Способ очистки промышленных стоков

Выбор метода очистки промышленных стоков в зависимости от видов загрязнений

Selection of Industrial Wastewater Treatment Depending on the Type of Pollution

Keywords: industrial wastewater,mechanical method, filtration, straining, chemical method, coagulation, neutralization, flocculation, physical-chemical method, stripping, flotation, electrochemical methods, combined methods

Treatment of surface runoff of industrial enterprises is an important part of technological process. Quality treatment of wastewater not only lets the company avoid penalties for violation of environment protection legislation, but up to 90-95% of treated wastewater can be reused in recycle water supply for production shops, and this is a noticeable savings on water use.

Очистка поверхностных стоков промышленных предприятий является важной частью технологического процесса. Помимо того что качественная очистка стоков позволяет предприятию избежать санкций за нарушение экологического законодательства, до 90–95 % очищенных стоков может быть повторно использовано в оборотном водоснабжении производственных цехов, а это немалая экономия на водопотреблении.

ВЫБОР МЕТОДА ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Очистка стоков промышленных предприятий является важной частью технологического процесса. Помимо того что качественная очистка стоков позволяет предприятию избежать санкций за нарушение экологического законодательства, но и 90–95 % очищенных стоков может быть повторно использовано в оборотном водоснабжении производственных цехов, а это немалая экономия на водопотреблении.

Классификация промышленных сточных вод

Так как на различных предприятиях используются разнообразные технологии, то и перечень вредных веществ, попадающих в ходе технологических процессов в промышленные стоки, очень различается.

Принято условное деление промышленных стоков на пять групп по видам загрязнений. Химический состав загрязняющих веществ при данной классификации различается в пределах одной и той же группы, а за систематизирующий признак взято сходство используемых технологий очистки:

• группа 1: примеси в виде взвешенных веществ, механические примеси, в том числе гидроксиды металлов;
• группа 2: примеси в виде масляных эмульсий, нефтесодержащие примеси;
• группа 3: примеси в виде летучих веществ;
• группа 4: примеси в виде моющих растворов;
• группа 5: примеси в виде растворов органических и неорганических веществ, обладающих токсичными свойствами (цианиды, соединения хрома, ионы металлов).

Методы очистки промышленных стоков

Для удаления загрязняющих веществ из промышленных сточных вод существует несколько методов. Выбор метода очистки производственных стоков в каждом конкретном случае осуществляется, основываясь на составе исходных стоков и требуемом качественном составе очищенной воды. Так как в некоторых случаях загрязняющие компоненты относятся к различным видам, то для таких условий целесообразно применение комбинированных методов очистки:

• механические методы: фильтрование, процеживание, отстаивание;
• химические методы: коагуляция, нейтрализация, флокуляция;
• физико-химические методы: отдувка, флотация, электрохимические методы, комбинированные методы.

Методы очистки производственных стоков от нефтепродуктов и взвешенных веществ

Для очистки промышленных стоков первых двух групп наиболее часто используется отстаивание, для чего могут применяться отстойники или гидроциклоны. Также в зависимости от количества механических примесей, размера взвешенных частиц и требований к очищенной воде в очистных сооружениях осуществляются флотация и фильтрование стоков. При этом следует учитывать, что некоторые виды взвешенных примесей и масел обладают полидисперсными свойствами.

Несмотря на то что отстаивание является широко используемым методом очистки, оно обладает рядом недостатков. Отстаивание промышленных стоков для получения хорошей степени очистки, как правило, требует очень продолжительного времени. Хорошими показателями очистки при отстаивании считаются 50–70 % очистки от нефтепродуктов и масел и 50–60 % очистки для взвешенных веществ.

Более эффективным методом осветления сточных вод является флотация. Флотационные установки позволяют значительно сократить время очистки стоков, при этом степень очистки для загрязнений нефтепродуктами и механическими примесями достигает показателя в 90–98 %. Такая высокая степень очищения получается при флотации в течение 20–40 минут.

На выходе из флотационных установок количество взвешенных частиц в воде составляет около 10–15 мг/л. В то же время это не соответствует требованиям, предъявляемым для оборотных вод ряда промышленных предприятий, и требованиям экологического законодательства для сброса промстоков на рельеф. Для более качественного удаления загрязняющих факторов из производственных стоков на очистных станциях используют фильтры. Фильтрующим наполнителем выступает пористый либо мелкозернистый материал, например: адсорбент ГЛИНТ, кварцевый песок, антрацит. В фильтровальных установках последних модификаций часто применяются наполнители из пеноуретанов и пенополистиролов, которые обладают большей емкостью и способны многократно регенерировать для повторного использования.

Реагентный метод

Фильтрование, флотация и отстаивание позволяют удалять из сточных вод механические примеси от 5 мкм и больше, удаление более мелких частиц можно осуществить только после предварительной реагентной обработки. Добавление в промышленные стоки коагулянтов и флокулянтов вызывает образование хлопьев, которые в процессе осаждения вызывают сорбацию взвешенных веществ. Некоторые виды флокулянтов ускоряют процесс самокоагуляции частиц. Наиболее распространены в качестве коагулянтов хлорное железо, сернокислый алюминий, железный купорос, в качестве флокулянтов – полиакриламид и активированная кремниевая кислота. В зависимости от технологических процессов, применяемых на основном производстве, для флокуляции и коагуляции можно использовать образующиеся на предприятии вспомогательные вещества. Таким примером может служить применение в машиностроительной отрасли отработанных травильных растворов, содержащих сульфат железа.

Реагентная обработка увеличивает показатели очистки сточных вод промышленного предприятия до 100 % от механических примесей (включая мелкодисперсные) и до 99,5 % от эмульсий и нефтепродуктов. Минусом данного метода является усложнение обслуживания и эксплуатации очистной станции, поэтому на практике он применяется только в случаях повышенных требований к качеству очистки стоков.

На сталелитейных производствах взвешенные вещества в сточных водах могут более чем наполовину состоять из железа и его оксидов. Такой состав промышленной воды позволяет использовать для очистки безреагентную коагуляцию. В данном случае коагуляция загрязняющих железосодержащих частиц будет осуществляться за счет магнитного поля. Очистные станции на таком производстве представляют собой комплекс из магнитокоагулятора, магнитных фильтров, магнитных фильтроциклонов и прочих установок с магнитным принципом действия.

Методы очистки промышленных стоков от растворенных газов и поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Третья группа промышленных стоков представляет собой растворенные в воде газы и летучие органические вещества. Удаление их из сточных вод осуществляется методом отдувки или десорбции. Данный метод заключается в пропускании через жидкость мелких пузырьков воздуха. Поднимающиеся к поверхности пузырьки захватывают с собой растворенные газы и удаляют их из стоков. Барботирование воздуха через промышленные сточные воды не требует специальных дополнительных устройств, кроме самой барботажной установки, а утилизация освобожденных газов может осуществляться, например, сорбционным методом. В зависимости от количества отработанного газа в ряде случаев целесообразно его сжигание в каталитических установках.

Для очистки стоков, содержащих моющие вещества, применяется комбинированный метод очистки. Здесь могут быть применены:

• адсорбция на инертных материалах или природных сорбентах,
• ионный обмен,
• коагуляция,
• экстракция,
• пенная сепарация,
• деструктивное разрушение,
• химическое осаждение в виде нерастворимых соединений.

Комбинация используемых способов удаления загрязнений из воды подбирается по составу исходных стоков и требованиям к очищенным стокам.

Методы очистки растворов органических и неорганических веществ, обладающих токсичными свойствами
В большинстве своем стоки пятой группы образуются на гальванических и травильных линиях и представляют собой концентраты солей, щелочей, кислот и промывной воды с различными показателями кислотности. Сточные воды такого состава на очистных установках подвергаются реагентной обработке, чтобы понизить кислотность, понизить щелочность, коагулировать и осадить соли тяжелых металлов.

В зависимости от мощностей основного производства концентрированные и разбавленные растворы могут либо смешивать, а затем нейтрализовать и осветлять (малые травильные отделения), либо в крупных травильных отделениях производить раздельную нейтрализацию и осветление растворов различной концентрации.

Нейтрализация кислых растворов обычно выполняется 5–10%-ным раствором гашеной извести, при этом происходят образование воды и выпадение осадка нерастворимых солей и гидроксидов металлов.

Кроме гашеной извести, в качестве нейтрализатора могут использоваться щелочи, сода, аммиачная вода, но их применение целесообразно в том случае, если они образуются в качестве отходов на данном предприятии. При нейтрализации сернокислотных стоков гашеной известью образуется гипс. Гипс имеет свойство оседать на внутренних поверхностях трубопроводов и вызывать тем самым сужение проходного отверстия, особенно подвержены этому трубопроводы из металла. В качестве профилактики в такой ситуации возможно производить очистку труб промывкой, а также использовать трубопроводы из полиэтилена.

Сточные воды гальванических производств подразделяют не только по показателю кислотности, но и по их химическому составу. В данной классификации выделяются три группы стоков:

• хромсодержащие,
• цианистые,
• разные (кислые и щелочные).

Такое разделение обусловлено специфичными технологиями очистки стоков в каждом случае.

Очистка хромсодержащих стоков

В хромсодержащих стоках содержится шестивалентный высокотоксичный хром. Его обеззараживание происходит при восстановлении до трехвалентных соединений с натрием.

Сульфат железа очень дешевый реагент, поэтому в прошлые годы такой способ обеззараживания был очень распространен. В то же время хранение сульфата железа (II) очень затруднительно, так как он быстро окисляется до сульфата железа (III), поэтому рассчитать правильную дозировку для очистной установки тяжело. Это один из двух недостатков данного способа. Вторым недостатком является большое количество осадков в данной реакции.

Современные очистные установки для очистки гальванических стоков используют газ – диоксид серы либо сульфиты. Протекающие при этом процессы уже достаточно описаны.

На скорость данных реакций влияет pH раствора: чем выше кислотность, тем быстрее восстанавливается шестивалентный хром до трехвалентного. Самым оптимальным показателем кислотности для реакции восстановления хрома является pH = 2–2,5, поэтому при недостаточной кислотности раствора его дополнительно смешивают с концентрированными кислотами. Соответственно, смешивание хромсодержащих стоков со стоками меньшей кислотности необоснованно и экономически невыгодно.

Также с целью экономии хромистые сточные воды после восстановления не следует нейтрализовать отдельно от остальных стоков. Их соединяют с остальными, включая циансодержащие, и подвергают общей нейтрализации. Для профилактики обратного окисления хрома за счет избытка хлора в цианистых стоках можно воспользоваться одним из двух способов: либо увеличить количество восстановителя в хромистых стоках, либо удалить избыточный хлор в цианистых стоках тиосульфатом натрия. Выпадение в осадок происходит при pH = 8,5–9,5.

Очистка циансодержащих стоков

Цианиды являются очень токсичными веществами, поэтому технология и методы очистки сточных вод гальванического цеха должны соблюдаться очень строго.

Обезвреживание цианидов производится в основной среде с участием газообразного хлора, хлорной извести либо гипохлорита натрия. Окисление цианидов до цианатов происходит в два этапа с промежуточным образованием хлорциана – очень токсичного газа, при этом в очистной установке должны постоянно поддерживаться условия, когда скорость второй реакции превышает скорость первой.

Расчетным путем были выведены, а позже и подтверждены практически следующие оптимальные условия для данной реакции: pH > 8,5; t сточных вод ниже 50 °C; концентрация цианидов в исходной сточной воде не выше 1 г/л.
Дальнейшая нейтрализация цианатов может выполняться двумя способами. Выбор способа будет зависеть от кислотности раствора:

• при pH = 7,5–8,5 осуществляется окисление до углекислого газа и газообразного азота;
• при pH

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник

Подробно об очистке промышленных сточных вод

Губительное действие неочищенных сточных вод на окружающий мир имеет комплексный характер. Часть примесей, обладающих большой летучестью (многие углеводороды и их производные), может легко испаряться, попадать в воздух.

Другие поступают со стоками в природные водоемы, вызывают отравление его обитателей. Остальные компоненты всасываются в почву, загрязняют грунт, затем подземные воды.

В конечном итоге токсины неизбежно попадают в организм человека, провоцируют заболевания. Единственная возможность избежать негативных последствий – очистка промышленных сточных вод.

Классификация

Сточными называют воды, которые были в использовании или проходили по загрязненным поверхностям. Они имеют сугубо производственное, хозяйственное или атмосферное происхождение и подразделяются на следующие виды:

• Производственные стоки – это воды, использованные в технологических процессах.
• Хозяйственные загрязнения. Появляются от туалетов, прачечных, душевых, заведений общепита, обязательно имеющихся на предприятиях.
• Под атмосферными стоками подразумевают потоки дождя, растаявшего снега, стекающие по крышам цехов, складов, гаражей, автомоек, других поверхностей.

На промышленных объектах существуют все три вида сточных вод. Например, на предприятиях машиностроения вода используется для следующих целей:

• подготовки исходных материалов;
• переноса энергии в теплообменниках,
• изменения температуры сырьевой массы, продукции, деталей оборудования;
• приготовления большого количества рабочих жидкостей;
• хозяйственных потребностей предприятия.

Соотношение объемов грязных потоков от различных источников определяется спецификой предприятия, уровнем организации каждого вида работ.

Виды загрязнений предприятий промышленности

Важная характеристика примесей, попадающих в воду, — растворимость:

• Часть из них образуют истинные растворы, в которых размеры частиц инородных веществ не превышают 1 нм.
• Другие формируют коллоидные системы с более крупными крупицами. Их диаметр может достигать полмиллиона нанометров.
• Третьи не растворяются в воде совсем, образуют гетерогенные системы с примесями во взвешенном состоянии.

Состояние водного потока имеет принципиальное значение для выбора правильных походов к его очистке.

Состав примесей также принципиально различается. Инородные вещества имеют следующий характер:

• неорганический (минеральные компоненты);
• органический (угеродсодержащие соединения);
• биологический (микроорганизмы, вирусы, часть грибков).

На предприятиях по производству кожи, шерсти, витаминов, некоторых лекарственных препаратов в стоках преобладают биологические загрязнители; в горнорудных комплексах – минеральные компоненты.

Степень агрессивности стоков варьируется от сильной (концентрированные кислоты и основные вещества) до нулевой.

Методы очищения производственных стоков

Для приведения в приемлемое состояние на промышленные стоки воздействуют следующими методами:

Вклад каждого из методов зависит от характера примесей, определяется для каждого предприятия.

Механические

Процесс механического отделения примесей проходит в несколько этапов. Он позволяет убрать из стоков до 95 % нерастворимых частиц, снизить концентрацию органики на 25 %.

• Крупные примеси сначала процеживают на решетках с различными размерами ячеек, затем пропускают через сита.Собранную фракцию утилизируют вместе с твердыми отходами.
• На следующем этапе сточная жидкость попадает в песколовки.Там осаждаются оставшиеся в массе крупицы. Полученный твердый осадок после измельчения применяют при строительстве дорог.
• В некоторых ситуациях для отделения мелких частиц используется фильтрование и седиментация (осаждение) в центрифугах.
• Стоки с пленкой на поверхности в зависимости от специфики загрязнений поступают в жироловки, нефтеловушки или смолоуловители. В них собираются плавающие сверху органические компоненты.
• После этого массу подают в отстойники. Для сбора твердого остатка на дне резервуаров установлены скребки, с помощью которых осадок направляется в специальные углубления. Устройства поплавкового типа собирают с поверхности пятна плавающей органики.

Механическая стадия очистки сточных вод позволяет избавиться от преобладающего количества твердых веществ и нерастворимых органических жидкостей.

Химические

Под химическими подразумевают методы, при исполнении которых проходят химические превращения. Для очистки чаще всего используются следующие реакции:

• нейтрализации:
• окисления и восстановления, включая электрохимические превращения.

Отдельную группу составляют химические трансформации соединений с атомами тяжелых металлов.

Нейтрализация

В промышленности чаще всего образуются стоки с кислой средой. Для их нейтрализации используются следующие приемы:

• смешивание со щелочными водами;
• добавление химикатов;
• пропускание через щелочные фильтры;
• насыщение щелочных растворов кислыми газами.

В технологии задействованы:

1. реакторы с дозаторами;
2. смесителями; емкостями для реагентов;
3. баками для растворов;
4. уплотнителями осадков;
5. фильтрами;
6. резервуарами для накапливания осадков.

Окислительная обработка проводится для очистки сточных вод с цианидами или другими вредными компонентами, которые нецелесообразно извлекать другими способами. Такие загрязнения появляются в стоках следующих предприятий:

• машиностроительных комбинатов, использующих гальванические способы нанесения покрытий;
• горнодобывающих комплексов с цехами обогащения свинцового и медного сырья;
• нефтеперерабатывающих заводов;
• целлюлозно-бумажных фабрик.

В качестве окислителей чаще всего используют:

• хлорный газ;
• хлораты и гипохлориты кальция и натрия;
• воздух;
• технический кислород;
• озон.

Оборудование для очистки окислением в целом подобно тому, которое используется для нейтрализации. Если окислитель представляет собой газообразное соединение, то в реакторе присутствует система подачи газа.

Превращение солей тяжелых металлов

Для удаления загрязнителей с медью, ртутью, цинком, хромом, мышьяком и другими тяжелыми металлами стоки обрабатывают реагентами.

Чаще всего превращение проводят с гидроксидом или карбонатом кальция, некоторыми видами шлаков. Оснащение оборудованием технологического процесса проводится в зависимости от состава стоков и используемых реагентов.

Физико-химический способ

Удаление загрязнений на основе физико-химических процессов применяются для очистки отработанных вод как с растворенными, так и не подвергающимися растворению частицами.

Методы включают в себя:

• коагуляцию;
• флотацию;
• поглощение сорбентами;
• экстрагирование:
• обмен ионов:
• электродиализ;
• разделение потока на мембранах.

На практике чаще всего проводят укрупнение примесей с помощью коагуляции под действием прилагаемых сил и отделение грязевой фракции на границе раздела компонентов в разных агрегатных состояниях (флотацию). При коагуляции слипаться могут частицы одинакового или различного состава.

Оба метода применяются при работе со стоками следующих отраслей:

• нефтехимической;
• целлюлозно-бумажной;
• нефтеперерабатывающей;
• легкой;
• текстильной.

Для стимуляции слипания примесей применяются реагенты, в первом случае — это коагулянты, во втором – флокулянты.

В качестве коагулянтов используют:

• соли железа;
• соли магния;
• известковые концентраты;
• шламы некоторых производственных предприятий.

Функции флокулянтов выполняют:

• полимеры, образующие катионы;
• анионы;
• макромолекулы амфотерного или неионогенного действия.

Реагенты перед подачей хранятся во влажном состоянии в баках, откуда поступают в реакторы.

Биологический способ

В основе методов биохимической очистки лежит способность микроорганизмов превращать загрязнения, используя их как субстраты, в безвредные соединения. Одни микробы (анаэробы) могут работать только в бескислородном пространстве.

Такие процессы применяются в основном для обезвреживания осадков. Другие микроорганизмы (аэробные) проводят превращение субстратов только в присутствии кислорода. Биохимические реакции такого типа широко применяются для очистки стоков.

Во многих случаях превращения с участием аэробных микроорганизмов проводят в искусственных сооружениях:

В аэротенках, представляющих собой резервуары, водная масса продувается воздухом.

Во взаимодействии участвует ил в активном вспученном состоянии. Аэротенки отличаются по глубине, количеству коридоров, конструктивным особенностям.

При очистке биофильтрами сточная масса пропускается через слой из шлака, других подобных материалов, покрытый пленкой с микроорганизмами.

Современные виды очищения

Традиционные подходы к очистке стоков в последние годы пересматриваются, усовершенствуются по мере внедрения современного оборудования и обновляются новыми методами.

В практику внедряются методы очистки:

• плазмой;
• электрокатализаторами;
• диализаторами.

Наилучший результат дает комплексный подход, при котором комбинируются традиционные и инновационные методы.

Нормы для слива в канализацию

Нормативами предусмотрены единые требования к воде, сливаемой в канализацию, независимо от характера деятельности предприятия. В регламентирующих документах оговорена возможность отклонения величины рН от нейтрального значения (7) на 1,5 единицы в обоих направлениях.

Помимо этого указаны следующие максимально допустимые показатели:

• концентрация нерастворенных веществ 500 мг/л;
• превышение химического потребления кислорода по отношению биологическому в течение 5 суток в 2,5 раза;
• увеличение соотношения ХПК/БПК в течение 20 суток в 1,5 раза.

Стоки не должны содержать:

• горючие;
• радиоактивные вещества;
• соединения, при разложении которых образуются легко взрывающиеся газы.

Не допускается присутствие в сливных водах веществ, способных разрушить канализацию.

Заключение

Система комплексной очистки стоков может состоять из отдельных методов, используемых поэтапно, или их комбинированной модификации.

Современные технологические решения позволяют получить очищенный продукт деятельности любых предприятий, соответствующий по показателям нормативным требования к воде, сливаемой в канализацию.

Источник