4.2 Хімічний метод очистки підсланевих та стічних вод

Підсланеві води віднесені до другого класу екологічної небезпеки і включені в один список з такими речовинами, як, наприклад, сірчана кислота, електроліти, цементний пил та інше. На працюючих судах є відпрацьовані нафтопродукти та господарсько-фекальні стоки, і багато іншого, що повинно бути знешкоджено, утилізовано. Потрібен високоефективний і універсальний метод застосовний для розміщення безпосередньо на плавзасобах, особливо для риболовецького флоту. Існуючі біологічні способи очищення незастосовні для даної мети, так як характерний час біохімічної очистки від 24 години і більше і вона не дає можливість досягти необхідної глибин очищення стоків. Наш метод заснований на новому хімічному процесі, в ході якого окислення йде на порядки швидше, ніж біохімічне. Витрати енергії при електрохімічної очищення стоків порівняти з витратами на перекачку стічних вод. Крім того ми передбачаємо повну утилізацію підсланевих вод до товарного мазуту, а це означає прямий економічний ефект. Почалися роботи ще в 1995-2003 році, коли проводилися пілотні випробування нового методу ланцюгової вільнорадикальної електродеструкція [1 - 4] на найрізноманітніших стоках. Результати випробувань модуля електродеструкція наведені в Таблиці 1. Незалежно від хімічного складу глибока очистка стоків.

Встановлено, що електродеструкція при електрохімічної очищення стоків відбувається з достатньою швидкістю незалежно від якісного і кількісного складу вод (Табл. 1). Процес електрохімічного очищення стоків стійко протікає при концентрації органічних забруднювачів до 54880 мг / л (по ХПК). Час окислення при електрохімічної очистки стоків не перевищує 75 хвилин. Устаткування для очищення стоку компактно і може бути розміщено безпосередньо на суднах. Схема хімічних процесів в комплексі Альфа зводиться до електроініціірованному свободнорадикальному процесу окислення:

H₂O + ē → H_адс + OH‾ (медленная стадия, катод), Н_адс + O₂→ НO₂*

НO₂* + CH₂O → НO₂ CH₂O* → CO₂ + H₂O +H*

OH- → OH* + ē‾ (медленная стадия, анод) OH* + CH₂O → HOCH₂O*

HOCH₂O* + O₂ → HO(CH₂O) O₂* → CO₂ + H₂O + OH*

Враховуючи емпірично визначені параметри процесу (енерговитрати не більше 0,1 А * с / мг ХПК) та особливості компонентного складу на основі відомих вихідних концентрацій забруднювачів розраховуються основні характеристики процесу утилізації та комплектація обладнання.

Енерговитрати і витрати кисню на очистку прямо пропорційні концентрації органічних речовин (ГПК). Вільні радикали витрачаються на інгібітори: сірчані з'єднання, феноли. В процесі електрохімічної очистки стоків кисень повітря бере активну участь, в його відсутність швидкість окислення падає більш, ніж в два-п'ять разів. Якщо кисню достатньо і відсутні помітні концентрації інгібіторів окислення, швидкість ланцюгового окислення перевищує швидкість анодного окислення в п'ять і більше разів. У цьому принципова відмінність нашого методу. У модельних дослідах на прикладі сахарози з концентрацією 2 г / л ми показали, що для процесу істотні наступні чинники в порядку убування: матеріал електродів, щільність струму, наявність кисню повітря, присутність інгібіторів вільнорадикальних процесів, природа і концентрація каталізаторів. В якості матеріалу для електродів можна використовувати титанові сплави, електроди ОРТА або графіт.

Найсильніші окислювальні процеси викликають корозію навіть корозійностійких сплавів. Нами розроблений нанокомпозит, що володіє підвищеною стійкістю до електрокорозії. Наші електроди в умовах паспортної експлуатації працюю не менше 12 місяців. Витрати на електродний матеріал незначні (винесення не більше 0,075 г / А * год). Нижня межа густин струму, починаючи з якої процес стає стійким становить 1 А/м2. Верхня межа густини струму обмежений руйнуванням електрода і вторинним забрудненням електродним матеріалом і складає 1200 А/м2. Із зростанням температури швидкість процесу зростає в два рази на кожні 10 градусів.

 Ефективність очищення підсланевих вод від органічних забруднювачів становить до 96,5, від зважених речовин - 99,9%. Використання в процесі очистки високої щільності струму (більше 40 А/м2) гарантує повне очищення води від мікроорганізмів. Додаткова сорбційна стадія очищення стоків на алюмосилікатних універсальних сорбентах забезпечує доведення параметрів очищення системи до нормативів скидання у водоймище, а також дублює основний процес при аваріях на енергопостачанні. Модульна конструкція комплексу «Альфа» забезпечує гнучкість недорогої системи очищення. Система електрохімічного очищення стоків збирається з послідовно і / або паралельно з'єднаних модулів. За рахунок підключення паралельних модулів система не має обмежень по продуктивності. Мінімальний комплекс електрохімічної очистки стоків «Альфа» здатний за годину очистити до 2 т води, споживаючи при цьому енергії не більше побутової електроплити - 3 ÷ 6 кВт.

Особливістю системи є взаємне посилення фактора окислення та сорбції. Сорбенти нового покоління, що застосовуються на лінійних швидкостях від 15 м / годину і більше, забезпечують високу пропускну здатність і достатній ступінь очищення. Окислення під дією електричного струму забезпечує підготовку стічної води для сорбції. Сорбент додатково виконує функцію каталізатора окислення. Окислення продовжується і в шарі сорбенту. Тому регенерація сорбенту йде одночасно з сорбцією. Новий метод електрохімічної очистки стоків поєднується із застосуванням флокулянтів, коагулянтів. Достатньо трохи змінити настройки і можна до складу системи додатково ввести стадію флотації або електрофлотаціі. На відміну від аналогів комплекс Альфа може очищати забруднену морську воду, в тому числі від рибозаводів. Система "Альфа" може бути використана і для водопідготовки. При роботі очисних установок утворюються опади, шлами.

Застосовуючи модуль утилізації, працюючий за універсальним механізмом ланцюгового електроокислення проблему утилізації шламу можна повністю вирішити. Комплекс «Альфа» застосуємо і для очищення повітря з ефективністю не менше 98% і об'ємною витратою понад 50 м3 / ч. Особливою характерною здатністю установок очистки стоків Альфа є режим роботи з забрудненої морською водою.

При цьому конструкції стійко працюють в цій агресивному середовищі. Додаткове оснащення очисних споруд модулем Альфа-9У-100 дозволяє переробити зібраний нефтешлам в світлі нафтопродукти - бензин і зимове дизельне паливо і відповідно перетворити очисні споруди з дотаційного в високорентабельний господарський об'єкт.