CC BY
39
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МИНИМИЗАЦИИ СБРОСА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ СТОЧНЫХ ВОД СОВРЕМЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
О.Н. Болдырева, доцент, к.т.н.,
М.А. Елисеев,
ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж В.М. Усков, профессор, д.мед.н., профессор, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Создание систем очистки сточных вод с водооборотом обусловлена необходимостью минимизации сброса вредных веществ с производственными сточными водами и дефицитом воды. Важное значение имеет система экономического стимулирования: возможность снижения платы за использование чистой воды и сброс сточных вод, за вредные выбросы.
Выделяют следующие основные принципы создания систем водоснабжения с водоворотом:
- создание систем следует начинать с детальной проработки мероприятий, направленных на извлечение отходов из технологических процессов, преимущественно в безводной твердой форме, а если это невозможно, то в виде концентрированных растворов для последующей их утилизации;
- потоки сточных вод следует разделять по видовому, фазовому, концентрационному признакам для разработки соответствующего способа локальной очистки;
- для наиболее водоемких операций или технологических процессов необходимо установить научно обоснованные требования к количественному и качественному составу как потребляемой в производстве воды, так и отводимых сточных вод.
Анализ существующих решений показывает, что создание экономически рациональных систем технического водоснабжения с водооборотом на промышленных предприятиях является достаточно трудной, но вполне разрешимой задачей. Создание таких систем зависит от специфики используемых технологических процессов, технической оснащенности, требований к качеству получаемой продукции и используемой воды и т.д. Способы обработки сточных вод, предназначенных для повторного использования, зависят от особенностей технологического процесса, в котором они будут применены, вида и концентрации загрязняющих веществ, объема сточных вод.
Электрофлотокоррекция рН применяется для корректирования рН сточной воды и извлечения из нее ионов таких металлов, как Си(11), N1(11), Zn(II), Сё(И), Ее(ПДП), Л1(Ш), Сг(Ш), и других индивидуально или в смеси в виде гидроксидов, а также растворимых органических загрязнений, способных образовывать при изменении рН дисперсную фазу. Остаточная концентрация ионов металлов в очищенной воде составляет 0,5-5 мг/л, органических загрязнений - 100-300 мг О2/л.
Применение электрофлотации позволяет снизить жесткость воды до 5-10
мг/л и содержание тяжелых металлов до 0,05-0,1 мг/л
В целях уменьшения солесодержания сточных вод используется электродиализ. Для практического применения разработан аппарат фильтр-прессного типа, состоящей из пакетов, составленных чередующими мембранами МА-40 и МК-40. Мембранное расстояние - 1,2 мм. Особенность конструкции электродиализатора заключается в том, что на краях мембранного пакета рядом с анодом и катодом установлены катионообменные мембраны. Во время работы аппарата идет электролиз воды, находящейся в приэлектродных камерах. На катоде выделяется газообразный водород, и в воде накапливается избыток гидроксил-ионов, которые не проходят в соседнюю камеру. На аноде образуется избыток водородных ионов, которые через катионообменную мембрану поступают в буферную камеру. Кислая среда предотвращает образование трудно растворимых осадков магния и кальция.
Конструкция электродиализатора позволяет осуществить уменьшение солесодержания воды с одновременных снижением величины рН до нейтральных значений, получением растворов щелочи и смеси кислот. Объем обессоленной воды равен 97 % от исходного. Содержание солей в воде после электро диализного обессоливания составляет 100 мг/л, такая вода может быть использована повторно в производственном цикле.
На рисунке приведена принципиальная схема системы электрохимической очистки сточных вод с водооборотом:
Кислота
Рис. Принципиальная схема системы электрохимической очистки сточных вод с водооборотом
С производства на очистку поступает сточная вода в количестве 44,3 м /ч, а возвращается после очистки 43,5 м /ч. Таким образом, на повторное водоснабжение направляется почти 98 % очищенной воды. Для нормального функционирования производства необходима подпитка системы свежей водой в количестве 0,8 м /ч, что составляет около 2 % от общего расхода. В результате электродиализного обессоливания сточных вод с исходным солесодержанием 3000 мг/л образуются вода с концентрацией солей 100 мг/л, растворы щелочи и смеси кислот. Эффективность очистки сточных вод по основным показателям представлена в таблице.
Таблица
Эффективность очистки сточных вод, мг/л
Контролируемый Значение показателя
показатель исходное после электро- после после
флотокоррекции рН электрофлотации электродиализа
рН 4,5 10 10,2 7,5
Солесодержание, мг/л 3000 3000 3000 100
ХПК, мг/л 1500 300 10 10
Взвешенные вещества, мг/л 220 20 Отсутствуют Отсутствуют
Жесткость, мг/л 120 30 10 <1,0
Ионы металлов, мг/л:
Бе общ. 35 0,3 <0,1 <0,1
Сё 5 0,5 <0,1 <0,1
Си 8 1,2 <0,1 <0,1
Ъп 12 0,8 <0,1 <0,1
Электрофлотокоррекция рН и электрофлотация позволяют уменьшить жесткость воды, удалить ионы металлов, жиры, масла, нефтепродукты, взвешенные вещества и органические примеси. При этом отпадает необходимость в дополнительных сооружениях и оборудовании для натрий-катионного умягчения и переработки концентрированных растворов солей. Электродиализ позволяет получать обессоленную воду, растворы кислот и щелочи.
Применение электрохимических процессов и оборудования при создании систем водоснабжения с водооборотом позволяет сократить потребление свежей воды и соответственно объема сбрасываемых сточных вод; исключить загрязнение поверхностных водоемов токсичными веществами; решить проблему утилизации щелочи и кислот.
Список использованной литературы
1. Беличенко Ю.П. Замкнутые системы водообеспечения химических производств /Ю.П. Беличенко - М.: Химия, 2006. - 272 с.
2. Ильин В.И. Электрофлотационная технология для очистки сточных вод /В.И. Ильин, В.А. Колесников // Экология производства.2004.№3. - С. 53-57.
3. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. - К.: КМУГА, 1999. - 142 с.
4. Алферова Л.А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. - М.: Стройиздат, 1984. - 246 с.
