Физико-химические основы реагентного метода выделения ионов из водных растворов

Если нейтрализующими агентами служат, например, известняк, доломит, карбидный шлам ацетиленовых станций, время контакта их с водой следует увеличивать до 1-3 ч. Продолжительность пребывания воды в камере нейтрализации определяется экспериментально в каждом конкретном случае. [15]

6.1.1 Способ нейтрализации и очистки сточных вод

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к способу нейтрализации и очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов одного вида с большой концентрацией, и может быть использовано на предприятиях искусственного волокна, цветной металлургии, заводах металлоизделий и гальванических производств.

Обычно нейтрализация производственных сточных вод совмещается с их очисткой от ионов тяжелых металлов.

Известен способ нейтрализации и очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов путем добавления известных щелочных реагентов (раствора гидроксида кальция, едкого натра, карбоната кальция, карбоната натрия и других) и образования труднорастворимых гидроокисей в узком интервале - для меди pH 8 - 10, для цинка pH 9,0 - 9,2. Если сточные воды получаются щелочными, их при необходимости после отделения осадка нейтрализуют технической серной кислотой.

При одновременном наличии в стоках ионов меди, цинка, хрома, никеля оптимальным диапазоном pH при обработке известными щелочными реагентами является pH 8,75 - 9,25, так как в этом диапазоне достигается более полный перевод указанных ионов в форму гидроокисей. Однако при этом не достигается высокого качества очистки стоков. Так, при очистке кислых сточных вод гальванических производств едким натром до pH 9,2; 9,0; 8,75 при исходной концентрации, например, ионов цинка соответственно 12,5; 34,7; 41,8 мг/л остаточная концентрация этих ионов в стоках составила соответственно 2,8; 2,9; 3,7 мг/л. Эффект очистки этих стоков соответственно составил 77,6; 91,6; 91,1%.

Недостатком способа является не соответствие очищенных стоков нормативным требованиям приема их в системы канализации населенных пунктов или выпуска в водоемы.

Для рыбохозяйственных водоемов предельно допустимое содержание (ПДС), например, по никелю и цинку составляет 0,01 мг/л, по меди 0,001 мг/л. Возникает необходимость применения дополнительных методов очистки стоков, например, дорогостоящего метода ионного обмена на искусственных катионитах или дополнительного ввода других реагентов. Также недостатками являются использование известных щелочных реагентов в больших количествах (например, для извлечения из одного литра кислых стоков ионов цинка едким натром расходуется щелочного реагента в массовом соотношении цинк - едкий натр = 1 - 6,0). Другим недостатком также является необходимость строгого соблюдения значений интервала реакции среды обрабатываемого стока, чтобы не создавать условий для растворения амфотерных гидроксидов (например, гидроксидов цинка, гидроксидов меди).

Использование в известных способах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов для доочистки гидрофосфата натрия, сульфида натрия, сульфида натрия совместно с флокулирующими агентами приводит к значительному дополнительному загрязнению и засолению очищаемых стоков, к повышению их токсичности.

Известна способность торфа (бурого угля) к ионному обмену, обусловленная наличием в его структуре органических соединений активных функциональных групп (COOH, OH и др.). Обмен ионов в торфе протекает в эквивалентных количествах и обратимо. Частица торфа в водной среде всегда имеет отрицательный заряд, что обуславливается диссоциацией функциональных групп и диффузией ионов водорода в дисперсную среду. На этом основано использование торфа (бурого угля) для очистки стоков от металлов (тяжелых металлов).

Известен способ очистки сточных вод от тяжелых металлов при обработке их гуминовыми веществами, выделенными из торфа. Показана эффективность использования гуминовых веществ для осаждения из сточных вод ионов ртути при массовом соотношении металл - гуминовое вещество равно 1 - 50 и более.

Известно, что при добавлении к 1 литру сточной воды pH 3,85, содержащей 54,7 мг/л ванадия, гуминовых веществ, при массовом соотношении ванадий - гуминовое вещество равно (1 - 50; 1 - 72,4) была получена сточная вода с pH соответственно 8,6; 9,1 и с остаточным содержанием ванадия 0,5; 2,0 мг/л. Здесь в качестве гуминовых веществ использовались 1 мас.% водные растворы аммонийных солей гуминовых кислот, выделенных из торфа с pH 9,3.

Однако известные способы имеют ряд недостатков. Повышение количества гуминовых веществ усложняет технологию очистки и снижает ее эффективность. Кроме того, использование в больших количествах гуминовых веществ и аммонийных солей гуминовых кислот (в соотношении 1-50 и более) вызывает вторичное загрязнение сточной воды гуматами, фульвокислотами, гиматомелановыми кислотами, примесями сахаров, пектиновых веществ и других.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту очистки является известный способ очистки сточных вод от вольфрама. При обработке их химическим реагентом 0,5 - 4%-ным водным раствором гумата калия или аммония при массовом соотношении вольфрам - гуматы равны 1-(1,2-4). Степень извлечения вольфрама из стоков составила 73,4 - 97,4%, реакция среды очищаемых стоков pH 1-2.

Несмотря на преимущества этого способа очистки стоков от металла, на его простоту, сравнительно небольшую стоимость при сохранении высокой степени извлечения металла, экологическую безопасность, не требующего применения токсичных веществ, он также имеет ряд недостатков. Хотя снижено количественное (массовое) соотношение использования реагента для очистки стоков по сравнению с использованием гуминовых веществ в 41,7 - 12,5 раз, но оно (соотношение 1 - (1,2-4)) еще велико, что приводит к загрязнению очищаемых стоков фульвокислотами и высоко- и низкомолекулярными органическими соединениями. Так как технология получения гуматов аммония или калия несовершенна, то вместе с гуматами в очищаемых стоках могут быть в значительных количествах мелкие фракции негидролизуемого остатка торфа (угля). Эффект очистки стоков от металла (вольфрама) высок, но он не достигает норм предельно допустимого содержания (для вольфрама 0,0008 мг/л). Для выпадения в осадок гуматов вольфрама в очищаемые стоки добавляется несколько капель концентрированной соляной кислоты, в результате чего pH очищенных стоков равна 1-2. Таким образом, очищенные от вольфрама стоки имеют сильно кислую среду, т.е. имеют большую коррозийную активность к материалам труб и требуют подщелачивания. В известном способе очистки не предусмотрено извлечение фульвокислот (они поступают в очищаемые стоки вместе с реагентом - гуматами), которые обуславливают окрашивание очищаемых стоков в желто-коричневый цвет и могут быть частично осаждены Ca(ОН)₂ только лишь в щелочной среде при pH > 8.

Задачей изобретения является разработка нового способа нейтрализации и очистки сточных вод, позволяющего нейтрализовать и повысить степень очистки кислых стоков от ионов тяжелых металлов одного вида, до требуемых предельно допустимых норм очистки с меньшим расходом щелочного реагента и с наименьшим содержанием в нем примесей, а также сделать данный способ доступным в производственных условиях. Поставленная задача достигается тем, что в способе нейтрализации и очистки сточных вод путем обработки их щелочным реагентом, согласно изобретению очистку сточных вод проводят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1 - (1-1,3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа, далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до pH 6,4 - 6,95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до pH 8,75 - 9,25 при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием. Целесообразно гранулы торфа предварительно обрабатывать 0,1 н. раствором соляной кислоты с последующей обработкой их 0,1 - 1 н. раствора едкого натра до полного насыщения торфяных гранул ионами натрия. Для обесцвечивания сточных вод используют метод двухстадийной коагуляции алюминийсодержащими коагулянтами с добавлением флокулянта с последующим отстаиванием, отделением образовавшегося осадка и фильтрованием. Сточные воды могут быть обесцвечены также путем двухстадийного озонирования с последующей сорбцией. Использование на первом этапе торфощелочного реагента, по сравнению с 2%-ным водным раствором гумата калия или аммония, дает преимущества. Так как торфощелочной реагент является раствором едкого натра, содержащего растворимые торфяные гуматы натрия, частично гуминовые кислоты и частично вынесенные в фильтрат частицы гранулированного торфа, то в нем содержится мало примесей - мелких частиц торфа.

Причем предварительно гранулированный торф обрабатывается 0,1 н. соляной кислотой для полного удаления из него природно-сорбированных ионов и легкогидролизуемых соединений. Потом он обрабатывается 0,1 - 1 н. раствором едкого натра до полного насыщения гранул торфа ионом натрия. Поэтому благодаря высокому содержанию в растворе торфощелочного реагента, раствора едкого натра (с pH, равного pH обрабатываемому раствору едкого натра при натрийнасыщении торфяных гранул) и растворимых торфяных гуматов натрия для нейтрализации и очистки стоков его расходуется намного меньше по сравнению с известными реагентами. Например, для нейтрализации и очистки стоков от ионов цинка вискозных производств торфощелочного реагента расходуется по сравнению с едким натром (известным щелочным реагентом) в 6,0 - 4,6 раза меньше, а по сравнению с известным 2%- ным водным раствором гумата калия или аммония в 1,2 - 3,1 раза меньше.

Целесообразность использования торфощелочного реагента (ТЩР) при массовом соотношении металл - ТЩР равно 1 - (1-1,30) состоит в том, что при добавлении торфощелочного реагента в кислые стоки до начальной реакции среды pH 4,1 - 5,25 в очищаемых сточных водах происходят следующие процессы: образование гидроксидов металла и их диссоциация по типу основания, ионный обмен и сорбция металла в гуминовых кислотах торфа и гуматах натрия и осаждение образующихся нерастворимых гуматов металла в виде бурых хлопьев.

Причем интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла превышает другие происходящие химические процессы, что приводит к быстрому повышению реакции среды в очищаемых стоках до pH 6,4 - 6,95. По достижению в очищаемых стоках этого значения pH интенсивность процесса образования торфяных гуматов металла замедляется, наступает равновесное состояние, переходящее к преобладанию процессов образования гидроокислов металла и их осаждения в виде осадка. Поэтому целесообразно заканчивать первый этап очистки при достижении в очищаемых стоках pH 6,4 - 6,95.

Для увеличения скорости образования и осаждения гидроксидов металлов и для частичного снижения окрашивания очищаемых стоков, частичного снижения содержания фульвокислот (окрашивание стоков происходит при добавлении торфощелочного реагента) и снижения расхода торфощелочного реагента, на втором этапе очистки добавляется известковое молоко. При этом также образуются нерастворимые гуматы кальция, происходит осаждение насыщенных кальцием частиц торфа, имеющихся в водной среде в небольшом количестве.

Образование максимального количества осадка гидроксида металла происходит в очищаемых стоках при pH 8,75 - 9,25. Поэтому на втором этапе очистки известковое молоко вводят в очищаемые стоки до pH 8,75 - 9,25.

Таким образом, при использовании торфощелочного реагента и известкового молока для нейтрализации и очистки кислых стоков от ионов тяжелых металлов в очищаемых стоках одновременно идут реакции как ионного обмена, так и образования и осаждения гидроксидов металла. В результате чего достигается нейтрализация очищаемых стоков при высокой степени их очистки.

После отстаивания и отделения ранее образовавшегося осадка очищаемые стоки целесообразно подвергать обесцвечиванию двумя различными способами.

По первому способу для снижения цветности очищаемых стоков и остаточного содержания в них ионов металла в виде катионов и анионов (образующиеся при диссоциации в щелочной среде амфотерного гидроксида) целесообразно эти стоки подвергать обработке минеральными коагулянтами. Наилучшее обесцвечивание достигается в узкой области оптимальных значений pH, которая определяется видом коагулянта, щелочностью стоков, концентрацией и свойствами окрашивающих веществ. Например, оптимальные значения pH для сернокислого алюминия составляют 4,5 - 6,2. Они совпадают с наилучшими условиями формирования высокозаряженных гидроксокомплексов (для гидроксида алюминия диапазон значений pH, при которых происходит полное осаждение, равен 5,5 - 7,0). При этом целесообразно и эффективно использовать метод двухстадийного коагулирования алюминийсодержащим реагентом. На первой стадии в очищаемые стоки добавляется алюминийсодержащий коагулянт до pH 4 - 4,5. Происходит формирование алюминийгидроксокомплексов. На второй стадии коагулирования для корректировки значений pH добавляется известковое молоко до pH 6,2, что приводит к образованию хлопьев с коагулированной взвесью и выпадению их в осадок. После образования положительно заряженной коллоидной системы под действием Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения и электростатических сил взаимодействия происходит адсорбция как положительно заряженных катионов металла, так и отрицательно заряженных частиц гуминовых веществ и анионов металла на поверхности этой коллоидной системы. Затем очищаемые стоки подвергают отстаиванию для отделения осадка.

После отстаивания, для снижения остаточного содержания коллоидных частиц, обуславливающих остаточную цветность, эти стоки целесообразно подвергать фильтрованию через колонку с зернистой загрузкой или через фильтровальные материалы на природной основе. В результате чего в фильтрате снижается остаточная цветность. Причем реакция среды в очищаемых стоках составляет pH 6,5 - 7. Желательно на стадии коагуляционной обработки очищаемых стоков, для ускорения образования и осаждения хлопьев скоагулированной взвеси и сокращения потребности в коагулянтах, применять органические высокомолекулярные флокулянты природного происхождения. Например, при очистке цветных стоков целесообразно применять альгинатсодержащие флокулянты с дозой 0,1 - 1 мг/л при pH менее 6,8.

Также наряду с методом двухстадийного коагулирования для обесцвечивания стоков вторым способом целесообразно применять метод озонирования. Благодаря сильным окислительным свойствам озона он применяется для очистки высокоцветных сточных вод. Рекомендуется обрабатывать высокоцветные сточные воды озоном в щелочной среде с последующей сорбцией на активном угле. Причем для повышения степени очистки при снижении расхода озона и увеличения сорбционного цикла обработку озоном ведут в две стадии. На первой стадии до сорбции озон вводят в количестве 12 - 20 мг/л, а после сорбции на второй стадии в количестве, обеспечивающем соотношение расхода озона до и после сорбции 2-3 - 1-2. Причем очищенные стоки имеют нейтральную реакцию среды.

Нейтрализацию кислых стоков и при этом получаемый эффект их очистки при использовании торфощелочного реагента и известкового молока, а также обесцвечивание очищенных стоков методами двухстадийного коагулирования и двухстадийного озонирования можно проследить на примерах очистки кислых промстоков вискозных производств от ионов цинка.

Пример 1. Очистку кислых промстоков вискозных производств (pH 2,6, цветностью 75 град.) от ионов цинка с концентрацией 146,3 мг/л, содержащих примеси, производят в два этапа. Сначала к одному литру промстоков добавляют торфощелочной реагент (ТЩР) при массовом соотношении цинк - ТЩР равно 1 - 1,30. После перемешивания начальная реакция среды в стоках составляет pH 5,25, цветность 1410 град. После отстаивания в течение 2 ч реакция среды составляет pH 6,4. Происходит образование и осаждение нерастворимых гуматов цинка в виде бурых хлопьев. В верхних слоях очищаемых стоков уже содержится 75,4 мг/л ионов цинка. Эффект очистки стоков составляет 48,5%. На втором этапе в очищаемые стоки добавляют 19,5 мл 2% известкового молока (при соотношении Zn²⁺ _начал - Ca²⁺ = 1- 1,45) до pH 9,25, перемешивают и отстаивают. Спустя один час происходит изменение реакции среды до pH 8,7. Наблюдается образование бело-желто-коричневого осадка в виде гуматов кальция и цинка. При этом цветность снижается до 1200 град., а содержание ионов цинка - до 0,05 мг/л, т. е. степень извлечения из сточных вод от ионов цинка при добавлении щелочных реагентов составляет 99,9%. Далее, после отделения образовавшегося осадка, стоки обрабатывают алюминийсодержащим коагулянтом до pH 4,5 (с дозой коагулянта 138,5 мг/л). После формирования алюминийгидрокомплексов добавляют 9,5 мл 2% известкового молока до pH 6,2 для образования осадка с коагулированной взвесью. Затем стоки подвергают отстаиванию в течение 20 - 30 мин для отделения образовавшегося осадка. В результате чего в очищаемых стоках цветность составляет 210 град., а содержание ионов цинка не обнаружено. Затем очищенные стоки подвергают фильтрованию через фильтровальный материал на природной основе. Наблюдалось снижение цветности в фильтрате до 58 град. Реакция среды в фильтрате составляет pH 7,5.

Таким образом, эффект очистки стоков с применением торфощелочного реагента, а затем известкового молока с дальнейшим обесцвечиванием методом двухстадийного коагулирования по цинку составляет 100%, при этом снижение цветности 96%, реакция среды очищенных стоков нейтральная.

Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что для обесцвечивания стоков используется метод двухстадийного озонирования. После отделения образовавшегося осадка, полученного при обработке воды щелочными реагентами в два этапа, очищаемые промстоки цветностью 1200 град. с pH 8,7 обрабатывают 20 мг/л озона, что соответствует 3 ч из соотношения расхода озона до и после сорбции 3 - 2. Цветность снижается на 20% и составляет 960 град. Затем промстоки подают на сорбционные фильтры со скоростью 6 м/ч. Высота угольной загрузки 3 м. В качестве загрузки используют активный уголь. Эффективность сорбционной очистки составляет по цветности 70%. Цветность сточных вод после сорбции 288 град. После сорбции промстоки обрабатывают 13 мг/л озона, что соответствует 2 ч из соотношения 3 - 2. При этом цветность промстоков снижается на 8% и составляет 265 град. Суммарный эффект очистки промстоков, очищаемых от цветности методом двухстадийного озонирования, составляет 98% при расходе озона 33 мг/л. Причем реакция среды очищенных промстоков равна pH 6,6, содержание ионов цинка ниже норм ПДС.

Таким образом, эффект очистки стоков с применением торфощелочного реагента, а затем известкового молока с дальнейшим обесцвечиванием методом двухстадийного озонирования по цинку составляет 99,9%, при этом снижение цветности - 81%, реакция среды очищенных стоков нейтральная.

Данный способ очистки и нейтрализации сточных вод экологически безопасен, доступен и может быть достаточно широко реализован в производственных условиях на имеющихся типовых установках.

Формула изобретения.

1. Способ нейтрализации и очистки сточных вод путем их обработки щелочным реагентом, отличающийся тем, что очистку сточных вод проводят в два этапа, при этом на первом этапе сточные воды обрабатывают торфощелочным реагентом при массовом соотношении ионов тяжелых металлов одного вида к торфощелочному реагенту как 1 - (1 - 1,3), в котором торфощелочной реагент представляет собой фильтратный раствор едкого натра, пропущенный через гранулы торфа, далее обработанные сточные воды перемешивают и отстаивают до рН 6,4 - 6,95, а на втором этапе их обрабатывают известковым молоком до рН 8,75 - 9,25, при перемешивании и отстаивании с отделением образовавшегося осадка и с последующим обесцвечиванием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулы торфа предварительно обрабатывают 0,1 н. раствором соляной кислоты, а затем - 0,1 н. раствором едкого натра до полного насыщения торфяных гранул ионами натрия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют методом двухстадийной коагуляции алюминийсодержащими коагулянтами с добавлением флокулянта с последующим отстаиванием, отделением образовавшегося осадка и фильтрованием.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обесцвечивание осуществляют путем двухстадийного озонирования с последующей сорбцией.

6.2 Осаждение гидроксидами

Наиболее широко для осаждения металлов используется гидроксид кальция, который осаждает ионы металла в виде гидроксидов:

Гидроксид кальция, известковое молоко или пушонка - это сравнительно дешевый и общедоступный, но имеют ряд недостатков: обязательнее устройство усреднителей перед нейтрализационной установкой, затруднительность регулирования дозы реагента по pH нейтрализованной воды, сложность реагентного хозяйства.

Расход извести в виде Ca(OH)₂ определяют по формуле:

(54)

где - суточный расход извести на водоподготовительнои установке, кг/сут;

37,05 - эквивалент Са(ОН)₂;

- доза извести, определяемая в зависимости от качества исходной воды, мг-экв/л.

Известковую циркуляционную мешалку 3 в схеме известкования (рисунок 10) устанавливают для непрерывной подачи известкового молока на всос насосов-дозаторов. Забор известкового молока осуществляется плавающим шлангом сверху, а возврат циркулирующей части известкового молока направляется в нижнюю коническую часть мешалки.

Расход известкового молока:

(55)

(56)

где и - расход известкового молока соответственно, м³/сут и л/ч;

р_и - концентрация известкового молока, рекомендуется принимать не более 5% Са(ОН)₂;

- плотность известкового молока, г/см³.

При перемешивании известкового молока скорость восходящего потока в мешалке должна быть не менее 15 м/ч. Трубопроводы известкового молока должны выполняться диаметром не менее 25 мм; скорость движения в них известкового молока допускается не ниже 0,8 м/ч; трубопроводы выполняют с большим уклоном (10-15°) и радиусами закруглений при поворотах не менее 5d (d - диаметр трубопровода); колена, спускные лючки в нижних точках трубопроводов и пр. собирают на фланцах для удобства прочистки.



Рисунок 10 - Схема коагуляции и известкования воды в осветлителе: 1 - осветлитель; 2 - паровой подогреватель; 3 - известковая мешалка; 4 - насос-дозатор известкового молока; 5 - насос-дозатор раствора коагулянта; 6 - бак раствора коагулянта; 7 - воздушный колпак; 8 - электроконтакгный манометр; 9 - манометр; 10 - показывающий расходомер; 11 - регулятор температуры подогрева воды; 12 - обрабатываемая вода; 13 - пар; 14 - конденсат; 15 - известковое молоко после гидроциклонов; 16 - осветленный раствор коагулянта; 17 - дозируемое известковое молоко; 18 -дозируемый раствор коагулянта; 19 - осветленная вода; 20 - импульсная линия автоматического воздействия на насосы-дозаторы (пропорционально расходу воды); 21 - циркуляционный насос известкового молока к мешалке

Емкость известковой мешалки подбирают по расходу известкового молока, из расчета изготовления молока нужной концентрации, и перекачки его примерно 1 раз в смену (лучше 1 раз в сутки). В качестве циркуляционных насосов известкового молока принимают насосы типа АР. Производительность насоса подбирают таким образом, чтобы скорость восходящего потока в мешалке , была не менее 15 м/ч, по соотношению:

(57)



где - производительность циркуляционного насоса известкового молока, м /ч;

- площадь мешалки, м³. [16, 18]

При реагентном методе ионы тяжелых металлов переводятся, как правило, в гидроксидные соединения путем повышения pH усредненных стоков до pH их гидратообразования с последующим осаждением, фильтрацией. В необходимых случаях до достижения pH очищенных стоков регламентируемого для сброса. [17]

Таблица 3 - Норматив образования осадка

Гидроокись	рН
	Начало осаждения	Полное осаждение	Начало растворения осадка	Полное растворение осадка
Fe(OH)3	2,3	4,1	9	14,0
А1(ОН)3	4,0	5,2	7,8	7,8
Си(ОН)2	5,3	8,0	более 9,2	13
Zn(OH)2	6,4	8,0	10,5	12-13
Fe(OH)2	7,5	9,7	13	13,5
Pb(OH)2	7,8	9,3	10,0	13
Cd(OH)2	8,2	9,7	11-12	13,5

6.3 Осаждение сульфидами, сульфитами и сульфатами

6.3.1 Реагентная очистка сточных вод от хрома

Соединения шестивалентного хрома - хромовая кислота и ее соли применяются при нанесении хромовых покрытий, при химической обработке (травление, пассивирование), при электрохимической обработке (анодирование), при электрополировке стальных изделий.

Обработка сточных вод проходит в две стадии:

1) восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного;

2) осаждение трехвалентного хрома в виде гидроксида.

В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты - сульфит (Na₂SO₃), бисульфит (NaHSO₃), пиросульфит (Na₂S₂O₅), а также дитионит натрия (Na₂S₂O₄). Восстановление Сr⁶⁺ до Сr³⁺ происходит по реакциям:

а) восстановление сульфитом натрия

Сr₂О₇^2- + 3S0₃^2- + 8Н⁺ > 2Сr³⁺ + 3S0₄^2- + 4Н₂0

б) восстановление бисульфитом натрия

Сr₂О₇^2- + 3HS0₃^- + 5Н⁺ > 2Сr³⁺ + 3S0₄^2- + 4Н₂0

в) восстановление пиросульфитом натрия

2Сr₂О₇^2- + 3S₂0₅^2- + 10Н⁺ > 4Сr³⁺ + 6S0₄^2- + 5Н₂0

г) восстановление дитионитом натрия

Сr₂О₇^2- + 3S₂0₄^2- + 6Н⁺ > 2Сr³⁺ + 2S0₄^2- + 3Н₂0

Теоретические дозы реагентов-восстановителей составляют (мг/1мг Сr⁶⁺): для сульфита - 3,63, бисульфита - 3,0, пиросульфита - 2,88, дитионита натрия - 1,67.

Соли сернистой кислоты добавляют к сточным водам в виде 10%-ных водных растворов. Доза восстановителя зависит от исходной концентрации Сr³⁺ в сточной воде и величины рН. Скорость и полнота реакций восстановления Сr ⁶⁺ до Сr ³⁺ в большой степени также зависят от величины рН реакционной смеси. Наибольшая скорость реакций восстановления достигается в кислой среде при рН=2-2,5, что обычно требует дополнительного подкисления сточных вод 10-15%-ным раствором серной кислоты (возможно использование растворов других минеральных кислот). В таблице приведены удельные расходы натриевых солей сернистой кислоты, необходимые для восстановления одной весовой части шестивалентного хрома при обработке сточных вод с различной исходной концентрацией Сr ⁶⁺ и различной величиной рН. [18]

Передозирование восстановителя недопустимо; перерасход реагента даже на 10% приводит к образованию комплексных солей трехвалентного хрома и серной кислоты, которые не полностью разрушаются при последующей нейтрализации сточных вод.

В качестве реагентов-восстановителей можно также использовать отходы металлического железа (в виде стальной стружки, скрапа и т.п.), или сульфат двухвалентного железа. В первом случае подкисленные до рН = 2 сточные воды фильтруют через находящийся в реакторе слой железной стружки при постоянном барботировании воздухом. Во втором случае раствор сульфата железа (в виде 10%-ного водного раствора) вводят в реактор, в который поступают сточные воды. В отличие от солей сернистой кислоты восстановление Сr ⁶⁺ до Сr³⁺ солями двухвалентного железа протекает с достаточно высокой скоростью не только в кислой, но и в нейтральной и щелочной средах по реакциям:

Сr₂О₇^2- + 6Fe²⁺ + 14Н⁺ > 2Сr³⁺ + 6Fe²⁺ + 7Н₂0

Сr₂О₇^2- + 3Fe(OH)₂ + 4Н₂O > 4Сr(OH)₃v + 3Fe(OH)₃v + 2OН^-

Поэтому в случае применения сульфата железа (II) в качестве реагента-восстановителя предварительное подкисление сточных вод не требуется, а для полного восстановления Сr ⁶⁺ до Сr ³⁺ необходим лишь незначительный избыток реагента (около 5 % от стехиометрического количества) независимо от исходной концентрации Сr ⁶⁺ в сточных водах и величины рН. Недостатком использования сульфата железа, а также железосодержащей суспензией по методу ферритизации, в качестве реагентов-восстановителей по сравнению с солями сернистой кислоты является более чем четырёхкратное увеличение объема образующихся при последующей нейтрализации твердых осадков, поскольку на 1 массовую часть осадка гидроокиси хрома дополнительно образуется 3,12 массовых частей осадка гидроксида железа (III).

В качестве реагентов для восстановления Сr ⁶⁺ до Сr ³⁺ можно также применять пероксид водорода (в кислой среде), сернистый газ, гидразин (в нейтральной или слабощелочной среде). [19]

Таблица 4 - Необходимые дозы (мг на 1 мг Сr ³⁺) сульфита натрия (А), бисульфита натрия (Б), пиросульфита и дитионита натрия (В) при обработке сточных вод, содержащих соединения шестивалентного хрома

ССr(VI), мг/л	рН1	рН2	рНЗ	рН4
	А	Б	В	А	Б	В	А	Б	В	А	Б	В
10	15	4,4	8	20	5	9	25	5,2	9,3	40	5,9	10,6
20	10	3,6	6,5	16	4,4	8	20	4,7	8,4	25	5,2	9,3
30	9	3,47	6,25	13	4,3	7,75	16	4,6	8,25	20	4,9	8,85
40	8	3,4	6,1	9	4	7,2	13	4,4	8	16	4,7	8,5
50	7,5	3,16	5,7	8,2	3,9	6,95	9,5	4,16	7,5	11,5	4,55	8,2
60	7,25	3,1	5,5	7,9	3,6	6,5	9,3	4,05	7,3	10,3	4,4	8
75	7	2,92	5,25	7,5	3,42	6,15	8	3,8	6,9	9	4,2	7,6
80	6,7	2.9	5,2	7,1	3,4	6,2	7,8	3,9	7	8,7	4,1	7,4
100	6,5	2,8	5	6,7	3,1	5,6	7,3	3,6	6,5	8	4	7,2
150	6	2,5	4,5	6,2	2,9	5,2	6,7	3,2	5,8	7,3	3,6	6,55
200	5,5	2,2	4	5,8	2,8	5	6,3	3,05	5,5	6,8	3,44	6,2
250	5,25	2,2	4	5,6	2,8	5	6	3,03	5,45	6,6	3,42	6,15
300	5	2,2	4	5,4	2,8	5	5,8	3	5,4	6,4	3,39	6,1
400	4,8	2,2	4	5,3	2,55	4,6	5,6	2,97	5,35	6,1	3,33	6
500	4,7	2,2	4	5,2	2,5	4,5	5,5	2,94	5,3	6	3,1	5,6
600	4,7	2,2	4	5,2	2,47	4,45	5,5	2,94	5,3	6	3,08	5,55

При обработке хромсодержащих сточных вод на установках периодического действия рекомендуется использовать два реактора, причем полезный объем каждого из реакторов следует принимать равным расчетному часовому расходу сточных вод. При обработке стоков на установках непрерывного действия полезную емкость реактора рекомендуется принимать равной тридцати минутному расчетному расходу.

После окончания реакции восстановления Сr⁶⁺ в кислой среде сточные воды подвергают нейтрализации с целью осаждения Сr³⁺ в виде гидроксида по реакции:

Сr³⁺ + ЗОН-> Сr(ОН)₃v

На установках непрерывного действия нейтрализацию кислых вод, содержащих Сг³⁺, проводят после их предварительного смешивания с другими кислыми и щелочными сточными водами гальванопроизводства.

На установках периодического действия иногда хромсодержащие сточные воды нейтрализуют отдельно от сточных вод других видов. Для нейтрализации обычно используют известковое молоко, в более редких случаях - соду и едкий натрий. Оптимальная величина рН для осаждения Сr(ОН)₃ составляет 8,5-9, при выходе за эти пределы растворимость Сr(ОН)з увеличивается и, как следствие, ухудшается полнота извлечения гидроокиси хрома из сточных вод. При рН >12 амфотерная гидроокись Сr³⁺ в избытке щелочи образует растворимые хромиты:

Сr(ОН)₃ + ЗNаОН >Nа₃[Сr(ОН)₆],

Сr(ОН)₃ + 3ОН^-> [Сr(ОН)₆]^3-.

Принципиальная схема очистки хромсодержащих сточных вод с начальной концентрацией ионов хрома (VI) до 600 мг/л реагентным методом представлена на рисунке. Вышеуказанные способы реагентной очистки позволяют извлекать ионы тяжелых металлов, в частности, хрома. Вместе с тем имеется ряд причин, не позволяющих эффективно использовать реагентный метод: низкий уровень автоматизации; недостаточное время пребывания сточной воды в отстойнике из-за большого объема стоков и превышения проектной мощности очистных сооружений; невысокое значение степени очистки. Кроме того, для реагентного осаждения существенным недостатком является большой расход реагентов. [20]

Рисунок 11 - Принципиальная схема очистки хромсодержащих сточных вод реагентным методом: 1 - реактор-накопитель хромовых стоков; 2 -дозатор кислоты; 3 - дозатор восстановителя; 4 - дозатор щелочи; 5 - реактор-нейтрализатор; 6 - отстойник; 7 - механический фильтр

6.3.2 Способ очистки сточных вод от хрома (III)

Изобретение относится к области очистки сточных вод в текстильной, меховой, кожевенной отраслях промышленности, цветной металлургии и гальванических производствах. Способ осуществляют путем обработки сточных вод гидроксидом аммония при его соотношении к хрому по массе 2:1 и pH 6-8. Способ обеспечивает повышение степени очистки сточных вод и хромсодержащего осадка при эффективной его регенерации; фильтрат после отделения осадка гидроксида хрома не содержит примесей хрома, что позволяет повторно использовать его в качестве разбавителя и для промывки.

Описание изобретения к патенту:

Изобретение относится к промышленным отработанным хромсодержащим стокам с регенерацией хрома и может быть использовано для очистки сточных вод в текстильной, кожевенной, меховой промышленностях, цветной металлургии и гальванических производствах.

Известен способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий двухстадийное осаждение в щелочной среде с использованием известкового молока до pH 6,5-7,0 на первой стадии, затем образованную суспензию обрабатывают карбонатом натрия при pH 9-9,5. Выпавшие в осадок гидроксокарбонаты тяжелых металлов Cr⁺³; Zn⁺²; Ni⁺²; Cu⁺² отфильтровывают.

Существенным недостатком известного способа является сложность его осуществления, так как перевод ионов тяжелых металлов в форму нерастворимых основных солей или гидроксидов идет при различных значениях pH и осуществить полный переход всех ионов тяжелых металлов в нерастворимую форму одновременно практически невозможно. Кроме того способ не предусматривает регенерации хрома, т.к. возможно соосаждение ионов тяжелых металлов.

Известен способ очистки сточных вод от хрома (III), включающий обработку оксидом магния и отделение образовавшегося осадка с регенерацией хрома. Обработку ведут 50-150%-ным избытком гидроксида магния, полученный осадок гидроксида хрома отделяют, растворяют в кислоте и обрабатывают щелочью до pH 9,0-9,5, образовавшийся при этом осадок гидроксида хрома отделяют, а раствор подщелачивают до величины pH 11,5 и отделяют магнийсодержащий осадок.

Недостатком известного способа является загрязненность хромсодержащего осадка специфическими органическими соединениями, полное удаление которых не обеспечивается фильтрованием. Кроме того, при осаждении Cr (III) при pH 9,0-9,5 избытком гидроксида магния происходит его частичное соосаждение, что приводит к увеличению жесткости регенерируемого раствора, тем самым снижается возможность его повторного использования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ очистки сточных вод от хрома (III), включающий обработку щелочным осадителем гидроксидом магния, взятом в количестве 4-молярных эквивалентов к 3-молярным эквивалентам хрома (стехиометрическое соотношение) дополнительно к тому количеству гидроксида магния, которое требуется для нейтрализации свободной кислоты и получения pH 4. Процесс ведут при температуре 15-48^oC при содержании хрома от 0,1 до 20 г/л и при pH 7-10, предпочтительно pH 8-9.

Недостатком известного способа является относительно невысокая степень очистки сточных вод от хрома, остаточная концентрация которого достигает 0,5 мг/дм³.

Задачей изобретения является создание способа очистки сточных вод от хрома (III), обеспечивающего достижение технического результата, состоящего в повышении степени очистки сточных вод и выделении хромсодержащего осадка высокой чистоты, которая обеспечивает эффективную регенерацию хрома для повторного использования.

Этот технический результат в способе очистки сточных вод от хрома (III), включающем обработку щелочным осадителем, отделение осадка гидроксида хрома с регенерацией хрома, достигается тем, что в качестве щелочного осадителя используют гидроксид аммония при его соотношении к хрому по массе 2:1 и pH 6-8.

В предложенном способе для осаждения хрома используют щелочной осадитель гидроксид аммония, полученный осадок в виде гидроксида хрома не растворяется в избытке предложенного осадителя, тем самым достигается высокая степень очистки сточных вод от хрома.

При очистке сточных вод, содержащих кроме хрома (III) другие тяжелые металлы, например, Cu; Zn; Ni, гидроксид аммония переводит ионы тяжелых металлов в растворимые аммиакаты, а в осадок выпадает гидроксид хрома без примесей.

Более чистый осадок гидроксида хрома получают при осаждении из концентрированных растворов (образованных без усреднения стоков), так как поверхность осадка при этом уменьшается. После выделения осадка раствор разбавляют и таким путем ослабляют адсорбцию примесей, т.е. уменьшают степень загрязненности осадка.

Осаждение из концентрированного раствора дает возможность получать более плотный, более зернистый, хорошо отделяемый фильтрованием осадок.

Предлагаемый способ характеризуется конкретными примерами.

Пример по прототипу.

Сточную воду объемом 4 л, содержащую 4,6 г/л хрома и pH 3,6, фильтруют для удаления чужеродных примесей. Затем при постоянном перемешивании добавляют щелочной осадитель гидроксид магния в кол-ве 21,6 г/л (MgO - 10%-ый избыток от стехиометрического соотношения). Значение pH раствора достигает 9,5, образуется зернистый осадок, который отстаивают в течение 60 мин. Осадок фильтруют в вакууме (1,07 МПа), фильтрат содержит 0,62 мг/л хрома.

Пример по предлагаемому способу.

Сточную воду объемом 1 л, содержащую 4,6 г/л хрома и pH 3,5, фильтруют от чужеродных примесей. Затем при постоянном перемешивании добавляют щелочной осадитель, гидроксид аммония в количестве 9,2 г/л. Значение pH раствора достигает 8,0, образуется осадок гидроксид хрома, который отделяют фильтрованием без отстаивания. Фильтрат не содержит ионов хрома.

Ведение процесса предложенным способом позволяет получить чистые очищенные сточные воды, не содержащие следов Cr (III), и выделить осадок гидроксида хрома в чистом виде, что обеспечивает эффективную регенерацию хрома.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить количество сточных вод за счет того, что осветленные стоки (фильтрат) после отделения осадка повторно используют в качестве разбавляющего раствора при последующем отделении осадка перед фильтрованием и для промывок (в технологическом процессе), что позволяет экономить воду.

Использование гидроксида аммония для очистки промстоков, содержащих кроме хрома ионы других тяжелых металлов, таких как цинк, медь, никель, кобальт, позволяет регенерировать гидроксид хрома без примесей и представляет интерес для препаративной химии и технических методов получения металлов и солей. Формула изобретения: Способ очистки сточных вод от хрома (III), включающий обработку щелочным осадителем и отделение осадка гидроксида хрома с регенерацией хрома, отличающийся тем, что в качестве щелочного осадителя используют гидроксид аммония при его соотношении к хрому по массе 2 : 1 и pH 6 - 8.

6.3.3 Реагентная очистка сточных вод от ртути

Существуют три основные области, которые являются главными источниками загрязнения индустриальных сточных вод тяжелыми металлами и ртутью: металлообработка, нанесение гальванических покрытий, системы очистки отработанных газов.

Во всех областях очистные системы призваны снизить содержание тяжёлых металлов в сбросах предприятий до предельно-допустимых концентраций.

Глубокая очистка сточных вод от ионов ртути проводится путем их осаждении в виде сульфидов ртути по реакции:



Произведение растворимости Hg₂S равно 1,6^.10^-52, что соответствует концентрации ртути (в дистиллированной воде) 2,5^.10^-21 мг/л. В реальных сточных водах, содержащих и другие соли, растворимость Hg₂S выше, чем в дистиллированной воде.

В результате осаждении образуются коллоидные частицы сульфида ртути, выделение которой из воды производится коагуляцией сульфатом алюминия или железа. Остаточная концентрация ртути после такой очистки не превышает 0,07 мг/л.

Новая технология очистки вод от ртути с применением реагентов серии NETfloc SMF основана на осаждении нерастворимых сульфидов металлов. Металлические сульфиды и ртутный сульфид являются фактически нерастворимыми в воде. Эти сульфиды формируются при добавлении воднорастворимых серных составов к сточным водам.

Органические серные составы и сульфиды натрия считались эффективными в прошлом. Однако использование этих реагентов связано с некоторыми критическими аспектами:

1) не могут использоваться в кислой среде, поскольку формируется ядовитый сероводород;

2) имеют низкую скорость осаждения.

Развитие тиокарбоматов позволило провести осаждение тяжёлых металлов в кислой среде, но выявило у этих продуктов существенный недостаток - негативное воздействие на окружающую среду.

Реагенты серии NETfloc SMF преодолели эти проблемы. Это тоже содержащие серу продукты, однако они не содержат компоненты, формирующие измеримое количество сероводорода в кислой среде, при этом продукты не содержат компонентов негативного воздействия на окружающую среду. А их способность формирования нерастворимых сульфидов превосходит большинство вышеупомянутых продуктов. По этой причине они так же более экономичны в сравнении с другими продуктами. Кроме того, один из реагентов - единственный продукт, который эффективно устраняет элементарную ртуть. NETfloc SMF может быть добавлен к любой существующей системе очистки сточных вод. Норма дозирования реагента определяется лабораторно для более эффективного и экономичного применения. Так же регулирование уровня PH может дать дополнительный эффект.

Возможная степень очистки от тяжелых металлов с применением NETfloc SMF представлена в таблице 5.

Новая технология очистки вод от тяжелых металлов с применением серии реагентов NETfloc SMF является намного более эффективной по сравнению с традиционным методом, в частности остаточная концентрация ртути понизилась в 100 раз. [21]

Таблица 5 - Возможная степень очистки от тяжелых металлов с применением NETfloc SMF

Металлы	Остаточное содержание(мг/л) с применением новой технолигии	Остаточное содержание(мг/л) при традиционном методе
Цинк	0,02	0,05
Никель	0,05-0,1	0,1
Свинец	0,01-0,05	0,03
Ртуть	0,0002	0,07
Медь	0,05	0,1-0,15
Хром	0,02-0,05	0,1
Хром VI	0,01	0,1
Кадмий	0,02-0,002	0,06

6.4 Осаждение карбонатами. Карбонатный геохимический барьер

Карбонаты и гидроксиды Са, Mg и других щелочных и щелочноземельных металлов могут с успехом использоваться для очистки сточных вод от тяжёлых металлов. При растворении карбоната кальция в воде происходит образование ОН- - ионов в результате следующих реакций:



Изначально эффект от применения карбоната кальция можно ожидать по меньшей мере в результате 3-х реакций удаления ионов ТМ:

1) реакции нейтрализации с образованием малорастворимых гидроксидов металлов (основных солей):

2) реакции обменного взаимодействия с образованием средних карбонатов металлов

3)реакции образования основных карбонатов тяжёлых металлов

Карбонат кальция относится к числу щелочных реагентов, исключающих перещелочившие растворов и создание среды выше 8,5.

Карбонат кальция обладает высокой способностью обменивать ион Са²⁺ на ионы ТМ, за исключением Ni²⁺ (16%).

Характерной особенностью карбоната кальция является участие в процессе осаждения металлов карбонат-ионов и преимущественное образование практически нерастворимых основных карбонатов.

Основные карбонаты могут иметь достаточно сложный и разнообразный состав, что связано с особенностями процессов осаждения и pH среды.

На основании литературных сведений, следует, что удаление ионов ТМ с помощью карбоната кальция происходит в результате образования основных карбонатов металлов.

Таким образом, результаты опытов с карбонатом кальция зависят как от типа и количества используемого реагента, так и от природы и концентрации металла в растворе.

Весьма перспективным при решении вопросов защиты окружающей среды от загрязнения водоемов тяжёлыми металлами, является создание искусственных геохимических барьеров с целью уменьшения интенсивности миграции токсичных веществ на горных предприятиях.

Карбонат кальция является природным материалом и производится в промышленном масштабе в виде карбонатного щебня (различной крупности) и карбонатной муки.

Его активность при удалении ионов ТМ высокая, и он представляет интерес для создания геохимического барьера - пути естественной фильтрации загрязненных вод через карбонатный щебень.

Для создания карбонатного геохимического барьера в качестве минерального компонента (карбоната кальция) рекомендуется использовать известняк размером 10-20 мм, насыпная плотность - 1,2-1,4 т/м³, удельная плотность - 2,3 т/м³, истинная плотность - 2,7 т/м³.

Карбонатный геохимический барьер предлагается выполнить в виде бетонного прямоугольного резервуара с определенными размерами (длиной, шириной и глубиной). [16]

Известняк помещается в сетчатые контейнеры с размером сетки 8^х8 мм с размерами 2^x8^x2 метра, что позволяет загружать в него 32^x1,3 41,6 т.

Принимая время контакта шахтной воды с известняком 12 часов, и зная объем обрабатываемой воды - 3164 м³, что соответствует 6328 м³ известняка или 8226 тонн.

Таким образом, общее количество устанавливаемых контейнеров составит 8226/41,6 197 штук.

Устанавливая по ширине резервуара 1 контейнер, получаем 197 рядов. Делая допуск для каждого контейнера 0,1 м, получаем длину резервуара 414 м, а ширину 8 м.

Также необходимо устройство приямков для сбора осадка глубиной 1,5 м и длиной 2,5 м. Общее число приямков составит (197-40)/20 8 длиной 20 м. Таким образом, общая длина резервуара составит 414 + 20 = 434 м. Фрагмент прямоугольного резервуара имеет следующий вид (рисунок 12).

Рисунок 12 - Общий вид карбонатного геохимического барьера

Бетонный резервуар имеет каскадное строение для естественного течения воды. Контейнерный вариант обеспечивает быструю замену сорбента в необходимых случаях. [18]

Важным вопросом является оценка эффективности карбонатного барьера. Имеющиеся литературные данные позволяют утверждать, что остаточное содержание Cu ⁺, Ni ⁺ может быть принято на уровне 0,05 мг/л, ~ 0,5 мг/л, Рb²⁺~ 0,01 мг/л, Zn²⁺ ~ 0,1 мг/л, Мn²⁺ ~ 0,27 мг/л, Cd²⁺ ~ 0,05 мг/л. Учитывая, то, что ионы Cd²⁺ в присутствии ионов СО₃^2- склонны к образованию основных карбонатов кадмия, данная оценка может быть завышенной. Исходя из начальной и конечной концентраций ионов металлов, можно рассчитать количество удаляемых металлов и расход карбоната кальция. Результаты расчета приведены в таблицах 6 и 7.

Учитывая то, что в реакции обмена карбонат кальция расходуется только частично, можно принять с достаточной степенью вероятности, что данный геохимический барьер может оставаться работоспособным в течение 3 лет. Таким образом, для непрерывной работы барьера 1/3 карбоната кальция должна ежегодно заменяться. Рекомендуется также периодически смещать контейнеры, меняя местами первый с последним, второй с предпоследним и т. д.

Таблица 6 - Концентрации металлов на входе и выходе карбонатного барьера

Металл	Концентрация на входе, мг/л	Концентрация на выходе, мг/л
Медь	9,4	1,37
Цинк	78,2	15,7
Марганец	19,4	8,8
Кадмий	0,2	0,034
Кобальт	0,36	0,01
Никель	0,16	0,02
Железо	72	6,8
Свинец	0,15	<0,01

Таблица 7 - Количество удаляемых металлов и расход карбоната кальция при очистке сточных вод в течение 1 года

Металл	Удалено, т	Расход СаСОз, т
Медь	18,5	44,1
Цинк	144,3	487,1
Марганец	24,4	97,4
Кадмий	0,38	0,7
Кобальт	0,8	2,3
Никель	0,32	0,8
Железо	150,6	195,5
Свинец	0,32	0,4
Итого	339,6	828,3

6.5 Осаждение фосфатами

Механизм химического осаждения фосфатов состоит в образовании нерастворимых металфосфатов при взаимодействии фосфатов с солями металлов (Fе, А1, Mg, Са), например:

Согласно стехиометрии реакции на один атом железа (56 г) осаждается 1 атом фосфора (31 г). Соответственно, на удаление 1 г фосфора фосфатов, по стехиометрии, требуется 1,806 г железа или 6,45 г сульфата железа Fe₂(S0₄)₃.

Фактическая дозировка всегда больше стехиометрической. Отношение фактической дозы реагента (Д_ф) к стехиометрической (Д_с) называется коэффициентом запаса:

(58)

Необходимый коэффициент запаса возрастает с уменьшением остаточной концентрации фосфора. Кроме того, Д_ф/Д_с сильно зависит от состава сточных вод, в частности, от соотношения между полифосфатами и ортофосфатами в общей массе фосфатов.

Химическое осаждение полифосфатов протекает значительно хуже, чем осаждение ортофосфатов. Поэтому с увеличением доли полифосфатов коэффициент запаса резко возрастает (растет доза реагента).

Высокий коэффициент запаса - это не только повышенный расход реагента (значительные затраты), но и значительное подкисление среды, а также большое вторичное загрязнение очищенных стоков металлами (железом, при использовании реагента Fe₂(S0₄)₃), увеличение количества образующегося осадка и снижение его теплотворной способности.

Для нейтрализации кислоты, образующейся при подаче реагента, необходимо добавлять щелочь (дополнительные затраты). Для снижения содержания железа (или другого металла) требуется доочистка или значительное сокращение гидравлической нагрузки на вторичные отстойники (строительство дополнительных отстойников или сооружений доочистки - опять дополнительные затраты). Увеличение количества осадка влечет дополнительные затраты на обезвоживание, а с учетом снижения теплотворной способности возрастают затраты на сжигание (требуется больше газа). В отличие от городских сточных вод Западной Европы, в России городские стоки содержат много полифосфатов (в основном от применяемых моющих средств). Поэтому для российских стоков требуются более высокие дозы реагента (большой К_зап), и все отмеченные проблемы особенно актуальны. [22]