Удаление из воды сероводорода.
Процесс очистки воды с целью ее дезодорации и стабилизации.
Для удаления из воды сероводорода используются следующие методы:
Для быстрого перемещения между категориями воспользуйтесь рубрикатором
ПРИ АЭРАЦИИ вода, содержащая сероводород, приводится в соприкосновение с воздухом, где парциальное давление близко к нулю; благодаря этому создаются условия, при которых растворимость и концентрация H2S в воде становятся ничтожно малыми. Аэрационные установки, применяемые в технологии очистки воды от сероводорода, делятся на: пленочные дегазаторные, представляющие собой колонки, снабженные различными насадками, по которым вода стекает тонкой пленкой; пенные дегазаторные; барботажные дегазаторные, в которых через слой медленно дегазируемой воды продувается сжатый воздух; вакуумные дегазаторные, в которых с помощью вакуум-насосов, паро- или водоструйных эжекторов создается вакуум, вызывающий кипение воды при данной ее температуре.
СТОИТ ОТМЕТИТЬ: удаление сероводорода методом напорной аэрации неэффективно, в виду того что парциальное давление напорной системы слишком велико и нет условий для разделения газа и воды.
ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД очистки обеспечивает наиболее полную дегазацию. При этом методе происходят в основном окисление сероводородных соединений или связывание их с другими молекулами и переход их в менее активную форму в воде, а также окислительно-восстановительные процессы.
Сероводород — сравнительно сильный восстановитель, и в зависимости от вида и количества окислителей сероводородные соединений могут быть окислены до свободной серы, тиосульфатов, сульфидов и сульфатов.
В отечественной практике наиболее распространен метод очистки воды от сероводорода хлором. На 1 мг окисляемого сероводорода расходуется 2,1 мг хлора. В результате реакции образуется взвесь коллоидной серы в количестве, приблизительно равном количеству сероводорода или гидросульфидов. При дозе хлора 8,4 мг на 1 мг сероводорода основными продуктами реакции являются сульфаты. Для полного удаления сероводорода требуется 5 мг хлора на 1 мг сероводорода. Для очистки воды от серы, полученной в результате химической реакции, необходимы коагуляция и фильтрование. Для устранения неприятного запаха после аэрирования и хлорировании рекомендуется фильтрование через активный уголь. Кроме того, для очистки воды от сероводорода применяют диоксид хлора ClO2 при малых концентрациях, в интервале рН - 6,8...8,5. Продуктами окисления являются в основном тиосульфат и сульфат-ионы, а также сера и сульфит-ионы. Окисление сероводорода кислородом воздуха производят только в присутствии катализаторов — соединений переходных металлов, тиокислот и их солей, органических веществ. Хорошо себя зарекомендовали в качестве катализаторов KMnO4, омарганцованный ("черный") песок, активный уголь, графит, дробленый магнетит. Для окисления 1 мг сероводорода требуется 6 мг KMnO4.
В процессе взаимодействия сероводорода и марганцовокислого калия образуются коллоидная сера и тонкодисперсная взвесь диоксида марганца, придающие воде мутность и бурый цвет, и возникает опасность насыщений воды марганцем и его соединениями. При этом требуется последующая сложная водообработка.
В качестве альтернативной применяется очистка воды от сероводорода непрерывным добавлением перманганата калия в фильтры с обработанным марганцем глауконитовым песком (например - Manganese GreenSand), который используют для удаления растворенного железа, марганца и сероводорода, при этом песок регенерируется с помощью перманганата калия. Обработанный марганцем глаукоиитовый песок получают поочередной промывкой его растворами соли марганца и перманганата калия. Этот песок представляет собой черный гранулированный минерал, служащий контактной средой окисления и фильтрующим материалом. Известен метод удаления из воды сероводорода, заключающийся в непрерывной подаче 1 — 4%-ого раствора перманганата калия перед фильтром на поверхность обработанную марганцем глауконитового песка, покрытого фильтрующим материалом из антрацита толщиной в несколько сантиметров. Образующиеся нерастворимые продукты задерживаются фильтром. Если доза перманганата калия недостаточна, то обработанный марганцем глаукоиитовый песок может удалить не окисленные водородные соединения; если слишком велика, то песок использует избыток перманганата калия для своей регенерации. В ходе реакции перманганат калия восстанавливается до нерастворимого гидроксида марганца, который действует и как коагулянт, и как адсорбент.
Хорошо известна технология удаления из воды сероводорода с использованием диоксида водорода. В результате обработки им воды образуется сера, при дальнейшем фильтровании воды через активированный уголь исчезают запах и цвет, увеличивается количество растворенного кислорода, что облегчает дальнейшую очистку воды от сероводорода. Для очистки воды от последнего применяют гидроксид железа. При добавлении к воде суспензии гидроксида железа происходит связывание сероводорода гидросульфидных ионов с образованием сульфида железа. Его осадок отделяют от воды отстаиванием, после чего он может быть регенерирован продувкой воздухом. Одна и та же суспензия гидроксида железа может быть многократно использована с некоторым добавлением солей железа. При применении этого метода достигается практически полная очистка воды от сероводорода.
Сравнительно сильным окислителем для сероводородных соединений в воде является озон. При обработке воды озоном одновременно достигаются ее обесцвечивание, дезодорация и обеззараживание. Расход озона составляет 0,5 мг на 1 мг сероводорода. Сероводородные соединения окисляются до элементарной серы, а при расходе 1,87 мг озона на 1 мг сероводорода процесс окисления сероводорода заканчивается образованием серной кислоты.
Озонаторное оборудование является чрезвычайно энергоемким, а это создает проблемы для повсеместного внедрения озонирования в схемах водоподготовки на территории России. При разработке технологических процессов с использованием озонирования необходимо учитывать конкретный состав примесей в природных водах данной местности, энергообеспеченность и целый ряд других факторов.
СОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ. В качестве адсорбентов в большинстве случаев используют древесные активные угли. Вместе с активными углями можно применять различные окислители, что позволяет сократить общий расход и объем сорбентов и реагентов. На процесс адсорбции существенно влияют структура угля (в основном объем микропор), концентрация сероводорода в исходной воде, а также структура оксидов, образующихся на поверхности угля в процессе адсорбции сероводорода. Эти методы реализуют на угольных открытых или напорных фильтрах с предварительным вводом окислителя в обрабатываемую воду.
БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД. При биохимической очистке воды от сероводорода, окисление его происходит в результате жизнедеятельности серобактерий активного ила, часто встречающихся в серных источниках, почве и биопленке. Для массового развития этих организмов необходимо присутствие в воде сероводорода и кислорода, а также биогенных веществ, фосфора, калия. В ряде случаев микроорганизмы плохо развиваются, если отсутствуют некоторые элементы: железо, магний, цинк, медь, молибден, бор, марганец, кобальт. Биохимический метод реализуют, применяя двухступенчатую схему — аэроокислитель (аэрофильтр, аэротенк-смеситель — вторичный отстойник, реактор биохимического окисления) и скорый фильтр. Во избежание образования анаэробных условий в нижних слоях загрузки фильтра и для предупреждения восстановления там соединений серы до сероводорода рекомендуется введение хлора в водяную подушку фильтра или периодическая продувка загрузки сжатым воздухом снизу вверх.