Электрохимическое окисление

Электрохимические методы очистки основаны на электролизе сточных вод. Химические реакции при электролизе могут быть различными в зависимости

- от состава сточной воды, материала электродов рН среды, электрохимических параметров (плотность тока, разделение сред и т.д.)

В основном на аноде происходит окисление, а на катоде - восстановление. Причем если электроды выполнены из материалов неподвергающихся электролитическому растворению, то аноде могут происходить следующие процессы

- выделение галогенов (в основном хлора)

2Cl ^- - 2e = Cl

Cl₂ + H 2O = HOCl + HCl

При кислой среде рН<7, и значительном содержание С1^- - и выделение кислорода

2O2^- - 2e = O2 Î

При щелочной рН

- окисление ионов электрохимический потенциал, которых ниже чем хлорида или ОН- Если анод растворимый (активный) то происходит дополнительный процесс - анодное окисление материала катода.

На катоде могут происходить следующие процессы:

- восстановление и выделение водорода

2H ⁺+ 2e = H₂Î

Восстановление и выделение металлов на катоде. Катодному восстановлению могут быть повергнуты металлы, которые в электрохимическом ряду находятся правее (т.е. имеют положительный стандартный потенциал) Электрохимическое окисление применяется в различных отраслях промышленности при очистке сточных вод, содержащих фенолы, цианиды, нитросоединения, амины, кетоны, сульфаты, спирты, красители, толуол и др. В электролизерах предназначенных для окисления сточных вод. а качестве материала анода используются электролитически нерастворимые материалы уголь, графит, магнетит, диоксиды свинца, магния, рутения, нанесенные на титановую основу. В качестве катода обычно используются свинец, цинк и легированная сталь, титан. Для разделения продуктов электролиза могут использоваться керамические, полиэтиленовые, асбестовые и стеклянные фильтрующие диафрагмы или ионоселективные мембраны, разделяющие анодное и катодное пространство.

33.Биологическая очистка производственных сточных вод. Особенностибиологической деструкции различных веществ промышленного присхождения.

Биологический метод обработки может применяться для очистки производственных сточных вод от органических и неорганических примесей. Биологическая очистка может осуществляться в:аэробных,аноксичных,анаэробных условиях.

Обработка может осуществляться с использованием свободноплавающих (активный ил) или прикрепленных форм (биопленка) микроорганизмов.Главным образом аммонийных соединений нитритов сульфидов.Окисление аммония и нитритов может происходить в процессе нитрификации параллельно окислению органических веществ.При обработке сточных вод по схеме нитрификации-денитрификации происходит последующее восстановление нитратов до молекулярного азота. Главным фактором определяющим возможность биологической очистки производственных сточных вод являются

Способность органических и неорганических веществ к биохимической деструкции (разложению)

Наиболее простым критерием оценки биоокисляемости вещества является параметр БПК₅. Если БПК₅ - определено численно то оно относится к категории окисляемых, если БПК₅ =0 то категории биологически не окисляемых.

Однако более достоверные данные могут быть получены только в результате прямого эксперимента на моделях

очистных сооружений или производственных экспериментов.

Например, к категории неокисляемых биологически отнесены

Меламин (NH2)3C3N3,

Нитроформ - CH(NO₂)₃

Ортопаранитрохлорбензолы NO₂C₆H₄Cl

Пикриновая кислоты C4H4Cl6

Циклогексан C₆H₁₂. и другие.

ДДТ- дихлордифенилтрихлорэтан, данное вещество относится к группе т.н. СОЗ стойких органических загрязнителей К этим же веществам относится ряд первичных и побочных продуктов промышленности, которые запрещены или их производство ограничено по решению Стокгольмской конвенции (2001 г) к данной группе относятся 12 групп веществ: полихлорированные диоксины и фураны, хлордан, гептахлор, алдрин и др. Данные вещества представляют собой малолетучие химически прочные и очень ядовитые соединения, которые могут находиться в окружающей среде очень длительное время. Как правило, указанные вещества нерастворимы в воде и растворяются в жировых веществах, поэтому могут попадать на очистные сооружения адсорбированными на взвешенных веществах или растворенными в жировых примесях. При этом большая часть этих веществ попадает в осадок.

Биологическая очистка производственных сточных вод. Влияние концентрации биогенных элементов, токсических примесей, температуры, минерализации на механизм биохимической деструкции.

Способность органических и неорг веществ к биологической диструкции. Наиболее простым критерием оценки является БПК5. Если БПК выражено значением,тоотносится к биологически окисляемым,а если равно нул., то не окисляемым.

Ряд веществ, которые не окисляются: меланин, нитроформ,кислота С4Н4С16.

Стойкие органические соединения, которые не разлагаются(окисляются) 12 групп веществ, которые запрещены Стокгольмской конвенцией: полихлордефинилы,алдрин,нерекс и тд

2.Концентрация и характер загрязнений ПСВ. Различные вещества, могут окисляться с различной скоростью.Чем выше разветвляемость углеродной цепи, тем медленне оно окисляется.

Циклические углеводороды окисяются труднее, чем линейные.

-СН3; - ООСН3

- СНО; - СН2-ОН

-CN; -NH2-

-OHCOOH; -SO3H

Наличие и концентрация веществ способных оказать токсикологическое действие на АИ и биоценоз.

Микробиологическое воздействие- в данном случае задерживется рост и развитие микроорганизмов.

Существует параметр, как ПДК веществ которое не оказывают отрицательное влияние на микроорганизмы.

Оптимальные условия: БПК,N,Р- 100,20,2.5;. При очистке это соотношение является оптимальным критерием.Для нефтехимической промышленности 100;15; 1.3

При невозможности использовании городских ст вод как источника биогенов, азот добавляют в виде сульфатов, мочевины,фосфор в виде ортофосфорной кислоты

Температура

Для аэробных процессов Т= 20-30.Приболее низких процессы замедляются.При эксплуатации не должно происходить резких перепадов температур

Расчет скорости реакции:

Минерализация- до 10 гр/л при до 20 требует адаптации АИ примерно месяц. Повышенная минерализация снижает растворимость газов.