science-review.ru
Очистка сточных вод на производственных участках предприятий автомобильного транспорта при осуществлении уборочно-моечных работ – это борьба с такими загрязнениями как [1]:
- взвешенные твёрдые вещества;
- растворённые вещества;
- нефтепродукты;
- БПК (биологическое потребление кислорода);
- ХПК (химическое потребление кислорода);
- ПАВ (поверхностно-активные вещества);
- СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества);
- соединения тяжелых металлов, таких как свинец, цинк.
Из загрязнителей только ПАВ добавляются в процессе мойки автомобилей в виде автошампуней, остальные загрязняющие вещества смываются с поверхности автомобиля. При разложении ПАВ без доступа кислорода образуется сероводород, именно он способствует приобретению характерного запаха «тухлых яиц».
Сероводород крайне токсичен, поэтому даже невысокая доза сероводорода негативно влияет на здоровье сотрудников предприятия. Сероводород ухудшает органолептические показатели воды, а также отрицательно воздействует на металлическое оборудование.
Сероводород вызывает коррозию многих металлов, что может привести к поломке металлического оборудования, образование дыр в стенках металлических труб или баков. При взаимодействии сероводорода с железом, находящимся в воде, образуется своеобразная «накипь» – осадок сернистого железа (FeS). Осадок сернистого железа, оседающий на стенках труб, может привести к уменьшению их пропускаемости. Следовательно, трубы забиваются и требуют очистки. Так же осадок, образующийся на приборах, может вывести из строя нагревательные элементы оборудования [2].
Наличие сероводорода в воде препятствует дальнейшему использованию воды как для промышленного, так и хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Методы очистки воды от сероводорода разделяют на:
- физические (метод аэрации);
- химические (окисление сероводорода кислородом, хлором и другими реагентами);
- физико-химические, в которых подкислением воды переводят все сернистые соединения в молекулярно-растворенную форму, а затем удаляют аэрацией [3];
- биохимические (окисление сероводорода серными бактериями).
Аэрация. Метод заключается в выделении газа из воды в воздух вследствие более низкого парциального давления его в воздухе, чем в воде, содержащей сероводород [3]. Сероводород плохо растворим в воде, и пропускание воздуха приводит к его вытеснению.
Окисление сероводорода кислородом воздуха. Метод представляет собой насыщение воды кислородом воздуха путем пропускания пузырьков воздуха через воду. Такой метод позволяет удалить сероводород за счет проведения химической реакции с кислородом воздуха, растворенным в воде. Избыток кислорода приводит к гибели серобактерий, нарушая их жизненный цикл.
Стадии окисления серосодержащих соединений можно представить следующим образом:
Методы реагентной нейтрализации. Реагентные методы обезвреживания сточных вод состоят в том, что при реагентной очистке стоков происходит их нейтрализация. В загрязненную сероводородом воду вводится химическое вещество, которое очистит воду, вступив в реакцию с сероводородом.
Реагентами могут являться:
- хлор;
- пероксид водорода;
- озон и др.
Количество реагента влияет на продукты химических реакций после взаимодействия их с сероводородом.
Так, при расходе хлора 2,1 мг на 1 мг сероводорода сероводород окисляется до серы:
Продуктами реакции при расходе 8,4 мг хлора на 1 мг сероводорода будут сильные серная и соляная кислоты (с дальнейшей их диссоциацией на катионы водорода и анионы кислотного остатка – сульфат-ион и хлорид-ион соответственно):
Если расход озона будет составлять 0,5 мг на 1 мг сероводорода, реакция пойдет до образования серы:
Расход 1,87 мг озона на 1 мг сероводорода приведет к процессу окисления сероводорода с образованием серной кислоты с дальнейшей ее диссоциацией на ионы водорода и сульфат-ион:
Биохимическое окисление сероводорода серными бактериями. Процесс утилизации сероводорода в результате жизнедеятельности микроорганизмов имеет ряд особенностей [3]:
1) бактерии, окисляющие сернистые соединения, делят на:
- тионовые;
- серобактерии.
Тионовые бактерии в результате окисления сероводорода откладывают серу вне клеток, серобактерии – внутри клеток. Сера используется как запасное питательное вещество, которое начитает расходоваться при недостатке основного субстрата. Конечным результатом биохимического процесса окисления сернистых соединений является образование сульфатов [4];
2) основной питательной средой для окислительной деятельности серных бактерий является сероводород и сульфиды. В воде необходимо наличие определенных химических веществ, таких как фосфор, азот, калий. Однако, если в воде будут присутствовать железо, магний, медь, цинк, марганец, то микроорганизмы будут развиваться значительно лучше. Добавка таких микроэлементов может поспособствовать росту и развитию тионовых и серобактерий;
3) CO2 является единственным источником углерода для серных бактерий;
Очистка воды от сероводорода в реакторе биохимического окисления. Пропускание воды и воздуха снизу-вверх через затопленную зернистую загрузку создает среду, благоприятную для развития бактерий и микроорганизмов, потребляющих сероводород.
Выбирая метод очистки воды, уделяют внимание экологичности, эффективности и экономичности метода.
Наиболее подходящим методом обезвреживания сточных вод на производственных участках предприятий автомобильного транспорта при осуществлении уборочно-моечных работ является реагентный.
Однако следует подобрать подходящий реагент и правильную его дозировку [5].
Самым эффективным и экологически чистым реагентом является озон. Озон является мощным окислителем в природе. В процессе озонирования происходят одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обезвреживание сточной воды и насыщение ее кислородом [6]. Но обезвреживание воды данным реагентом считается дорогостоящим.
При добавлении хлора происходит окисление сероводорода, образуются кислоты и ионы водорода, что приводит к снижению водородного показателя рН. А при наличии в водах аммиака он взаимодействует с хлором с образованием токсичных хлораминов, главным образом NH2Cl (а также NHCl2, NCl3) [6]. Однако чистка воды от сероводорода хлором – наиболее распространенный метод.
Еще одним экологически безопасным реагентом для обезвреживания воды от сероводорода является пероксид водорода. Пероксид водорода хорошо растворим в воде, устойчив к изменениям рН и температуры воды. Остаточный пероксид водорода способствует процессам последующей аэробной биологической очистки [6].