры уменьшается вязкость и плотность раствора и одновременно возрастает осмотическое давление. Уменьшение вязкости и плотности раствора усиливает проницаемость мембран, а увеличение осмотичного давления снижает движущую силу процесса. При температуре выше 40°С увеличивается скорость гидролиза ацетатцелюлозы, что приводит к уменьшению селективности мембран.

Концентрация растворов.

С ростом концентрации разделяемого раствора проницаемость мембран уменьшается вследствие увеличения осмотического давления растворителя и влияния концентрационной поляризации.

рН загрянённых вод практически не влияет на процесс очистки.

Термическое обезвреживание.

Метод термического обезвреживания минерализованных загрянённых вод применяют для выделения полезных солей, а также используют как первую ступень перед термоокислительным высокотемпературным обезвреживанием.

Различают две стадии термического обезвреживания: концентрирование и получение сухого остатка.