В начало

Хлорирование сточных вод

 

В промышленности для обеззараживания сточных вод часто применяют хлорирование хлорной известью, газообразным хлором и  гипохлоритом натрия. При введении хлора в воду он гидролизуется с образованием хлорноватистой и соляной кислот:

Cl2 + H2OHOCl + HCl.

В сильнокислой среде равновесие этой реакции сдвинуто влево, и в воде присутствует молекулярный хлор, при значениях рН > 4 молекулярный хлор в воде практически отсутствует. Образовавшаяся в результате гидролиза хлора хлорноватистая кислота диссоциирует на ион гипохлорита OCl- и ион водорода Н+.

При наличии в сточной воде аммиака, аммонийных солей или органических веществ, содержащих аминогруппы, хлор, хлорноватистая кислота и гипохлориты вступают с ними в реакцию, образуя моно- и дихлорамины, а также треххлористый азот:

NH3 + HOClNH2Cl + H2O

NH2Cl + HOClNHCl 2 + H2O

NHCl 2 + HOClNCl 3 + H2O

При обеззараживании сточных вод обычно применяют 5%-ный рабочий раствор реагента (по активному хлору).

При наличии в сточной воде сероводорода и сульфидов реакции идут следующим образом: - в кислой и нейтральной среде возможно образование сульфитов:

H2S + 3 Cl2 + 3 H2OH2SO3 + 6HCl

NaHS + 3 Cl2 + 3 H2ONaHSO3 + 6HCl,

- в щелочной среде хлор окисляет сульфиды до сульфатов:

Na2S + 4 Cl2 + 8 NaOHNa2SO4 + 8 NaCl + 4 HCl.

При избытке хлора окисление всегда идет до сульфатов.

Метилмеркаптан окисляется хлором несколько медленнее, чем сероводород, но быстрее, чем сульфиды и дисульфиды. В зависимости от расхода хлора окисление метилмеркаптана может протекать с образованием различных продуктов:

 

2 CH3SH + Cl2CH3SSCH3 + 2 HCl

CH3SH + 2 Cl2 + H2OCH3SOCl +3 HCl

CH3SH + 3 Cl2 + 2H2OCH2SO2Cl + 5 HCl

Обеззараживание от сероводорода и метилмеркаптанов происходит достаточно эффективно при продолжительности контакта с хлором не более пяти минут.

Сущность обеззараживающего действии хлора заключается в угнетении обмена веществ, а также в окислении веществ, входящих в состав протоплазмы клеток бактерий, в результате чего они гибнут.

Бактерицидный эффект хлора в значительной степени зависит от начальной дозы и продолжительности контакта с водой. Обычно на разрушение бактериальных клеток расходуется лишь незначительная часть вводимого в воду хлора. Большая же часть хлора идет на реакции с разнообразными органическими и минеральными примесями, содержащимися в сточной воде. Эти реакции протекают с различной скоростью в зависимости от концентрации хлора, рН и температуры воды. Количество хлора, поглощенного в результате его взаимодействия с содержащимися в воде веществами, определяется как хлоропоглощаемость воды.

Хлоропоглощаемость сточных вод определяется количеством хлора в мг/дм3, расходуемого при 30 минутном контакте его с исследуемой водой на окисление и хлорирование содержащихся в ней органических веществ (белковых соединений, клетчатки) и продуктов их разложения (нитритов, аммиака, сероводорода и др.).

Для сравнительной характеристики хлоропоглощаемости различных сточных вод можно пользоваться показателем хлорируемости воды, представляющим собой условную дробь, числителем которой является 1, а знаменателем – доза хлора, обеспечивающая после 30 минутного контакта 0,5 мг/дм3 остаточного хлора.

На практике при определении необходимой дозы хлора исходят из общей хлоропотребности сточной воды, включающей хлоропоглощаемость и некоторый избыток хлора, обеспечивающий в течение определенного отрезка времени бактерицидный эффект. Избыток хлора необходим для предотвращения возможности вторичного бактериального загрязнения воды во время прохождения по канализационным сетям, особенно перед выпуском в водоем.

Количество хлора, используемое для обеззараживания, зависит от состава сточных вод, концентрации и вида загрязнений. Согласно СНиП для предварительных расчетов доза активного хлора должна составлять для сточных вод после механической очистки 10 г/м3, после неполной и полной искусственной биологической очистки – соответственно 5 и 3 г/м3. Рабочую дозу хлора необходимо уточнять в процессе эксплуатации очистных сооружений путем пробного хлорирования в лабораторных условиях, на основании которого строят кривую хлоропоглощаемости воды за 30 мин. После 30 минутного контакта хлора с водой концентрация свободного хлора должна составлять не более 0,5 и не менее 0,3 мг/дм3, а суммарная концентрация хлора должна быть не менее 0,8 и не более 1,2 мг/дм3 после часового контакта.

В результате хлорирования в сточной воде снижаются цветность, запахи, разрушается органические вещества, препятствующие отстаиванию и фильтрации.

Хлорирование воды осуществляют жидким хлором. На малых водоочистных комплексах (до 3000 м3/сут) допускается применение хлорной извести. При плюсовых температурах и атмосферном давлении хлор представляет собой газ зеленовато-желтого цвета с удушливым запахом и плотностью в зависимости от температуры в 1,5-2,5 раза больше, чем плотность воздуха. При повышенном давлении (при плюсовых температурах) хлор переходит в жидкое состояние. В таком виде его хранят и перевозят в стальных баллонах массой 25-30 и 100 кг.

Хлорное хозяйство должно обеспечивать прием, хранение, дозирование хлора с получением хлорной воды. Его располагают в отдельном здании, и в своем составе оно включает расходный склад хлора, хлораторную, вентиляторную камеру, щитовую и тамбур.

При работе с хлором следует соблюдать правила безопасности. Вдыхание в течение одного часа воздуха, содержащего хлор в количестве 0,10-0,15 мг/дм3, приводит к смертельному отравлению. Увеличение концентрации хлора в воздухе до 2,5 мг/дм3 вызывает немедленную смерть. Поэтому хлораторные оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, а рубильники для включения вентиляторов устанавливают снаружи, чтобы перед входом в хлораторную ее можно было хорошо проветрить. Хлораторная должна обогреваться до 22-270С, чтобы предупредить охлаждение баллонов с хлором во избежание снижения скорости испарения жидкого хлора.

Расход хлора регулируют вентилем. Хлор смешивается с чистой водой в эжекторах. Избыточный напор водопроводной воды перед эжектором должен составлять 0,3-0,4 МПа, расход воды примерно 0,7 м3 на 1 кг активного хлора. Смешение хлора с водой производится в специальном стеклянном цилиндре.

Для обеззараживания сточной воды применяют также соли хлорноватистой кислоты – хлорную известь и гипохлорит натрия.

Хлорная известь – Ca(OCl)2 CaCl2 H2O – двойная соль, которую получают хлорированием на холоде известкового теста - смесь Ca(OH)2 CaCO 3 H2O. Это белый порошок с характерным запахом хлора. Вода в хлорной извести присутствует не как среда, а как компонент реагирующих веществ. Под действием диоксида углерода, влаги и света хлорная известь разлагается с выделением в раствор или окружающую среду Cl2, НОCl, ClO-.

Качество реагента, используемого для обеззараживания воды, определяется содержанием активного хлора. Техническая хлорная известь должна содержать не менее 32-35% активного хлора. Во избежание потери активности за счет взаимодействия хлорной извести с водой и диоксидом углерода атмосферы ее транспортируют и хранят в закрытой таре. В состав хлораторной, работающей на хлорной извести, входят: установка для приготовления и дозирования раствора, склад бочек с известью и тамбур. Приготовление раствора хлорной извести осуществляется в баке, изготовленном из дерева, металла, пластмассы, оборудованном мешалкой. Раствор дозируют с помощью поплавкового клапана, поддерживающего постоянный уровень в дозирующем баке, или насосами-дозаторами.

Использование хлорной извести для обеззараживания сточных вод из-за дефицитности реагента требует специального разрешения. Поэтому применение этого способа обеззараживания проблематично.

Гипохлорит натрия получают при взаимодействии хлора с холодным раствором щелочи:

Cl2 + 2 NaCl ↔ NaClO + NaCl + H2O.

Осуществляется эта реакция при пропускании газообразного хлора через раствор щелочи. Растворы солей хлорноватистой кислоты содержат 15-16% активного хлора и всегда гидролизованы.

Кроме того, гипохлорит натрия получают при электролизе раствора хлорида натрия. Метод основан на получении хлора и его взаимодействии со щелочами в одном и том же аппарате - электролизере. При электролизе NaCl в ванне без диафрагмы на аноде происходит распад ионов хлора:

2 Cl-Cl2 + 2e.

Выделяющийся хлор растворяется в электролите с образованием хлорноватистой и соляной кислот:

Cl2 + H2O ↔ HClO + HCl

 или

Cl2 + OH-HClO + Cl-

На катоде происходит расщепление молекул воды:

H2O + е ↔ OH- + Н+.

Атомы водорода выделяются из раствора в виде газа, оставшиеся же в растворе ионы OH- образуют возле катода с ионами Na+ щелочь. При взаимодействии хлорноватистой кислоты со щелочью образуется гипохлорит натрия:

HClO + NaOH = NaClO + H2O.

Гипохлорит натрия по своему бактерицидному действию равноценен жидкому хлору.

 


Playstation Network 500 рублей
Playstation Network 500 рублей


Разблокировка Micromax Bolt D303
Разблокировка Micromax Bolt D303


PSN 4000 рублей Playstation Network
PSN 4000 рублей Playstation Network