Озонирование.

При озонировании окисляются как растворенные, так и взвешенные органические вещества. Так как взвешенные вещества можно удалить более дешёвыми способами (механической очисткой, флотация…) для снижения расхода О₃ озонирование применяют на завершающей стадии очистки СВ. Озон можно получать непосредственно на очистных сооружениях. Среди преимуществ также можно отметить высокую реакционною способность, бактерицидное действие (обеззараживающее) отсутствие в воде остатков озона. Поэтому О₃ является перспективным методом.

Озонирование как метод глубокой очистки биологически очищенных городских сточных вод, несмотря на высокую себестоимость, является универсальным, так как оно позволяет одновременно снизить концентрацию загрязнений по ХПК на 40%, по БПК₅ на 60-70%, содержание взвешенных веществ на 60%, ПАВ на 90%, фенолов на 40%, азота на 20%, канцерогенных веществ на 80%, а также снять окраску вод на 60% с одновременным обеззараживанием воды. Рекомендуемая доза О₃ составляет 10-15 мг/л при времени его контакта с СВ 15 мин.

Совмещение озонирования с процессом удаления взвеси флотацией получило название озонофлотации. Озонофлотатор – аппарат, в который подаётся сточная вода, прошедшая реактор для растворения в ней озоновоздушной смеси. Одновременно в аппарате создаются условия образования мелких пузырьков озоновоздушной смеси, которые увлекают с собой взвесь и окисляют её при подъёме. Взвесь образует на поверхности жидкости флотопену, которая удаляется на обработку. Сбор флотопены с поверхности жидкости на практике осуществить сложно, и это является одним из препятствий для внедрения метода.

Обеззараживание; СВ, содержащие фенолы, циклопентан, тетраэтилсвинец, ПАВы, нефть и др.

Перед подачей на биологическую очистку. Переводит трудноокисляемые в биоразлагаемые в-ва.

ПАВ: например, алкиларилсульфонаты, алкилнафталинсульфонаты.

Скорость при фиксации веществ (при сорбции на С_акт)

H₂S + O₃ → S + Н₂О + О₂

3H₂S + O₃ → 3S + 3Н₂О

Пример озонатора ( для оборотной системы) на фото:

В комплект озонирующей установки (представлена модель «Озон-20ПВ-2Б-С», выпускаемая в период 2005 года) входит:

1 - Генератор озона, 2 - Осушитель воздуха, 3 - Контактно-смесительная камера, 4 - Деструктор озона, 5 - Насос, 6 - Ротаметр, 7 - Эжектор, 8 - Блок управления

Принцип работы станции (рис. внизу справа) основан на растворении озона в воде методом вакуумного эжектирования. Вода из емкости при помощи насоса подается на вход вакуумного эжектора. Вакуумное реле генератора замыкает цепь питания газоразрядного реактора и начинается выработка озона. Озоновоздушная смесь подсасывается эжектором и интенсивно перемешивается с потоком воды, проходящим через эжектор с большой скоростью. В результате вода насыщается мельчайшими пузырьками озоновоздушной смеси, а на поверхности раздела жидкой и газовой фаз начинается массоперенос газообразного озона в воду. Насыщенная озоном вода поступает обратно в емкость через специальные смесительные насадки - турбо-миксеры. ORP-контроллер непрерывно контролирует значение окислительно-восстановительного потенциала в емкости. При достижении заданного верхнего порога значения потенциала по сигналу контроллера насос отключается и поступление озона в воду прекращается. При последующем снижении величины потенциала до нижнего порогового значения потенциала по сигналу контроллера насос включается и процесс озонирования воды возобновляется.Поддержание уровня воды в емкости происходит автоматически.

Рис. - установка с аналогичным принципом работы:

Нейтрализация.

Этот метод позволяет предотвратить коррозию водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушение биохимических процессов в биологических окислителях и водоёмах.

Для нейтрализации кислых сточных вод применяют взаимную нейтрализацию кислых и щелочных сточных вод, обработку известковым молоком. При небольших объёмах кислой воды эффективно фильтрование через фильтрующие материалы (известняк, мел, доломит, магнезит и т.п.). В результате нейтрализации СВ образуются нерастворимые и плохо растворимые соли Са, которые могут отложиться на стенках оборудования. Поэтому необходима периодическая очистка открытых желобов и кратковременная промывка трубопроводов чистой водой.

Автоматические нейтрализационные установки для создания нейтральной среды в промышленных сточных водах/отработанных технологических растворах

Описание принципа работы установки по нейтрализации сточных вод (рис. внизу)

Щелочные и кислые промывные сточные воды или отработанные технологические растворы, собираются в буферную ёмкость. Если растворы сильно загрязнены крупным мусором, то перед буферной ёмкостью устанавливается отстойник для того, чтобы осадить твердые частицы.

Из буферной ёмкости промывные сточные воды/отработанные растворы непрерывно поступают в реактор-нейтрализатор — SPLIT-O-MAT® NOM, с помощью насоса, работа которого регулируется в зависимости от уровня раствора в реакторе. Раствор автоматически нейтрализируется реагентами до необходимого значения pH. Установка оборудована мешалкой, которая позволяет получить эффективное гидродинамическое перемешивание растворов с нейтрализующими реагентами.

Достижение нужного значения pH контролируется автоматически (измерение и регистрация) также установкой SPLIT-O-MAT® NOM. Всякий раз, когда значение pH становится выше или ниже заданных параметров, подающий насос включается в работу.

Нейтрализация щелочных стоков.

В настоящее время приняты более строгие законы по охране окружающей среды, и власти чаще проводят проверки их выполнения, что отражает озабоченность общества этими вопросами.

В связи с этим сточные воды разрешается сбрасывать в канализационные системы только в том случае, если значение pH для них не превышает законодательно установленных значений. Двуокись углерода все шире используется для нейтрализации щелочных сточных вод. При растворении двуокиси углерода в воде образуется угольная кислота. Применение двуокиси углерода обладает многими преимуществами по сравнению с использованием минеральных кислот, при этом предотвращается избыточное накопление таких солей, как хлориды, сульфаты и т.д. Кроме того, благодаря пологой кривой нейтрализации с помощью двуокиси углерода, оказывается практически невозможным избыточное подкисление сточных вод. Двуокись углерода также намного безопаснее в использовании, чем очень едкие кислоты, в связи с этим почти полностью устраняются проблемы с коррозией. На рисунке справа показана передвижная система нейтрализации компании Linde. Щелочные сточные воды образуются в следующих отраслях промышленности:

• Производство напитков (мытье повторно используемых бутылок)

• Молочные заводы, бойни и мясоперерабатывающие заводы

• Хлебобулочная и кондитерская промышленность

• Нанесение гальванических покрытий (обработка поверхности металлов)

• Целлюлозно-бумажная промышленность

• Кожевенная промышленность

• Текстильная промышленность

• Предприятия химической чистки и крашения

• Производство цемента и бетона

• Фотохимическая промышленность и т.д.

• Строительная промышленность

Преимущества нейтрализации сточных вод с использованием CO2:

• Двуокись углерода является компонентом природной воды, а минеральные кислоты – нет

• Не требуется вносить плату за избыточные концентрации солей

• Увеличение срока службы вследствие уменьшения коррозии

• Отсутствие опасности слишком сильного подкисления

• Не требуется много места и не предъявляются высокие требования к персоналу

• Низкие затраты на техническое обслуживание

• Низкие затраты на эксплуатацию

Процесс SOLVOCARB® для впрыскивания двуокиси углерода в воду:

• SOLVOCARB® -B

Двуокись углерода подается через аэрационные шланги с очень маленькими отверстиями

• SOLVOCARB® -D

Двуокись углерода поступает через форсунки со сферическими головками

• SOLVOCARB® -R

Двуокись углерода подается с помощью специальных реакторов.

Процесс SOLVOX® усиливает аэрацию посредством нагнетания в сточные воды чистого кислорода. Это существенно повышает эффективность действия установок очистки сточных вод. Процесс SOLVOX® используется для нагнетания чистого кислорода в баки с активным илом

• SOLVOX®-B (Нагнетание кислорода с использованием перфорированных шлангов)

• SOLVOX®-I (Нагнетание кислорода с использованием систем форсунок)

• SOLVOX®-R (Нагнетание кислорода с использованием реакторов)

На фото - форсунка SOLVOX®-I:

Таким образом нейтрализацию можно разделить на 3 основных способа:

• Взаимная нейтрализация щелочных и кислых сточных вод

• Реагентная очистка

• Нейтрализация кислыми газами (CO_{2 ,} NO₂)

В условиях НПЗ могут быть взаимно нейтрализованы сточные воды, содержащие кислоту и щёлочь. Позволяет предотвратить коррозию водоотводящих сетей и очистных сооружений.

Обработка р-ром Ca(OH)₂

2CH₃(CH)_xCOOH+ Ca(OH)₂ = (CH₃(CH)_xCOO)₂Ca+2H₂O

Фильтрующие материалы: CaCO₃ известняк, доломит

CaCO₃ ^. MgCO₃ , MgCO₃ магнезит, алюмосиликаты, бетонитовые глины, цеолиты и др.

также бруситовая руда Mg(OH)₂

для нейтрализации кислых СВ, удаления тяжёлых Ме

схема блока реагентной нейтрализации на предприятиях гальванического производства:

Восстановление.

Данный метод используется для очистки СВ от тяжёлых металлов (катионов, которые токсичней, чем комплексные формы и гидратированные ионы).

Полноценное извлечение ионов тяжёлых металлов из сточных вод и отработанных технологических растворов объясняется не только необходимостью защиты ОС, но и ценностью самих металлов.

Технологическая схема очистки хромсодержащих сточных вод приведена на рис. 2.1(в дополнительны материалах). Очистка хромсодержащих стоков осуществляется в две ступени. Хромсодержащие сточные воды самотеком поступают на усреднитель У, откуда насосами подаются в реакторы Р1 и Р2, установленные на первом этаже станции. Первая ступень – восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного бисульфитом аммония (при добавлении серной кислоты) в кислой среде при рН= 2.5:

4CrO₃ + 6NH₄HSO₃ + 3H₂O = 2Cr₂(SO₄)₃ + 3(NH₄)₂ SO₄ + 6H₂O

Процесс автоматизирован: при наполнении бака и подаче сжатого воздуха, по сигналу датчика рН-метра (в настоящее время рН измеряется вручную) открывается вентиль подачи кислоты. При рН=2.5 вентиль закрывается. По сигналу датчика, сигнализирующего наличие хрома (VI) в баке, открывается вентиль подачи бисульфита аммония. Реакция идет при перемешивании (мешалкой), цикл составляет 45 мин. При концентрации хрома (VI) в баке равной 0.1 мг/л, вентиль закрывается и сток со станции очистки самотеком поступает в приемную камеру насосной станции, где происходит предварительное его смешение с кисло-щелочными стоками.

Вторая ступень – перевод ионов трехвалентного хрома в гидроксид хрома с последующим его осаждением. Из реакторов сточная вода поступает в камеру реакции и смешения К, куда после смешения с кисло-щелочными и циансодержащими сточными водами и 15-ти минутного перемешивания воздухом подается известковое молоко (при рН стока не меньше 8.5):

Cr  ₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ = 2Cr(OH)₃ + 3CaSО₄

Обезвреженные сточные воды из камеры смешения и реакциии самотеком поступают в отстойник О, куда для ускорения осаждения подается 0.1% раствор полиакриламида. После часового отстаивания вода поступают в горколлектор на доочистку, а осадок через донные клапаны насосом подается в шламоуплотнитель Ш. Шлам со шламоуплотнителя подается на фильтр-пресс ФП. Фильтрация идет до тех пор, пока не перестанет идти фильтрат, который подается обратно в камеру смешения и реакции. Отфильтрованный осадок легко отделяется от фильтроткани отдувкой воздухом и выгружается машинистами в поддоны, а затем увозят автопогрузчиком (см. рис. 2.1.) [69,70]. Количество шлама около 7 - 8 т/сут. Состав основного оборудования для очистки сточных вод станции нейтрализации площадки «А» приведен в табл. 2.2. Показатели очистки хромсодержащих сточных вод приведены в табл. 2.3:

Таблица 2.3.

Показатели очистки хромсодержащих сточных вод по

технологической схеме (рис 2.1).

Наименование	Единицы	До очистки	После очистки	ПДК	Степень очистки,%
pH	-	2.0	8.0
Сухой остаток	мг/л	820.5	70.9	1000	91.4
Цианиды	мг/л	0.2	0 .00005	0.28	98.9
Хром (VI)	мг/л	94.2	0.00008	0.14	98.9
Хром (III)	мг/л	16.3	0.32	0.5	98.0
Железо	мг/л	0.3	0.2	0.736	50.0
Цинк	мг/л	175.5	0.45	0.079	98.7
Медь	мг/л	8.5	0.21	0.05	97.5
Никель	мг/л	5.7	0.086	0.09	98.5
Кадмий	мг/л	не обн.	-	0.021	-
Нефтепродукты	мг/л	1.0	1.0	0.69	0