Озонирование и хлорирование. Химическое окисление

Удаление из сточных вод остаточных растворенных органических загрязнений может осуществляться с помощью сильных окислителей – озона, хлора, перманганата калия и др.

Окисление органических загрязнений активным хлором в качестве самостоятельного метода не может быть сегодня рекомендовано для реализации в промыш­ленной практике из-за образования широкой гаммы токсических и канцерогенных хлорорганических соединений. Однако в настоящее время хлорирование достаточно широко используется для обеззараживания питьевой и сточной воды. Хлорирование как метод дезинфекции имеет свои достоинства, наряду с отмеченными недостатками (см. раздел 2.1).

Озон, являясь сильным окислителем, обладает способностью разрушать в водных растворах при нормальной температуре многие органические вещества.

Озон окисляет как органические, так и неорганические вещества, растворенные в воде. Ниже приведены некоторые примеры реакций, проходящих при очистке воды. Соединения металлов окисляются озоном до соединений высшей валентности. Например, реакция с соединениями железа и марганца протекает по следующей схеме:

2FeSO₄ + H₂SO₄+ O₃ = Fe₂(SO₄)₃ + H₂O +O₂

MnSO₄ + O₃ + 2H₂O = H₂MnO₃ + O₂ + H₂SO₄

2H₂MnO₃ + 3O₃ = 2HMnO₄ + 3O₂ + H₂O

Окисление сероводорода:

H₂S + O₃ = H₂O + SO₂

3H₂S +4O₃ = 3H₂SO₄

Тиоцианат-ионы (роданид-ионы) реагируют с озоном по схеме:

NCS^- + 2O₃ + 2OH^- → CN^- + SO₃+ 2O₂ + H₂O

CN^- + SO₃^2-+ 2O₃ → CNO^- + SO₄^2-+ 2O₂

При озонировании окисляются многие устойчивые к биологическому раз­рушению органические вещества, в том числе «биологически жесткие» ПАВ. Наиболее интенсивно окисление ПАВ протекает при высоком значении рН и повышенной темпе­ратуре. С уменьшением концентрации ПАВ в растворе снижается скорость их окисле­ния и особенно резко при концентрации, при которой прекращается пенообразование.

При озонировании окисляются как растворенные, так и взвешенные органические вещества, присутствующие в сточной воде. Так как взвешенные вещества можно уда­лить из воды более простыми техническими средствами, для снижения расхода озона целесообразно применять озонирование на завершающей стадии глубокой очистки сточных вод после максимального удаления из воды взвесей.

По сравнению с другими окислителями (например, хлором) озон имеет ряд преимуществ: его можно получать непосредственно на очистных сооружениях, причем сырьем для его получения служит технический кислород или атмосферный воздух, процесс легко поддается автоматизации.

Озонирование, несмотря на относительно высокую стоимость обработки сточных вод, привлекает в первую очередь высокой реакционной способностью, сильным бактерицидным действием, возможностью получения озона на месте, отсутствием в озо­нируемой воде остаточных концентраций озона, который, будучи нестойким со­единением, быстро переходит в кислород. Поэтому озон является перспективным окис­лителем в технологии глубокой очистки сточных вод. Наиболее широко озон использу­ется также как и хлор, для обеззараживания воды (см. раздел 2.3).