Розділ 3. Схеми очищення стічних вод деяких виробництв

3.1 Очищення стічних вод, що містять емульговані нафтопродукти

До цього типу стічних вод відносять зливові стоки, відпрацьовані мастильно-охолодні рідини (МОР); стоки автомийок, відпрацьовані миючі розчини ремонтних, гальванічних, фарбувальних і т. п. підприємств і цехів. Основна технологічна ідея очисних установок для цих стічних вод представлена на рисунку 3.1. Часто у вихідних стоках міститься грубозерниста тверда фаза – пісок, металеві й полімерні частинки. Вони віддаляються у відстійнику 1 у вигляді осаду, а рідка фаза надходить на механічний фільтр 2, де звільняється від зважених і колоїдних частинок твердих забруднень. Фільтрат надходить у збірник-роздільник 3, звідки подається в мембранний апарат 4. Вимоги до мембрани – ультрафільтраційна мембрана з сильногідрофільного матеріалу. При гарантованій високій лінійній швидкості рідини відбувається виділення пермеату, який може бути відправлений назад у виробництво, і повернення концентрату до збірника 3. У ньому поступово підвищується концентрація олії до стану, коли вона з емульсії переходить у суцільну фазу – шар нафтопродуктів на поверхні води. Цей шар видаляється і зазвичай надходить на спалювання. РисРис. 3.1 Принципова технологічна схема очищення стічних вод, що містять масляні емульсії: 1 – відстійник; 2 – механічний фільтр, 3 – збірник-роздільник; 4 – мембранний апарат

Типові технологічні схеми очищення стічних вод від нафтопродуктів показані на рисунку 3.2.

Рис. 3.2 Структурні схеми очищення стічних вод від нафтопродуктів

Дана технологія забезпечує:

• очищення виробничих, поверхневих і виробничо-дощових стічних вод при витратах до 50 м³/год;

• досягнення рівня очищення до ГДК рибогосподарських водойм;

• зниження витрат на будівельно-монтажні роботи і скорочення строків їх проведення за рахунок застосування вузлів заводського виготовлення;

• максимальну оптимізацію технологічних параметрів за рахунок поєднання процесів фізико-хімічної очищення в одній комбінованій установці та стабілізацію процесів очищення при скороченні витрати реагентів;

• можливість локального очищення стічних вод перед їх повторним використанням у технологічних процесах. Розроблено інститутом НДІ ВОДГЕО технологічна схема очищення стічних вод нафтопереробного заводу за допомогою порошкових катіонних флокулянтів.

Ця технологія дозволяє:

• підвищити ефективність очищення води на 30–50%;

• повністю відмовитися від використання мінерального коагулянту;

• знизити витрату реагенту в 30–50 разів;

• виключити корозію трубопроводів і устаткування;

• скоротити кількість утворюваного осаду в 1,5–2,0 рази і поліпшити його обезводнювальні властивості;

• виключити вторинне забруднення стічної води сульфатами або хлоридами;

• скоротити скидання забруднюючих речовин, у т.ч. нафтопродуктів, завислих речовин.

Рис. 3.3 Технологічна схема очищення стічних вод нафтопереробного заводу

3.2 Очищення стічних вод, що містять іони важких металів

До цього типу відносять промивні стічні води гальванічних виробництв, шахтні стоки, рідкі радіоактивні відходи. Особливістю цих стоків є відносно низька концентрація токсичних компонентів на тлі високого вмісту нейтральних солей. Наприклад, у гальванічних відходах при 500 мг / л хлоридів Na + і Са ^{2 +} міститься 10-50 мг / л одного з іонів Cr3 *, Cu²⁺, Pb ^{2 +}, Zn ^{2 +,} Ni ^{2 +} та ін. У рідких радіоактивних стоках уміст Cs¹³⁷, Co⁶⁰, Sr= або U²³⁷ узагалі не може бути виміряно в масових одиницях. Для таких багатокомпонентних стічних вод ідеальним є технологічний прийом – міцелярно посилена ультрафільтрація. Процес можна проводити за тією ж технологічно схемою (див рис. вище), треба тільки до збірника 3 дозувати ретельно підібраний асоціюючий реагент. Зазвичай процес проходить у періодичному режимі, коли після тривалого етапу накопичення концентрату в збірнику до гранично можливого рівня його відразу весь передають на подальшу переробку – виділення металів або підготування до тривалого зберігання.

Для видалення із стічних вод сполук ртуті, хрому, кадмію, цинку, свинцю, міді, нікелю, миш'яку та інших речовин найбільш поширені реагентні методи очищення, сутність яких полягає в переведенні розчинних у воді речовин у нерозчинні при додаванні різних реагентів з наступним відділенням їх від води у вигляді опадів. Як реагенти для видалення із стічних вод іонів важких металів застосовують гідроксиди кальцію і натрію, карбонат натрію, сульфіди натрію, різні відходи. Найбільш широко використовується гідроксид кальцію. Осадження металів відбувається у вигляді гідроксидів. При обробленні кислих вод оксидом кальцію і гідроксидом натрію іони цинку, міді, нікелю, свинцю, кадмію, кобальту, що містяться в стоках, зв'язуються в важкорозчинні сполуки.

Виділення катіонів Zn²⁺ лугами основане на переведенні їх у важкорозчинний гідроксид цинку.

При дії соди на стічні води, що містять солі цинку, утворюються гідроксокарбонати:

2ZnCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O →4NaCl + CO₂ + (ZnOH₂ )CO₃ ↓.

Очищення стічних вод від міді пов'язано з осадженням її у вигляді гідроксиду або гідроксид-карбонату:

2Cu^{2 +} + 2OН ^- → Cu (OH),

Можливий процес вилучення міді із стічних вод осадженням фероціаніду калію. Цей реагент може бути використаний і для осадження інших іонів важких металів. Очищення стічних вод від нікелю грунтується на виділенні його з розчину у вигляді важкорозчинних сполук.

Катіони свинцю, що знаходяться в розчині, переводять в осад у вигляді однієї з важкорозчинних сполук.

Обробка стічних вод лужними реагентами дозволяє знизити вміст важких металів у розчині до величин, порівнянних з ГДК для водойм санітарно-побутового користування. Більш глибоке очищення від важких металів досягається при обробленні стічних вод сульфідом натрію.

Для очищення води з високим умістом миш'яку застосовують метод хімічного його осадження у вигляді важкорозчинних сполук. Для очищення кисневмісних сполук миш'яку використовують вапняне молоко. Із сильнокислих розчинів миш'як осаджують сульфідом натрію, сірководнем. Очищення сульфідно-лужних стоків від миш'яку проводять сульфатом заліза (залізним купоросом).

Сполуки тривалентного миш'яку перед осадженням окислюють до п'ятивалентного. Як окислювачи використовують хлорне вапно, хлор, пероксид водню, азотну кислоту, озон, піролюзит. Для очищення від солей заліза застосовують аерацію, в процесі якої відбувається окислення двовалентного заліза в тривалентне:

4Fe ⁺ + O +10H O = 4Fe(OH) + 8H ⁺.

При високому вмісті заліза у воді застосовують реагентні методи. Для цієї мети використовують хлор, хлорит кальцію (хлорне вапно), перманганат калію, озон, оксид кальцію (вапно), карбонат натрію (соду). При взаємодії сполук заліза з хлором проходить реакція:

Fe(HCO₃ )₂ + Cl₂ + Ca(HCO₃ )₂ →2Fe(OH)₃ ↓ +CaCl₂ + 6CO₂ ↑.

Видалення з води марганцю може бути досягнуто: обробкою води перманганатом калію; аерацією, поєднаною з вапнуванням; фільтруванням води через марганцевий пісок або марганцевий катіоніт; окисленням озоном, хлором або діоксидом хлору.

Пропонується комплексна система очищення, доочищення та знесолення промивних стічних вод і відпрацьованих технологічних розчинів від усіх процесів хімічної та електрохімічної обробки поверхонь виробів, уключаючи регенерацію відпрацьованих лужних розчинів від процесів травлення алюмінію, хімічного фрезерування й анодування алюмінію.

Система включає:

1. Обробку промивних стічних вод і відпрацьованих нерегенеруючих хромових електролітів гальванохімічним методом.

2. Очищення промивних ціановмісних стічних вод, включаючи регенеруючі ціанисті електроліти, окисленням ціанідів киснем на каталізаторі або озонуванням.

3. Подальше змішання очищених за п.п. 1 і 2 стічних вод з промивними кислотно-лужними, регулювання рН, освітлення, доочищення і знесолювання суміші стічних вод на іонообмінній або мембранній установці, з подальшим використанням 85 – 90% очищених вод у гальванохімічному виробництві.

На стадії гальванохімічого очищення, при сумарному змісті катіонів хрому і важких металів у вихідній воді до 165 мг / л, їх залишкова концентрація становитиме 0.1–0.3 мг / л при повній відсутності хрому (VI). На стадії очищення стічних вод від простих і пов'язаних у комплекси з міддю, цинком і кадмієм ціанідів, концентрація яких в оброблюваній воді не повинна перевищувати 30-40 мг / л, є їх окислення киснем за наявності каталізатора або озонуванням. При сумарному змісті ціанідів у вихідній воді до 40 мг/л, їх залишкова концентрація становитиме менше 0.1 мг/л.

Для опріснення та знесолення стічних вод гальванічних виробництв пропонується іонообмінний спосіб або низьконапірний зворотний осмос, що забезпечує необхідний в оборотних системах водопостачання постійний вихід солей. При загальному солевмісті вихідної води до 3000 мг / л, їх залишковий солевміст становитиме менше 50 – 70 мг / л.

Вода, отримана в результаті очищення стічних вод за запропонованою схемою, з урахуванням додаткової води з водопроводу на поповнення втрат відповідає вимогам ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванічного виробництва та схеми промивань» для категорії 2: рН – 6,5 … 8,5; жорсткість загальна <2,5 мг-екв/дм³; солевміст (сухий залишок) <400 мг/дм³, у т. ч (мг/дм³): сульфати <50, хлориди <35, нітрати <15, фосфати <3,5, сума іонів важких металів <0,3; ГПК <15 мгО/дм³, питома електропровідність 1 × 10^-3 см / м.

Регенерація відпрацьованих лужних розчинів від процесів травлення алюмінію та хімічного фрезерування полягає у кристалізації гідроксиду алюмінію з лужного розчину за наявності «приманки» з наступним поверненням регенерованого лугу в технологічний процес і утилізацією гідроксиду алюмінію або подальшою переробкою його в сульфат чи оксихлорид алюмінію. Запропонована технологія дозволяє знижувати зміст алюмінату натрію в регенерованому розчині з 70 г / л до 20 мг / л.

Рис. 3.4 Принципова схема комплексного очищення стічних вод гальванічних виробництв