23.1. Общие сведения

Электрохимические методы очистки сточных вод включают анодное окисление, катодное восстановление растворенных веществ, электрокоагуляцию и электродиализ. Токсичные вещества превращаются в нетоксичные (или малотоксичные) соединения. Некоторые вещества могут переходить в газообразное состояние, выпадать в нерастворимый осадок, флотироваться в виде пены, осаждаться на катодах (металлические осадки). Методом электр о диализ а можно удалять из сточных вод соли, кислоты и щелочи с одновременной их регенерацией.

Электрохимические методы очистки сточных вод различных производств (от цианидов, родианидов, нитросоединений, аминов, спиртов, альдегидов, кетонов, азокрасителей, сульфидов, меркаптанов) основаны на анодном окислении указанных веществ. Промышленное внедрение получили установки для электрохимической очистки сточных вод от цианидов. Разработаны методы очистки сточных вод от нитросоединений, антрахинсульфокислот и некоторых других веществ, основанные на их катодном восстановлении.

Катодное извлечение металлической меди из некоторых видов высококонцентрированных сточных вод применяют на предприятиях цветной металлургии, металлообработки, химической промышленности. Очистку осуществляют в электролизерах прямоугольной формы с пластинчатыми или цилиндрическими электродами. Катоды изготовляют из углеродистой или легированной стали, а также из свинца, меди и алюминия. Аноды можно выполнять из материалов, подвергающихся и не подвергающихся электролитическому растворению. К первой группе материалов относятся графитированной уголь, магнетит, двуокиси свинца, марганца или рутения на титановой основе, ко второй — железо и алюминий. Внутренние стенки электролизера футеруют антикоррозионными материалами (винипласт, полиизобутилен и др.). Электролизеры снабжают вытяжным вентиляционным устройством, а в случае необходимости устройством для удаления пены.

Электролиз проводят в проточных или контактных условиях. Проточные электролизеры могут быть непрерывного или периодического действия (с многократной циркуляцией сточных вод или без нее).

Электролизеры могут быть разделены перегородками (диафрагмами) на отдельные камеры. Различают двухкамерные (с катодной и анодной камерами) и трехкамерные (с катодной, анодной и межэлектродной камерами) электролизеры. Обрабатываемая вода поступает в одну из камер, в то время как в других камерах находятся растворы электролитов (кислот, щелочей или солей). Для диафрагм используются инертные пористые природные и синтетические материалы (,асбест, стеклоткань, уплотненная хлориновая ткань, мипор, мипласт и др.), а также электрохимически активные селективные ионитовые мембраны (см. п. 25.3). При электролизе сточных вод на катоде выделяется газообразный водород и разряжаются растворенные в воде ионы металлов. На аноде из веществ, не подвергающихся электролитическому растворению, выделяются кислород и галогены, окисляются некоторые присутствующие в сточных водах ионы и молекулы с образованием других ионов и молекул.

Аноды из железа, алюминия и некоторых других металлов под действием постоянного электрического тока растворяются с образованием нерастворимых в воде оксигидратов или основных солей соответствующих металлов, способных к коагуляции. В многокамерных электролизерах в результате переноса ионов через диафрагмы (мембраны) удаляются из воды минеральные соли, кислоты и щелочи с одновременным концентрированием их в отдельных камерах.

При электролизе происходит направленное движение заряженных коллоидных частиц с их разрядкой у соответствующих электродов и последующей коагуляцией. Возможна также флотация твердых или эмульгированных веществ пузырьками газов, выделяющихся на электродах.

Эффект очистки зависит от исходных свойств, сточных вод (рН, температуры, общего содержания солей), а также от применяемых материалов для электродов и расстояния между ними, плотности тока, расхода электричества, наличия диафрагм и их материала, а также интенсивности массообмена (перемешивания) в процессе электролиза, расхода электроэнергии, наличия и материала диафрагмы, а также интенсивности массообмена (перемешивания) в процессе электролиза.

Применение электрохимических методов целесообразно при относительно высокой электропроводности сточных вод, обусловленной наличием в них неорганических кислот, щелочей или солей (при минимальной концентрации солей равной 0,5 г/л).

Из всех известных электрохимических методе» очистки сточных вод наибольшее распространение получил метод электрокоагуляции с применением анодов из листового железа и алюминия. Процесс аналогичен обработке воды соответствующими реагентами, однако при электрокоагуляции вода не обогащается сульфатами или хлоридами, содержание которых лимитируется при сбросе очищенных вод в водоемы или использовании в оборотных системах. Электрокоагуляционные установки имеют производительность до 50 м3/ч. Производительность других электрохимических установок составляет от 1 до 10 м3/ч.