Очистка сточных вод окислением кислородом воздуха

Кислород используется для очистки сточных вод целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Окисление гидросульфидной и сульфидной серы протекает через ряд последовательных стадий:

S^2- → S → S_nO₆ → → → . (3.54)

Метилтиол в водных растворах под действием кислорода воздуха также окисляется постадийно:

CH₃SH → CH₃SSCH₃ → CH₃SO₂H → CH₃SO₃H. (3.55)

Рассмотрим основные химические реакции, протекающие при очистке серосодержащих сточных вод с использованием кислорода воздуха на примере обезвреживания сточных вод выпарной станции целлюлозного завода. Процесс ведут при рН = 7-7,5. При этом протекают следующие реакции:

2H₂S + 2O₂ → + H₂O + 2H⁺, (3.56)

8H₂S + 9O₂ → + 6H₂O + 4H⁺, (3.57)

H₂S + 2O₂ → + 2H⁺, (3.58)

2HS^- + 2O₂ → + H₂O, (3.59)

2HS^- + 4O₂ → +2H⁺. (3.60)

Схема установки для окисления сульфидов представлена на рисунке 3.13.

Окисление кислородом воздуха может быть использовано для очистки от железа как природных, так и производственных сточных вод.

При аэрировании происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное по следующей суммарной реакции:

4Fe²⁺ + O₂ + 10H₂O → 4Fe(OH)₃↓ + 8H⁺. (3.61)

Рис. 3.13. Схема установки окисления сульфидов кислородом воздуха: 1 – приемный резервуар; 2 – насос; 3 – теплообменник; 4 – окислительная колонна; 5 – воздухораспределительное устройство; 6 – сепаратор; 7 – холодильник.

Если железо присутствует в воде в виде бикарбоната закисного железа, то реакция окисления двухвалентного железа и гидролиз протекают в соответствии со следующим уравнением:

4Fe(HCO₃)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓ + 8CO₂↑. (3.62)

Вместо кислорода воздуха для перевода Fe²⁺ в Fe³⁺ можно использовать и другие окислители, например хлор и перманганат калия.

Окисление пероксидом водорода. Пероксид водорода используют для окисления нититов, альдегидов, фенолов, серосодержащих отходов, активных красителей, а также цианидов.

Основная химическая реакция, протекающая при окислении цианидов Н₂О₂, следующая:

CN^- + H₂O₂ → CNO^- + H₂O. (3.63)

Например, цианид натрия окисляется пероксидом водорода по схеме:

NaCN + 2H₂O₂ → NaCNO +H2O. (3.64)

Оптимальное значение рН для этих реакций – 10÷11. Комплексные цианиды окисляются пероксидом водорода быстрее и легче простых цианидов.