CC BY
29УДК 628.356
ОПЫТ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИИ ПРИБОРО- И
МАШИНОСТРОЕНИЯ
Урецкий Е.А., Субботкин Л. Д. Мороз В.В.
Брестское отделение Белорусской Инженерной Технологической Академии (БИТА); Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»
Адрес: г. Симферополь, ул. Киевская, 181; Брестский государственный технический университет, г. Брест, Республика Беларусь
email: [email protected]
Аннотация: Разработанная линия доочистки выделенного потока наименее загрязненных сточных вод и его обработка до требований к технической воде в «грязном» оборотном цикле подтвердила ее работоспособность, невысокую энергоемкость, низкие затраты воды на собственные нужды, незначительный расход кислоты. Схема ступенчатого повторного использования сточных вод с байпасным выводом солей позволяет варьировать степень доочистки в зависимости от требований производства. Степеньвозвратаводывпроизводствосоставляет85-90%.
Ключевые слова: Элюат, дилюат, сточные воды, соли, малоотходная технология, кислые и щелочные растворы, осветление, тонкослойный модуль, каркасно-засыпной фильтр
ВВЕДЕНИЕ.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Выбор вариантов доочистки определяется входными и выходными параметрами обрабатываемой системы. Чем выше содержание загрязняющих компонентов и жестче требования к качеству технической воды, тем сложнее схема доочистки. Простейшим решением представляется выделение потока наименее загрязненных стоков и его обработка до требований к технической воде в «грязном» оборотном цикле. Таким способом удается вернуть на повторное использование до 20% от всего количества сточных вод. Остальная часть сточных вод обрабатывается реагентными методами совместно с промывочными растворами и элюатами от линии доочистки [1,2].
Альтернативным решением является обработка всего объема сточных вод на единой линии доочистки с ионообменной или мембранной деминерализацией воды [1,2]. Стоимость такой обработки на порядок выше основной очистки, высоки расходы реагентов и смол, затраты воды на собственные нужды приближаются к количеству обработанных стоков, а при глубине обессоливания более 80% превышают его.
Главным недостатком такой схемы является ее высокая экологическая опасность, т.к. на 1 грамм
удаляемых из сточных вод солей приходится до 3 -х грамм солей, сбрасываемых с элюатами.
В создавшихся условиях некоторым выходом может быть байпасный вывод солей посредством глубокой очистки части сточных вод при высоком исходном солесодержании обработанного в линии основной очистки сточных вод указанные выше недостатки остаются. Следовательно, ключом к созданию экономичной схемы доочистки является экономичная малоотходная технология реагентной обработки сточных вод [1.2.3.4]. На базовом предприятии (Брестский электромеханический завод) проведены тщателъные наблюдения за качеством обработанного по такой технологии сточных вод явилось следствием внедрения целого ряда новых элементов изменения условий протекания процессов в технологии обработки стоков [3,4,5]:
- выделение концентрированных кислых и щелочных растворов и использование их в качестве реагентов сократило массу взвеси за счет исключения вторичного загрязнения сточных вод товарными реагентами;
- обезвреживание концентрированных хромсодержащих сточных вод отработанными травильными растворами до смешивания их с промывными хромсодержащими стоками также сократило расход реагентов, т.к. удельный расход
восстановителя возрастает по мере уменьшения концентрации шестивалентного хрома;
- перевод процесса из большого числа аппаратов и емкостей в два проточных реактора сократил время пребывания сточных вод в технологической линии, повысил оперативность действия автоматических средств регулирования, исключив избыток вводимых реагентов;
- совершенствование средств автоматики позволило поддерживать процессы в режимах, близких к оптимальным. Это повысило точность дозирования реагентов и улучшило условия формирования взвеси;
- наконец, совмещение процессов обезвреживания сточных вод от покрасочного и гальванического производства в одной лини также сократило расход реагентов и содержание взвешенных и растворённых веществ в системе.
Отсутствие в системе избыточной гидроокиси тяжелых металлов снизило общую концентрацию твердого вещества, улучшило структуру хлопьев и уменьшило количество иммобилизованной влаги в хлопьях взвеси. Уменьшилась агрегативная устойчивость коллоидных систем, процессы отстаивания стали завершаться более полно в более короткие сроки. Этому способствовало и энергичное перемешивание системы в реакторах, обеспечивающее хорошее хлопьеобразование. Удельный объём осадка не превышал 3% после 2-часового отстаивания.
Учитывая высокие технологические качества взвеси и ее исключительно низкую для промышленных сточных вод концентрацию процессы разделения полученной системы характеризуются теми же параметрами, что и хорошо освоенное осветление в водоподготовке.
Одновременно, такая система позволяет равномерно распределять солевой состав по всему объему сточных вод, устранив пиковые нагрузки на все технологические элементы. При этом
концентрация солесодержания составляет относительно малую величину от 650 до 1050 мг/л. Кроме того, небольшое содержание органических веществ в осветленных сточных водах дало возможность после экспериментальных работ отказаться от специальных устройств по удалению органических загрязнений.
Все это позволило при выборе схемы доочистки и подборе отдельных ее элементов уверенно ориентироваться на опыт, накопленный в практике водоподготовки с учетом новых достижений в области осветления и обессоливания вод.
На этой основе разработана и внедрена, на базовом предприятии линия доочистки сточных вод (рисунок 1), состоящая из тонкослойного модуля со встроенными зернистыми хлопьеобразователями, напорного каркасно-засыпного фильтра и стандартной электродиализной установки.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Предложенное решение позволяет вести осветление сточных вод до качества необходимого для их повторного использования. Часть этого потока после соответствующей предподготовки подвергается деминерализации и возвращается по байпасной схеме в оборотный цикл. В принципе сточные воды после дополнительной глубокой деминерализации пригодны для приготовления технологических растворов.
Помимо сходства обработанных сточных вод с природными скоагуированными водами имеется и отличие, заключающееся в том, что концентрация твердой фазы и структура составляющих ее агрегатов меняются многократно в зависимости от условий водоотведения на технологических участках. Эти соображения определили необходимость использования зернистых хлопьеобразователей непосредственно перед тонкослойным отстойником с нисходяще-восходящим движением воды. Для повышения эффекта осветления в широком диапазоне дисперсности, на выходе из восходящего полочного модуля устроен фильтр с плавающей загрузкой (рисунок 2) .
Эффект осветления в предложенной конструкции отстойника, согласно проведенным исследованиям, достигает 96% [6].
Вторая ступень осветления осуществляется на каркасно-засыпном фильтре конструкции Б.А. Митина [7], отличающемся нечувствительностью к изменениям нагрузки, высокой эффективностью регенерации и умеренным расходом воды на промывку (рисунок 3).
гальваники
Рисунок 1 - Схема линии доочистки сточных вод 1- реактор-нейтрализатор всех видов сточных вод; 2 - тонкослойный модуль с зернистым хлопьеобразователем; 3 - бак отстоя; 4 - напорный каркасно-засыпной фильтр; 5 - бак фильтрата; 6 -
электродиализная установка; 7 - бак дилюат.
Figure 1-diagram of the wastewater treatment line 1- the reactor-Converter of all types of waste water; 2 - thin-layer module with granular hlopeobraznoj; 3 - tank sludge; 4 - pressure frame sediment filter; 5 - tank of the filtrate; 6 - electrodialysis installation; 7 - tank diluat.
1А
Отвод воды
8 13
7
12
Подача
Вид А
Отвод воды
H—'
llll llll
Подача воды
Рисунок 2 - Схема тонкослойного отстойника. 1 - металлический корпус; 2 - распределительная система для подачи загрязнённой воды; 3 - прямоточный модуль; 4 - крупнозернистая загрузка; 5 - осадкоуплотнитель; 6 - противоточный модуль; 7 - мелкозернистая загрузка; 8 - вертикальная перегородка; 9 - сборная система; 10, 11 - противоположно направленные козырьки на верхних и нижних концах для удержания загрузки; 12 - сетка, ограничивающая сверху и снизу мелкозернистую загрузку; 13 -
перепускные окна
Figure 2 - arrangement of thin-layer sedimentation tank. 1-metal body; 2-distribution system for contaminated water supply; 3-ramjet module; 4-coarse-grained loading; 5-sedimentation tank; 6-countercurrent module; 7-fine-grained loading; 8-vertical partition; 9-prefabricated system; 10, 11-oppositely directed visors on the upper and lower ends to hold the load; 12-grid, limiting the top and bottom
fine-grained load; 13-bypass Windows
9
2
8
9
о а
и &
и
н
0
О ОС
1
о
г
Исходная вода
Промывная вода ^^
Вода после промывки
^ Фильтрат
Опорожнение
Рисунок 3 - Напорный каркасно-засыпной фильтр Figure 3-Pressure frame-fill filter
По данным исследований эффект осветления на таком фильтре был не менее 90%. Качество стока после двух ступеней осветления в основном удовлетворяло паспортным требованиям для исходной воды перед обессоливанием.
Электродиализ давно признан эффективным методом опреснения соленых вод. Преимущества его перед рядом других методов заключаются в том, что он не требует изменения агрегатного состояния воды, осуществляется при невысоких температурах и давлении, потреблении энергии пропорционально солесодержанию. Последнее особенно рационально для деминерализации пресных вод до 1000 мг/л. При таком солесодержании срок службы мембран возрастает благодаря малой плотности тока, выход по току более 80%, примерный расход электроэнергии 1-2 квт. час. с учетом затрат на прокачку рассола и дилюата через установку. Расход
воды на собственные нужды, как подтвердили проведенные исследования, не превышал 15%.
Кроме того, серийные аппараты достаточно хорошо автоматизированы и практически не требуют дополнительных реагентов в процессе эксплуатации. Опыт показал, что обслуживающий персонал быстро осваивает эти аппараты.
Все эти соображения определили выбор аппарата в схеме доочистки, где были применены электродиализные аппараты ЭДУ 400х12 института "ГЕОХИ" им. Вернадского АН СССР [8].
В таблице 1 приведены результаты эксплуатации линии доочистки в сопоставлении с качеством технической и водопроводной воды, используемой на базовом объекте. По основным показателям фильтрат соответствует технической воде, а дилюат - водопроводной.
Таблица 1 - Результаты работы линии доочистки Table 1 - the results of the line aftertreatment
Место отбора проб рН Взвешенные вещества, мг/л Сухой остаток, мг/л Общее солесодержание, мг/л Окисляемость, мг/л Щёлочность, мг/л Хром, мг/л Железо, мг/л
Реактор 9,00 324,0 не опр не опр не опр не опр. 2,0 13,5
Отстойник 8,85 2 1,0 882,0 1 100,0 7,4 3,1 0,05 1,44
Фильтр 8,76 5 ,0 863,0 1 000,0 7,2 3,0 0,02 0,42
Дилюат*) 7,20 1,2 220,0 1 60,0 6,4 2,2 0,01 0,02
Техническая вода 8,1 8,2 202,0 240,0 5,6 4,0 отс 0,22
Водопроводная вода 6,9 4,8 261,0 320,0 48 4,6 отс 0,14
*) - после однократной обработки на ЭДУ
ВЫВОД
Эксплуатация линии доочистки подтвердила ее работоспособность, невысокую энергоемкость, низкие затраты воды на собственные нужды, а также весьма незначительный расход кислоты при обработке пакетов. Вместе с тем схема ступенчатого повторного использования сточных вод с байпасным выводом солей позволяет варьировать степень доочистки в зависимости от требований производства к качеству технической воды и от состава сточных вод, поступающих на очистку. При этом степень возврата воды в производство составит 85-90%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Урецкий Е.А. Ресурсосберегающие технологии в водном хозяйстве промышленных предприятий Монография: изд-во LAP LAMBERT Academic Publishing, Germany, 2014 -360 стр. С илл.
2. Гогина Е.С., Гуринович А.Д, Урецкий Е.А Ресурсосберегающие технологии промышленного водоснабжения и водоотведения: Справочное пособие. М., Издательство Ассоциации строительных ВУЗов России, 2012. - 312 с.
3. Субботкин Л.Д. Разработка и внедрение ресурсосберегающей технологии совместной очистки сточных вод гальванического и покрасочного производств / Субботкин Л. Д.,
Урецкий Е.А., Мороз В.В // Сб. научных трудов Строительство и техногенная безопасность. -Симферополь: НАПКС, 2017. - № 8 (60) - С. 73-78.
4. Субботкин, Л.Д. Исследования процессов совместной физико-химической очистки сточных вод гальванического и покрасочного производства / Субботкин Л.Д., Урецкий Е.А., Мороз В.В // Сб. научных трудов Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС, 2017. - № 8 (60) - С. 137-143.
5. Способ совместной очистки сточных вод лакокрасочных производств и производств защитных покрытий и плат: пат. 12453 Респ. Беларусь / Е.А. Урецкий, В.В. Мороз; заявитель Брестский гос. техн. ун-т. - № а 20071107; заявл. 11.09.2007; опубл. 16.07.2009 / Гос. реестр на изобретение.
6. Устройство для осветления жидкости. А.С. 8и №1242201. Митин Б.А. Урецкий Е.А., Комаровский М.П. Приоритет изобретения 7 января 1985г.
7. Митин Б.А. Особенности конструирования и эксплуатации фильтров для очистки промышленных стоков. Реф. сб., ГПИ "Сантехпроект" №2 М. 1975г.
8. Сенявин М.М., Веницианов Е.В., Митин Б.А., Урецкий Е.А. Теоретические и экспериментальные исследования процессов сорбционной и фильтрационной очистки сточных вод гальванического производства от растворенных и взвешенных примесей. Отчёт ГЕОХИ АН СССР, 1984 г., 34 с.
REFERENCES
1. Uretskiy E.A. Resource-saving technologies in the water industry of industrial enterprises. Monograph: publishing house LAP LAMBERT Academic Publishing, Germany, 2014 -360 pp. Fig.
2. Gogina ES, Gurinovich AD, Uretskiy EA Resource-saving technologies of industrial water supply and water disposal: A reference book. M., Publishing house of the Association of Construction Universities of Russia, 2012. - 312 p.
3. Subbotkin L.D. Development and introduction of resource-saving technology for joint sewage treatment of galvanic and painting industries / Subbotkin LD, Uretskiy EA, Moroz V.V. // Sb. scientific works Construction and technogenic safety. - Simferopol: NAPKS, 2017. - No. 8 (60) - P. 73-78.
4. Subbotkin, L.D. Investigations of the processes of joint physico-chemical purification of waste water from galvanic and painting production / Subbotkin LD, Uretskii EA, Moroz V.V. // Sb. scientific works
Construction and technogenic safety. - Simferopol: NAPKS, 2017. - No. 8 (60) - P. 137-143.
5. A method for joint wastewater purification of paint and varnish industries and production of protective coatings and boards: pat. 12453 Rep. Belarus / E.A. Uretsky, V.V. Frost; applicant Brestsky state. tech. un-t. - No. 20071107; claimed. 11.09.2007; publ. 07/16/2009 / Gos. register for an invention.
6. Device for clarification of liquid. A.S. SU №1242201. Mitin B.A. Uretskiy EA, Komarovsky M.P. Priority of the invention on January 7, 1985.
7. Mitin B.A. Features of design and operation of filters for industrial sewage treatment. Ref. c6., rnH "CaHTexnpoeKT" №2 M. 8. Senyavin MM, Venitsianov EV, Mitin BA, Uretskiy EA Theoretical and experimental studies of the processes of sorption and filtration purification of sewage from galvanic production from dissolved and suspended impurities. Report of the Geokhy Academy of Sciences of the USSR, 1984, 34 p.
EXPERIENCE OF THE RECYCLED USE OF WASTEWATER WATER AT THE ENTERPRISE OF
INSTRUMENT- AND MACHINE-BUILDING
Uretskiy EA, Subbotkin L.D., Moroz V.V.
Summary: The developed line for post-treatment of the separated stream of the least contaminated wastewater and its treatment to the requirements for technical water in the "dirty" turnaround cycle has confirmed its efficiency, low energy intensity, low water consumption for own needs, and low consumption of acid. The scheme of step-by-step reuse of wastewater with bypass salt extraction allows you to vary the degree of post-treatment depending on the requirements of production. The degree of return of water to production is 85-90%.
Key words: Eluate, dilute, wastewater, salts, low-waste technology, acid and alkaline solutions, clarification, thin-layer module, frame-filling filter
