ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОТ ТЯЖЕЛЫХ  МЕТАЛЛОВ

Одним из основных направлений природоохранной деятельности в Российской Федерации следует  считать очистку сточных вод  промышленных предприятий, так как  несмотря на значительное снижение объемов производства, масштабы загрязнения рек и водоемов практически не уменьшились. Решение данной задачи усложняется тем, что резко возросли нормативы Госстроя и соответствующих организаций к показателям возможного загрязнения сточных вод, поступающих в городские канализационные системы и далее на биологическую очистку. Иногда ситуация доходит до абсурда, когда требуемые предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в сбрасываемых сточных водах значительно жестче, чем нормативы качества питьевой воды. Например, в таблице приведены некоторые показатели сбрасываемых в канализацию сточных вод, которые предъявляет к промышленным предприятиям МУПП «Орелводоканал». Сравнительные показатели требований к качеству питьевой и сточной воды.

Можно, конечно, оспаривать правомерность таких  жестких требований, но с точки  зрения охраны окружающей среды, они  целесообразны, так как заставляют производственников улучшать показатели очистки сточных вод и создавать замкнутые схемы промышленного водопотребления.Анализ известных различных способов очистки сточных вод от тяжелых металлов позволяет выделить три основные группы методов:

• химические: осаждение и выделение металлов в виде гидроксидов, оксидов, сульфидов и других нерастворимых соединений с величиной произведения растворимости ПР < 10^-10; [2,3]
• ионнообменные, как на природных, так и на синтетических сорбентах; обмен, находящихся в растворе ионов тяжелых металлов на ионы водорода, натрия или калия, изначально закрепленных на матрице сорбента;[4]
• электрохимические, очистка сточной воды в электролизерах с растворимыми и нерастворимыми электродами, коагулирование в электрическом поле, электрофлотационный метод.Часто для интенсификации процессов очистки используются дополнительные технологические приемы, например, обработка сточной воды ультразвуком, применение магнитного и электрического полей, радиационное облучение. Однако, достигнуть конечного содержания примесей тяжелых металлов на уровне нескольких пропромилле практически невозможно, если очистку проводить известными способами в одну стадию.Нами разработаны несколько технологических вариантов очистки сточных вод от цинка, никеля и железа, содержащихся в количестве до 50-ти мг/л как порознь, так и вместе путем соосаждения труднорастворимых солей с карбонатом кальция. Остаточные концентрации указанных металлов в очищенной воде составляли от 0, 01до 0,005 мг/л.

 

Очистка сточных вод от тяжелых металлов. Метод электрокоагуляция.

1. Назначение установки: очистка хромсодержащих и кислото-щелочных промывных сточных вод до требований ПДК по тяжелым металлам на слив в канализацию.

2. Сущность предлагаемой технологии: Для очистки кислотно-щелочных промывных сточных вод от металлов и солей предлагаются метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием образующегося осадка.

3. Состав установки:

• узел корректировки значений pH;
• электрокоагулятор для перевода тяжелых металлов в нерастворимую форму;
• узел разделения суспензии, представляющий собой отстойник с тонкослойными модулями для осаждения образовавшихся гидроксидов;
• узел тонкой фильтрации и осветления сточной воды;
• узел обезвоживания осадка.

4. Технологическая схема очистки для слива в промканализацию:

Узел электрокоагуляции

5. Описание технологии:

Сущность электрохимической  обработки воды заключается в  том, что при подаче напряжения постоянного  тока на электроды начинается процесс  растворения железных анодов. В результате электрохимической обработки в аппарате поз. ЭК осуществляется ряд процессов:

• изменение дисперсного состояния примесей за счет их коагуляции под действием электрического поля продуктов электродных реакций и закрепление пузырьков электролитического газа на поверхности коагулирующих частиц, что обеспечивает их последующую флотацию;
• сорбция тяжелых металлов на поверхности электролитически получаемых оксидов металлов;
• химическое восстановление ионов Cr6+ до ионов Cr3+.

Образующиеся соединения нерастворимого гидроксида железа сорбируют на своей поверхности ионы тяжелых металлов и выпадают в осадок.

Исходные кислотно-щелочные воды поступают в сборник-накопитель Е0 . Из накопителя Е0 насосом Н1 усредненный  сток подается на электрокоагулятор  ЭК, в котором по описанному выше механизму происходит восстановление ионов шестивалентного хрома и очистка от примесей тяжелых металлов. Предварительно из емкости Е2(Е3) дозирующим насосом НД1(НД2) подается раствор едкого натрия или кислоты для корректировки рН. Из электрокоагулятора водная суспензия направляется в отстойник поз.ТО для разделения суспензии на осветленную жидкость и осадок. Для ускорения процесса осаждения отстойник комплектуется тонкослойным модулем. Осветленная вода, сливается в емкость поз.Е1 и насосом Н2 подается на фильтр механической очистки Ф и затем на узел доочистки ИО, где с помощью ионного обмена вода очищается от следовых количеств тяжелых металлов, а затем направляется на слив в канализацию.

Осадок из электрокоагуляторов  и отстойника поступает на фильтр-пресс поз. ФП, где обезвоживается, и с влажностью до 80% утилизируется.

Метод электрокоагуляция и обратный осмос (замкнутый водооборот)

1. Назначение установки: очистка хромсодержащих и кислото-щелочных промывных сточных вод с целью создания замкнутого водооборота (ГОСТ 9.314-90 кат.II. "Вода для гальванического производства").

2. Сущность предлагаемой технологии: Для очистки кислото-щелочных и хромсодержащих промывных сточных вод от тяжелых металлов предлагается метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием образующегося осадка и обратноосмотическим обессоливанием очищенной воды.

3. Состав установки:

• узел электрокоагуляции;
• узел мембранной очистки.

4. Описание технологии:

Узел электрокоагуляции

Процесс протекает  также (см. метод - электрокоагуляция), только после фильтра механической очистки Ф очищенная вода собирается в емкости Е4, откуда подается на вторую ступень очистки - мембранную установку.

Осадок из электрокоагуляторов  и отстойника поступает на фильтр-пресс  поз. ФП, где обезвоживается, и с  влажностью до 80% утилизируется, а осветленная  вода направляется в емкость Е4.

Узел мембранной очистки

Для доочистки воды после электрокоагуляции с целью  создания замкнутого водооборота (требование ГОСТ 9.314-90 категория) предлагается мембранная установка.

Технологическая схема  включает основные узлы:

• узел тонкой фильтрации от взвешенных частиц;
• узел глубокой очистки и обессоливания на высокоселективных обратноосмотических мембранах;
• узел выпарки с получением осадка в виде влажных солей.

Осветленная вода с  из емкости Е4 через фильтр тонкой очистки Ф1 насосом Н3 подается на первую ступень обратноосмотической мембранной установки ООМ1, укомплектованной рулонными мембранными элементами. В процессе разделения исходный поток делится на два: фильтрат - очищенная и обессоленная до требуемых показателей вода и концентрат, содержащий сконцентрированные извлекаемые примеси. Очищенная вода собирается в емкости Е5 (поставка Заказчика) и насосом Н6 подается на повторное использование на операции промывки. Концентрат первой ступени подвергается дополнительному доконцентрированию на второй ступени мембранной установки ООМ2. Для чего концентрат высоконапорным насосом Н4 подается на мембранные аппараты второй ступени, где происходит разделение потока на две части: фильтрат отводится в емкость Е4, где смешивается с исходным потоком, и концентрат, который направляется в емкость Е6, откуда далее насосом Н5 подается на выпарной аппарат ВА. Соли с влажностью до 50% подвергаются утилизации.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД  ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЛЬВАНОШЛАМОВ

Подольская  З.В., Семенов В.В., Бузаева М.В., Климов Е.С.

PDF (227 K)  |   стр. 51-52

Одним из перспективных  методов обезвреживания гальванических сточных вод является метод ферритиза-ции, позволяющий стабилизировать осадки станции нейтрализации сточных вод. Ферритизированные гальванош-ламы (ФГШ) практически нерастворимы в нейтральной и слабокислой средах, обладают значительной сорбционной способностью.

Для экспериментов  использовали сухие ферритизированные  шламы с размером частиц 0,1-0,25 мм. Ферритные осадки получены из гальваношламов предприятия в лабораторных условиях. Валовое содержание металлов в шламе, мг/кг: медь - 2450; никель - 318; цинк - 6793; хром - 16200. В гальванических сточных водах предприятия содержание ионов металлов составило, мг/л: медь - 34,62; никель - 20,14; цинк - 27,16; хром - 30,83.

Смесь шлама и сточных  вод перемешивали в течение 90 мин. Осадок отфильтровывали, фильтрат анализировали  на содержание ионов металлов.

В ходе проведенных  экспериментов установлено, что оптимальное время процесса очистки стоков составляет 70 мин. Оптимальная доза сорбента, необходимая для очистки стоков до требуемых нормативов, составляет 1:10. Ферритизированные гальваношламы обладают щелочным резервом, при их введении в очищаемые стоки наблюдается изменение исходного значения рН. Наиболее полное удаление всех металлов наблюдается при варьировании рН от 7,5 до 8,5. Сорбционная очистка с использованием ферритизирован-ных шламов наиболее эффективна при суммарном содержании ионов металлов в сточных водах, ZMeⁿ⁺ = 10-50 мг/л.

Предлагаемая технология обеспечивает степень очистки гальванических стоков до 98, 5 % и возможность вторичного использования очищенной воды. Реализация технологии может быть осуществлена на базе станции нейтрализации сточных вод предприятия без кардинального изменения существующей схемы очистки известковым молоком.

Электрокоагуляция

На многих предприятиях машиностроения для очистки  кислотно-щелочных промывных сточных вод от металлов и солей применяют метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием образующегося осадка. Технологическая схема установки электрокоагуляции, предназначенной для снижения ПДК солей тяжелых металлов до нормативов, позволяет сброс сточных вод в сети городской канализации (рис. 57).

В состав установки входят:

—    электрокоагулятор для перевода тяжелых металлов в нерастворимую форму;

—    узел разделения суспензии, представляющий собой отстойник с тонкослойными модулями для осаждения образовавшихся гидроксидов;

—  узел тонкой фильтрации и осветления сточной воды;

—  узел обезвоживания осадка.

Сущность  электрохимической обработки воды заключается в том, что при подаче напряжения постоянного тока на электроды начинается процесс растворения железных анодов. В результате электрохимической обработки в аппарате ЭК осуществляется ряд процессов: