Некоторые аспекты водоснабжения и охраны гидросферы от загрязнения (по опыту научно-инженерного центра «Потенциал-2») Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК (470.23-25):613

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОХРАНЫ ГИДРОСФЕРЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ (ПО ОПЫТУ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНОГО

ЦЕНТРА «ПОТЕНЦИАЛ-2»). Часть 2: Охрана гидросферы от загрязнения

В.Н. Анопольский, Г.Н. Фельдштейн, Е.Г. Фельдштейн

Научно-инженерный центр «ПОТЕНЦИАЛ-2», Санкт-Петербург

Эл почта: info@ptl2.ru Статья получена редакцией 01.04.2010, принята к печати 26.05.2010

Приведена обобщенная классификация процессов очистки производственных сточных вод в пять групп с учетом технологического назначения процессов и подгруппы в зависимости от фазово-дисперсного состояния компонентов сточных вод. В качестве примера практического использования данной классификации подробно рассмотрены рекомендуемые к применению технологические схемы очистки некоторых категорий производственных сточных вод, а также поверхностных и хозяйственно-бытовых стоков. Ключевые слова: очистка воды, очистка сточных вод, очистка промышленных сточных вод, классификация

PROBLEMS OF WATER SUPPLY AND OF HYDROSPHERE PROTECTION FROM POLLUTION AS RELATED TO THE EXPERIENCE OF THE R&D CENTER "POTENTIAL-2" IN TACKLING THEREOF Part 2: Hydrosphere protection from pollution

V.N. Anopolsky, G.N. Feldstein, and E.G. Feldstein

Potential-2 R&D Center, Saint-Petersburg, Russia

E-mail: info@ptl2.ru

A general classification of industrial waste water treatment processes is suggested to include 5 groups based on the technological objective of the processes, each group including subgroups based on the phase dispersion conditions of waste water components. The classification is exemplified with thoroughly discussed technological regimens of treating of some categories of industrial waste waters and, also, surface and household sewages.

Keywords: water treatment, sewage treatment, industrial sewage treatment, classification.

Гидросфера Земли обеспечивает самые разнооб- цепцию группирования примесей по фазово-диспер-разные потребности человечества в воде, в том числе сному состоянию применительно к сточным водам питьевые, и является основным приемником большей промышленных предприятий, установили новые и части жидких отходов деятельности человека. Вследс- уточнили известные закономерности процессов окис-твие этого повсеместно наблюдается постепенная ления, восстановления, коагуляции и газообразования деградация источников водоснабжения, связанная с при химической и электрохимической обработке при-их антропогенным и, в частности, техногенным за- родных и сточных вод, а также при разделении фаз от-грязнением. стаиванием, флотацией и фильтрованием.

Авторы данной публикации длительное время раз- На базе собственных теоретических и экспери-рабатывают вопросы рационального использования и ментальных исследований авторы разработали ори-охраны водных ресурсов от негативного воздействия гинальные технологии электрохимической, физико-неприродных факторов в рамках инновационной про- химической, гидромеханической, флотационной и граммы, выполняемой научно-инженерным центром комбинированной очистки сточных вод, научно обос-«Потенциал-2» (Санкт-Петербург). В частности, на новали условия создания систем комплексной очистки базе исследований по формированию качества питье- сточных вод промышленных предприятий и систем ра-вых вод предложены эффективные децентрализован- ционального использования очищенной воды в водном ные системы снабжения потребителей питьевой водой, хозяйстве, в том числе локальных и централизованных соответствующей действующим санитарным нормам и водооборотных систем.

правилам. Этой теме посвящена первая часть данной В результате выполненных исследований авторы статьи, опубликованная ранее [4]. предложили эффективные технологические схемы

Для решения практических задач очистки сточных очистки сточных вод, позволяющие на современном вод на основе современных достижений химии и тех- уровне решить целый ряд проблем охраны гидросфе-

нологии воды авторы дополнили классическую кон- ры от загрязнения. В их число входят:

■._

336 Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера», 2010, т.2, №3

регенерация элюатов Ка-катионитовых фильтров; локальная, централизованная или комбинированная очистка хромсодержащих, кислотно-щелочных, циансодержащих сточных вод гальванических и окрасочных производств, а также производств печатных плат;

очистка отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих растворов, маслоэмульсион-ных стоков;

очистка сточных вод окрасочных камер; очистка сточных вод от мойки автотранспорта и других транспортных средств; очистка дождевых и талых вод;

очистка хозяйственно-бытовых стоков и смеси их с производственными сточными водами для объектов с малым водоотведением;

очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности;

очистка сточных вод предприятий железнодорожного и автомобильного транспорта; предварительная и глубокая очистка сточных вод от взвешенных веществ, нефтепродуктов, масел, жиров, поверхностно-активных веществ, органических соединений, тяжелых металлов и других примесей;

очистка, обезвреживание, утилизация или регенерация элюатов ионообменных фильтров, концентратов обратноосмотических установок, отработанных технологических растворов и электролитов.

Во всех технологических схемах применяется комбинированная физико-химическая очистка, включающая электрохимическую или химическую обработку, разделение фаз отстаиванием или флотацией и фильтрованием на завершающей стадии. При необходимости технологические схемы дополняются блоками, обеспечивающими биологическое окисление или восстановление примесей, адсорбцию остаточных органических соединений, обес-соливание и обеззараживание очищенной воды.

Для практического применения разработанных технологических схем создано оригинальное оборудование - блочно-модульные водоочистные комплексы (установки). В конструкциях комплексов применен принцип гидравлической увязки модулей, каждый из которых обеспечивает заданный индивидуальный процесс водоочистки. Совокупность всех процессов дает в результате очищенную воду требуемого качества.

2. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1. Общая характеристика сточных вод предприятий

В зависимости от источников образования и концентрации и состава примесей сточные воды предприятий подразделяются на четыре вида (табл. 2.1) - производственные, поверхностные, хозяйственно-бытовые и дренажные (см.: [45]).

Общая характеристика сточных вод предприятий

Табл. 2.1.

Вид сточных вод Категория сточных вод Источники образования

1 2 3

Условно-чистые 1. Системы охлаждения 2. Конденсаты чистые 3.Гидротранспорт

Производственные Малозагрязненные 1. Промывка и ополаскивание продукции 2. Обезвоживание продукции и сырья 3. Конденсаты технологических процессов 4. Очистка твердых и газообразных отходов 5. Мойка оборудования и транспорта 6. Мойка производственных помещений

Сильнозагрязненные 1. Слив отработанных растворов, маточников и кубовых остатков 2. Установки водоподготовки (элюаты) и очистки стоков (жидкие отходы)

Поверхностные сточ- Талые 1. Территория предприятия 2. Крыши административных и производственных зданий, зданий предприятий сферы услуг

ные воды Дождевые То же

Поливочные Мойка территории предприятия

Хозяйственно-бытовые сточные воды - 1. Санузлы административных и производственных зданий, зданий предприятий сферы услуг 2. Душевые 3. Пищевые блоки 4. Прачечные

Дренажные - 1. Водопонижение на промплощадках 2. Площадки складирования твердых промышленных отходов 3. Полигоны твердых бытовых отходов

337

Наибольшие проблемы на предприятиях, как правило, возникают с производственными сточными водами вследствие специфики их состава, зависящего как от технологии производства, так и от индивидуальных для каждого предприятия факторов формирования качества стоков.

Для выделения того или иного характерного показателя производственные сточные воды обычно подразделяют следующим образом (см.: [28]):

- по характеру загрязненности - а) содержащие механические примеси; б) содержащие химические примеси; в) содержащие органические вещества; г) смешанные;

- по наименованию основного загрязнителя - а) не-фтесодержащие; б) хромовые (хромсодержащие); в) вискозные; г) фенольные; д) окрашенные и т.п.;

- по активной реакции среды (рН) - а) нейтральные - рН 6,5-8,5; б) кислые - рН до 6,5 (слабокислые -рН 4,5-6,5; среднекислые - рН 2,5-4,5; сильнокислые - рН менее 2,5); в) щелочные - рН более 8,5 (слабощелочные - рН 8,5-10,5; среднещелочные -рН 10,5-12,5; сильнощелочные - рН более 12,5);

- по агрессивности - а) агрессивные; б) неагрессивные;

- по отношению к биохимическому окислению - а) поддающиеся биологической очистке; б) не поддающиеся биологической очистке.

Кроме того, производственные сточные воды могут содержать или не содержать ядовитые примеси, летучие компоненты, комплексные соединения, ценные и благородные металлы, что непременно должно учитываться при выборе системы водоотведения и схемы очистки стоков.

Условно-чистые производственные сточные воды используются, как правило, в оборотных системах водоснабжения, или после простейшей очистки они направляются на повторное применение.

Мало- и сильнозагрязненные производственные стоки перед отводом в системы общезаводской и городской (поселковой) канализации или перед сбросом непосредственно в водоем должны подвергаться очистке, если состав сточных вод и концентрация загрязняющих веществ в них не соответствуют установленным нормам.

К малозагрязненным производственным сточным водам можно условно отнести те, при очистке которых образуется не более 20-30% твердых или жидких отходов. При этом концентрация примесей в малозагряз-ненных стоках не превышает, как правило, 1,0 г/л, а расход их на большинстве предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг составляет от 0,1 до 10000 м3 в сутки. Вместе с тем, на некоторых крупных предприятиях, например металлургических, в сутки образуется несколько десятков тысяч кубических метров малоза-грязненных сточных вод.

Для всех производств, особенно малых, характерной является значительная неравномерность отвода производственных сточных вод на очистку по часам суток и сменам. На мелких предприятиях технологический процесс осуществляется преимущественно в одну или две смены и полностью прекращается в выходные дни, в связи с чем нагрузка на очистные сооружения изменяется в более широких пределах при сравнении с крупными и непрерывными производствами. Для регулирования режимов отвода сточных вод и их очистки, которая в подавляющем числе случаев производится

равномерно, а также для выравнивания концентрации загрязняющих веществ на очистных сооружениях устраиваются усреднители-накопители. Объем их, как правило, рассчитывается на среднечасовой приток производственных стоков в течение 2-6 часов.

Еще более высокая степень неравномерности сброса присуща сильнозагрязненным стокам. Залповые сливы этих стоков осуществляются по сменным, суточным, недельным, декадным, месячным, квартальным или годовым графикам. Поэтому на очистных сооружениях обычно предусматриваются накопители на полный объем сброса, что позволяет производить в последующем равномерную очистку сильнозагрязненных сточных вод или дозировать их малыми порциями в малоза-грязненный сток для совместной очистки.

Расходы производственных сточных вод определяются на основании технологических данных. При этом вначале определяется количество стоков от каждой технологической операции, затем от технологической линии, цеха и предприятия в целом.

Предварительные расчеты расходов принято производить по удельным количествам сточных вод на единицу сырья или готовой продукции. Эти данные для некоторых предприятий, а также типичные концентрации в сточных водах загрязняющих веществ, приведены в справочной литературе (см.: [25]).

Аналогично производственным сточным водам, повышенную экологическую опасность для окружающей среды представляют поверхностные сточные воды, отводимые с территорий предприятий. Состав и концентрация загрязняющих веществ в этих стоках зависят от номенклатуры выпускаемой продукции; от санитарного состояния промышленной площадки и степени ее благоустройства; от наличия на территории водосборного бассейна незащищенных от атмосферных осадков хранилищ сырья, твердого топлива и промышленных отходов, а также от культуры производства, эффективности и надежности работы систем защиты воздуха от загрязнения, технического состояния промышленного оборудования, внутризаводского транспорта и систем водоотведения. В поверхностные сточные воды поступают загрязняющие вещества, выносимые из производственных цехов обслуживающими их транспортными средствами, на одежде и обуви работников, а также через вентиляционные системы предприятий. Поэтому, наряду с традиционными примесями поверхностного стока, к которым относятся механические частицы и нефтепродукты, в дождевых и талых водах с промышленных площадок могут присутствовать также тяжелые металлы, специфические органические соединения и другие техногенные загрязняющие вещества. Ориентировочные концентрации примесей в поверхностном стоке предприятий принимаются обычно по рекомендациям ФГУП «НИИ ВОДГЕО» (см.: [32]).

Объемы дождевых и талых вод, подлежащих очистке, зависят от общей площади стока, климатического района, в котором расположено предприятие, а также от доли площадей стока с разными видами покрытий.

Расчетный объем поливомоечных вод определяется количеством моек территории предприятия в течение суток, площадью твердых покрытий, которые подвергаются периодической мойке, а также удельным расходом воды на одну мойку.

Кроме производственных и поверхностных сточных вод, практически на каждом предприятии, обо-

338

Л

рудованном внутренним водопроводом, образуются хозяйственно-бытовые стоки. Эти стоки могут сбрасываться в общезаводскую систему водоотве-дения, например, на предприятиях пищевой промышленности, либо отводиться по самостоятельной системе в городской коллектор или на локальные очистные сооружения.

Расчетный расход хозяйственно-бытовых сточных вод зависит от характера производства, количества работающих, климатического района, в котором расположено предприятие, режима его работы и других факторов. В табл. 2.2 приведены формулы для расчета среднесуточного, максимального суточного и часового расходов хозяйственно-бытовых сточных вод на предприятии. При этом удельные расходы воды приняты по действующим нормам (СНиП 2.04.03-85, с изм. 1986).

По составу и концентрации загрязняющих веществ хозяйственно-бытовые сточные воды предприятий в целом практически не отличаются от аналогичных стоков населенных пунктов. Однако в них могут присутствовать некоторые специфические примеси, поступающие в систему водоотведения от заводских лабораторий, душевых и прачечных, производящих стирку рабочей одежды. Кроме того, в сточные воды попадают вещества, применяющиеся для дезинфекции санузлов и других помещений. Значительное содержание сильных окислителей нередко негативно влияет на процесс биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на локальных очистных сооружениях. Следует также отметить, что в последнее время на предприятиях предусматриваются участки для предварительной очистки стоков заводских прачечных перед их сбросом в систему водоотведения. Это спо-

собствует повышению эффективности работы сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод предприятия.

На современных предприятиях, расположенных на территориях с высоким уровнем грунтовых вод, а также имеющих собственные площадки для складирования твердых промышленных и бытовых отходов, образуются дренажные воды с концентрацией загрязняющих веществ, превышающей, как правило, допустимые показатели. Поэтому дренажные воды подлежат очистке либо на локальных сооружениях, либо совместно с производственными, поверхностными или хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Таким образом, все четыре вида сточных вод, образующихся на предприятиях, требуют глубокой очистки, если производится сброс их в водоем. В случае отвода сточных вод предприятия в городскую канализацию предусматривается, как правило, очистка только производственных сточных вод, содержащих загрязняющие ингредиенты в количествах превышающих допустимые концентрации.

2.2. Классификация процессов очистки производственных сточных вод

2.2.1 Характеристика примесей производственных сточных вод

Одной из наиболее важных и сложных проблем в современной технологии очистки сточных вод является выбор наиболее эффективных и, одновременно, экономичных процессов, которые в совокупности позволяют получить очищенную воду требуемого качества. В настоящее время с высокой степенью достоверности можно утверждать, что в подавляющем числе случаев этот выбор зависит от расхода стоков, а также концентрации, свойств и состояния содержащихся в них загрязняющих веществ.

Табл. 2.2.

Формулы для расчета расходов хозяйственно-бытовых сточных вод на предприятии

Источник образования хозяйственно-бытовых сточных вод на предприятии Расчетные формулы

Средний суточный расход, м3/сут. Максимальный суточный расход, м3/сут. Максимальный часовой расход, м3/ч Обозначения

1 2 3 4 5

Цехи с тепловыделением более 84 кДж на 1 м3/ч и остальные (45^ + 25Ы 2)/1000 (14,Щ, + 9,4Ы4)/1000 N и N - максимальное число работающих в горячих цехах и в остальных цехах; N и N - максимальная часовая пропускная способность санузлов в горячих и в остальных цехах;

Душевые в бытовых помещениях 0,5(п + п2 + п3) 60 • 0,5птах / 45

Столовая на территории предприятия 12р,/1000 12Ртх /1000 12Ртах и /1000 П, п2, п3 - число душевых сеток, работающих в 1, 2 и 3 смену; птах - то же, работающих в макси-

Административное здание 12Ы5 /1000 16Ы5 /1000 4Ы6 /1000 мальную смену; Р,, Ртах, Ртахи - среднее суточное, максимальное суточное и часовое

Прачечная механизированная немеханизированная 75т, /1000 40т, /1000 75ттах /1000 40тт,х /1000 75ттах.и /1000 40ттах.и /1000 число блюд; N и Ы9 - число работающих в административном здании и лаборатории; N - максимальная часовая пропускная способность санузлов административного здания; N - число обслуживаемых больных; N - максимальная часовая пропускная способность поликлиники; - максимальное число одновременно работающих в лаборатории; т,, ттах, ттахи - средняя суточная, максимальная суточная и часовая производительность прачечной, кг

Поликлиника или амбулатория на предприятии 13#7 /1000 15#7 /1000 1,6#8 /1000

Лаборатория на территории предприятия: химическая биологическая физическая 460М, /1000 310М, /1000 125М, /1000 570М, /1000 370М, /1000 155М, /1000 55,6#10 /1000 32#10 /1000 12,9Л^10 /1000

339

Как известно, сточные воды, в первую очередь производственные, являются многокомпонентными и многофазными, т.е. содержащими примеси, имеющие различную природу, дисперсное и фазовое состояние и обладающие индивидуальными структурно-механическими, физическими, химическими и биологическими свойствами. Как правило, производственные сточные воды содержат механические и эмульгированные примеси, а также органические и неорганические растворенные загрязняющие вещества. При этом, в зависимости от источника образования сточных вод, в них преобладают те или иные загрязнения, придающие стокам уникальные свойства. Кроме того, на разных предприятиях даже одного профиля объективно существуют свои технологические особенности, а в процессе производства возникают всевозможные трудно учитываемые субъективные факторы, влияющие в той или иной степени на формирование качества производственных стоков. В результате этого на каждом конкретном предприятии образуются сточные воды с индивидуальными качественными и количественными показателями загрязненности.

Вместе с тем, несмотря на необходимость индивидуального подхода к производственным сточным водам, можно выделить несколько общих групп загрязняющих веществ, которые, имея свои отличительные особенности, обладают также некоторыми важными с точки зрения водоочистки одинаковыми свойствами.

В основу обобщенной характеристики загрязнений производственных сточных вод может быть положена классификация примесей воды по их фазово-дис-персному состоянию. Известные и повсеместно признанные такие классификации примесей Р. Фрейера и акад. Л.А. Кульского были разработаны применительно к природным водам (см. табл. 1.2 и 1.3 в [4]).

Обе классификации лишь ограниченно могут быть применены для группирования загрязняющих веществ производственных сточных вод, так как они не в полной мере учитывают особенности состава этих стоков. Последние, как правило, по сравнению с природными и бытовыми сточными водами характеризуются значительно большим разнообразием содержащихся примесей. Эти особенности были учтены при разработке

адаптированной к производственным сточным водам классификации примесей по их фазово-дисперсному состоянию (табл. 2.3). Без претензии на полное обобщение всего многообразия производственных сточных вод в данной классификации, тем не менее, учтены основные загрязняющие компоненты этих стоков, их фазово-дисперсное состояние и состояние промежуточных продуктов превращения примесей. К этим компонентам относятся механические твердые частицы, нефте- и маслопродукты, жиры, металлы, поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также широкий спектр разнообразных органических соединений. Следует также иметь в виду, что нередко загрязняющие вещества, находящиеся в производственных стоках, взаимодействуют между собой с образованием агрегатов или комплексов из разнородных примесей. Кроме того, окончательное формирование качественного состава этих сточных вод, как правило, сопровождается химическими реакциями окисления-восстановления, замещения или присоединения между неорганическими и органическими ингредиентами. Поэтому, как следствие, на очистные сооружения поступают сточные воды, состав которых может существенно отличаться от начального или принятого по аналогии. Однако в любом случае примеси в сточных водах будут находиться либо в нерастворенном, либо в растворенном состоянии.

В приведенной классификации особо следует выделить мицеллообразующие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Их особенность состоит в том, что ПАВ до критической концентрации мицеллообразова-ния находятся в воде в растворенном виде и ведут себя подобно другим органическим соединениям. Вместе с тем, размеры мицелл, образующихся при значительных концентрациях ПАВ, сравнимы с размерами коллоидных частиц, что дает возможность отнести их ко второй группе примесей. Кроме того, к нерастворимым примесям мицеллы ПАВ позволяет отнести то, что они в воде образуют «псевдофазу», т.е. гетерогенную систему.

Во вторую группу включены также высокодисперсные примеси, которые имеют размеры больше крупности коллоидных частиц, но не обладают достаточной тяжестью для самостоятельного отделения от воды.

Классификация примесей производственных сточных вод по их фазово-дисперсному состоянию

Табл. 2.3.

Нерастворенные примеси

Растворенные примеси

Грубодисперсные примеси

Высокодисперсные и коллоидные примеси

Молекулярные примеси

Ионные примеси

1. Неэмульгированные органические жидкости

2. Пузырьки газов

3. Гидроксиды металлов

4. Механические твердые частицы

5. Грубоэмульгированные масла, жиры, нефтепродукты

6. Продукты процесса коагуляции и флокуляции

1. Мицеллы поверхностно-активных веществ

2. Коллоидные дисперсии кремниевой кислоты

3. Высокодисперсные металлы, сульфиды, оксиды, фосфаты, карбонаты

4. Тонкоэмульгированные масла, жиры, нефтепродукты

5. Промежуточные продукты процесса кристаллизации

1. Органические высокомолекулярные соединения

2. Органические низкомолекулярные соединения

3. Растворенные газы

4. Промежуточные продукты процесса моляризации

5. Промежуточные продукты процесса гидролиза

1. Свободные ионы

2. Комплексные соединения с лигандами:

- неорганическими

(фторидными, аммиакатными, цианистыми и др.)

- низкомолекулярными

органическими (ЭДТА, мочевина, органические кислоты и др.)

- высокомолекулярными

органическими

3. Ассоциаты ионов

340

Классификация примесей производственных сточных вод по их фазово-дисперсному состоянию позволяет при разработке технологических схем очистки стоков абстрагироваться от конкретного вида загрязняющих веществ, относя их к одной из четырех групп и применяя те процессы водоочистки, которые наиболее эффективны для данной группы примесей.

2.2.2. Общие принципы классификации процессов очистки производственных сточных вод

В настоящее время для очистки производственных сточных вод предложено более 50 различных технологических процессов, хотя не все из них нашли применение на практике.

Многие ученые и специалисты неоднократно предпринимали попытки классификации существующих процессов (методов) очистки сточных вод. Наиболее известна классификация, в соответствии с которой они подразделяются на методы механической, химической, физико-химической и биологической очистки (см.: [49]). Иногда в отдельную группу выделяются термические методы очистки (см.: [28]).

К механическим методам очистки отнесены: процеживание, отстаивание, фильтрование и разделение в поле центробежных сил (см.: [13]), а также усреднение и аэрация (см.: [28]).

Химические методы очистки основаны на применении реагентов с целью нейтрализации сточных вод; окисления (восстановления) примесей до нетоксичных или малотоксичных веществ; превращения примесей в нерастворимые в воде соединения. К химической очистке отнесены также процессы электрохимического окисления примесей на аноде и катодного восстановления ценных веществ, содержащихся в сточных водах (см.: [49]).

Наиболее широкую группу представляют физико-химические методы очистки сточных вод. В эту группу включены (см.: [49]): коагуляция, сорбция, экстракция, эвапорация, флотация, ионный обмен, кристаллизация, диализ, дезактивация, дезодорация, обессоливание. К физико-химическим методам часто относят также процессы электрохимической очистки сточных вод (см.: [13]).

Биологические методы очистки сточных вод основаны на биохимическом окислении примесей в природных (поля фильтрации, поля орошения, биологические пруды) или искусственных условиях (биофильтры, аэротен-ки, окситенки). К биологической очистке относится также восстановление органических веществ, находящихся в сточных водах, анаэробными микроорганизмами.

Рассмотренная классификация, а также ее многочисленные модификации, получила широкое распространение в технологии очистки производственных сточных вод.

Как правило, очистка сточных вод производится в несколько ступеней. Поэтому процессы очистки иногда подразделяют на процессы предварительной очистки, физико-химической очистки, биологической очистки и третичной очистки [7]. Ступень третичной очистки часто называют доочисткой или глубокой очисткой сточных вод (см.: [25, 29]).

Общепринятые классификации лишь косвенно учитывают фазово-дисперсное состояние примесей сточных вод, что затрудняет выбор оптимальных вариантов технологических схем их очистки. Более полно

фазово-дисперсное состояние примесей учитывается в классификации М.И. Лапшина (см.: [11, 39]). В соответствии с данной классификацией, применяющиеся методы очистки производственных сточных вод подразделяются на три группы. К первой группе относятся методы, основанные на извлечении примесей без изменения их химического состава. Вторую группу представляют методы превращения примесей, вызывающие изменение их химического состава. Наконец, к третьей группе относятся биохимические методы очистки.

Состояние примесей учитывается также в классификации, разработанной применительно к очистке сточных вод химических производств (рис. 2.1) (см.: [26, 34].

В 1980-х гг. проф. В.М. Рогов предложил разделить методы очистки на три основные группы: методы превращения, обеспечивающие изменение физико-химических и фазово-дисперсных характеристик примесей сточных вод с целью их обезвреживания или более быстрого извлечения из очищаемой воды; методы разделения примесей и воды; комбинированные методы (см.: [47]).

Данная классификация методов очистки позволяет на основе анализа исходных данных предварительно выбирать схемы очистки сточных вод, не выполняя длительных технологических исследований в лабораторных и промышленных условиях. Вместе с тем, она не в полной мере учитывает все многообразие современных процессов очистки производственных сточных вод, а также процессов, способствующих более эффективному и быстрому извлечению примесей. Само собой, в самостоятельную группу следует выделить методы обезвреживания примесей, которые широко применяются в технологии очистки сточных вод. Кроме того, отдельно необходимо рассматривать разнообразные процессы интенсификации очистки. Следовательно, классификация процессов (методов) очистки производственных сточных вод, учитывающая фазово-дисперсное состояние примесей, включает пять основных групп:

1-я группа. Процессы для извлечения (изъятия) примесей из сточных вод;

2-я группа. Процессы для превращения примесей сточных вод;

3-я группа. Процессы для обезвреживания примесей;

4-я группа. Комбинированные процессы;

5-я группа. Процессы интенсификации очистки.

Процессы, относящиеся к той или иной группе, чаще

всего применяются в комплексе друг с другом, обеспечивая требуемые показатели качества очищенной воды. При этом в комплексной очистке каждый процесс выполняет свою функцию и неоптимальный для конкретного состава сточных вод выбор совокупности процессов или, другими словами, технологической схемы приводит к дополнительным экономическим затратам - капитальным или эксплуатационным.

2.2.3. Процессы для извлечения примесей из сточных вод (группа 1)

Процессы для извлечения примесей могут применяться самостоятельно или, в подавляющем числе случаев, как один из наиболее важных этапов многоступенчатой очистки производственных сточных вод.

Обобщение и комплексный анализ современных технологических и технических решений, реализованных в разнообразных системах очистки производственных стоков, позволяет выделить четыре подгруппы процессов изъятия избыточных компонентов из загрязненных вод (рис. 2.2):

341

Сточная вода

Рис. 2.1. Классификация методов очистки сточных вод (на примере химических производств).

1-я подгруппа. Процессы для разделения фаз.

2-я подгруппа. Процессы для концентрирования растворенных веществ.

3-я подгруппа. Процессы для извлечения примесей нерегенерируемыми материалами (веществами).

4-я подгруппа. Массообменные процессы для удаления загрязняющих компонентов.

Процессы для разделения фаз (подгруппа 1.1). Разделение фаз - это наиболее широко применяющиеся процессы извлечения примесей, к которым относятся процеживание, отстаивание, флотация, фильтрование, центробежное разделение, ультрафильтрация, электрофорез и магнитная сепарация. В результате разделения фаз образуются осадки, промывные воды, шламы, обводненные пастообразные и жидкие продукты, пригодные для утилизации (жиры, нефтепродукты, масла), и другие отходы, содержащие нерастворенные в воде примеси.

Процессы для разделения фаз позволяют очищать воду либо без предварительного безреагентного или реагентного превращения загрязняющих веществ, либо после осуществления процессов изменения их фазово-дисперсного состояния.

Процессы для концентрирования растворенных веществ (подгруппа 1.2). Процессы концентрирования обеспечивают разделение примесей и воды, в результате чего образуется очищенная вода и концентрированный водный раствор загрязняющих веществ, например, концентраты, элюаты, регенераты, рассолы и другие жидкие отходы, содержащие растворенные примеси. Для извлечения из сточных вод примесей концентрированием применяются ионный обмен, диализ, обратный осмос, электродиализ, ректификация, выпаривание, замораживание, пенное фракционирование, а также адсорбция с регенерацией адсорбента паром. Следует отметить, что в результате ионного обмена и адсорбции концентраты образуются не в процессе очистки сточных вод, а после регенерации ионообменного или адсорбционного материала. После концентрирования образующиеся жидкие отходы должны подвергаться самостоятельной очистке, регенерации, утилизации или захоронению.

Процессы для извлечения примесей нерегенерируе-мыми материалами (веществами) (подгруппа 1.3.). Извлечение примесей при помощи нерегенерируемых материалов также достаточно распространенный способ очистки сточных вод. Его суть состоит в том, что загрязняющие примеси вначале задерживаются, адсорбируются, впитываются или включаются в структуру применяемого вещества, а затем удаляются вместе с ним из воды. В результате очистки образуются отходы загрязненных нерегенерируемых материалов, например, фильтрующих картриджей, насадок и загрузок, гранулированных, волокнистых или порошковых адсорбентов, впитывающих тканей и нетканых материалов, поролона, стекловолокна и других отходов, включающих используемые для очистки вещества. Образующиеся отходы могут складироваться, утилизироваться или вывозиться на полигоны промышленных отходов. Они могут также подвергаться регенерации, но не по месту применения, а на специализированных предприятиях по переработке жидких и твердых отходов. Восстанавливаемый материал затем многократно используется для очистки производственных сточных вод.

Для извлечения примесей из производственных сточных вод при помощи нерегенерируемых материалов используются следующие процессы:

- фильтрование через разнообразные пористые перегородки и насадки, в том числе керамические, тканевые, из синтетических и нетканых материалов и т.д., сменные картриджи и фильтрующие загрузки, работающие до предельной механической, химической или биологической кольматации применяемых материалов загрязняющими компонентами;

- адсорбция на порошковых (например, активированный уголь, бентонит, каолин, оксиды и гидроксиды металлов), волокнистых, пористых или гранулированных материалах, которые после исчерпания адсорбционной емкости выводятся из процесса очистки;

- ионный обмен на твердых или жидких ионообменных веществах, которые после насыщения извлекаемыми катионами или анионами удаляются из очищаемых сточных вод без регенерации.

342

Разделение фаз

Отстаивание

Флотация

Фильтрование

Ультрафильтрация

Центробежное разделение

Электрофорез

Магнитная сепарация

Процессы для извлечения примесей из сточных вод

Концентрирование

Ионный обмен

Диализ

Обратный осмос

Электродиализ

Выпаривание

Замораживание

Адсорбция с регенерацией паром

Пенное фракционирование

Кристалло-гидратное (онцентрирование

Нерегенерируемыми материалами

Механическая кольматация

Химическая кольматация

Биологическая кольматация

Адсорбция на нерегенерируемых адсорбентах

Ионный обмен на нерегенерируемых

твердых ионообменниках

Ионный обмен на нерегенерируемых

жидких ионообменниках

Массообмен

Отдувка

Простая перегонка

Простая ректификация

Отгонка водяным паром (эвапорация)

Экстракция

Рис. 2.2. Процессы для извлечения примесей из производственных сточных вод.

Массообменные процессы для удаления загрязняющих компонентов (подгруппа 1.4). Наиболее распространенным массообменным процессом извлечения примесей из производственных сточных вод является отдувка загрязняющих веществ аэрацией или орошением. Эти процессы применяются для снижения концентрации легколетучих органических соединений, а также для извлечения примесей, находящихся в сточных водах в газообразном состоянии, например, сероводорода, сернистого газа, аммиака и др. Если отдувка производится в атмосферу, то никаких отходов не образуется, но вследствие этого происходит загрязнение окружающего воздуха компонентами, содержащимися в сточных водах. Поэтому часто одновременно осуществляется очистка загрязненного воздуха абсор-

бционным способом с последующей утилизацией полученных продуктов.

В некоторых случаях эффективным и экономически выгодным методом извлечения органических (например, фенол, анилин, уксусная кислота) и неорганических (например, драгоценные и благородные металлы) веществ из производственных сточных вод является экстракция жидкими экстра-гентами, которые после использования подвергаются регенерации для многократного использования в процессе очистки.

К массообменным процессам, которые применяются для удаления из стоков растворенных органических жидкостей, относятся также перегонка и ректификация, в том числе эвапорация (см.:[6] ).

343

2.2.4. Процессы превращения примесей сточных вод (группа 2)

Процессы превращения примесей в сточных водах, как правило, не применяются как самостоятельные технологические приемы очистки. Они преимущественно используются в многоступенчатых технологических схемах для повышения эффективности и скорости процессов извлечения загрязняющих веществ из сточных вод. Процессы превращения примесей подразделяются на три подгруппы (рис. 3): 1 - процессы для изменения дисперсного состояния примесей; 2 - процессы для изменения фазового состояния примесей; 3 - процессы для ионно-молекулярных превращений примесей (рис. 2.3). Процессы для изменения дисперсного состояния примесей (подгруппа 2.1).

В технологии очистки производственных сточных вод для изменения дисперсного состояния частиц, аг-регативная устойчивость которых не обеспечивается каким-либо стабилизатором, применяются химические (реагентные), безреагентные, электрохимические и комбинированные процессы. Среди химических процессов наибольшее распространение получили коагуляция и флокуляция. Наиболее известным безреа-гентным методом укрупнения жидких и газообразных частиц является коалесценция. К весьма эффективным электрохимическим процессам изменения дисперсного состояния примесей сточных вод относятся электрокоагуляция и гальванокоагуляция. Часто для этих целей применяются комбинированные процессы.

В случае очистки сточных вод, содержащих стабилизированные частицы, перед изменением их дисперсного состояния применяются процессы дестабилизации нерастворенных примесей (рис. 2.4). В результате из-

менения дисперсности загрязняющих веществ, находящихся в твердом, жидком или газообразном состоянии, существенно ускоряются процессы их извлечения при помощи одного или нескольких технологических приемов, относящихся к первой группе классификации (кроме процессов концентрирования растворенных веществ).

Коагуляция примесей в технологии очистки производственных сточных вод производится преимущественно при помощи гидролизующихся коагулянтов - солей железа и алюминия [5, 10]. Свойства и технология получения этих реагентов подробно рассматриваются в специальной литературе [14]. Кроме традиционных коагулянтов, для очистки сточных вод предложено использовать соли магния, кальция и др. [25], а также комплексообразующие соединения титана [38]. Отличительной особенностью гидролизующихся коагулянтов является то, что одновременно с коагуляцией мелкодисперсных и коллоидных примесей протекает сопровождающий ее процесс сорбции неорганических и органических растворенных веществ, содержащихся в сточных водах. Кроме того, в результате хлопье-образования, являющегося следствием формирования развитых коллоидных структур в процессе коагуляции, происходит механический захват и включение в структуру хлопьев нерастворенных частиц примесей. Поэтому при использовании гидролизующихся коагулянтов эффективность очистки сточных вод значительно выше, чем в присутствии других электролитов.

При обработке производственных сточных вод солями алюминия железа протекают такие же химические реакции, как и при коагуляционной очистке природных вод (см. табл. 1.4). Вместе с тем, в производственных

Рис. 2.3. Классификация процессов превращения примесей.

344

Рис. 2.4. Классификация процессов для изменения дисперсного состояния примесей сточных вод.

стоках концентрация бикарбонатов часто недостаточна для эффективного протекания процесса коагуляции с образованием гидроксидов алюминия или железа. Более того, производственные сточные воды многих предприятий имеют кислую среду, что требует дополнительной их нейтрализации. В этом случае доза щелочи на нейтрализацию стоков может быть определена по данным табл. 2.4.

В большинстве известных случаев коагуляция примесей производственных сточных вод применяется перед процессами отстаивания, флотации или фильтрования. Для этого в технологической схеме очистки этих стоков перед отстойниками предусматриваются смесители и камеры хлопьеобразования различной конструкции, а перед флотаторами и фильтрами во многих случаях - только смесители. Для повышения эффективности коагуляции примесей в многоступенчатых схемах очистки производственных сточных вод все чаще используется дробное дозирование коагулянта, когда общая доза реагента делится на несколько частей, подаваемых перед каждой ступенью очистки.

Для изменения дисперсного состояния примесей сточных вод наряду с коагуляцией широко применяются процессы флокуляции. Под флокуляцией в технологии очистки сточных вод подразумевают образование крупных агрегатов (флокул) за счет объединения группы частиц высокомолекулярными соединениями, дозируемыми в обрабатываемую воду. В качестве высокомолекулярных флокулянтов применяют [8, 14]: неорганические полимеры (например, активная кремниевая кислота), природные высокомолекулярные вещества (крахмал и его производные, декстрин, альгинат натрия, производные целлюлозы, гу-аровые смолы, хитозан, лигносульфоновые кислоты и их соли и др.) и синтетические органические полимеры. Синтетические высокомолекулярные флокулянты

(ВМФ) в настоящее время получают более широкое применение, чем неорганические и природные вещества. Это связано с высокой флокулирующей способностью синтетических ВМФ, интенсивным ростом их промышленного выпуска, а также большей устойчивостью к биологическому разложению водных растворов этих флокулянтов. Синтетические флокулянты подразделяются на неионные, анионные и ка-тионные. К неионным ВМФ относятся флокулянты, содержащие в разных долях, главным образом, поли-этиленоксид (ПЭО). Анионные флокулянты включают в свой состав одно из следующих соединений (см.: [14]): полиакриламид (ПАА); гидролизованный поли-акрилонитрил (гипан); сополимеры акриламида, ак-рилонитрила и акрилатов, полистиролсульфокислоту; натриевые соли полиакриловой (ПАК) и полиметак-риловой (ПМАК) кислоты. Катионные ВМФ имеют в составе такие полиэлектролиты: полиэтиленимин (ПЭИ); четвертичные аммониевые соли на основе полистирола; полимер пиридиновой соли (ППС); по-лидиметиламиноэтилметакрилат (поли-ДМАЭМА); полиаминоалкиловые эфиры метакриловой кислоты (ПААЭМАК); поливинилпирролидон (ПВП); поли-диметилдиаллиламмоний хлорид (ПДМДАА). Вместе с тем следует отметить, что в большинстве случаев один из наиболее широко применяемых флокулянтов ПАА относится не к анионным, а к неионным ВМФ [7, 10], иногда - к амфотерным полиэлектролитам, содержащим одновременно анионные и катионные группы [48].

В технологических схемах очистки производственных сточных вод флокуляция производится, как правило, в комбинации с другими процессами изменения дисперсного состояния примесей - при обработке сточных вод гидролизующимися коагулянтами, при электрокоагуляции, гальванокоагуляции, а также для

345

Табл. 2.4.

Доза щелочи для нейтрализации кислот в сточных водах, мг/л (г/м3)

Щелочь Кислота, содержащаяся в сточных водах

серная Ы2804 соляная ЫС1 азотная Ы^3 фосфорная Ы3Р04 уксусная СЫ3С00Ы плавиковая HF

Негашеная известь Са0 0,57Ск 0,77С к 0,44Ск 0,86С к 0,47С к 1,4Ск

Гашеная известь Са(0Н)2 0,75С ' к 1,01С к 0,59С к 1,13С к 0,62С к 1,85Ск

Каустическая сода Ка0Н 0,82С к 1,09С к 0,63С к 1,22С к 0,67С к 2,0С к

Кальцинированная сода Ка2С03 1,09С к 1,45С к 0,84Ск 1,62С к 0,89С к 2,65С к

Карбонат кальция СаС03 1,02С к 1,37С к 0,8Ск 1,53С к 0,83С к 2,5С к

Карбонат магния MgC03 0,86С к 1,15С к 0,67Ск 1,21С к 0,7С к 2,1Ск

Едкий калий К0Н 1,14С к 1,53С к 0,89С к 1,71С к 0,94С к 2,8Ск

Примечания: 1. Ск - концентрация кислоты в сточных водах, мг/л (г/м3).

2. В качестве карбоната кальция могут использоваться природные материалы - известняк (50-95% СаСО,), мел (99% СаС03).

3. В качестве карбоната магния может использоваться природный материал - магнезит (30-45% MgC03).

Если химический состав сточных вод неизвестен, то доза щелочи для нейтрализации кислых стоков может быть найдена по формуле

= ещК, мг/л (г/м3) (2.1)

где: е - эквивалентная масса щелочи, равная для Са(0Н)2 - 37, СаО - 28, Ка0Н - 40, №2С03 - 53, СаС03 - 50, MgC03 - 42, КОН -56 мг/ммоль (г/моль); К - кислотность сточной воды, ммоль/л (моль/м3).

Для кислых сточных вод, обладающих незначительной буферностью, доза щелочи может быть ориентировочно рассчитана через значение рН

= 103 ещ10-РН = ещ103-РН, мг/л (г/м3) (2.2)

Обработка сточных вод щелочью не производится, если расчет по формулам в табл. 1.4 дает отрицательный результат. Однако при использовании алюминиевых коагулянтов проверяется рН сточных вод с тем, чтобы значение активной реакции после обработки содержащим алюминий реагентом не превышало оптимальных значений 6,8-7,5 ед. При превышении максимально допустимой величины осуществляется нейтрализация обрабатываемых вод подкисляющими реагентами.

повышения эффективности процессов коалесценции (см. рис. 2.4 - комбинированные процессы изменения дисперсности примесей). Самостоятельно флокулянты применяются, например, при очистке сточных вод от тяжелых металлов, когда после образования малорастворимых соединений металлов происходит их быстрое укрупнение в процессе флокуляции. При выборе типа флокулянта необходимо иметь в виду, что анионные ВМФ применяют преимущественно совместно с коагулянтами или в случае образования металлосодер-жащих гидроксидов с положительным электрическим зарядом. В то же время, катионные ВМФ наиболее эффективны в случае флокуляции высокодисперсных или коллоидных электроотрицательных частиц [14]. Неионные флокулянты имеют более широкую область применения, благодаря своим универсальным свойствам.

В последнее время в технологии очистки производственных сточных вод получают распространение различные композиционные (смешанные) реагенты, в состав которых входят вещества, обладающие коагулирующими и флокулирующими свойствами [9]. К реагентам комплексного действия следует отнести также дезинфицирующие флокулянты, которые обеспечивают одновременно флокуляцию примесей и обеззараживание очищаемых сточных вод [12].

Использование флокулянтов наиболее эффективно в оптимальной области доз, которая для каждого вида флокулянта определяется экспериментально и зависит от состава производственных сточных вод, концентрации и физико-химических свойств загрязняющих веществ. Передозировка ВМФ обычно приводит к стабилизации частиц примесей и снижению степени очистки сточных вод. Для осуществления флокуля-ции примесей в технологической схеме очистки производственных стоков предусматривается смеситель и

флокулятор. В случае применения комбинированной технологии обработка стоков флокулянтом производится в большинстве случаев через 2-3 минуты после ввода коагулянта.

Эффективным процессом, позволяющим изменять дисперсное состояние примесей в сточных водах, является электрокоагуляция. Электрокоагуляция - это комплексный процесс укрупнения примесей при обработке сточных вод в электрическом поле в результате электростатической (поляризационной), электрохимической, электролитической, гидродинамической и концентрационной коагуляции [47]. Превалирование того или иного механизма коагуляции зависит от физико-химических свойств сточных вод как электролита и от частиц примесей, способных поляризоваться в электрическом поле, а также от материала электродов и конструктивных особенностей электрохимического реактора (электрокоагулятора). В случае применения растворимых электродов (алюминий или сталь) преобладает процесс электролитической коагуляции, по механизму практически адекватный коагуляции химическими реагентами, но более эффективный за счет возникновения в электрическом поле дополнительных электрических, гидродинамических и концентрационных коагулирующих воздействий. Электрокоагуляци-онная очистка сточных вод производится, как правило, после удаления из них грубодисперсных примесей.

Одним из перспективных технологических приемов изменения дисперсности частиц является гальванокоагуляция. Гальванокоагуляция - это процесс, позволяющий вводить коагулирующие ионы в очищаемые сточные воды за счет анодной поляризации алюминия или железа при контакте с коксом, углеродом или медью. При гальванокоагуляции скорость процесса растворения алюминия и железа значительно ниже, чем

346

при электрокоагуляции. Поэтому габариты гальванокоагуляторов существенно возрастают по сравнению с электрокоагуляторами, при условии обеспечения одинаковой дозы коагулирующего металла. Кроме того, интенсивность растворения анодно поляризованного металла существенно зависит от минерализации и кислотности очищаемых стоков. В реальных условиях достаточно сложно отрегулировать процесс гальванокоагуляции, чтобы получать оптимальную дозу коагулирующего металла. Обычно гальванокоагуляторы производят избыток его, что увеличивает объем образующегося в результате очистки осадка.

Пока еще недостаточно изученным процессом изменения дисперсности примесей является коалесцен-ция. Коалесценция - это процесс укрупнения капель эмульгированной в сточных водах загрязняющей жидкости или пузырьков газа вплоть до полного их слияния и образования более крупных капель или пузырьков. Коалесценция протекает в две стадии [46]: в первой -капли или пузырьки образуют агрегаты-кластеры, во второй - происходит их соединение в более крупные капли или пузырьки.

В эмульгированном состоянии в сточных водах могут находиться нефтепродукты, масла, жиры и другие малорастворимые в воде органические жидкости. Для осуществления процесса коалесценции эмульгированных частиц производят фильтрование сточных вод через коалесцирующие насадки или фильтры [36]. Перед коалесценцией для снижения агрегативной устойчивости этих частиц сточные воды могут обрабатываться неорганическими кислотами (серной или соляной) или органическими деэмульгаторами. В некоторых случаях коалесценция осуществляется за счет умеренного перемешивания сточных вод [7], что менее эффективно.

При наличии в сточных водах ПАВ процесс коалес-ценции значительно тормозится из-за того, что на поверхности эмульгированных капель или пузырьков формируются адсорбционные слои, препятствующие их быстрому слиянию. Кроме того, ПАВ снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, способствуя образованию более высокодисперсных эмульсий, особенно при перекачке сточных вод или турбулизации потока в трубопроводах, при перемешивании в емкостях и водоочистном оборудовании.

При очистке производственных сточных вод существенное значение имеют факторы, определяющие аг-регативную устойчивость нерастворенных примесей. Если эту устойчивость обеспечивают какие-либо стабилизаторы, содержащиеся в стоках, то протекание процессов изменения дисперсного состояния примесей с быстрым хлопьеобразованием или формированием устойчивых флоккул возможно только после применения предварительной дестабилизации высокодисперсных и коллоидных твердых или эмульгированных жидких частиц различными неорганическими либо органическими дестабилизаторами.

После изменения дисперсности примесей осуществляется их извлечение из сточных вод, чаще всего отстаиванием, флотацией или фильтрованием. Как правило, извлечение укрупненных нерастворенных загрязняющих веществ производится в несколько ступеней с использованием фильтрования на последней стадии очистки. При этом процессы изменения дисперсности примесей могут быть реализованы перед каждой ступенью разделения фаз.

Процессы для изменения фазового состояния примесей (подгруппа 2.2). В производственных сточных водах, кроме нерастворенных примесей, практически всегда содержатся растворенные неорганические и органические загрязняющие вещества. Для очистки стоков от таких примесей применяются либо процессы извлечения, кроме процессов разделения фаз (см. рис. 2.2), либо процессы для изменения фазового состояния растворенных веществ. В последнем случае после образования новой фазы извлечение примесей производится при помощи тех же процессов, что и для удаления нерастворенных частиц.

Основным условием изменения фазового состояния является пересыщение сточных вод тем или иным растворенным загрязняющим компонентом, в результате чего происходит конденсационное образование новой фазы. Для обеспечения условий, при которых наступает пересыщение, в технологии очистки сточных вод применяются реагентные, электрохимические или без-реагентные процессы.

Содержащиеся в сточных водах растворенные вещества образуют обычно либо твердую, либо газовую фазу. Жидкая же фаза возникает в сточных водах, как правило, не вследствие целенаправленного применения фазообразующих процессов, а при изменении тех или иных показателей во время очистки. Например, снижение при очистке жиросодержащих стоков температуры способствует конденсации растворенных жиров и формированию новых эмульгированных частиц.

Подавляющее большинство растворенных примесей образуют в пересыщенных сточных водах твердые частицы разной степени дисперсности. Это, в первую очередь, относится к веществам, способным даже при низких концентрациях превращаться в малорастворимые соединения, в частности, тяжелые металлы, сульфиды, фосфаты, карбонаты и многие другие примеси. Вместе с тем и хорошо растворимые ионные примеси при создании пересыщенных условий образуют твердую фазу. На рис. 2.5 приведена классификация процессов, которые применяются для перевода примесей в соединения, образующие новую твердую фазу.

Наибольшее распространение в технологии очистки производственных сточных вод получили процессы химического осаждения. Эти процессы основаны на образовании малорастворимых соединений, в состав которых включается загрязняющее вещество, находящееся в сточных водах в растворенном состоянии. Например, химическое осаждение металлов в общем виде описывается химическим уравнением

конденсация

хМеп+ + уАш раствор

Ме А

х у

растворение малорастворимое соединение

где: Меп+ - катионы металла (А13+, Ре2+, Ре3+, №2+, Zn2+, Си2+, Са2+, РЬ2+, 8п2+, 8п4+, Сг3+...);

Аш- - анионы осадителя металла (ОН-, 82-, С032-, Р043-...).

Если осадитель вводится в сточные воды в эквивалентном к металлу количестве, то может быть определена теоретическая концентрация металла, находящегося в стоках в растворенном виде после удаления из них образующихся малорастворимых соединений, по формуле [31]:

347

[Ме"+] = х-

[Ме"+] =>

ПР,

М^А,

моль/л (2.4)

ЯР„

моль/л (2.5)

где: ПРШ Л - произведение растворимости образующегося соединения;

х и у - коэффициенты стехиометрии (см. формулу 2.3).

Следует отметить, что распределение веществ на оса-дители и осаждаемые является достаточно условным. Например, фосфаты могут использоваться как реаген-ты-осадители, но и могут быть осаждаемым веществом при помощи солей железа или алюминия. Это же относится к сульфидам, для осаждения которых часто применяются соли двухвалентного железа.

Расчет остаточной концентрации осаждаемого аниона для стехиометрических условий после удаления из сточных вод образующегося нерастворимого соединения с металлом может быть выполнен по формулам(2.6).

Примеры химических реакций образования малорастворимых твердых частиц в результате обработки сточных вод различными реагентами приведены в табл. 2.5. В таблице дана также теоретическая растворимость образующихся соединений по металлу в условиях стехиометрии и расчетная концентрация металла, остающегося в воде в растворенном состоянии после удаления из нее образующихся малорастворимых соединений.

После изменения фазового состояния растворенных примесей в результате обработки сточных вод реагентами-осадителями иногда производится коагуляция или флокуляция образующихся высокодисперсных частиц. Особенно высокая степень диспер-

[а

\пршха

(х/уУ

[а т~]=ы

ПР

МехА„

Сху)'

моль/л (2.6)

Рис. 2.5. Классификация процессов, применяющихся для перевода растворенных примесей в твердое состояние.

348

или

сности характерна для сульфидов тяжелых металлов, в связи с чем зарождающиеся частицы имеют очень низкую скорость разделения фаз. Коагуляция или флокуляция этих малорастворимых соединений позволяет существенно уменьшить габариты водоочистных установок, благодаря резкому росту скорости процесса разделения.

Образование твердой фазы происходит также при обработке производственных сточных вод в диафраг-менном электролизере в результате электрокорректирования рН. При этом в катодных камерах электролизера за счет подщелачивания обрабатываемых сточных вод может формироваться твердая фаза в виде малорастворимых гидроксидов или карбонатов тяжелых металлов, кальция и магния, а в анодных камерах благодаря нейтрализации щелочных стоков - в виде гидроксидов амфотерных металлов (алюминия, цинка, трехвалентного хрома, свинца, олова).

Процессы, в результате которых происходит образование твердой фазы в катодных камерах диафрагмен-ного электролизера при обработке малоконцентрированных металлосодержащих сточных вод, описываются реакциями:

nH3O+ + 2ne- + Me"+ ^ Me(OH)n| + nH2| (2.7)

2H3O+ + 4e- + Me2+ + СО2 ^ MeCO3| + 2H2| + Н2О (2.8) где Men+ - катионы тяжелых металлов Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Cr3+, Ni2+, Cd2+, Pb2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, Mg2+;

Me2+ - катионы двухвалентных металлов Fe2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+, Pb2+, Ca2+, Mg2+.

В анодных камерах диафрагменного электролизера новая фаза в виде твердых частиц зарождается в результате таких реакций:

2OH- + 2[Al(OH)J- - 4e- ^ 2Al(OH)3 + O2| + 2H2O

(2.9)

Табл. 2.5.

Примеры химических реакций образования малорастворимых соединений и растворимость соединений металлов в условиях стехиометрии при 25°С

Реагент-осадитель Осаждаемое вещество Примеры реакций ПР [19, 22] Растворимость по металлу, моль/л Концентрация металла, мг/л (г/м3)

Щелочь Железо (II) Железо (III) Медь Цинк Хром (III) Никель Кадмий Свинец Алюминий Олово (II) Олово (IV) Fe2+ + 2OH- ^ Fe(OH)24 Fe3+ + 3OH- ^ Fe(OH)34 Cu2+ + 2OH- ^ Cu(OH)2| Zn2+ + 2OH- ^ Zn(OH)24 Cr3+ + 3OH- ^ Cr(OH)34 Ni2+ + 2OH- ^ Ni(OH\4 Cd2+ + 2OH- ^ Cd(OH)24 Pb2+ + 2OH- ^ Pb(OH)24 Al3+ + 3OH- ^ Al(OH)34 Sn2+ + 2OH- ^ Sn(OH)24 Sn4+ + 4OH- ^ Sn(OH)2! 1,64-10"14 (18°C) 1,1-10-36 (18°C) 5,6-10-20 1,0-10-17 5,4-10-31 (17°C) 1,6-10-14 2,2-10"14 6,8-10-13 (18°C) 1,9-10"33 6,3-10-27 1,0-10-57 1,6-10-5 4.5-10-10 2,4-10-7 1,4-10-6 1.4-10-8 1.6-10-5 1,8-10-5 5.5-10-5 2,9-10-9 1,2-10-9 1,3-10-12 0,89 2,5-10-5 1,510-2 9,110-2 7.3-10-4 0,94 2,0 11,4 7,8-10-5 1.4-10-4 1,510-7

Кислота Алюминий Цинк Хром (III) [Al(OH)4]-+H"^H2O+Al(OH)3| [Zn(OH)4]2"+2H"^2H2O+Zn(OU)24 [Cr(OH)6]3-+3H- ^3H2O+Cr(OH)3| 1,9-10"33 1,0-10-17 5,4-10-31 (17°C) 2,9-10-9 1,4-10-6 1,4-10-8 7,8-10-5 9,110-2 7,3-10-4

Карбонат Железо (II) Медь Цинк Никель Кадмий Свинец Fe2+ + CO32- ^ FeCO3| Cu2+ + CO32- ^ CuCO3| Zn2+ + CO32- ^ ZnCO3| Ni2+ + CO32- ^ NiCO3| Cd2+ + CO32- ^ CdCO3| Pb2+ + CO32- ^ PbCO3| 2,5-10-11 (20°C) 2.4-10-10 1.5-10-11 1,310"7 5,2-10-12 7,5-10-14 5,0-10-6 1.5-10-5 3,9-10-5 3.6-10-4 2,3-10-6 2.7-10-7 0,30 0,95 2,5 21,1 0,26 5,610-2

Фосфат Железо (III) Цинк Хром (III) Свинец Алюминий Fe3+ + PO3- ^ FePO 4 4 4 * 3Zn2+ + 2PO43- ^ Zn3(PO4)2| Cr3+ + PO/- ^ CrPO 4 44 3Pb2+ + 2PO43"^ Pb3(PO4)2| Al3+ + PO3- ^ AlPO 4 44 1,3 10"22 9,1-10-33 1,0-10-13 8,0-10-43 5,8-10-19 1,1-10-11 7,3-10-6 3,2-10-6 7,1-10-8 7,6-10-9 6,1-10-7 0,48 0,17 1,510-5 2,1-10-4

Сульфид Железо (II) Железо (III) Медь (II) Медь (I) Цинк Никель Кадмий Свинец Олово (II) Fe2+ + S2- ^ FeS4 2Fe2+ + 3S2- ^ Fe2S34 Cu2+ + S2- ^ CuS 4 2Cu+ + S2- ^ Cu2S4 Zn2+ + S2- ^ ZnS4 Ni2+ + S2- ^ NiS4 Cd2+ + S2- ^ CdS4 Pb2+ + S2- ^ PbS4 Sn2+ + S2- ^ SnS4 3,8-10-20 1,0-10-88 3,2-10-38 2,6-10-49 7,9-10-26 (20°C) 1,1-10-27 (20°C) 3,6-10-29 (18°C) 6,8-10-29 1,0-10-26 1,9-10-10 1,9-10-18 1,8-10"19 8,1-10"17 2,8-10"13 3,3-10-14 6,0-10-15 8,2-10"15 1,0-10-13 1,110-5 1,110-13 1,110-14 5,110-12 1,8-10-8 1,9-10-9 6,7-10-10 1,7-10-9 1,2-10-8

Соединения кальция Фосфаты Карбонаты 3Ca2+ + 2PO43- ^ Ca3(PO4)24 Ca2+ + CO32- ^ CaCO34 2,0-10-29 4,8-10-9 - -

Соединения магния Аммонийный азот Mg2++HPO42- + NH3 ^ MgNH4PO44 2,5-10-13 - -

349

Рис. 2.6. Классификация процессов, применяющихся для перевода растворенных примесей в газообразное состояние.

Следует отметить, что процессы фазообразования протекают также в бездиафрагменных электролизерах за счет изменения рН вблизи поверхности анодов и катодов. Однако, в связи с низкой эффективностью этих процессов, такого типа электролизеры практически не применяются для изменения фазового состояния загрязняющих веществ.

Особое место в технологии очистки производственных сточных вод занимают процессы кристаллизации, которые применяются преимущественно для обработки отработанных концентратов и технологических растворов, характеризующихся высокой концентрацией извлекаемых примесей. В результате осуществления процессов кристаллизации происходит пересыщение этих растворов хорошо растворимыми соединениями и образование твердой фазы в форме кристаллических частиц, которые затем выделяются из водного раствора одним из методов разделения фаз.

Некоторые растворенные примеси в условиях пересыщения способны переходить в сточных водах в газообразную форму. Вновь образующаяся газовая фаза в виде пузырьков либо самостоятельно удаляется в атмосферу, либо в результате использования дополнительных процессов извлечения (см. рис. 2.2). Для перевода растворенных веществ в газообразный вид применяются реагентные, электрохимические и безреагентные процессы, а также комбинация этих процессов (рис. 2.6).

В результате осуществления реагентных и электрохимических процессов загрязняющие вещества вначале преобразуются в соединения, способные переходить в газообразное состояние, а затем после пересыщения эти соединения конденсируются с образованием мелких пузырьков.

Например, сульфиды или гидросульфиды могут удаляться из сточных вод в виде сероводорода, который образуется при обработке стоков раствором кислоты или в анодных камерах диафрагменного электролизера.

При этом протекают следующие реакции: - при обработке раствором кислоты

Na2S + 2HCl ^ 2NaCl + H2Sf NaHS + HCl ^ NaCl + H2Sf

(2.12) (2.13)

- при обработке в анодных камерах диафрагменного электролизера

S2- + 2OH- - 4e- ^ H2Sf + O2f

2HS- + 2H2O - 4e-^ 2H2Sf + O2f + 2H-

(2.14)

(2.15)

При обработке сточных вод, содержащих аммонийный азот, щелочью или в катодных камерах диафрагменного электролизера происходит образование аммония, который в условиях пересыщения переходит в газообразную форму, по реакциям: - при обработке раствором щелочи

NH4+ + OH- ^ NH3| + H2O

(2.16)

- при обработке в катодных камерах диафрагменного электролизера

NH4+ + H2O + 2e- ^ NH3| + Hf + OH-

(2.17)

Образование газовой фазы происходит также при применении для очистки производственных сточных вод процессов нагревания и вакуумирования. Так как при повышении температуры и снижении давления ниже атмосферного растворимость газов уменьшается, в пересыщенных стоках образуются газовые эмульсии, способные к дальнейшему разделению. В табл. 2.6 приведены данные по растворимости в воде некоторых газов в зависимости от температуры.

На практике нагрев и вакуумирование часто применяют совместно с реагентными и электрохимическими

350

Растворимость газов в воде [41]

Табл. 2.6.

Газ Растворимость газа, л/л, при температуре воды, °

0 10 20 30 40 50 60 80 100

о2 0,0489 69,7* 14,55** 0,038 54,3* 11,25** 0,031 44,3* 9,08** 0,0261 37,3* 7,5** 0,0231 33,0* 6,4** 0,0209 29,9* 5,5** 0,0195 27,9* 4,7** 0,0176 24,3* 2,8** 0,0169 0* 0**

N2 0,0235 23,05** 0,0186 18,1** 0,0154 14,9** 0,0134 12,95** 0,0118 10,8** 0,0109 9,45** 0,0102 8,12** 0,0096 5,0** 0,0095 0**

со2 1,713 3380* 1,0** 1,194 2360* 0 7** 0,878 1730* 0,5** 0,665 1315* 0 4** 0,533 1048* 0,3** 0,437 860* 0,24** 0,365 708* 0,19** 0,275 0,1** 0,220 0* 0**

Н28 4,621 3,362 2,554 2,014 1,642 1,376 1,176 0,906 0,800

С12 4,61 1 44*** 3,095 0,98*** 2,260 0 73*** 1,769 0,56*** 1,414 0,45*** 1,204 0,38*** 1,006 0,32*** 0,672 0,22*** 0***

1135 46,7*** 881 40 4*** 681 34,5*** 521 28 7*** 395 23,5*** 294 18,6*** 198 14 4*** 6,1*** 0***

802 75,00 52,52 13,3*** 36,31 9,6*** 25,87 18,91 5 2*** 15,02 11,09 3 1*** 7,27 2 1*** 6,16 1,8***

Примечания: 1. * - растворимость в мг/л чистого газа при давлении 760 мм рт. ст. [20];

2. ** - растворимость в мг/л газа как составной части воздуха, при давлении 760 мм рт. ст. [20];

3. *** - растворимость в % по массе при давлении 760 мм рт. ст. [23].

процессами изменения фазового состояния примесей. После перевода растворенных веществ производственных сточных вод в газовую фазу может осуществляться ее удаление из стоков при помощи процессов отгонки. Следует также учитывать, что образование пузырьков газа в очищаемых стоках нередко снижает эффективность извлечения из них твердых примесей, так как происходит флотация этих компонентов и вынос их с потоком очищенных вод. Поэтому процессы очистки, направленные на перевод растворенных веществ в газообразное состояние, целесообразнее применять после удаления из сточных вод твердых частиц или для разделения фаз использовать флотационные процессы.

Процессы для ионно-молекулярных превращений примесей (подгруппа 2.3).

Кроме дисперсных и фазовых превращений, в технологии очистки производственных сточных вод широкое распространение получили процессы, обеспечивающие ионно-молекулярные превращения загрязняющих веществ. В результате таких превращений примеси могут изменять или не изменять свое фазовое состояние.

Ионно-молекулярные превращения примесей происходят в результате либо окислительных, либо восстановительных процессов при химической, электрохимической, биологической или комбинированной очистке сточных вод. В табл. 2.7 приведены примеры реакций окисления и восстановления примесей, которые наиболее часто содержатся в производственных сточных вод. Реакции распределены на два типа:

тип 2 - окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся изменением как степеней окисления, так и фазового состояния примесей.

Процессы ионно-молекулярного превращения загрязняющих веществ при химической обработке стоков могут сопровождаться изменением фазового состояния не только извлекаемых примесей, но и компонентов применяющихся реагентов или содержа-

щихся в сточных водах других ингредиентов. Например, в случае применения соли двухвалентного железа в качестве реагента-восстановителя образуется твердая фаза гидроксида трехвалентного железа, причем реакция может сопровождаться зарождением твердых частиц карбоната кальция или гидроксида магния в результате повышения рН стоков. Формирование дополнительной твердой фазы при осуществлении окислительно-восстановительных процессов следует учитывать в расчетах объема образующихся в результате очистки твердых отходов.

Для осуществления химических окислительных или восстановительных процессов используются твердые, жидкие или газообразные реагенты. От фазового состояния реагентов зависит технология их дозирования и смешения со сточными водами. Некоторые реагенты для химической обработки стоков получают на месте применения. К ним относятся озон, гипохлорит натрия, получаемый в результате электролиза, двуокись хлора и др.

Химическое окисление и восстановление загрязняющих веществ производится либо без регулирования рН, либо с дополнительной обработкой сточных вод кислотой или щелочью. Если ионно-молекулярные превращения загрязняющих веществ осуществляются при дозировании реагентов сверх стехиомет-рического количества, то в технологических схемах может предусматриваться ступень удаления не прореагировавшего избытка окислителя или восстановителя. Это необходимо в тех случаях, когда содержание их в очищенных водах лимитируется действующими нормативами, например, активного хлора, марганца, сульфидов и т.д.

Процессы, обеспечивающие ионно-молекулярные превращения загрязняющих веществ при реагентной обработке, могут применяться на любом этапе очистки:

351

Примеры окислительных и восстановительных реакций, сопровождающихся ионно-молекулярными превращениями примесей

Табл. 2.7.

Тип реакций Примеры реакций

1 Восстановление шестивалентного хрома Н2Сг207 + 3КаШ03 + 3Н2Б04 — Сг2(Б04)3 + 3№Ш04 + 4Н20 Н2Сг207 + 3Б02^ Сг2(804)3 + Н20 Н2Сг207 + 3№^03 + 3Н^04 — Сг^04)3 + 3№^04 + 4Н20 Н^г^ + Ка^Д + Н^ — Сг^Х + Ка^ + Н0 Окисление двухвалентного железа 2Ее804 + Н202 + Н^04 — Fe((S04)3 + 2Н20

Восстановление шестивалентного хрома 8К2Сг04 + + 20Н20 — 8Сг(0Н)3| + 3Ыа^04 + 16К0Н

Окисление двухвалентного железа 4FeS04 + 02 +8ЫаНС03 + 10Н20 — 4Бе(0Н)3| + 4Na(S04 + 8Н2С03 (FeS04+Cl(+6NaHC03+6H(0—(Fe(0H)3j+(Na(S04+(NaCl+6H(C03 (FeS04 + Н202 + 4№0Н — 2Бе(0Н)3| + Жа^04

2 Окисление сероводорода H(S + Н202 — S| + 2Н20 Окисление марганца (MnS04+(KMn04+(NaHC03+(H(0—5Mn0(|+K(S04+Na(S04+(H(C03 MnS04 + 03 + (NaHC03 + Н20 — Мп02| + 02| + + (H(C03 Окисление йода 2К1 + 03 + Н20 — 12| + 02| + 2К0Н

в начале очистки, на промежуточном или завершающем этапе очистки. В каждом конкретном случае производится выбор оптимального технологического решения в зависимости от исходной характеристики сточных вод.

Для осуществления химических процессов окисления или восстановления в технологических схемах предусматриваются смесители сточных вод с сухими, жидкими или газообразными реагентами, а также камеры реакций (химические реакторы). В некоторых случаях смешение стоков с реагентами и химические процессы производятся в одном аппарате. Химические реакторы в процессах реагентной обработки могут быть проточными или непроточными с механическим, пневматическим или гидравлическим перемешиванием.

Крупным недостатком химических процессов, обеспечивающих ионно-молекулярные превращения примесей, является во многих случаях значительное вторичное загрязнение очищенных вод, что существенно повышает их солесодержание. Поэтому в последнее время широкое распространение получают электрохимические процессы, позволяющие осуществлять ион-но-молекулярные превращения загрязняющих веществ без дополнительного насыщения стоков катионными или анионными остатками. Эти процессы происходят либо непосредственно на электродах (катодах или анодах), либо за счет взаимодействия с восстановителями или окислителями, образующимися при электрохимической обработке сточных вод. Показательным является процесс восстановления шестивалентного хрома двухвалентным железом, продуцируемым при обработке стоков в электролизере с железными анодами. При этом протекают следующие реакции:

- на стальных анодах: Бе - 2е- — Бе2+ (растворение стальных анодов);

- на катодах: 2Н20 + 2е- — Н2 + 20Н- (образование газообразного водорода, подщелачивание воды).

Одновременно в объеме сточной воды инициируются химические реакции восстановления шестивалентного хрома:

- в кислой среде

6Бе2+ + Сг2072- + Н+ — 6Бе3+ + 2Сг3+ + 7Н20 (2.18)

- в слабокислой или нейтральной среде

6Бе(0Н)2 + Сг2072- + 7Н20 — 6Бе(0Щ |+20(0^1+20Н- (2.19)

- в слабощелочной среде

3Бе(0Н)2 + Сг042-+4Н20 — 3Бе(0Щ | + Сг(0Н)34 + 20Н- (2.20)

Кроме того, возможно восстановление шестивалентного хрома вблизи катодов атомарным водородом, который образуется на первой стадии разряда на них молекул воды

Н20 + е- — Н + 0Н- (2.21)

СЮ42- + 5Н — Сг(0Н)31 + Н20 (2.22)

Частичное восстановление шестивалентного хрома по реакции (2.22) следует из того, что для перехода его в трехвалентное состояние обычно расходуется двухвалентное железо в количестве меньшем или близком к стехиометрическому значению по реакциям (2.182.20). В то же время известно, что для эффективного химического восстановления шестивалентного хрома в производственных сточных водах необходим 20%-ный избыток железосодержащего реагента [40].

В сильнокислой среде на катодах также продуцируется атомарный водород (Н30- + е- — Н + Н2О), вследствие чего возможно восстановление шестивалентного хрома в соответствии с реакцией [33]:

352

Сг2072- + 6Н + 8Н+ ^ 2Сг3+ + 7Н20 (2.23)

Таким образом, применение электрохимической технологии с растворимыми железными электродами позволяет эффективно восстанавливать шестивалентный хром как продуктами растворения анодов, так и химически активным водородом, образующимся на катодах. При этом не происходит вторичного загрязнения очищаемой воды анионными остатками.

В технологии очистки производственных сточных вод для ионно-молекулярных превращений примесей достаточно широко применяются также биологические процессы, которые часто сопровождаются химическими окислительно-восстановительными реакциями. При этом окисление загрязняющих веществ происходит в

аэробных условиях жизнедеятельности микроорганизмов, а восстановление - в анаэробных. В случае создания аноксидных условий, т.е. при недостатке растворенного кислорода в сточных водах, процессы окисления могут идти за счет использования кислорода, выделяющегося при восстановлении кислородсодержащих веществ, прежде всего нитратов, нитритов и сульфатов.

Первоначально биологические технологии применялись преимущественно для очистки стоков от органических соединений, но в настоящее время они получают распространение также и для удаления неорганических веществ из сточных вод. В частности, накоплен определенный опыт биологической очистки сточных вод от шестивалентного хрома [17, 35].

Табл. 2.8.

Примеры окислительно-восстановительных реакций для обезвреживания примесей сточных вод

Тип реакций ПДК, мг/л

Примеры реакций примеси продуктов реакции

Окисление цианидов №С№С12+2Ыа0Н^Ыа0С№2ЫаС1+Н20 ЫаСЫ + ЫаС10 ^ Ыа0СЫ + ЫаС1 пДКСК 0,035/0,05 ПДК0СЫ- н.у. щсКЛ- 350/300

Окисление сероводорода 3Н2Б + 403 ^ 3Н2Б04 ПДК Н28 0,003*/0,001** ПДК8С42" 500/100

1 Окисление сульфидов Ыа^ + 4Н202 ^ №2Б04 + 4Н20 ПДК 82-0,003*/0,001** ПДК8С42" 500/100

Окисление нитритов ЫаЫ02 + Н202 ^ ЫаЫ03 + Н20 ПДКК02" 3,3/0,08 ПДКы03-45/40

Восстановление остаточного хлора С12 + Ыа2Б03 + 2ЫаНС03 + Н20 ^ ^ 2ЫаС1 + №2Б04 + 2Н2С03 ПДКС12 отс./0,00001 ПДКС1- 350/300 пда^2- 500/100

Окисление цианидов 2ЫаСЫ + 5С12 + 10Ыа0Н ^ ^ 2ЫаНС03 + 10ЫаС1 + Ы2| + 4Н20 2№СЫ+5№С10+Н20^2№НС03+5ЫаС1+Ы2| ПДКСК" 0,035/0,05 ПДКС1-350/300

Окисление формальдегида СН20 + 2Н202 ^ С02| + 3Н20 ПДКСН20 0,05/0,25*** -

Окисление гидрохинона С6Н602 + 13Н202 ^ 6С02| + 16Н20 ПДКС6Н602 0,2/0,001 -

2 Восстановление остаточного хлора С12 + Н202 + 2ЫаНС03 ^ ^ 2ЫаС1 + 02| + 2Н2С03 ЫаС10 + Н202 ^ ЫаС1 + 02| + Н20 ПДКС12 отс./0,00001 ПДКС1-350/300

Биохимическое окисление аммонийного азота (нитрификация) (ЫН4)2С03 + 4О2 ^ 2НЫО3 + С02| + 3Н2О ПДК™ по N 1,5/0,5 ПДКЫ03- 45/40

Биохимическое восстановление нитратов (денитрификация) 6ЫаШ+5СН30Н^3Ы2Т+5С02|+7Н20+6Ыа0Н ПДКЫ03- 45/40 -

Примечания:

1. В числителе указан ПДК для воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, в знаменателе - ПДК для воды водных объектов рыбохозяйственного водопользования.

2. Н.у. - ПДК не установлены, отс. - отсутствие в воде;

3. * - ПДК по Н28, ** - ПДК по №28, *** - ПДК для формалина (35-40% формальдегида в воде).

353

Выбор способа осуществления процесса окисления и восстановления загрязняющих производственные сточные воды веществ в каждом конкретном случае производится на основании технико-экономического сравнения вариантов. При этом учитывается возможность и степень вторичного загрязнения очищенных вод продуктами реакций и компонентами применяющихся реагентов.

2.2.5. Процессы для обезвреживания примесей сточных вод (группа 3)

В отличие от процессов, обеспечивающих ионно-молекулярные превращения примесей, когда загрязняющие компоненты с измененной степенью окисления остаются в сточных водах до их извлечения при помощи дополнительных технологических приемов, процессы обезвреживания позволяют перевести токсичные ингредиенты в практически безопасные или менее опасные вещества непосредственно в результате применения этих процессов.

Для обезвреживания примесей производственных сточных вод используются как простые окислительные и восстановительные процессы, так и сложные процессы деструкции загрязняющих веществ [21], приводящие к нарушению или разрушению их структуры. Несмотря на имеющиеся существенные различия, окислительно-восстановительные и деструктивные процессы, как правило, отождествляют между собой, рассматривая их как однотипные способы обезвреживания примесей. При этом под деструкцией понимаются любые, независимо от механизма, превращения вредных компонентов сточных вод, делающие их безопасными.

В технологии очистки производственных сточных вод широкое применение для обезвреживания неорганических и органических соединений получили химические, электрохимические и биологические процессы. В подавляющем числе случаев в основе этих процессов лежат ионно-молекулярные превращения примесей, приводящие к необратимым изменениям их состава и образованию безопасных или менее опасных для окружающей среды веществ. На практике могут протекать два типа реакций, обеспечивающих получение не представляющих опасности продуктов этих реакций:

тип 1 - окислительно-восстановительные реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления загрязняющих веществ, приводящее к переходу их в безопасную форму (обезвреживанию), но сохраняется фазово-дисперсное состояние примесей;

тип 2 - окислительно-восстановительные реакции, приводящие к обезвреживанию примесей и сопровождающиеся изменением фазово-дисперсного состояния примесей. В результате реакций образуются, как правило, газы - азот, углекислый газ, кислород.

Отличительной особенностью процессов обезвреживания содержащихся в сточных водах загрязняющих веществ является образование в очищаемых водах новых безопасных или менее опасных неорганических или органических соединений, концентрация которых не так жестко лимитируется в действующих нормативах (табл. 2.8).

Вместе с тем, следует учитывать, что при обезвреживании существует опасность передозировки окислителя или восстановителя и, вследствие этого, превышения допустимых концентраций используемых реагентов в очищенных водах. Например, предельно допустимая

концентрация перекиси водорода в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 0,1 мг/л, а активный хлор в этих водных объектах должен отсутствовать, что предполагает наличие в технологических схемах обезвреживания ступени доочистки от избытка таких реагентов.

Химические процессы обезвреживания производятся реагентами-окислителями или реагентами-восстановителями. Для окисления неорганических и органических соединений применяются чаще всего реагенты, содержащие активный хлор. Однако при высоких дозах этих реагентов существенно увеличивается солесодержание очищенной воды (см. 1.1 в [4]). Поэтому в последнее время предпочтение отдается так называемым «экологически чистым» окислителям - пероксиду водорода, озону и кислороду [37], которые практически не приводят к вторичному загрязнению воды компонентами, образующимися в результате обезвреживания примесей.

В настоящее время одной из наиболее перспективных технологий обезвреживания является электрохимическое окисление различных загрязняющих веществ, содержащихся в производственных сточных водах. При этом переход в безопасную форму как органических, так и неорганических соединений может происходить непосредственно на аноде или в результате окисления продуктами электрохимических реакций (кислородом, пероксидом водорода, активным хлором и другими образующимися при электролизе окислителями). Обычно в электрохимических реакторах одновременно происходит несколько электродных и химических процессов, обеспечивающих обезвреживание лимитируемых ингредиентов в сточных водах. Например, при электрохимическом окислении цианидов протекают с той или иной интенсивностью следующие процессы: разряд ионов цианидов на анодах с образованием ци-анат-ионов

С№ + 20Н- - 2е— 0С№ + Н20 (2.24)

разряд образующихся цианат-ионов на аноде 20С№ + 60Н- - 8е— 2НС03- + ^Т + 2Н20 (2.25)

гидролиз образующихся цианат-ионов 0С№ + 2Н20— ЫН4+ + 2С03 (2.26)

разряд на анодах хлоридов, содержащихся в сточных водах

2С1- - 2е- — С12Т (2.27)

окисление цианидов и цианатов хлором С№ + С12 + 20Н- — 0С№ + 2С1- + Н20 (2.28)

20С№ +С12 + 60Н- — 2НС03- + ^Т + 2С1- + 2Н20 (2.29) растворение хлора с образованием гипохлорит-ионов С12 + 20Н- — С10- + С1- + Н20 (2.30)

окисление цианидов и цианатов гипохлоритами

+ С10- + 20Н- — ЮС^ + С1- + Н20 (2.31)

2С№ + 3С10- + 40Н- — 2НС03- + ^Т + 3С1- + Н20 (2.32) 20С№ + С10- + 40Н- — 2НС03- + Ж2Т + С1- + Н20 (2.33) Все процессы окисления цианидов и образующихся на промежуточной стадии цианатов идут в щелочной среде, что предотвращает образование газообразного циана. Превалирование той или иной реакции зависит от концентрации хлоридов в сточных водах. В большинстве случаев для интенсификации процесса электрохимического окисления цианидов и других загрязняющих веществ в сточные воды вводится хлорид натрия. Поэтому происходит вторичное загрязнение обезвреживаемых стоков хорошо растворимыми солями, что во многом нивелирует преимущества электрохимической технологии окисления.

354

Особые условия необходимы для обезвреживания сточных вод, содержащих высокие концентрации трудноокисляемых органических соединений. Большинство из рассмотренных ранее процессов обезвреживания в этом случае являются либо малоэффективными, либо протекают с очень низкой скоростью. Поэтому для необратимого разрушения структуры таких загрязняющих веществ, особенно содержащихся в высококонцентрированных стоках, применяются деструктивная очистка, в частности, термоокислительные процессы. Среди этих процессов положительно зарекомендовало себя жидкофазное окисление различных органических веществ, присутствующих в сточных водах химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, целлюлозно-бумажной промышленности [15]. Сущность этого способа деструкции состоит в окислении органики кислородом в условиях высокой температуры (до 350°С) и повышенного давления, обеспечивающего пребывание обезвреживаемых стоков в жидком состоянии. При этом происходит полный или частичный распад органических соединений и многократное снижение ХПК сточных вод. Например, если в обезвреживаемом стоке содержатся органические вещества типа СгН„Ок то при полном их окислении образуется углекислый газ и вода [15]. СНО, + (п + т/4 - £/2)02 ^ пС02| + (т/2)Н20 (2.34)

Очевидно, что для деструкции органических соединений, содержащих большее количество атомов углерода и водорода, требуется увеличивать расход кислорода.

Для обезвреживания биологически «мягких» органических и неорганических соединений в сточных водах многих производств (пищевых, целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, фармацевтических, химических и др.) широко применяется окисление аэробным биоценозом. В случае очистки высококонцентрированных жидких отходов практически всегда экономически выгодными становятся процессы обезвреживания органики микроорганизмами-восстановителями в анаэробных условиях. Биовосстановление в аноксидной обстановке в присутствии органического субстрата является наиболее перспективным способом денитрификации сточных вод.

Обезвреживание примесей в производственных сточных водах при помощи химических или электрохимических процессов рациональнее производить после извлечения из стоков нерастворимых частиц, а также после применения процессов, в результате которых образуется твердая фаза. Биологическое обезвреживание может осуществляться как с предварительной очисткой стоков, так и без нее, в зависимости от расхода сточных вод, их состава и концентрации загрязняющих веществ.

2.2.6. Комбинированные процессы очистки

производственных сточных вод (группа 4)

Четвертую группу процессов очистки производственных сточных вод составляют комбинированные технологические приемы, которые обеспечивают как разнообразные превращения примесей, так и их извлечение. К ним относятся такие процессы как осветление во взвешенном слое осадка, электрокоагуляция-флотация, электроосаждение, цементация и другие вновь разрабатываемые, но пока еще не реализованные на практике процессы очистки.

Осветление во взвешенном слое осадка в технологии очистки сточных вод еще не получило столь широкого практического применения, как в технологии подготовки питьевых и технических вод [24]. Вместе с тем имеется положительный опыт эффективной работы осветлителей со взвешенным осадком в системах очистки производственных стоков, содержащих взвешенные вещества. Основным условием их стабильного функционирования является осуществление процесса при оптимальной для формирования устойчивого взвешенного слоя температуре сточных вод. Если температура стоков ниже 18°С, то существенно снижается скорость коагуляции взвеси во взвешенном слое, что приводит к ухудшению качества очищенных вод из-за выноса потоком мелких хлопьев, образующихся при обработке сточных вод коагулянтом. При температуре их выше 30°С во взвешенном слое возникают конвекционные потоки из-за разности температур в толще слоя и вновь поступающего стока. Это способствует появлению достаточно интенсивного перемешивания в осветлителе, разрушению контактной среды и частичному выносу ее с очищаемыми водами. Кроме того, температура сточных вод даже в пределах оптимальных значений не должна резко изменяться в течение всего цикла осветления. Поскольку температурные параметры стоков вод не всегда соответствуют этому условию, то и осветление во взвешенном слое не нашло повсеместного практического применения в системах очистки сточных вод.

В отличие от осветления во взвешенном слое электрокоагуляция-флотация в настоящее время рассматривается как один из наиболее перспективных процессов комплексной очистки производственных сточных вод [47]. Сущность этого процесса состоит в практически одновременном протекании двух стадий - коагуляции диспергированных и эмульгированных в сточных водах примесей и образование комплексов, состоящих из конгломератов коагулированных частиц и пузырьков электролитического газа. Последующее всплывание образующихся флотокомплексов, формирование, накопление и уплотнение пенного слоя является естественным продолжением процесса. Наиболее эффективно очистка сточных вод электрокоагуляцией-флотацией происходит при использовании растворимых анодов из алюминия или углеродистой стали. Стальные электроды предпочтительнее в тех случаях, когда необходима не только коагуляция содержащихся в сточных водах дисперсий, но и восстановление присутствующих в стоках загрязняющих компонентов, например, шестивалентного хрома, активного хлора, пероксида водорода и др. Электрокоагуляция-флотация в настоящее время применяется для очистки сточных вод гальванических и механообрабатывающих производств, кожевенных предприятий, фабрик искусственных технических кож и других предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг.

Электроосаждение - комбинированный процесс очистки производственных сточных вод от высокодисперсных и коллоидных загрязняющих веществ. Часто под этим термином понимают также очистку стоков от растворенных ингредиентов, в первую очередь от ионов металлов. В то же время электроосаждение металлов рассматривается как самостоятельный процесс, трактуемый терминами электрокристаллизация [47], катодное восстановление [18] или электролитическое выделение металлов [15].

355

Если электроосаждение дисперсий пока еще не получило сколько-нибудь значительного практического применения в технологии улучшения качества производственных сточных вод, то электроосаждение металлов является одним из наиболее эффективных процессов очистки отработанных технологических растворов и электролитов (ОТРиЭ), содержащих различные металлы. При этом очистка происходит за счет комбинирования процессов восстановления удаляемых металлов, зарождения твердой фазы и изменения дисперсного состояния кристаллических зародышей, закрепившихся на поверхности катодов. На практике электроосаждение металлов осуществляется в одном аппарате и включает несколько стадий: миграцию гидратированных катионов металлов под действием электрического тока к катодам, погруженным в ОТРиЭ; адсорбцию катионов на поверхности катодов; присоединение электронов в количестве, обеспечивающем превращение катионов в нейтральные атомы металла (Men+•mH(0 + пе- — Me0 + тН20); образование атомами новой твердой фазы в виде кристаллов; закрепление на катодах и постепенное увеличение размеров кристаллов до образования фольги или зернистого осадка. Таким образом, в результате превращения растворенных металлов в нерастворимую форму происходит снижение их концентрации в ОТРиЭ. Одновременно электрохимическое осаждение металлов позволяет получать твердые металлические отходы с высоким содержанием извлекаемого компонента и упрощает их последующую утилизацию.

Для очистки металлосодержащих сточных вод и ОТРиЭ применяется также процесс цементации. Сущность этого процесса состоит в вытеснении из сточных вод одного металла, например меди, другим металлом, например железом, в результате чего растворенный в стоках металл (медь) переходит в нерастворимое состояние, а второй (железо), находящийся в металлической форме, ионизируется и поступает в очищаемые воды. При этом процесс осуществляется в одном аппарате (цементаторе) в несколько стадий, включающих миграцию ионов извлекаемого металла к поверхности цементирующего металла, погруженного в стоки и имеющего более отрицательный электродный потенциал; восстановление растворенного компонента до нейтральных атомов с одновременным переходом металла-цемен-татора в эквивалентном количестве в растворимое состояние (mMen+•+ пЦ0 — mMe0 + пЦт+); формирование на поверхности металла-цементатора образующимися атомами новой твердой фазы, как правило, в виде порошка. Процесс цементации завершается, когда электродные потенциалы металла-цементатора и цементируемого металла становятся равными. Обычно при осуществлении процесса цементации металлосодержащие воды либо фильтруют через цементирующую металлическую стружку, либо перемешивают их с металлическим порошком. Проводятся исследования по применению для связывания металлов металлосодержащих шлаков (см.: [30]).

В последние десятилетия интенсивно ведутся разработки новых комбинированных процессов очистки производственных сточных вод, что является одним из наиболее актуальных и прогрессивных направлений усовершенствования технологических приемов, позволяющих создавать эффективные и компактные водоочистные установки за счет одновременного осуществления в одном устройстве процессов превращения и извлечения загрязняющих веществ.

2.2.7. Процессы интенсификации очистки

производственных сточных вод (группа 5)

Процессы, относящиеся к первым четырем группам, при оптимальном их выборе, сочетании и последовательности осуществления способны в большинстве случаев обеспечить эффективную очистку производственных сточных вод любого состава. Тем не менее, с каждым годом растет количество оригинальных разработок, применение которых позволяет в той или иной степени интенсифицировать как отдельные стадии процессов очистки, так и технологический цикл очистки в целом. Для интенсификации очистки предлагается использовать конструктивные усовершенствования, разнообразные технологические приемы, а также корректирование режимов и параметров процессов извлечения, превращения и обезвреживания загрязняющих веществ. В свою очередь технологические приемы интенсификации можно подразделить на гидромеханические, физические, химические, биологические и комбинированные.

Гидромеханические процессы, в частности такие, как перемешивание, кавитация и пульсация, способствуют, в первую очередь, ускорению стадий очистки, в ходе которых происходят требуемые по технологии превращения примесей сточных вод. Перемешивание является одним из наиболее распространенных технологических приемов стимулирования процессов коагуляции, флокуляции, фазовых и молекулярно-ионных превращений примесей производственных сточных вод. Умеренное перемешивание способствует также более эффективному и быстрому осаждению частиц, склонных во время седиментации к изменению дисперсного состояния, то есть к коагуляции и флокуляции. Оно чаще всего применяется в отстойниках и осветлителях, предназначенных для очистки концентрированных сточных вод после обработки их коагулянтами и флокулянтами, а также в сгустителях гидроксидных осадков и активных илов.

Кавитация, в отличие от перемешивания, пока еще не получила достаточного распространения в технологии очистки производственных сточных вод. Вместе с тем, она в настоящее время рассматривается как один из наиболее перспективных способов существенной интенсификации химических процессов, позволяющих резко уменьшить продолжительность окислительно-восстановительных реакций и деструкции загрязняющих веществ. Область применения кавитации с целью повышения продуктивности очистных систем непрерывно расширяется, а ее развитие идет в направлении совершенствования технических средств осуществления процесса.

Пульсация, наряду с кавитацией, относится к весьма перспективным процессам интенсификации очистки производственных сточных вод, содержащих примеси в различном фазово-дисперсном состоянии. Она получила особо широкое применение на очистных станциях подготовки питьевых вод в отстойниках типа РиЬ8ЛТОЯ [41] для обеспечения оптимальной флокуляции и высокой однородности осадка. Пульсацион-ные воздействия во многих случаях, особенно при очистке агрессивных сточных вод, могут успешно заменить перемешивание. При этом существенно интенсифицируются процессы экстракции, фильтрации через насадки, а также химические реакции, преимущественно протекающие в реакторах под давлением [16].

356

Среди физических процессов интенсификации очистки производственных сточных вод наиболее эффективными считаются вибрация, ультразвук, ультрафиолетовое излучение, внешняя электромагнитная активация, а также другие процессы физического воздействия на водную среду и содержащиеся в ней нерастворенные и растворенные примеси. В результате применения различного рода полей и излучений ускоряются все массообменные процессы в очищаемых сточных водах, а также окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие ионно-молекулярные превращения и деструкцию загрязняющих ингредиентов. Например, особо эффективным является использование для окисления разнообразных неорганических и органических веществ пероксида водорода совместно с УФ-облучением, или, другими словами, фотоокисления [37]. Многие важные аспекты, касающиеся механизма воздействия физических полей и излучений на отдельные процессы очистки производственных сточных вод, еще до конца не выяснены, что не позволяет объективно выделить оптимальную область их применения.

Среди химических процессов интенсификации очистки особое место занимают катализ и корректирование активной реакции (величины рН). Вместе с тем отметим, что регулирование значения рН очищаемых сточных вод с целью ускорения, в частности, ионно-молекулярных превращений примесей также в определенной степени относится к каталитическим процессам. Кроме уменьшения продолжительности очистки стоков, применение катализаторов позволяет производить те превращения загрязняющих веществ, которые в обычных условиях протекания процессов не могут быть осуществлены из-за повышенной энергии активации реакционной системы. Катализаторы способствуют также тому, что в очищенной воде можно получить не только компоненты в безопасном для окружающей среды состоянии, но и, что немаловажно, продукты реакций с определенной структурой и свойствами.

В технологии очистки производственных сточных вод применяются все известные каталитические процессы, а именно:

- гомогенный катализ, предусматривающий применение реагентов и катализаторов, находящихся в одном фазовом состоянии, преимущественно жидких реагентов и жидких катализаторов;

- гетерогенный катализ, при осуществлении которого реагирующие компоненты и катализатор находятся в разном фазовом состоянии;

- микрогетерогенный катализ, предусматривающий использование катализаторов с развитой поверхностью раздела фаз, как правило, в виде высокодисперсного порошка;

- комбинированный катализ, при котором сочетаются гомогенный каталитический процесс с гетерогенным или микрогетерогенным катализом.

Для осуществления гомогенного катализа в настоящее время широко применяется реактив Фентона, представляющий собой смесь водных растворов перекиси водорода и соли, содержащей двухвалентное железо. Обработка данным реактивом дает возможность производить глубокое окисление широкого спектра неорганических и органических соединений, содержащихся в производственных сточных водах [7]. Область эффективного использования реактива существенно расширяется в случае одновременного УФ-облучения очищаемых стоков [27].

Гетерогенный и микрогетерогенный катализ находит практическое применение в схемах очистки производственных сточных вод многих отраслей промышленности [41]. Одним из наиболее эффективных при этом является способ Toccata, предусматривающий деструкцию биологически неокисляемых веществ озоном в присутствии твердого катализатора в виде гранул или порошка.

Следует отметить, что многие закономерности каталитических процессов интенсификации очистки производственных сточных вод еще не в полной мере установлены, в связи с чем режимы и параметры катализа, как правило, определяются в результате поисковых и технологических исследований в реальных условиях.

Многие процессы ионно-молекулярного превращения примесей с приемлемой для практического осуществления скоростью протекают только в случае регулирования рН сточных вод. Например, для химического восстановления шестивалентного хрома сточные воды необходимо предварительно подкислять, а для окисления цианидов требуется их подще-лачивание (см. табл. 2.7).

Биологические способы интенсификации очистки обеспечивают ускорение процессов окисления и восстановления неорганических и органических соединений аэробным и анаэробным биоценозом. Чаще всего для этого применяется ферментативный катализ, обусловленный действием специально подобранных ферментов, дозируемых в стоки. В результате стимулирования процессов биологической очистки биопрепаратами существенно сокращается продолжительность обработки стоков, уменьшаются габариты очистных сооружений и снижаются энергетические затраты.

В заключение следует отметить, что применение процессов интенсификации очистки сточных вод практически всегда, за редким исключением, значительно усложняет эксплуатацию очистных сооружений, требует высокой квалификации обслуживающего персонала и сопровождается дополнительными эксплуатационными расходами. Поэтому эти процессы технологически и экономически оправданы только тогда, когда без них эффективность и кинетика очистки сточных вод существенно ниже оптимальных значений или очистка вообще не происходит в обычных условиях.

2.3. Технологии и оборудование для очистки производственных сточных вод

Классификация процессов очистки производственных сточных вод, учитывающая фазово-дисперсное состояние примесей, имеет не только теоретическое, но и сугубо прикладное значение. Она позволяет разрабатывать технологические схемы очистки стоков на основе анализа исходных данных, а именно, состава и расхода жидкого сброса, концентрации загрязняющих веществ и требований к очищенной воде.

По своей сути любая технологическая схема очистки, в соответствии с которой выполняется проект очистных сооружений, представляет собой комбинацию различных процессов извлечения, превращения и обезвреживания примесей, дополненнных, при необходимости, процессами интенсификации. Задача состоит в разработке оптимальной последовательности осуществления этих процессов с учетом многокомпо-нентности состава производственных сточных вод, полидисперсности нерастворенных примесей, которые могут находиться в твердом, жидком и газообразном

357

состоянии, а также способности растворенных загрязняющих веществ к фазовым и ионно-молекулярным превращениям.

Как правило, на первом этапе очистки предусматривается извлечение из производственных сточных вод грубодисперсных примесей, для чего чаще всего применяется отстаивание и, значительно реже, процеживание и центробежное разделение в гидроциклонах. Отстаивание производится в различной конструкции песколовках, грязевых ямах, отстойниках, нефтеловушках, жироловках, а также в других установках гравитационного типа. В последнее время находят широкое применение комбинированные устройства, обеспечивающие одновременную очистку сточных вод как от частиц с плотностью больше плотности воды, так и от всплывающих частиц.

Отстаивание на первой ступени очистки для извлечения грубодисперсных примесей требуется тогда, когда содержание частиц с расчетной скоростью осаждения (всплывания) примерно 0,5 мм/с в сточных водах составляет более 60%, а их начальная концентрация превышает 100 мг/л. В случае несоответствия примесей данным условиям перед отстаиванием предусматривается применение процессов превращения загрязняющих веществ. При этом для нерастворен-ных примесей используются процессы для изменения дисперсного состояния частиц, а для растворенных веществ - дополнительно процессы для изменения их фазового состояния.

После процессов превращения загрязняющие вещества переходят в грубодисперсное состояние и осаждаются или всплывают с достаточно высокой скоростью, что существенно уменьшает объем установок отстойного типа. Конкурентным отстаиванию в данном случае является процесс флотации, который позволяет получить в результате очистки в 5-10 раз меньшее количество твердых отходов за счет более низкой влажности флотационного шлама по сравнению с осадком.

На завершающем этапе извлечения грубодисперсных частиц, образующихся в результате превращения примесей других групп (см. табл. 2.3), применяется фильтрование, чаще всего через зернистые загрузки.

Растворенные примеси, фазовое состояние которых на предыдущих этапах очистки не изменилось, извлекаются адсорбцией или пенным фракционированием (примеси 3-й группы), ионным обменом или электродиализом (примеси 4-й группы). Достаточно эффективно удаляются растворенные вещества, относящиеся к обеим группам, обратным осмосом.

Изменение рассмотренной последовательности этапов при очистке сточных вод или исключение из технологической схемы некоторых из них, как показывает практика, всегда влечет за собой увеличение трудоемкости эксплуатации водоочистного оборудования, снижает надежность его работы и делает, в конечном итоге, очистные сооружения неработоспособными.

Процессы, обеспечивающие ионно-молекулярные превращения загрязняющих веществ, могут применяться на любом этапе очистки: в начале очистки, на промежуточном или завершающем этапе очистки. В каждом конкретном случае производится выбор оптимального технологического решения в зависимости от исходной характеристики сточных вод. Обычно после применения окислительно-восстановительных

процессов требуется корректирование рН очищенных сточных вод: подкисление или подщелачивание.

Таким образом, при разработке технологических схем очистки сточных вод следует исходить, в первую очередь, из фазово-дисперсного состояния примесей, а также учитывать склонность загрязняющих веществ к ионно-молекулярным превращениям. В современных технологических схемах глубокой очистки многокомпонентных сточных вод предусматривается, как правило, чередование в определенной последовательности процессов извлечения примесей, процессов, вследствие которых происходит изменение фазо-во-дисперсного состояния ингредиентов, и процессов, обеспечивающих ионно-молекулярные превращения загрязняющих веществ. Вместе с тем, при отсутствии в сточных водах примесей, в первую очередь растворенных, для которых перед удалением необходимо окисление или восстановление, технологическая схема существенно упрощается и состоит преимущественно из двух или трех ступеней очистки.

С учетом вышеизложенных предпосылок были разработаны эффективные комплексные технологии для очистки разных видов сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг [1, 42, 44, 45]. На практике подтверждено, что комбинациями известных в настоящее время процессов водоочистки в определенных последовательностях можно решить самые сложные проблемы глубокой очистки многокомпонентных сточных вод, содержащих нерастворенные и растворенные примеси. Соответствующие технологические решения были воплощены в водоочистные комплексы блочно-модульного типа, в которых осуществляются все необходимые по технологии процессы и происходит полная очистка стоков до требуемых показателей без гидравлического разрыва потока. В водоочистных комплексах применяются в наиболее оптимальной и эффективной комбинации такие процессы, как отстаивание, флотация (напорная или электрическая), фильтрование, коагуляция, электрокоагуляция, флокуляция, коалесценция, окисление и восстановление (химическое, электрохимическое или биологическое), адсорбция, химическое или электрохимическое осаждение и др. В настоящее время водоочистные комплексы прошли разностороннюю практическую апробацию, позволившую существенно усовершенствовать их конструкцию с учетом реально существующих, но в большинстве случаев не отвечающих регламентным требованиям, условий эксплуатации.

Рассмотрим некоторые получившие практическую реализацию варианты технологических схем очистки многокомпонентных сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг.

Технологические схемы очистки металлосодержа-щих сточных вод. Металлосодержащие сточные воды образуются на многих предприятиях промышленности, транспорта и сферы услуг [43]. Кроме металлов, находящихся в разном фазово-дисперсном состоянии, в таких водах содержатся, как правило, нефтепродукты, взвешенные вещества, органические соединения и ПАВ. Они могут быть кислыми, нейтральными или щелочными. Обычно металлосодержащие сточные воды подразделяются на кислотно-щелочные, хромсодер-жащие, циансодержащие и содержащие комплексные соединения тяжелых металлов.

Одна из широко применяемых технологий предус-

358

матривает совместную очистку кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод. В технологии применяется восстановление шестивалентного хрома двухвалентным железом, получаемым в результате электрохимического растворения стальных анодов, образование малорастворимых соединений тяжелых металлов при подщелачивании стоков, формирование флотоком-плексов и их флотационное извлечение, доочистка, фильтрование, а также нейтрализация.

На первой ступени очистки предусмотрена обработка сточных вод в электрокоагуляторе, в котором происходит ионизация стальных анодов под действием постоянного электрического тока.

В результате электрохимической обработки стоков протекают следующие реакции:

- на стальных анодах: Бе - 2е- ^ Бе2+ (растворение стальных анодов);

- на катодах: 2Н^0 + 2е- ^ Н + 20Н- (образование газообразного водорода, подщелачивание воды).

Одновременно в объеме сточной воды в зависимости от ее рН происходит восстановление шестивалентного хрома (см. реакции 2.18-2.22).

Для обеспечения образования малорастворимых соединений тяжелых металлов, которые, помимо шестивалентного хрома, содержатся в смеси кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод, после электрокоагулятора производится дозирование раствора щелочи. Подщелачивание сточных вод осуществляется до рН 9,8-10,2, при котором происходит образование хлопьев гидроксидов тяжелых металлов и сорбция ими высокодисперсных и растворенных загрязняющих веществ (механических частиц, эмульгированных нефтепродуктов, ПАВ, органических соединений).

В общем случае реакция гидратообразования имеет вид:

Ме"+ + п0Н- ^ Ме(0Н)п (2.35)

где Меп+ - ионы тяжелых металлов (Си2+, 7п2+, Бе2+, Бе3+,

№2+, Сг3+, са2+....).

Кроме гидроксидов, в электрокоагуляторе могут образовываться малорастворимые карбонаты, фосфаты и комплексные соединения тяжелых металлов.

Химические реакции, протекающие после электрокоагулятора, сопровождаются формированием фло-токомплексов, состоящих из малорастворимых частиц тяжелых металлов и образующихся на катодах пузырьков водорода.

После обработки в электрокоагуляторе сточные воды поступают во флотатор, в котором сформировавшиеся флотокомплексы всплывают в пенный слой. Образующийся флотационный шлам периодически удаляется в емкость шлама, а осветленная вода отводится на фильтр, заполненный слоем полимерного материала. Фильтрование обеспечивает механическое задержание мелких хлопьев гидроксидов тяжелых металлов в межпоровом объеме синтетической фильтрующей загрузки.

Очищенные воды из фильтра поступают в нейтрализатор, в котором производится их нейтрализация диоксидом углерода

20Н- + С02 ^ Н^0 + С032-; С032- + С02 + Н20 ^ 2НС03 (2.36)

После нейтрализации часть очищенных вод (50-90% от общего расхода) может использоваться в водообо-ротной системе производства. Остальная их часть перед сбросом в систему производственной канализации

при необходимости (если требования к качеству очищенных вод жестче, чем к оборотной воде) подвергается дополнительной очистке на блоке доочистки. Технология доочистки предусматривает более полное извлечение остающихся в очищенных водах тяжелых металлов при помощи реагентов-осадителей, образующих менее растворимые, по сравнению с гидрокси-дами, соединения с металлами.

Принципиальная технологическая схема очистки ме-таллосодержащих сточных вод, образующихся, например, в гальваническом производстве, приведена на рис. 2.7.

Кислотно-щелочные и хромсодержащие сточные воды от промывных ванн отводятся в усреднитель-накопитель (1), который обеспечивает усреднение стока по расходу и концентрации загрязняющих веществ. В усреднитель-накопитель (1) могут также равномерно дозироваться отработанные технологические растворы и электролиты (ОТРиЭ), если концентрация тяжелых металлов в смеси не превысит 300 мг/л(в том числе шестивалентного хрома - 30 мг/л), а солесодержание позволит использовать очищенную воду в водооборотной системе.

Из усреднителя-накопителя (1) усредненные стоки насосом (2) подаются в электрокоагулятор со стальными электродами (3). Электроды подключены к выпрямителю (4). Под действием постоянного электрического тока происходит растворение стальных анодов и восстановление шестивалентного хрома, коагуляция нерастворенных примесей и частичная сорбция растворенных соединений хлопьями гидроксидов, появляющимися в обрабатываемых водах. В электрокоагуляторе (3) на катодах образуются пузырьки водорода, которые потоком выносятся во флотатор (5). Перед флотатором производится подщелачивание сточных вод до рН 9,8-10,2. В результате подщелачивания завершается процесс образования малорастворимых гидроксидов металлов, которые, взаимодействуя с пузырьками водорода, формируют флотокомплексы. Во флотаторе (5) происходит всплывание флотокомплек-сов на поверхность воды, накопление и сгущение флотационного шлама.

Из флотатора (5) осветленные воды поступают на фильтр (6), который обеспечивает глубокую доочист-ку их от тяжелых металлов и других примесей. Очищенные воды из фильтра (6) самотеком отводятся в нейтрализатор (7), в котором осуществляется их обработка двуокисью углерода (углекислым газом) из баллонов (8). Нейтрализованные воды отводятся в резервуар (9), из которого они насосом (10)подаются в водооборот-ную систему гальванического производства. Избыток очищенных вод (10-50% от расхода) из резервуара (9) сбрасывается в систему производственной канализации или, при необходимости дополнительной очистки, подается на блок доочистки.

Флотационный шлам с флотатора (5) периодически удаляется в емкость шлама (11), расположенную под флотатором. Из емкости (11) шлам насосом (12) подается на узел обезвоживания (13). Обезвоженные отходы периодически вывозятся на согласованные для захоронения полигоны или направляются на утилизацию.

Фильтр (6) периодически промывается водой при помощи устройства (14). Промывные воды фильтра (6) отводятся в емкость (15). После отстаивания промывных вод осадок из емкости (15) насосом (12) подается на узел обезвоживания (13), а отстоянные воды отводятся в усреднитель-накопитель (1).

359

10 Б

ЬЧЗн-

Рис. 2.7. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод гальванического производства на БМВК «УФИАН-М»: 1 - усреднитель-накопитель; 2 - насос подачи сточных вод на очистку; 3 - электрокоагулятор; 4 - выпрямитель; 5 - флотатор; 6 - фильтр; 7 - нейтрализатор; 8 - баллоны с двуокисью углерода (углекислым газом); 9 - резервуар чистой воды; 10 - насос подачи очищенной воды в водооборотную систему; 11 - емкость флотационного шлама; 12 - насос перекачки флотационного шлама и осадка; 13 - узел обезвоживания твердых отходов; 14 - устройство для промывки фильтра; 15 - емкость промывной воды фильтра; 16 - расходный бак раствора щелочи; 17 - насос-дозатор раствора щелочи;

А - сточные воды из гальванического производства; Б - подача очищенных вод в оборотную систему гальванического производства; В -отвод части очищенных вод в наружную канализацию или на доочистку; Г - отвод промывной воды фильтра после отстоя в усреднитель-накопитель; Д - вывоз обезвоженных твердых отходов; Ж - дозирование отработанных растворов и электролитов в усреднитель-накопитель.

Для подщелачивания сточных вод в электрореакторе (3) применяется раствор каустической соды, который готовится в расходном баке (16) и дозируется насосом-дозатором (17).

Преимуществом разработанной электрохимической технологии очистки металлосодержащих сточных вод является существенно меньшее увеличение солесодер-жания очищенных вод при сравнении с реагентной технологией восстановления шестивалентного хрома. Например, в зависимости от рН сточных вод, рассчитанный по стехиометрии рост содержания анионов для №Н803 и №2803 составляет 3,5-5,2, для Ре804 - 4,6-11,1, для №28 - 2,3-4,4, для 802 и Н202 - 0,7-2,4 и .для 8пС12 - 5,5-7,2 г на 1 г шестивалентного хрома. В действительности расход реагентов для восстановления шестивалентного хрома, как правило, больше стехиометрического, что приводит к еще более значительному возрастанию солесодержа-ния очищенных вод. В то же время восстановление шестивалентного хрома железом, получаемым при электрохимическом растворении стальных анодов, практически не приводит к вторичному загрязнению очищаемых вод и повышению их минерализации. Незначительное увеличение концентрации бикарбонатов в результате нейтрализации очищенных вод углекислым газом не оказывает видимого влияния на общее их солесодержание. Поэтому после электрохимической очистки металлосодержащих сточных вод значительная часть их может быть использована в водооборотной системе производства без дополнительного обессоливания.

Существенным преимуществом рассматриваемой технологии очистки является также образование, благодаря применению в ней флотации пузырьками водорода, на порядок меньшего, по сравнению с отстаиванием, объема твердых отходов в виде сгущенного флотационного шлама. Это связано с тем, что влажность шлама во флотаторе практически в 10 раз меньше влажности металло-содержащего осадка в отстойниках любой конструкции. Флотационный шлам, в отличие от осадка, не требует перед последующим механическим обезвоживанием дополнительного кондиционирования.

Для практической реализации технологии очистки металлосодержащих сточных вод разработаны блочно-модульные водоочистные комплексы типа «УФИАН-М». БМВК «УФИАН-М» состоят из электрокоагулятора со стальными электродами, флотатора, фильтра, нейтрализатора, приспособления для промывки фильтра и емкости для флотационного шлама. Все очистные модули размещены в одном общем корпусе (блоке) или двух смежных сообщающихся между собой корпусах (блоках). БМВК «УФИАН-М» имеют горизонтальное или вертикальное исполнение.

Техническая характеристика наиболее широко применяющихся модификаций БМВК «УФИАН-М» приведена в табл. 2.9.

В случае начальной концентрации металлов в сточных водах более 300 мг/л предусматривается оснащение БМВК «УФИАН-М» блоком предочистки, а при необходимости получения очищенных вод с концен-

360

Табл. 2.9.

Технические показатели БМВК «УФИАН-М»

№ п.п. Наименование показателя Модификация комплекса

УФИАН-М1 УФИАН-М2 УФИАН-М5 УФИАН-М10

1 Производительность номинальная, м3/ч 1,0 2,0 5,0 10,0

2 Производительность максимальная, м3/ч 1,1 2,2 5,5 11,0

3 Расчетная сила тока, А 100 200 500 1000

4 Объем промывной воды, м3 1,0 2,0 3,5 7,0

5 Расход железа на восстановление 1 г шестивалентного хрома, г 3,2

6 Расчетный расход каустической соды на 1 г металлов, г Сг3+ - 2,31, Ре2+ - 1,43, Ре3+ - 2,3, Си2+ - 1,26, №2+ - 1,36, 7и2+ - 1,23, Са2+ - 0,71, А13+ - 4,44

7 Доза диоксида углерода, мг/л (г/м3) 25-40

8 Расчетный объем твердых отходов в % от объема очищенной воды - флотационный шлам - после обезвоживания 2,0 0,3

Примечания:

1) Расчетный объем твердых отходов дан при максимально допустимой концентрации тяжелых металлов (300 мг/л) и максимальной концентрации шестивалентного хрома (30 мг/л);

2) Расчетная сила тока дана при максимально допустимой концентрации шестивалентного хрома - 30 мг/л.

трацией металлов менее 0,3-0,5 мг/л БМВК дополняется блоком доочистки. Особо эффективным является применение для предочистки многоступенчатой флотации [2, 3]. При этом на каждой из ступеней поддерживается определенное значение рН, что позволяет производить селективное извлечение металлов из сточных вод.

Существенным ограничением применения электрохимической технологии для очистки металлосодержа-щих сточных вод является расход стоков. Сравнение вариантов технологических схем показывает, что при расходе более 100 м3/ч технико-экономические преимущества имеет реагентная технология извлечения металлов из сточных вод. Такие расходы характерны, например, для металлургических комбинатов. Поэтому для них была разработана технологическая схема реагентной очистки металлосодержащих сточных вод. В этой технологии предусматривается отдельная первоначальная обработка реагентами хромсодер-жащих стоков с целью восстановления шестивалентного хрома и обработка циансодержащих растворов для окисления цианидов. После завершения процессов восстановления и окисления обработанные стоки смешиваются с кислотно-щелочными сточными водами. Усредненная смесь подщелачивается до рН 9,8-10,2, осветляется в отстойниках-осветлителях или флотаторах, а затем в фильтрах с зернистой пено-полистирольной загрузкой. Очищенные воды перед сбросом в систему производственной канализации нейтрализуются раствором кислоты. Солесодержание очищенных вод, как правило, превышает показатели, допускающие их использование в водооборотной системе производства. Поэтому в проектах с водо-оборотными циклами предусматривается частичная деминерализация очищенных вод.

Нередко в металлосодержащих сточных водах нахо-

дятся в значительном количестве эмульгированные нефтепродукты и масла. В этом случае при реагентной технологии очистки в очищаемые воды дополнительно вводится хлорное железо для коагуляции эмульгированных частиц [44].

Разработанные технологии очистки металлосодер-жащих сточных вод и водоочистное оборудование реализованы в проектах очистных сооружений разных производств в России, Украине и Словакии (табл. 2.10).

Следует отметить, что во всех реализованных проектах технологические схемы очистки металлосодержащих сточных вод отличаются друг от друга, так как для каждого предприятия характерны уникальные условия формирования состава и качества стоков. Кроме того, в проектах учитывалось также, что практически всегда происходят периодические изменения в производственных процессах, существенно отражающиеся на составе и качестве образующихся металлосодер-жащих сточных вод. Поэтому благодаря применению многоступенчатых схем очистки удалось создать технологии, которые являются не только эффективными и надежными, но и гибкими в изменяющихся условиях эксплуатации.

Технологические схемы очистки нефтесодержа-щих сточных вод. Нефтепродукты и близкие к ним по свойствам масла содержатся в производственных сточных водах подавляющего числа предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг, в поверхностном стоке с территорий этих предприятий, а также в отработанных технологических растворах различного назначения - смазочно-охлаждающих жидкостях, моечных и обезжиривающих растворах и тому подобных эмульсиях производственного назначения. Поэтому проблема очистки нефтесодержащих сточных вод приобретает первостепенное значение, тем более что ПДК нефтепродуктов в водоемах и водотоках рыбохозяйс-

361

Реализованные проекты по очистке металлосодержащих сточных вод

Табл. 2.10.

Наименование производства Год реализации Применяемое оборудование Количество, шт. Место реализации

Гальваническое производство 1994 Флотатор УФИАН-М10 1 2 Словакия

Гальваническое производство 1995 УФИАН-М2 2 Словакия

Гальваническое производство 1996 Флотатор Фильтры 2 2 Словакия

Гальваническое производство 1997 УФИАН-М10 2 Словакия

Холодная прокатка стали 1998 Отстойники-осветлители Фильтры 9 18 Словакия

Гальваническое и окрасочное производство 2004 УФИАН-М2 1 Украина

Производство аккумуляторов 2006 УФИАН-М2 Блок доочистки 1 1 Украина

Производство валов глубокой печати 2006 УФИАН-М2 Блок доочистки 1 1 Россия

Гальваническое производство 2007 УФИАН-М5 Блок доочистки 2 1 Украина

твенного назначения установлена на уровне 0,05 мг/л.

Нефтесодержащие стоки практически всегда являются многокомпонентными и содержат также механические частицы, поверхностно-активные вещества, органические соединения и, во многих случаях, тяжелые металлы. При разработке технологических схем очистки необходимо учитывать, кроме многокомпонентнос-ти этих сточных вод, еще и фазово-дисперсное состояние нефтепродуктов, содержащихся в стоках. Обычно нефтепродукты находятся в сточных водах в неэмульги-рованном, грубоэмульгированном, тонкоэмульгирован-ном и молекулярном состоянии [1]. В зависимости от условий образования, концентрации примесей и состава сточных вод в них преобладают нефтепродукты в той или иной фазово-дисперсной форме. При их высоких концентрациях и при отсутствии в стоках стабилизирующих веществ, в первую очередь поверхностно-активных, основное количество нефтепродуктов находится в виде крупных капель, которые легко удаляются из сточных вод отстаиванием в нефтеловушках различных конструкций. Крупность частиц, которые эффективно извлекаются при отстаивании, зависит, прежде всего, от плотности нефтепродуктов. Например, скорость всплывания 0,5 мм/с, на которую в большинстве случаев рассчитываются нефтеловушки, имеют частицы крупностью около 0,13 мм при плотности 0,95 г/см3 и крупностью примерно 0,07 мм с плотностью 0,8 г/см3.

В случае низких концентраций практически все нефтепродукты находятся в тонкоэмульгированном состоянии, тем более при наличии стабилизирующих веществ в сточных водах. Образование высокодисперсных эмульсий происходит в результате механического диспергирования нефтепродуктов в стоках, главным образом при перекачке и движении нефтесодержащих вод в трубопроводах.

Тонкоэмульгированные частицы нефтепродуктов в сточных водах могут быть не стабилизированными, слабо стабилизированными или сильно стабилизированными содержащимися в стоках ингредиентами. Стабилизирующее действие проявляют находящиеся в сточных водах ПАВ, высокомолекулярные органические соединения, а также твердые примеси коллоидной степени дисперсности. Чаще всего на практике агрега-тивная устойчивость тонкоэмульгированных примесей обеспечивается анионными и неионогенными ПАВ, которые используются для приготовления разнообразных технологических растворов или сбрасываются в сточные воды после применения для каких-либо других технологических целей.

В технологии очистки сточных вод, содержащих нестабилизированные тонкоэмульгированные нефтепродукты, могут применяться безреагентные процессы, такие как коалесценция, электрофлотация, фильтрование, ультрафильтрация, сорбция и др. При этом безре-агентная схема очистки, как правило, не обеспечивает получение очищенных вод с качеством, допускающим их сброс в водоемы и водотоки. В то же время, очищенные воды вполне могут быть использованы в водообо-ротных системах, например, ручных моек автотранспорта, в которых не применяются моющие средства.

В технологии очистки сточных вод, содержащих слабостабилизированные тонкоэмульгированные нефтепродукты, применяется в большинстве случаев электрокогуляция или реагентная коагуляция. При этом одновременно происходит коагуляция высокодисперсных и коллоидных твердых частиц, сорбция ПАВ и органических соединений. Для получения очищенных вод с допустимой для сброса в водоемы или водотоки концентрацией нефтепродуктов в технологической схеме предусматривается ступень сорбционной

362

доочистки от нефтепродуктов, находящихся в растворенном состоянии.

Наиболее сложной проблемой является очистка сточных вод, содержащих сильностабилизированные нефтепродукты. В технологии их очистки, как правило, применяется ступень дестабилизации (деэмульги-рования), которая позволяет основательно снизить агрегативную устойчивость эмульсий и дает возможность осуществления эффективной коагуляции дестабилизированных частиц нефтепродуктов. В качестве дестабилизатора наибольшее распространение получила серная кислота, а в последнее время для разрушения стойких эмульсий используются также различные высокомолекулярные органические деэмульгаторы. После обработки дестабилизатором сточные воды направляются на отстаивание в нефтеловушку, а затем на до-очистку, предусматривающую электрокоагуляцию или реагентную коагуляцию остаточных нефтепродуктов.

С учетом изложенных выше подходов разработано несколько получивших широкое практическое применение технологических схем очистки нефтесодер-жащих сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг.

Первая технологическая схема (рис. 2.8) многократно реализована в водооборотных системах мойки автотранспорта и другой техники. В этой схеме очистка образующихся в результате мойки сточных вод производится на БМВК «УКОС-АВТО».

В соответствии со схемой сточные воды после мойки автотранспорта поступают в сточную канаву (1), из которой они самотеком отводятся в накопитель-отстойник (2). После отстаивания сточные воды насосом (3) перекачиваются в БМВК «УКОС-АВТО», в котором проходят полную очистку. Вначале стоки обрабатываются в электрокоагуляторе с алюминиевыми электродами (4). В результате электрохимических реакций происходит ионизация анодов (А1 - 3е- = А13+) и разряд молекул воды на катодах (2^0 + 2е- = Н^ + +20Н ). Электрохимические процессы сопровождаются коагуляцией тонко-эмульгированных нефтепродуктов, высокодисперсных и коллоидных механических частиц, а также образова-

нием хлопьев малорастворимого гидроксида алюминия (А13+ + ЗОН = А1(0Н)3|), на которых происходит сорбция присутствующих в сточных водах ПАВ и органических соединений. Из электрокоагулятора (4) обработанные стоки поступают в осветлитель (5), в котором осуществляется осаждение сформированных агрегатов, состоящих из хлопьев гидроксида алюминия и коагулированных нерастворимых примесей. Осветленные воды отводятся на доочистку в фильтр с пенополистирольной загрузкой (6). Очищенные воды накапливаются в резервуаре (7), а затем насосом (8) подаются на мойку автотранспорта.

Электрокоагулятор соединен с выпрямителем постоянного тока (9).

Осадок, накапливающийся в нижней части осветлителя, периодически сбрасывается в контейнер осадка (10), в котором производится его частичное обезвоживание.

Фильтр (6) периодически промывается водой, находящейся над фильтрующей загрузкой. Промывка осуществляется при помощи встроенной промывной системы (11). Промывная вода из фильтра сбрасывается в накопитель-отстойник (2).

Осадок, извлекаемый из накопителя-отстойника (2), подается в контейнер (10) на обезвоживание, а затем вывозится в отведенные для него места.

Из накопителя-отстойника (2) периодически производится также удаление всплывших нефтепродуктов в бак при помощи нефтесборных приспособлений (12). Накопленные нефтепродукты вывозятся на утилизацию.

Для пополнения водооборотной системы предусматривается подача водопроводной (технической) воды на ополаскивание автотранспорта. Обычно расход добавочной воды составляет 10-20% от производительности моечного оборудования.

Для практической реализации технологии очистки сточных вод в водооборотных системах мойки автотранспорта разработаны блочно-модульные водоочистные комплексы типа УКОС-АВТО, которые состоят из электрокоагулятора с алюминиевыми электродами, осветлителя, фильтра, приспособления для промывки фильтра и резервуара очищенных вод или буферной емкости. Все очистные модули размещены в одном об-

Рис. 2.8. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод от мойки автотранспорта на БМВК «УКОС-АВТО»: 1 - сточная канава; 2 - накопитель-отстойник; 3 - насос подачи сточных вод в БМВК; 4 - электрокоагулятор; 5 - осветлитель; 6 -пенополистирольный фильтр; 7 - резервуар очищенных вод; 8 - насос (аппарат) подачи очищенных вод на мойку автотранспорта; 9 -выпрямитель; 10 - контейнер осадка; 11 - промывная система фильтра; 12 - бак уловленных нефтепродуктов; А - сточные воды после мойки автотранспорта; Б - подача очищенных вод на мойку автотранспорта; В - сброс промывных вод фильтра в накопитель-отстойник; Г - вывоз накопившегося осадка; Д - вывоз уловленных нефтепродуктов на утилизацию.

363

Технические показатели БМВК «УКОС-АВТО»

Табл. 2.11.

№ п.п. Наименование показателя Модификация БМВК

УКОС-АВ-Т0-0,3 УКОС-АВ-Т0-0,5 УКОС-АВ-ТО-1,0 УКОС-АВ-ТО-2,0 УКОС-АВ-ТО-5,0

1 Производительность номинальная, м3/ч 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0

2 Производительность максимальная, м3/ч 0,32 0,55 1,1 2,5 5,5

3 Объем промывной воды, м3 0,2 0,4 0,7 1,5 3,0

4 Продолжительность работы до замены электродов, мес. 2-8

5 Продолжительность фильтроцикла, ч 12-24

6 Концентрация в очищенной воде, мг/л: - взвешенных веществ - нефтепродуктов 1,0-15,0 0,5-3,0

щем корпусе (блоке).

Техническая характеристика наиболее широко применяющихся модификаций БМВК «УКОС-АВТО» приведена в табл. 2.11.

Водооборотные системы с БМВК «УКОС-АВТО» эффективно работают при ручной и механизированной мойке автотранспорта. Накоплен опыт их применения в условиях отсутствия сетей водоснабжения и канализации, когда подпитка водооборотной системы производится привозной водой.

При необходимости получения очищенных вод с более низкой концентрацией загрязняющих веществ

БМВК «УКОС-АВТО» дополняются модулями, обеспечивающими адсорбционную очистку вод от растворенных компонентов молекулярной степени дисперсности, в том числе нефтепродуктов.

Поскольку все водоочистные модули БМВК «УКОС-АВТО» скомпонованы в едином блоке, то создаваемые водооборотные системы отличаются особой компактностью, что является важным их преимуществом из-за ограниченности производственных площадей современных автомоек.

В табл. 2.12 приведены данные по реализованным проектам, предусматривающим применение в водо-

15

С

5

3

нэ-н

12 чзч

14

чвч

н

в

Д

11

Д

13

Рис. 2.9. Принципиальная технологическая схема очистки поверхностных сточных вод с территорий предприятий на БМВК «УКОС-Д»: 1, 2 - накопитель-отстойник; 3 - насос подачи сточных вод в БМВК; 4 - электрокоагулятор; 5 - выпрямитель; 6 - осветлитель; 7 - пенополистирольный фильтр; 8 - трубчатые адсорбционные фильтры; 9 - аппарат для УФ-обеззараживания; 10 -промывная система фильтра; 11 - контейнер осадка; 12, 14 - шламовые насосы; 13 - установка для обезвоживания осадка; 15 - устройство для сбора уловленных нефтепродуктов; 16 - емкости уловленных нефтепродуктов; А - поверхностные сточные воды; Б - отвод очищенных вод в водоем; В - сброс осадка в накопитель-отстойник; Г - сброс промывных вод фильтра в накопитель-отстойник; Д - вывоз обезвоженного осадка; Ж - вывоз уловленных нефтепродуктов на утилизацию.

364

8

1

4

9

2

Табл. 2.12.

Реализованные проекты по очистке сточных вод от мойки автотранспорта

Тип мойки Год реализации Применяемое оборудование Число, шт. Страна реализации

Ручная мойка 1992 УК0С-АВТ0-2,0 1 Россия

Ручная мойка 1994 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-2,0 2 1 Украина Италия

Ручная мойка 1995 УК0С-АВТ0-5,0 УК0С-АВТ0-2,0 1 2 1 Украина Россия Украина

Механизированная мойка 1996 УК0С-АВТ0-5,0 1 Россия

Ручная мойка 1996 УК0С-АВТ0-2,0 6 Россия

Ручная мойка высокого давления 1997 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-2,0 14 1 2 Россия Украина Словакия

Ручная мойка высокого давления 1998 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-2,0 19 1 Россия Украина

Механизированная мойка 1998 УК0С-АВТ0-5,0 1 Россия

Ручная мойка высокого давления 1999 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 4 2 Россия

Механизированная мойка 1999 УК0С-АВТ0-5,0 6 Россия

Ручная мойка высокого давления 2000 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 7 1 Россия

Механизированная мойка 2000 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-5,0 2 1 Россия

Ручная мойка высокого давления 2001 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 8 2 3 Россия

Механизированная мойка 2001 УК0С-АВТ0-2,0 1 Швеция

Ручная мойка высокого давления 2002 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 7 2 5 Россия

Ручная мойка высокого давления 2003 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 4 5 4 Россия Швеция

Механизированная мойка 2003 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-5,0 1 3 Швеция

Ручная мойка высокого давления 2004 УК0С-АВТ0-0,3 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 3 2 4 Россия

Механизированная мойка 2004 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-5,0 2 1 Россия

Ручная мойка высокого давления 2005 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 4 4 Россия

Механизированная мойка 2005 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-10,0 1 1 Россия

Ручная мойка высокого давления 2006 УК0С-АВТ0-0,5 УК0С-АВТ0-1,0 1 6 Россия

Механизированная мойка 2006 УК0С-АВТ0-2,0 УК0С-АВТ0-5,0 2 2 Россия

_.

Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера», 2010, т.2, №3 365

оборотных системах БМВК «УКОС-АВТО» различной производительности.

Значительный экологический ущерб окружающей среде наносит поверхностный сток, попадающий в водоемы и водотоки с территорий предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг. Поэтому в последнее время решению этой проблемы уделяется особое внимание. Наиболее оптимальным вариантом является строительство современных систем дождевой канализации с отдельными очистными сооружениями. Для очистки поверхностных сточных вод (дождевых, талых, поливочных), содержащих в основном нефтепродукты и взвешенные вещества, разработана технологическая схема, приведенная на рис. 2.9. При разработке этой технологической схемы учитывалась крайне высокая степень неравномерности поступления поверхностного стока на очистные сооружения.

Применение разработанной технологии и оборудования позволяет:

- осуществлять очистку поверхностных стоков до норм, позволяющих использовать очищенные воды в системе технического (оборотного) водоснабжения или сбрасывать их в водоемы и водотоки;

- производить очистку поверхностных стоков без применения реагентов за счет использования электрохимической технологии, что существенно упрощает эксплуатацию очистных сооружений и предотвращает вторичное загрязнение очищенных вод;

- компактно разместить водоочистное оборудование, сократить протяженность технологических трубопроводов, количество насосов и арматуры;

- на 15-25% уменьшить материалоемкость и энергоемкость процесса очистки поверхностных стоков и обработки образующихся твердых отходов.

БМВК «УКОС-Д» обеспечивает глубокую очистку поверхностных стоков, поступающих с территории машиностроительных и автотранспортных предприятий,

ремонтных заводов, а также нефтебаз, гаражей, автостоянок, предприятий транспортировки нефтепродуктов и газа и других объектов промышленности, транспорта и сферы услуг. Эти БМВК позволяют решить проблему очистки поверхностных стоков, собранных с территорий вновь строящихся жилых микрорайонов. Площадь водосбора поверхностного стока при применении БМВК «УКОС-Д» не должна превышать 20 га.

На многих предприятиях в настоящее время на очистные сооружения поступают не чисто поверхностные стоки, а производственно-дождевые (промливневые) сточные воды без разделения на отдельные потоки. В этом случае более эффективным вариантом является применение в технологической схеме БМВК «УФИ-АН-М», в электрокоагуляторе которого установлены алюминиевые электроды. Это связано с тем, что в БМВК «УФИАН-М» имеется возможность изменения параметров электрохимического процесса в более широких пределах, чем в БМВК «УКОС-Д».

БМВК «УФИАН-М» применяется также в технологических схемах очистки сточных вод, содержащих сильностабилизированные нефтепродукты и масла. Перед БМВК «УФИАН-М» производится дестабилизация очищаемой эмульсии кислотой или деэмуль-гатором и первичное осветление ее в комбинированной установке - отстойнике-нефтеловушке. В БМВК «УФИАН-М» осуществляется обработка дестабилизированной эмульсии в электрокоагуляторе с алюминиевыми электродами, нейтрализация и полная очистка ее электрофлотацией и фильтрованием. Как показывают расчеты, электрохимическая технология очистки сточных вод, содержащих сильностабилизированные нефтепродукты, экономически обоснована при производительности очистных сооружений до 10 м3/ч. Это связано с тем, что расход электроэнергии при очистке стойких эмульсий более чем в 10 раз возрастает по сравнению с очисткой сточных вод, содержащих слабо-стабилизированные нефтепродукты. Поэтому вместо

Технические показатели БМВК «УКОС-Д»

Табл. 2.13.

№ Наименование показателя Модификация комплекса

п.п. УКОС-Д 2,5 УКОС-Д 5 УКОС-Д 10 УКОС-Д 20

1 Производительность, м3/ч 2,5 5,0 10,0 20,0

2 Установленная мощность не более, кВт 2 5 10 14

3 Объем промывной воды, м3 1,5 3,0 5,0 11,5

4 Срок службы электродов до замены, мес. 6 - 12

5 Продолжительность фильтроцикла, ч 12

6 Режим работы непр ерывный или периодический

Концентрация в очищенной воде, мг/л:

- взвешенные вещества до 3,0

7 - нефтепродукты до 0,05

- бпк20 до 5,0

- ХПК до 20,0

366

Реализованные проекты по очистке нефтесодержащих сточных вод

Табл. 2.14.

Вид сточных вод Год реализации Применяемое оборудование Количество, шт. Страна реализации

Производственно - дождевые 1995 УФИАН-М 15 2 Словакия

Производственно - дождевые 1997 УФИАН-М 10 3 Россия

Производственно-дождевые 1998 УКОС-Д 2,5 1 Украина

Производственно-дождевые 1999 УКОС-Д 5 1 Украина

Поверхностные сточные воды 2000 УКОС-Д 5 1 Россия

Поверхностные сточные воды 2001 УКОС-Д 20 УКОС-Д 5 1 Россия

Поверхностные сточные воды 2002 УКОС-Д 10 УКОС-Д 5 1 2 Россия

Поверхностные сточные воды 2003 УКОС-Д 20 УКОС-Д 5 4 1 Россия

Производственно - дождевые 2003 УФИАН-М 10 2 Россия

Поверхностные сточные воды 2004 УКОС-Д 20 5 Россия

Производственно-дождевые 2005 УФИАН-М 10 1 Россия

Поверхностные сточные воды 2005 УКОС-Д 20 УКОС-Д 10 УКОС-Д 5 УКОС-Д 2,5 2 8 1 1 Россия

Поверхностные сточные воды 2006 УКОС-Д 20 УКОС-Д 10 УКОС-Д 5 УКОС-Д 2,5 3 3 2 1 Россия

БМВК «УФИАН-М» в технологических схемах очистки сильностабилизированных эмульсий после отстойников-нефтеловушек с не меньшей эффективностью применяются флотационные установки, перед которыми сточные воды обрабатываются коагулянтом. Флотационные установки работают с насыщением воздухом под избыточным давлением части очищенных вод, которую непрерывно рециркулируют в установках [2]. Вторая часть очищенных во флотаторах стоков доочи-щается на фильтрах с пенополистирольной загрузкой. Технологические схемы с флотационными установками, как и другие с применением для коагуляции реагентов, характеризуются существенным увеличением со-лесодержания очищенных вод из-за значительных доз коагулянта. Поэтому такие очищенные воды не могут, как правило, использоваться в водооборотных системах производств без предварительного обессоливания.

Обобщая подтвержденный многолетней практикой опыт, следует отметить, что глубокая очистка нефтесодержащих сточных вод любого состава достигается только в результате применения многоступенчатых технологических схем, практически всегда включающих процессы изменения дисперсного состояния эмульгированной фазы и высокодисперсных твердых

частиц, извлечения укрупненных примесей и удаления растворенных нефтепродуктов.

В табл. 2.14 приведены данные по реализованным проектам по очистке различных видов нефтесодержа-щих сточных вод.

Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. В последнее время особо актуальной является проблема очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, которая интенсивно развивается практически во всех регионах России. На этих предприятиях в технологическом процессе производства пищевых продуктов образуются достаточно концентрированные сточные воды, которые перед сбросом в системы коммунального водоотведения подлежат очистке от органических соединений (исходное значение ХПК более 2 г/л), жиров, взвешенных веществ и других ингредиентов. На большинстве действующих пищевых предприятий используют малоэффективную одноступенчатую очистку в жироловке, что не позволяет достичь приемлемого качества очищенных стоков. Сложность проблемы состоит в том, что по некоторым качественным показателям не требуется особо высокая степень очистки сточных вод, тогда как, например, по тяжелым металлам и нефтепродуктам, которые так-

367

же могут присутствовать в стоках, необходима глубокая очистка их перед сбросом в местную канализацию. Такие нормативные требования могут быть обеспечены исключительно за счет применения многоступенчатых схем очистки, что многократно увеличивает стоимость очистных сооружений. Одна из наиболее эффективных разработанных технологических схем очистки стоков пищевых предприятий включает: жироловки 1-й и 2-й ступени, электрофлотаторы 1-й и 2-й ступени, высо-конагружаемый аэрофильтр и фильтр с зернистой загрузкой. В ряде случаев технологическая схема может быть упрощена за счет исключения из нее аэрофильтра и электрофлотатора 2-й ступени.

При больших расходах сточных вод (более 30 м3/ч) вместо электрофлотаторов могут применяться установки напорной флотации с предварительной обработкой сточных вод коагулянтами и флокулянтами.

В том случае, если необходима очистка сточных вод пищевых предприятий до показателей, делающих возможным сброс очищенных вод в водоем, в технологической схеме после рассмотренной выше предочистки предусматривается двухступенчатая биологическая обработка стоков.

Разработанные технологии очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности реализованы в проектах очистных сооружений колбасного производства и рыбоперерабатывающих комбинатов.

Очистка дренажных вод полигонов твердых отходов. Одной из наиболее сложных в гидроэкологии является также проблема очистки дренажных вод полигонов бытовых и промышленных отходов. Как правило, эти воды характеризуются высоким содержанием органических соединений, аммонийного азота, нитратов, а также превышением допустимых показателей по тяжелым металлам. Однако на некоторых полигонах образуются умеренно загрязненные дренажные воды, что существенно упрощает технологию их очистки. С учетом этого были разработаны несколько различающихся по сложности технологических схем очистки дренажных стоков, включающих физико-химическое, электрохимическое и адсорбционное извлечение основных загрязняющих веществ. Каждая из этих схем предназначена для определенного состава дренажных вод, который зависит от многих факторов, в том числе от номенклатуры складируемых отходов, срока функционирования полигона, способа хранения отходов, климатических условий и др.

Наиболее простая технологическая схема, реализованная на полигоне промышленных отходов лакокрасочного завода в Словакии, включает: электрофлотаторы 1-й и 2-й ступени, фильтр с зернистой загрузкой и адсорбционный фильтр. Эта схема обеспечила очистку дренажных вод до требований сброса в систему коммунальной канализации по нормируемым показателям ХПК и концентрации нефтепродуктов.

В случае очистки дренажных вод длительно функционирующих полигонов бытовых отходов технологическая схема значительно усложняется из-за высоких концентраций органических веществ и аммонийного азота, а также наличия в водах различных тяжелых металлов. В соответствии со схемой вначале производится извлечение из дренажных вод аммонийного азота, для чего предусматривается двухступенчатая обработка их реагентами - хлоридом магния, гидрофосфата натрия и каустической соды. В результате смешения дренажных вод с реагентами происходит образование малораство-

римого соединения - фосфата магния-аммония (произведение растворимости составляет 2,5-10~13):

Ш4С1 + М^ + №2ИР04 + ШОИ = М§(Щ1)Р044 + 3№С1 + н2о (2.37)

Образующийся кристаллический фосфат магний-аммоний осаждается в отстойниках 1-й и 2-й ступеней. Одновременно с образованием малорастворимого соединения, в состав которого входит аммоний, происходит коагуляция коллоидных частиц и сорбция органических веществ, содержащихся в дренажных водах. После отстаивания дренажные воды последовательно проходят нейтрализатор, электрофлотатор, фильтр 1-й ступени, электроокислитель, электрокоагулятор, фильтр 2-й ступени и адсорбционный фильтр. В результате такой многоступенчатой очистки значение ХПК снижается с 3000-4000 мг/л до 30 мг/л, а концентрация аммонийного азота с 1000-1200 мг/л до 12 мг/л. При необходимости данная технологическая схема очистки дренажных вод может быть дополнена оборудованием для снижения их солесодержания, в частности аппаратами для обратного осмоса.

Таким образом, опыт разработки и практической реализации технологий и оборудования для очистки сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг показал, что наиболее эффективные и рациональные технологические и технические решения требуют учета не только состава стоков и концентрации примесей, но и фазово-дисперсного состояния загрязняющих веществ. Важным фактором при выборе оптимального варианта технологической схемы очистки является также расход сточных вод. Вместе с тем, во многих случаях возможно неоднократное применение уже разработанных технологических и технических решений, в первую очередь, для очистки сточных вод, свойства и особенности формирования качества которых достаточно полно изучены на протяжении длительного периода. При этом в каждом конкретном случае требуется только уточнение технологических параметров и оптимизация режимов функционирования очистных сооружений. Это существенно упрощает и ускоряет решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов и водотоков неочищенными или недостаточно очищенными сточными водами, так как позволяет развивать серийное производство водоочистных комплексов.

3. ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Хозяйственно-бытовые сточные воды, как и другие образующиеся на предприятиях виды стоков, являются многокомпонентными и содержат органические и минеральные взвеси, растворенную органику, биогенные вещества (аммонийный азот и фосфор), ПАВ, растворенные неорганические соединения, а также примеси, попадающие в них с производственными и дождевыми стоками (тяжелые металлы, нефтепродукты, масла и др.). В настоящее время существует множество технологических и технических приемов решения проблемы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. Общим в большинстве из них является применение биологических процессов для окисления органических примесей, представленных взвешенными частицами органического происхождения и растворенными соединениями.

368

Модификации БМВК «УКОС-БИО-Ф»

Табл. 3.1.

Показатель Модификация БМВК

УКОС-БИО-Ф5 УКОС-БИО-Ф9 УКОС-БИО-Ф^ УКОС-БИО-Ф20 УКОС-БИО-Ф50 УКОС-БИО-Ф100 УКОС-БИО-Ф150/200

Число эквивалентных жителей, чел. 25-30 50-60 75-80 100-120 250-300 500-600 750-1000

Суточный расход сточных вод, м3/сут. 3,8-4,5 7,5-9,0 11,3-12,0 15,0-18,0 45,0-55,0 90,0-110,0 130,0-200,0

Для биологической очистки, наряду с традиционными биофильтрацией и биоокислением активным илом, в последнее время широкое использование получил процесс деструкции органических веществ микроорганизмами, прикрепленными на затопленном инертном носителе. Однако ни одно из этих технологических решений, как показывает практика, не дает качества очищенных вод, требуемого для сброса их в водоемы и водотоки рыбохозяйственного значения. Это, в первую очередь, относится к установкам заводского изготовления, предназначенным для очистки малых расходов хозяйственно-бытовых сточных вод. Для соблюдения всех или большинства нормативных показателей качества очищенных вод практически все современные отечественные установки такого типа оснащаются блоками биологической, физико-химической или комбинированной доочистки стоков.

При разработке технологии и оборудования для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод решается достаточно сложная комплексная проблема глубокого удаления из стоков не только взвешенных и органических веществ, но и биогенных соединений (аммонийного азота и фосфатов), а также других техногенных компонентов (нефтепродукты, тяжелые металлы, ПАВ и др.). Сложность в данном случае состоит во влиянии на эффективность очистки от этих примесей множества трудно учитываемых факторов и в частом существенном изменении качественных показателей очищаемых стоков, которое усугубляется крайне высокой степенью неравномерности их притока на очистные сооружения. Поэтому в отечественной практике, в отличие от зарубежной, в технологических схемах очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, предлагаемых в последнее время, предусматривается предварительное усреднение поступающих стоков по расходу, а также составу и концентрации загрязняющих веществ. Сглаживание гидравлической нагрузки и выравнивание качественных показателей сточных вод позволяет ощутимо стабилизировать процесс их биологической очистки и, особенно, глубокой доочистки стоков. Одновременно увеличивается надежность функционирования водоочистных комплексов и упрощается эксплуатация очистных сооружений.

Важной особенностью хозяйственно-бытовых сточных вод, отводимых на малые очистные сооружения, является сложность прогнозирования фактического состава, качественных и количественных характеристик подлежащих очистке стоков. Часто они ощутимо отличаются от городских сточных вод, имеют низкое значение БПК и высокое ХПК, содержат ингредиен-

ты, ингибирующие биологический процесс, а также высокие концентрации аммонийного азота. В летний период на очистные сооружения регулярно поступают септированные сточные воды, что связано с интенсификацией анаэробных процессов в водоотводящих сетях. Поэтому очевидно, что применяемые малые системы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод должны иметь определенный запас по сравнению с расчетным вариантом и обладать достаточной гибкостью технологических решений.

С учетом изложенных выше особенностей и современных достижений в данной области была разработана и реализована на практике технология комбинированной очистки малых количеств хозяйственно-бытовых сточных вод. Эта технология позволяет в период вывода очистных сооружений в оптимальный режим работы адаптироваться к реальным условиям эксплуатации при любых исходных количественных и качественных характеристиках очищаемых стоков. Вместе с тем, при ее применении имеется возможность быстрого изменения параметров и режимов используемых процессов очистки в периоды существенного отклонения этих характеристик от эксплуатационных значений. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод по комбинированной технологии производится в блочно-модульных водоочистных комплексах «УКОС-БИО-Ф» разной производительности (табл. 3.1).

БМВК «УКОС-БИО-Ф» состоит из отстойника-преаэратора, биотенка, включающего анаэробный реактор, денитрификатор, нитрификатор и вторичный отстойник, биодеструктора и одно- или двухступенчатого фильтра. При необходимости в состав БМВК дополнительно входит сорбционный фильтр. Все очистные модули БМВК размещены в одном или нескольких гидравлически связанных блоках. Перекачка сточных вод, иловой смеси и активного ила внутри БМВК осуществляется при помощи эрлифтов.

Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод, воплощенная в конструкции БМВК «УКОС-БИО-Ф», приведена на рис. 3.1.

Сточные воды от канализируемых объектов поступают самотеком или по напорному трубопроводу в усреднитель-накопитель (1), из которого они насосом

(2) подаются на БМВК «УКОС-БИО-Ф».

Вначале стоки поступают в отстойник-преаэратор

(3) водоочистного комплекса, в котором происходит удаление из них основной массы взвешенных и части жироподобных веществ, снижение БПК и ХПК за счет извлечения органической взвеси, а также отдувка газов, ингибирующих процесс биологической очистки.

369

2

В

18

3 4 5 6 7 ■ 8 10

д

—L.

12

11

13

Ж

16

15 -Ю- 17

Рис. 3.1. Принципиальная технологическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на БМВК «УКОС-БИО-Ф»: 1 - усреднитель-накопитель; 2 - насос подачи сточных вод в БМВК; 3 - отсойник-преаэратор; 4 - анаэробный реактор; 5 - денитрификатор; 6 - нитрификатор; 7 - вторичный отстойник; 8 - биодеструктор; 9 - электрокоагулятор; 10 -пенополистирольный фильтр; 11 - адсорбционный фильтр; 12 - аппарат для УФ-обеззараживания; 13 - промывная система биодеструктора; 14 - промывная система фильтра; 15 - аэробный стабилизатор осадка и ила; 16 -насос перекачки стабилизированного осадка и ила; 17 - узел обезвоживания осадка; 18 - воздуходувка; А - хозяйственно-бытовые сточные воды; Б - отвод очищенных вод в водоем; В - подача воздуха на перемешивание и аэрацию; Г - отвод осадка из отстойника-преаэратора в аэробный стабилизатор; Д -отвод избыточного активного ила в аэробный стабилизатор; Ж - вывоз обезвоженного осадка.

Осветленные сточные воды поступают в биотенк, который состоит из анаэробного реактора (4), денитрифи-катора (5), нитрификатора (6) и вторичного осветлителя (7). В нем протекают процессы биологической очистки, обеспечивающие окисление органических веществ, удаление аммонийного азота нитрификацией, а также нитратов и нитритов денитрификацией, снижение концентрации в стоках фосфатов и других примесей.

В биотенке предусмотрена рециркуляция иловой смеси из нитрификатора (6) в денитрификатор (5), а из денитрификатора (5) - в анаэробный реактор (4), а также подача возвратного активного ила из вторичного отстойника (7) в денитрификатор (5).

Из вторичного отстойника (7) стоки самотеком отводятся на биодеструктор (8), в котором размещена зернистая загрузка для формирования прикрепленного биоценоза. В биодеструкторе (8) при помощи прикрепленных на зернистой загрузке микроорганизмов происходит дополнительное окисление остаточной органики (с БПК 15-20 мг/л до 2-3 мг/л) и глубокая дополнительная нитрификация остаточного аммонийного азота (с 1-2 мг/л до 0,3-0,4 мг/л). В биодеструкторе (8) осуществляется непрерывная аэрация сточных вод. Для дополнительного извлечения фосфатов, а также на период до наращивания расчетной дозы активного ила, биодеструктор может оснащаться электрокоагулятором (9) с алюминиевыми электродами. Питание электродной системы электрокоагулятора осуществляется от источника постоянного тока - выпрямительного агрегата. Под действием постоянного электрического тока происходит растворение металлических пластинчатых анодов и генерирование в стоки ионов алюминия, в результате чего образуется малорастворимый фосфат алюминия (произведение растворимости при 25°С составляет 5,8 10-19). После выхода в режим эффективного биологического дефосфатирования электрокоагулятор отключается и в биодеструкторе продолжают работать только микроорганизмы, прикрепленные на зернистой загрузке из гранул полимерного материала.

После биодеструктора (8) стоки поступают на

фильтр (10), который обеспечивает глубокую доочис-тку сточных вод за счет фильтрования их через зернистую загрузку из гранул пенополистирола.

В зависимости от качества исходных сточных вод и требований к показателям очищенных вод в технологической схеме может предусматриваться ступень глубокой доочистки на сорбционном фильтре (11), в котором происходит поглощение биологически не-окисляемых органических веществ из очищаемых вод высокопористым гранулированным материалом.

Очищенная вода перед отведением с очистных сооружений подвергается обработке на установках обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением (12).

Биодеструктор (8) и фильтр (10) периодически промываются при помощи промывных систем (13) и (14). Промывные воды сбрасываются в аэробный стабилизатор (15), в который отводится также осадок из от-стойника-преаэратора (3) и избыточный активный ил из вторичного отстойника (7). После минерализации органических компонентов, содержащихся в промывных водах, осадке и избыточном активном иле, стабилизированная смесь насосом (16) подается на узел обезвоживания.

Для обеспечения эффективной работы очистных сооружений в случае поступления на них сточных вод, содержащих тормозящие биологический процесс ингредиенты, или стоков с низким значением БПК, а также при нарушении расчетного соотношения между БПК и концентрацией аммонийного азота, в технологической схеме дополнительно предусматривается устройство реагентного хозяйства.

В случае низких входных концентраций по взвеси и БПК имеется возможность подачи сточных вод непосредственно в биотенк, минуя отстойник-преаэратор (3).

Очищенные воды сбрасываются в водоем или водоток, а также могут быть утилизированы для полива сельскохозяйственных культур, газонов, кустарников и деревьев.

Применяемые в технологической схеме очистки хозяйственно-бытовых сточных вод БМВК «УКОС-БИО-Ф» разной производительности прошли многолетнюю промышленную апробацию. Опыт их при-

370

9

1

менения подтвердил необходимость нетрадиционных подходов к системам малой канализации и ограниченную применимость к этим системам действующих в настоящее время норм и правил, учитывающих преимущественно особенности формирования состава и качества городских сточных вод. Благодаря использованию комплексной технологии и предварительному усреднению поступающих сточных вод, очистные сооружения с БМВК «УКОС-БИО-Ф» функционируют достаточно устойчиво, несмотря на возникающие в период эксплуатации нестандартные проблемы, связанные в основном с периодическим, но существенным, отклонением исходных показателей очищаемых стоков от расчетных данных. Наличие в составе БМВК эффективного блока доочистки сточных вод обеспечило получение очищенной воды стабильного качества, чего невозможно добиться в традиционных установках биологической очистки.

В настоящее время для интенсификации очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и близких к ним по составу производственных стоков многими специалистами предлагается применять биотенки с мембранным отделением активного ила вместо вторичного отстаивания. Такой технологический прием способствует созданию в биотенке условий для очистки при высоких дозах активного ила, которые могут более чем в три раза превышать такие дозы в традиционных конструкциях аэротен-ков. Это обеспечивает практически пропорциональное уменьшение габаритов очистных сооружений, но одновременно вызывает весомый рост эксплуатационных расходов. Тем не менее, с учетом наметившейся тенденции усовершенствования биологических систем очистки с активным илом, были разработаны усовершенствован-

ные модификации БМВК «УКОС-БИО-Ф». В одной из этих модификаций для отделения ила вместо вторичного отстойника применены плоские мембранные модули. Во второй модификации для концентрирования активного биоценоза реализован процесс напорной флотации, позволяющей в десятки раз увеличить содержание его в возвратном иле. Для расширения области применения модифицированных конструкций БМВК «УКОС-БИО-Ф» в их составе сохранены блоки доочистки -биодеструктор и пенополистирольный фильтр.

В табл. 3.2 приведены данные по реализованным проектам, в которых применяются БМВК «УКОС-БИО-Ф». В ней помещены также сведения по установкам «УКОС-БИО-Ф-мини» производительностью до 1 м3/сут., предназначенным для особо малых систем водоотведения.

Одной из наиболее актуальных проблем на действующих сооружениях биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод является уменьшение объема отходов, подлежащих дальнейшему механическому обезвоживанию или естественному обезвоживанию на иловых площадках. Это в первую очередь относится к избыточному активному илу, который перед обезвоживанием, как правило, сгущается в гравитационных ило-уплотнителях. Альтернативой этому способу является флотационное сгущение активного ила, применение которого позволяет, в зависимости от параметров и режимов осуществления процесса флотации, получать суспензию с концентрацией по твердому 20-50 г/л. На практике наилучшие результаты по концентрированию избыточного активного ила дает напорная флотация. На флотационные илоуплотнители подается избыточный активный ил из вторичных отстойников. В отдельных случаях избыточный активный ил может отби-

Табл. 3.2.

Реализованные проекты по очистке хозяйственно-бытовых сточных вод

Объект водоотведения Год реализации Применяемое оборудование Количество, шт. Страна реализации

Газотранспортные предприятия 1998 1999 2001 2002 2003 2005 УКОС-БИО-Ф50 УКОС-БИО-Ф12 УКОС-БИО-Ф20 УКОС-БИО-Ф50 УКОС-БИО-Ф20 УКОС-БИО-Ф20 1 2 2 2 1 4 Украина Белоруссия Россия

Служебные здания 1998 1999 2000 2001 2002 УКОС-БИО-Ф-мини 3 2 1 2 1 Россия

Предприятия ж/д. транспорта 1999 2001 2001 2002 2004 2006 УКОС-БИО-Ф12 УКОС-БИО-Ф12 УКОС-БИО-Ф100 УКОС-БИО-Ф12 УКОС-БИО-Ф200 УКОС-БИО-Ф50 2 1 2 1 1 1 Россия

Предприятие общественного питания 2001 УКОС-БИО-Ф5 1 Россия

Предприятие пищевой промышленности 2001 УКОС-БИО-Ф150 1 Россия

Административно-общественные комплексы 2001 2003 УКОС-БИО-Ф50 УКОС-БИО-Ф9 1 1 Россия Украина

371

раться перед вторичными отстойниками.

Применение усовершенствованных в НИЦ «По-тенциал-2» технологических схем напорной флотации при модернизации и реконструкции действующих очистных сооружений, а также при строительстве новых сооружений позволяет:

- уменьшить в 5-8 раз объем уплотненного ила по сравнению с традиционным гравитационным уплотнением;

- улучшить водоотдающие свойства уплотненного ила при его последующем обезвоживании;

- уменьшить площади иловых площадок для обезвоживания уплотненного ила или увеличить производительность обезвоживающего оборудования;

- отказаться на стадии уплотнения избыточного активного ила от реагентов, которые широко применяются в зарубежных аналогах.

Технология флотационного уплотнения избыточного активного ила зависит от исходной концентрации активного ила, илового индекса и расхода уплотняемого ила.

Флотационное уплотнение с прямым насыщением ила воздухом. Уплотнение осуществляется путем насыщения избыточного активного ила воздухом под давлением 0,3-0,5 МПа и последующего флотационного разделения под атмосферным давлением.

В соответствии с данной технологией избыточный активный ил после вторичного отстойника подается в сатуратор, перед которым в активный ил вводится воздух при помощи эжектора или компрессором. В сатураторе под избыточным давлением происходит диспергирование воздуха и его растворение в активном иле. Из сатуратора насыщенный растворенным воздухом активный ил поступает во флотационный уплотнитель. В нем при снижении давления с избыточного до атмосферного происходит выделение мелких (до 100 мкм) пузырьков воздуха и образование с частицами активного ила флотокомплексов плотностью меньше плотности воды. Образовавшиеся флотокомплексы всплывают на поверхность воды, формируя флотационный шлам. По мере накопления происходит уплотнение флотационного шлама, который периодически или непрерывно удаляется с поверхности флотационного уплотнителя скребковым механизмом в накопительную емкость. Из емкости уплотненный ил направляется на иловые площадки или на механическое обезвоживание.

Подъиловая жидкость после флотационного илоуп-лотнителя отводится и сбрасывается перед первичными отстойниками или аэротенками.

Флотационное уплотнение с насыщением воздухом подъиловой жидкости. Уплотнение осуществляется путем насыщения воздухом под давлением 0,3-0,5 МПа части подъиловой жидкости, отводимой из флотационного уплотнителя, смешения подъиловой воды с избыточным активным илом под атмосферным давлением и последующего флотационного разделения.

В соответствии с данной технологией избыточный активный ил после вторичного отстойника подается во флотационный уплотнитель, в который поступает также подъиловая вода из сатуратора после насыщения ее воздухом под избыточным давлением. Во флотационном илоуплотнителе при снижении давления с избыточного

до атмосферного из подъиловой воды выделяются мелкие пузырьки воздуха. Они образуют с частицами активного ила флотокомплексы, всплывающие на поверхность воды во флотационный шлам. Часть подъиловой воды из флотоуплотнителя подается в сатуратор. Перед сатуратором в подъиловую воду вводится воздух при помощи эжектора или компрессором. В сатураторе под избыточным давлением происходит диспергирование воздуха и его растворение в подъиловой воде. Из сатуратора насыщенная растворенным воздухом подъиловая вода поступает во флотационный уплотнитель, в котором она смешивается с избыточным активным илом. По мере накопления происходит уплотнение флотационного шлама, который периодически или непрерывно удаляется с поверхности флотационного уплотнителя скребковым механизмом в накопительную емкость. Из емкости уплотненный ил направляется на иловые площадки или на механическое обезвоживание.

Вторая часть подъиловой жидкости после флотационного илоуплотнителя сбрасывается перед первичными отстойниками или аэротенками.

Особенностью технологических схем уплотнения избыточного активного ила как с прямым насыщением воздухом активного ила, так и с насыщением воздухом подъиловой жидкости является применение многоступенчатых систем, разработанных специально для концентрированных стоков [3]. Это позволило отказаться от использования реагентов для повышения эффективности процесса флотационного уплотнения.

Для многих действующих очистных сооружений биологической очистки актуальной проблемой является получение очищенных вод требуемого качества по взвешенным веществам и величине БПК. Многолетний практический опыт свидетельствует, что обеспечить нормативные значения по этим показателям возможно только тогда, когда для доочистки стоков применяется фильтрование. С этой целью в НИЦ «Потенциал-2» разработаны и прошли промышленную апробацию аэрируемые фильтры с плавающей пенополистирольной и тяжелой комбинированной загрузкой. В случае превышения в биологически очищенных водах концентрации фосфатов перед фильтрованием производится реагент-ная обработка вод солями алюминия или железа в эквивалентных количествах.

Следует отметить, что многоступенчатые схемы очистки хозяйственно-бытовых стоков и их смеси с жидкими производственными отходами позволяют при оптимальном сочетании биологической, физико-химической, мембранной, а в некоторых случаях и адсорбционной технологий решать реально существующие проблемы получения очищенных вод требуемого качества. И не только для сброса их в водоемы и водотоки, но также для использования в производстве или сельском хозяйстве. Вместе с тем, вполне очевидно, что стоимость очистных сооружений и эксплуатационные расходы в случае глубокой доочистки биологически очищенных вод существенно возрастают, ограничивая пока широкомасштабное применение инновационных технологий на действующих очистных сооружениях.

372

Литература

1. Анопольский В.Н., Прокопьев К.Л., Оли-ферук С.В., Романенко А.П. Актуальные проблемы очистки нефтесодержащих сточных вод // Сантехника, отопление, кондиционирование. - 2007. - № 6. - С. 28-33.

2. Анопольский В.Н., Фельдштейн Г.Н., Фельдштейн Е.Г. Применение напорной флотации для очистки природных и сточных вод // Экология производства. - 2008. - № 12. - С. 51-55.

3. Анопольский В.Н., Фельдштейн Г.Н., Фельдштейн Е.Г. Применение напорной флотации для очистки природных и сточных вод // Экология производства. - 2009. - № 1. - С. 60-65.

4. Анопольский В.Н., Фельдштейн Г.Н., Фельдштейн Е.Г. Некоторые аспекты водоснабжения и охраны гидросферы от загрязнения (по опыту Научно-инженерного центра «Потенциал-2»). Часть 2: охрана гидросферы от загрязнения // Биосфера. - 2010. - Т. 2. -С. 214-230.

5. Бабенков В.Д. Очистка воды коагулянтами. - М.: Наука, 1977. - 356 с.

6. Батенков В.А. Охрана биосферы: Учебно-методическое пособие. - Барнаул: Изд-во Алтайского университета, 2002. - 193 с.

7. Берне Ф., Кордонье Ж. (Bern F., Cordonnier J.) Водоочистка. - М.: Химия, 1997. - 288 с.

8 Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. - 201 с.

9. Гандурина Л.В., Пислегина О.А. Коагу-лирующе-флокулирующие композиционные реагенты для очистки воды // Вода: технология и экология. - 2007. - № 1. - С. 38-55.

10. Гетманцев С.В., Нечаев И.А, Гандурина Л.В. Очистка промышленных сточных вод коагулянтами и флокулянтами. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. - 272 с.

11. Гончарук 6.Г. Комунальна гтена. - Кшв: Здоров'я, 2003. - 726 с.

12. Ефимов К.М., Гембицкий П.А., Дюмае-ва И.В., Данилина Н.И. Дезинфицирующие флокулянты для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2001. - № 6. - С. 13-17.

13. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзил-лер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод: Справочное пособие / Под ред. А.И. Жукова. - М.: Стройиздат, 1977. - 204 с.

14. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. - Л.: Химия, 1987. - 208 с.

15. Запольський А.К., Мешкова-Клименко Н.А., Астрелт 1.М. и др. Фiзико-хiмiчнi основи технологй очищення спчних вод. -Ктв: Лiбра, 2000. - 552 с.

16. Карпачева С.М., РагинскийЛ.С., Муратов В.М. Основы теории и расчета горизон-

тальных пульсационных аппаратов и пульсаторов / Под ред. С.М. Карпачевой. - М.: Атомиздат, 1981. - 192 с.

17. Квасников Е.И., Серпокрылов Н.С., Клюшникова Т.М. и др. Биологическая очистка хромсодержащих промышленных сточных вод / Под общ. ред. Е.И. Квасникова, Н.С. Сер-покрылова. - Киев: Наук. думка, 1990. - 108 с.

18. Ковалев В.В., Ковалева О.В. Теоретические и практические аспекты электрохимической обработки воды. - Кишинев: Молдавский государственный университет, 2003. - 414 с.

19. Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии / Под ред. Н.В. Коровина. - М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.

20. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: Справочник. - М.: Энергоатомиз-дат, 1990. - 254 с.

21. Краснобородько И.Г. Деструктивная очистка сточных вод от красителей. - Л.: Химия, 1988. - 192 с.

22. Кудрявцев А.А. Составление химических уравнений. 6-е изд. - М.: Высшая школа, 1991. - 320 с.

23. Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Кога-новский А.М., Шевченко М.А.. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. Том 2. - Киев: Наукова думка, 1980. - 1206 с.

24. Кургаев Е.Ф. Осветлители воды. - М.: Стройиздат, 1977. - 192 с.

25. Лихачев Н.И., Ларин И.И., Хаскин С.А. и др. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. 2-е изд. / Под общ. ред. В.Н. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

26. Макаров В.М., Беличенко Ю.П., Га-лустов В.С., Чуфаровский А.И. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях. - М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

27. Малецкий П.Б, Бауэр Р. Деструкция азотсодержащих органических соединений фотолитическим способом Фентона // Вода и экология: проблемы и решения. - 2005. - № 2. - C. 30-38. (Перевод статьи: Maletzky P., Bauer R. // Chemosphere. - 1998. - Vol. 37. -P. 899-909.)

28. Мацнев А.И. Водоотведение на промышленных предприятиях. - Львов: Вища школа, 1986. - 200 с.

29. Пааль Л.Л., Кару Я.Я., Мельдер Х.А., Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. - М.: Высшая школа, 1994. - 336 с.

30. Перетрутов А.А., Чубенко М.Н., Горюнов С.И. Использование цинксодержа-щего шлака для очистки маточных растворов от меди // Химическая промышленность. -2002. - № 6. - С. 1-5.

373

31. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. Кн. 1. - М.: Химия, 1990. -480 с.

32. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. - М: ФГУП «НИИ ВОД-ГЕО», 2006. - 56 с.

33. Ризо Е.Г., Рочев М.И. Восстановление шестивалентного хрома в сточных водах без реагентов-восстановителей. Часть II // Вода и экология: проблемы и решения. - 2001. -№ 2. - С. 46-59.

34. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочеш-ников Н.С. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

35. Романенко В.И., Кореньков В.Н. Чистая культура бактерий, использующих хроматы и бихроматы в качестве акцепторов кислорода при развитии в анаэробных условиях / / Микробиология. - 1977. - Т. XLVI, вып. III. -С. 414-417.

36. Седлухо Ю.П. Механизм разделения эмульсии типа «масло в воде»» методом контактной коалесценции / / Вода и экология: проблемы и решения. - 2001. - № 1. - С. 24-32.

37. Селюков А.В., Бурсова С.Н., Тринко А.И. Применение экологически чистых окислителей для очистки сточных вод: Обзорная информация. - М.: ВНИИНТПИ, 1990. - 48 с.

38 Стремилова Н.Н., Стремилов С.В. http:// www.panor.ru/journals/vodooch/archive/index. php?ELEMENT_ID=16580Применение титанового коагулянта для водоочистки и водоподго-товки: Обзор // Водоочистка. - 2010. -№ 3. - С. 24-31.

39. Терновцев В.Е., Пухачев В.М. Очистка промышленных сточных вод. - Киев: БудЬ вельник, 1986. - 120 с.

40. Технические записки по проблемам воды. Том 1 / Под ред. Т.А. Карюхи-

ной, И.И. Чурбановой. - М.: Стройиздат, 1983. - 607 с.

41. Технический справочник по обработке воды. Том 1 / Науч. ред. М.И. Алексеев, В.Г. Иванов, А.М. Курганов и др. - СПб.: Новый журнал, 2007 - 816 с.

42. Фельдштейн Г.Н., Аграноник Л.Е., Фельдштейн Е.Г., Анопольский В.Н. Очистка сточных вод - отечественное оборудование и технологии будущего // Индустрия. - 2005. -№ 1. - С. 8-9.

43. Фельдштейн Г.Н., Анопольский В.Н., Прокопьев К.Л., Олиферук С.В., Романенко

A.П. Современные технологии очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов // Сантехника, отопление, кондиционирование. - 2006. - № 12. - С. 44-48.

44. Фельдштейн Г.Н., Анопольский В.Н., Фельдштейн Е.Г. Опыт проектирования очистных сооружений японского автоконцерна в Санкт-Петербурге // Экология производства - 2006. - № 11. - С. 39-43.

45. Фельдштейн Г.Н., Анопольский В.Н., ФилипчукВ.Л. Новые технологии и оборудование для очистки сточных вод промышленных предприятий // В кн.: Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. Т. 2. -СПб., 1998. - С. 124-133.

46. Эмульсии / Под ред. Ф. Шермана: Пер. с англ. под ред. А.А. Абрамзона. - Л.: Химия, 1972. - 448 с.

47. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов

B.М. Технология электрохимической очистки воды. - Л.: Стройиздат, 1987. - 312 с.

48. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд. / Под. ред. С.В. Яковлева. - М.: Стройиздат, 1985. - 335 с.

49. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1975. - 632 с.

374