3.2. Системы локальной очистки промывных вод после различных стадий процессов химико-фотографической обработки

Анализ тенденций и перспектив развития технологий обезвреживания жидких отходов и локальной очистки производственных сточных вод позволяет из химических методов очистки выделить методы реагентного осаждения и окисления как наиболее простые, доступные и позволяющие решать задачу обезвреживания стоков от отдельных токсичных компонентов, либо от какой-либо группы такого рода компонентов (например, от веществ-восстановителей).

В качестве примера рассмотрим несколько технологических схем очистных установок.

Установка для снижения окисляемости стоков с использованием пероксида водорода

На основании проведенных исследований нами была разработана достаточно простая и доступная технологическая схема установки реагентного окисления с использованием пергидроля. Принцип ее действия следующий. Тиосульфатосодержащий или другой отработанный раствор, в котором необходимо снизить ХПК, поступает в бак-сборник, откуда насосом-дозатором подается в бак-реактор, снабженный мешалкой. В этот же бак насосами- дозаторами подаются реагенты - пероксид водорода и щелочь (гидроксид натрия). Рекомендуется использовать в качестве окислителя товарный пергидроль (30%-й раствор пероксида водорода), что исключает необходимость приготовления этого раствора, а также раствор щелочи, содержащий 10% гидроксида натрия. Рекомендуемая доза реагентов при этом составляет: 1,6 дм³ пергидроля на 1 кг тиосульфата натрия (в расчете на кристаллический продукт) и 2,5-3,0 дм³ раствора щелочи. Периодически осуществляется отбор проб на выходе из бака-реактора. В отобранных пробах контролируется остаточный тиосульфат натрия и величина pH, которая должна поддерживаться на уровне 7,00,5.

При необходимости производят корректировку доз реагентов. Управление режимом работы установки может проводиться автоматически. Для этого на выходе бака-реактора устанавливается pH-метр проточного типа, связанный с двухпозиционным регулятором, обеспечивающим отключение дозатора щелочного раствора при достижении величины pH=7.5 и включение его при pH=6,5. Схема установки представлена на рис.3.1.

Установка надежна в эксплуатации, проста и достаточно эффективна. Она не требует значительных энергозатрат и капиталовложений и может быть смонтирована практически на

Рис 3.1. Технологическая схема процесса окисления тиосульфатосодержащих производственных вод пероксидом водорода: БС- бак-сборник производственной воды; БР- бак реактор; НД1-НД3- насосы-дозаторы для подачи производственной воды и растворов реагентов соответственно; БН1 и БН2- баки напорные для растворов реагентов; П- pH-метр проточного типа.

любом предприятии, обрабатывающем кинофотоматериалы. Основными недостатками являются высокий расход дорогостоящего окислителя, а также невозможность повторного использования очищенной воды и продуктов реакции окисления (в основном сульфата натрия), которые сбрасываются со сточными водами. Экономические показатели рассмотренной схемы могут быть значительно улучшены в случае замены товарного пергидроля промышленными отходами других производств, содержащими пероксид водорода.

При проектировании конкретной очистной установки производится расчет объема бака-реактора, а также доз растворов окислителя и щелочи. В реакторе необходимо постоянно контролировать величину рН, желательно использовать автоматическую схему дозирования, при которой дозатор включается или выключается в зависимости от величины рН.

Установка для снижения окисляемости стоков методом жидкофазного окисления

Принцип действия установки для осуществления процесса жидкофазного окисления показан на рис.3.2. Содержащая восстановители (например, тиосульфат и сульфит натрия) производственная вода из бака-сборника плунжерным насосом подается под давлением в теплообменник, где она предварительно подогревается отходящей очищенной водой, а затем проходит теплообменник, в котором происходит ее дальнейший нагрев отходящими горячими газами и парами. Затем жидкость поступает в окислительную колонну, обогреваемую греющим паром или электронагревателями. В эту же колонну подается сжатый воздух от компрессора и пергидроль насосом-дозатором.

Пероксид водорода вводят в количестве 0,1 кг на 1 кг тиосульфата натрия, а воздух подают в объеме, обеспечивающем приблизительно 1,5 избытка по отношению к стехиометрическому. Окислительная колонна предварительно заполняется гранулированным активированным углем, предпочтительно марки БАУ, который выполняет функцию катализатора процесса окисления. Добавка активированного угля составляет 0,05 кг/дм³ рабочего объема реактора. Процесс ведется при температуре 150С и давлении 0,8-1,2 МПа (8-12 атм.). Для повышения эффективности процесса окисления могут также использоваться добавки щелочи. При данном методе очистки с применением добавок пероксида водорода удается снизить энергозатраты на процесс жидкофазного окисления в 2-3 раза. Разработанный процесс защищен авторским свидетельством.

Для разработки конкретной очистной установки следует подобрать реактор жидкофазного окисления необходимого объема и геометрии, рассчитав высоту слоя каталитической загрузки, обеспечивающую наибольшую эффективность протекания каталитической реакции.

Рис. 3.2. Технологическая схема установки жидкофазного окисления тиосульфатосодержащих вод кислородом воздуха с добавкой пероксида водорода: БС- бак-сборник производственной воды; Н- насос для подачи воды в колонну; Т1, Т2- теплообменники; КО- окислительная колонка; К- компрессор; Б- бак для пергидроля; НД- насос-дозатор для подачи пергидроля; С- сепаратор; Р- ресивер; ДТ и ДД- датчики температуры и манометры соответственно; ВН - вентили.

Установка реагентного осаждения гексацианоферратов из промывных вод после отбеливания

Разработана технологическая схема установки очистки сточных вод от гексацианоферрат-ионов, работающей на принципе реагентного осаждения, включающая:

• систему подачи промывной (технологической) воды;

• баки составления растворов реагентов;

• систему подачи реагентов в обрабатываемую воду;

• узел отделения осадка.

Система подачи промывной воды предназначена для стабилизации расхода этой воды при ее подаче в проявочную машину, благодаря чему удается поддерживать постоянную концентрацию гексацианоферратов. Для этой цели предназначены жидкостные редукторы, а для контроля расхода воды – ротаметры поплавкового типа. Для предотвращения снижения содержания гексацианоферратов в воде, поступающей на очистную установку, в случае остановки проявочной машины предусмотрена блокировка подачи промывной воды, осуществляемая с помощью магнитных клапанов.

Для составления растворов реагентов используются два бака: в одном готовится раствор, содержащий сернокислое закисное железо (осадитель) и сернокислый алюминий (коагулянт), а во втором – раствор соды (нейтрализатор). Эти же баки могут быть использованы в качестве напорных в системе подачи реагентов.

Для проведения химической реакции используется реактор-смеситель, в который непрерывно поступает обрабатываемая вода с проявочных машин и через дозаторы – растворы реагентов. На линии подачи этих растворов перед дозаторами также установлены магнитные клапаны, блокирующие их поступление в реактор при остановке проявочной машины. Кроме этого реактор-смеситель оборудован автоматическим регулятором уровня, периодически включающим и выключающим центробежный насос, подающий образовавшуюся суспензию в узел отделения осадка.

Узел отделения осадка состоит из напорных баков, снабженных верхним переливом и обеспечивающих напор не менее 3…5 м водяного столба, и разделителя, в качестве которого может быть использован тарельчатый сепаратор непрерывного действия с автоматической периодической выгрузкой осадка.

На основании данной принципиальной схемы была разработана установка с годовой производительностью до 40 тыс.м³, внедренная в производство на Ленинградской кинокопировальной фабрике.

В качестве примера приведем схему технологического расчета, на основании которого и была разработана данная промышленная очистная установка.

Исходные данные для расчета следующие:

• объем образующегося на предприятии стока, подлежащего очистке V, л/ч;

• среднее содержание гексацианоферратов в стоке С_ГЦФ, мг/л;

• рекомендованный состав растворов реагентов №1 и №2 С_i ^1,2, г/л и их удельный расход q_А^1,2, л/л или q_B^1,2, л/кг;

• время пребывания реагирующей смеси в баке-реакторе – не менее 5 мин;

• данные о фракционном составе образующегося осадка при оптимальных условиях осаждения;

• объем напорных баков должен быть достаточным для непрерывной работы разделителя в течение по крайней мере 2 ч.

Нами была использована следующая схема расчета:

1. Расчет доз растворов реагентов № 1 и № 2:

Q^1,2 = q_A^1,2*V, л/ч или Q^1,2 = q_B^1,2*V*C_ГЦФ*10^-6, л/ч.

2. Расчет объемов бака-реактора V_БР и напорных баков V_Н:

V_БР = V/12000 и V_Н = V/500, м³.

3. Расчет сепаратора, подобранного по каталогу по производительности и предусматривающего возможность автоматической выгрузки осадка – типа ОДВ, с целью уточнения потенциальной эффективности разделения с учетом данных о фракционном составе осадка.

П

d _ч.кр=2{[kTln(V_c/V_д)]/[(2/3)(_д-_с)r]}^0,5,

редельный диаметр частиц, выделяемых в центрифуге в осадок, определяется по формуле [4, 5]:

где k - постоянная Больцмана; Т-температура, К; V_с, V_д - объем жидкой и твердой фазы в суспензии, соответственно; _д, _с – плотность твердых частиц и жидкости соответственно;  - угловая скорость вращения; r – радиус ротора центрифуги.

При этом необходимо учитывать, что данная зависимость получена для монодисперсных шарообразных частиц при условии, что они не взаимодействуют друг с другом.