Химические  методы связаны с расходом различных  реагентов и потому достаточно дороги. Их применяют для удаления растворимых  веществ в замкнутых системах водоснабжения, а иногда для дополнительной очистки сточных вод до или  после биологической очистки. С  помощью химической очистки наиболее часто удаляют ионы тяжелых металлов.

К основным методам  химической очистки относят нейтрализацию  и окисление.

Нейтрализация - обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Применяется во многих отраслях промышленности. Самый простой возможный способ нейтрализации сточных вод - смешение кислых и щелочных стоков на предприятии. На практике также применяются такие способы, как нейтрализация сточных вод реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др.), а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, доломит, магнезит, мел и др.). Наиболее дешевым и доступным реагентом является Са (ОН)₂.

Окисление - метод очистки стоков, основанный на применении различных окислителей: газообразного и сжиженного хлора, диоксида хлора, гипохлората кальция и натрия, хлорной извести, кислорода воздуха и технического кислорода. Метод используется для обезвреживания стоков, содержащих токсичные соединения (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод или очищать другими методами: стоки участков гальванических покрытий в машиностроении и приборостроении, стоки производств свинцово-цинковых и медных руд в горнодобывающей промышленности, стоки цехов варки целлюлозы в целлюлозобумажной промышленности и т.д.

В процессе окисления  токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций становятся менее  токсичными и затем удаляются  из воды. Очистка окислителями связана  с большим расходом реагентов, поэтому  ее применяют только тогда, когда  загрязняющие вещества, например цианиды, растворенные соединения мышьяка и  др., нецелесообразно или нельзя извлечь другими способами.

Окисление активным хлором - один из наиболее распространенных способов очистки стоков от ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, метилмеркаптана (рис.21). Окисление цианидов активным хлором до цианатов происходит за счет атомарного кислорода по схеме:

СN ^- +ОСl^- → СNО^- + Сl^- (2.4)

Образовавшиеся  цианаты легко гидрализуются  до карбонатов:

СNО^- + 2 Н₂О → СО₃^2- + N Н₄⁺ (2.5 )

Товарный хлорат кальция содержит до 33% «активного»  хлора, а гипохлорит кальция - до 60%.

Рис.21. Схема  установки для очистки сточных  вод активным хлором: 
1 - баллон с хлором, 2 - фильтр, 3 - редуктор, 4 - ротаметр, 5 и 6 - манометры,  
7 - предохранительный клапан, 8 - смеситель, 9 - эжектор, 10 - контактный аппарат.

Окисление кислородом воздуха наиболее часто используют для очистки воды от двухвалентного железа путем аэрирования воздуха через сточную воду. Реакция протекает по схеме:

4 Fe²⁺ + О₂ + 2 Н₂ О = 4 Fe^{3 +} + 4 ОН^- ,

Fe^{3 +} +3 Н₂О = Fe (ОН)₃ + 3 Н⁺ (2.6)

Образовавшийся гидроксид  железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают.

Озонирование основано на высокой окислительной способности озона, который при нормальной температуре разрушает многие органические компоненты сточных вод. При этом одновременно происходят обесцвечивание и обеззараживание сточной воды, а также насыщение ее кислородом (рис. 22).

Длительность процесса очистки сточных вод значительно  сокращается при совместном использовании  ультразвука и озона или ультрафиолетового  облучения и озона.

Рис. 22. Схема установки  для очистки сточных вод методом  озонирования: 
1 - смеситель, 2 - насос, 3 - барботажный адсорбер, 4 - сборник,  
5 - озонаторная установка, 6 - аппарат для очистки отходящих газов.

Очистку восстановлением используют тогда, когда сточные воды содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко употребительны для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка. Так, для восстановления ртути и ее соединений предложено применять сульфид железа, боргидрид и гидросульфит натрия, гидразин, железный порошок, алюминиевую пудру и другие.

Классификация сточных  вод      

 Загрязнение водных источников  включает в себя любые изменения  физических, химических, биологических  свойств воды в водных объектах, обусловленных сбросом в них  твердых, жидких и газообразных  веществ, причиняющих или создающих  проблемы, делающих воду опасной  для потребления, нанося ущерб  деятельности человека, здоровью  человека и экологической безопасности  населения.  
Загрязнения поверхностных водоемов и грунтовых вод можно классифицировать следующим образом:      

• Механические - увеличение содержания механических примесей, относящееся в основном к поверхностным видам загрязнений,      
• Химические - присутствие в воде неорганических и органических веществ токсичного и нетоксичного действия,      
• Биологические и бактериологические - присутствие в воде разнообразных патогенных бактерий, грибов и водорослей,      
• Тепловые - сброс в водоемы нагретых вод ТЭЦ и АЭС,      
• Радиоактивные - наличие радиоактивных веществ в поверхностных или грунтовых водах.

       Основными  источниками загрязнений водных  объектов являются недостаточно  очищенные стоки производственных  предприятий и коммунальных объектов, животно- и птицеводческих фабрик, твердые отходы, образующиеся при  разработке полезных ископаемых, сточные воды горнодобывающих  шахт, сточные воды, образующиеся  при обработке и сплаве леса; сточные воды железнодорожного  и водного видов транспорта, техногенные  отходы металлургических предприятий.  
       Загрязняющие вещества, попадая в водные объекты, вызывают качественные изменения, которые проявляются в изменении физических и химических свойств воды (появление запаха, неприятного привкуса и пр.).  
       Промышленные сточные воды как правило загрязнены выбросами и отходами производства. Качественный количественный и состав данных сточных вод различен и зависит от отрасли промышленности и производственных процессов. По составу стоки подразделяют на три основных класса, содержащих:      

• Неорганические загрязнения, включая токсичные,      
• Органические загрязнения,      
• Неорганические и органические загрязнения.

       К  первому типу относятся сточные  воды содовых, сульфатных, азотных  предприятий, обогатительных заводаов  марганцевых, свинцовых, никелевых,  цинковых, руд, в которых содержатся  кислоты, щелочи, катионы тяжелых  металлов и пр. Сточные воды  этого типа как правило изменяют  физические свойства воды. 
       Сточные воды второго типа сбрасываются НПЗ и нефтехимическими предприятиями, предприятиям органического синтеза и пр. В сточных водах присутствуют различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и прочие вредные вещества. Токсикологическое воздействие стоков данного типа заключается, в основном, в процессах окисления, в результате которых снижается содержание кислорода в воде, возрастает биологическая (БПК) и химическая (ХПК) потребность в кислороде, происходит ухудшение органолептических свойств воды. 
       Сточные воды третьего типа образуются в процессах гальванической обработки поверхностей, производстве печатных плат приборостроительной и радиоэлектронной промышленности и прочих технологических процессах. В составе данных сточных вод присутствуют неорганические: щелочи, кислоты, катионы тяжелых и цветных металлов, и органические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, красители и другие вещества.  
       Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются основными загрязняющими веществами внутренних вод и морей мирового океана. Попадая в водные объекты, они создают различные классы загрязнений: нефтяную пленку, плавающую на поверхности воды, растворенные или эмульгированные нефтепродукты, осевшие на дно водоема тяжелые нефтяные фракции. В результате происходит изменение вкуса, запаха, цвета, поверхностного натяжения и вязкости воды, снижается количество кислорода, образуются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и начинает представлять угрозу для животного мира и человека. При содержании нефти всего 0,01 г/л вода становиться непригодной для употребления.  
       Особо опасным загрязняющим веществом является фенол. Фенол присутствует в сточных водах большинства нефтеперерабатывающих и коксохимических предприятий. В присутствии фенолов значительно снижаются биологические процессы водных объектов, процесс самоочищения, вода приобретает довольно неприятный запах.

Типы сточных вод и  методы очистки

Очистка сточных вод проводится с целью устранения вредных и  опасных свойств, которые могут  привести к пагубным последствиям в  окружающей среде. Применение различных  технологий очистки направлено на нейтрализацию, обезвреживание или утилизацию ценных компонентов. Таким образом, выбор  технологии очистки и оборудования зависит в первую очередь от свойств  сточных вод и их отклонений от свойств природных вод. Другими  словами, выбор метода очистки стоков зависит от вредных факторов (ВФ), которыми обладает сточная вода.