Очистка сточных вод

2. Состав установки: Фильтры напорные стальные, емкости, насосное оборудование, трубопроводы и запорная арматура.

3. Технологическая схема очистки

 

 

Очистка промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов методом электрохимического восстановления

Метод электрохимического восстановления с применением нерастворимых анодов особенно эффективен для обезвреживания хромсодержащих сточных вод с большими концентрациями Cr6+ (более 2 г/литр). Катодное восстановление металлов происходит по схеме:

n +ne- ? Me0

 

При этом металлы осаждаются на катоде и могут быть рекуперированы. При использовании метода электрохимического восстановления можно снизит концентрацию хрома в сточных водах на 3 порядка.

Наиболее широко для выделения металлов из промышленных сточных вод применяются следующие виды катодов:

1.пористые

2.объемно-насыпные  проточные

.плоские пластины  с инертной загрузкой

 

. Мембранные методы

 

Ультрафильтрация (УФ) УФ-мембрана задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, значительно снижает мутность воды. В ряде случаев, УФ-мембраны эффективно уменьшают окисляемость и цветность воды. Ультрофильтрация заменяет отстаивание, осаждение, микрафильтрацию.

 

 

В промышленной водоподготовке наибольшее распространение получили половолоконные мембраны, основным элементом которых является полое волокно диаметром 0,5?1,5 мм с нанесенной на внутренней поверхности ультрафильтрационной мембраной. Для получения большой фильтрующей поверхности группы полых волокон группируются в модули обеспечивая 47?50 м2.

Ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав воды и осуществить ее осветление и обеззараживание практически без применения химреагентов.

Обычно, УФ-установка работает в режиме "тупиковой фильтрации" без сброса концентрата. Процесс фильтрации чередуется с обратной промывкой мембран от накопившихся загрязнений. Для этого часть очищенной воды подается в обратном направлении. Периодически в промывную воду дозируется раствор моющих реагентов. Промывные воды, являющиеся концентратом составляют не более 10?20% от потока исходной воды.

Один-два раза в год производится усиленная циркуляционная промывка мембран специальными моющими растворами.

Ультрафильтрация может применяться для получения питьевой воды непосредственно из поверхностного источника. Поскольку УФ-мембрана является барьером для бактерий и вирусов, не требуется первичное хлорирование воды. Обеззараживание осуществляется уже непосредственно перед подачей воды потребителю.

Т.к. ультрафильтрат полностью свободен от взвешенных и коллоидных веществ, то возможно применение данной технологии как предподготовки воды перед обратным осмосом.

Нанофильтрация (НФ) занимает промежуточное положение между обратным осмосом и ультрафильтрацией. Обратный осмос и нанофильтрация очень близки по механизму разделения сред, схеме организации процесса, рабочему давлению, мембранам и оборудованию. Нанофильтрационная мембрана частично задерживает органические молекулы, растворенные соли, все микроорганизмы, бактерии и вирусы. При этом степень обессоливания ниже, чем при обратном осмосе. Нанофильтрат почти не содержит солей жесткости (снижение в 10...15 раз), т.е. он умягчен. Происходит также эффективное снижение цветности и окисляемости воды. В результате исходная вода умягчается, обеззараживается и частично обессоливается.

Традиционно, для умягчения воды используется технология ионообменного Na-катионирования. При умягчении больших количеств воды данная технология становится убыточной в связи со сложностью автоматизации, значительными расходами поваренной соли на регенерацию, образования большого количества стоков с высоким солесодержанием.

 

 

НФ-установки лишены всех вышеперечисленных недостатков, что делает их реальной альтернативой установкам ионообменного умягчения.

Обратный осмос (ОО). Под термином осмос понимается процесс самопроизвольного проникновения растворителя (воды) через полупроницаемую мембрану, разделяющую сосуд, в более концентрированный раствор. Мембрана пропускает растворитель и задерживает соли, органические соединения и другие примеси.

 

При этом уровень раствора со стороны с большей концентрацией повышается, а уровень с другой стороны уменьшается.

Разность уровней по обе стороны мембраны в момент установившегося равновесия характеризует осмотическое давление растворенного вещества в растворе. Если в растворе создать давление, превышающее осмотическое, то возникает миграция молекул растворителя в направлении обратном ее естественному движению, т.е. вода из раствора начинает протекать через мембрану к растворителю. Такой процесс известен под названием обратный осмос.

Принцип действия метода обратного осмоса для очистки воды заключается в том, что под давлением, превышающем осмотическое, происходит движение растворителя (воды) через полу-проницаемые мембраны со стороны более концентрированного раствора (исходной воды) в сторону более разбавленного раствора. Очищенная вода, подается потребителю, а оставшийся более насыщенный солями и механическими частицами раствор (концентрат) сбрасывается в канализацию.

 

 

Основным элементом обратноосмотических установок является мембрана. Исходная, загрязненная различными примесями и частицами, вода пропускается через поры мембраны, столь мелкие, что загрязнения сквозь них практически не проходят. Для того чтобы поры мембраны не забивались, входной поток направляется вдоль мембранной поверхности, который вымывает загрязнения. Таким образом, один входной поток разделяется на два выходных потока: раствор, проходящий через мембранную поверхность (пермеат) и часть исходного потока, не прошедшего через мембрану (концентрат).

 

 

ЗАО Гидрогаз применяет в своих установках мембраны, выполненные в виде элемента рулонного типа. Элемент содержит два слоя мембран, склеенных по трем сторонам "пакетом" и заведенных незаклееным краем во втулку канала пермеата. Этот пакет спирально обернут вокруг перфорированной трубы, в которую пермеат сливается из межмембранного пространства, проходя через дренажный слой из промежуточной сетки, которая формирует каналы и оптимизирует течение потока концентрата, увеличивая турбулентность потока, что препятствует отложению осадков на мембране.

Мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, а также органических молекул с молекулярной массой более 100. Молекулы воды свободно проходят через мембрану, создавая поток пермеата. Качество пермеата сопоставимо с качеством обессоленной воды, полученной по традиционной схеме Н-ОН-ионирования, а по некоторым параметрам (окисляемость, содержание кремниевой кислоты, железа и др.) превосходит.

 

4.Новые изобретения для очистки  сточных вод

очистка сточный электрохимический мембранный

Способ очистки сточных вод от синтетических анионных поверхностно-активных веществ

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для очистки сточных вод от синтетических анионных поверхностно активных веществ (САПАВ).

Сложность очистки сточных вод от синтетических поверхностно-активных веществ, в частности от синтетических анионных поверхностно-активных веществ (САПАВ), вызвана тем, что они способствуют растворимости других соединений в воде. При использовании наиболее распространенного для очистки от САПАВ гидроксида кальция связывающего анионную часть САПАВ в нерастворимые соединения кальция, происходит повышение реакции среды (pН) с выделением ионов натрия (калия) в раствор и последующему омылению других органических веществ (жиров, масел), для которых применялись САПАВ (П.Каррер. Курс органической химии. Л. Госхимиздат, 1962).

Известен способ двухступенчатой очистки сточных вод производства САПАВ, где на первой стадии проводят обработку воды гидроксидом кальция, вторую ступень очистки осуществляют методом напорной флотации. Доза гидроксида кальция на первой ступени составляет 30 г/дм3 при степени очистки 75 - 80 Применение второй ступени позволяет получить суммарный эффект 82 84 Очищенная вода содержит САПАВ до 60 мг/дм3(Грищенко А.С. Гущина Л. И. Методы очистки сточных вод от ПАВ. М. 1984, с. 47).

Недостатком данного способа является невысокая степень очистки, значительный расход реагента, повышенная величина реакции среды.

Наиболее близким к изобретению является способ комплексной очистки, включающий обработку хлоридом кальция с последующий электрокоагуляцией в присутствии растворимого электрода (Новикова С.П. Шкоробогатова Т.Д. Сокол Е.Я. Верейко А. В. Способ очистки сточных вод от поверхностноактивных веществ. Авт.св. СССР N 789406,1980). Расход хлорида кальция составляет 1,0 г/дм3 обрабатываемой воды. При этом анионная часть САПАВ частично связывается ионами кальция в нерастворимые соединения. После этого проводят электрообработку раствора в течение 20 мин, используя в качестве растворимого электрода алюминий; плотность тока составляет 100 А/м2. Образующуюся пену удаляют. Концентрация САПАВ в очищенной воде составляет 20 мг/дм3 при степени очистки до 90 и конечной рН 8,4.

Недостатком данного способа является применение дефицитных материалов - хлорида кальция и алюминия металлического, расход электроэнергии при незначительной глубине очистки воды.

Задачей предлагаемого способа очистки сточных вод от САПАВ является создание способа, позволяющего проводить глубокую очистку от синтетических анионных поверхностно-активных веществ с использованием более доступных и эффективных соединений кальция в сочетании с электрохимической обработкой без использования внешних источников энергии и дорогостоящих и дефицитных материалов.

Задача решается тем, что комплексную очистку сточных вод, содержащих САПАВ, осуществляют путем введения в сточную воду цемента, как кальцийсодержащего комплексного реагента с последующей обработкой раствора в поле гальванопары.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что достигается высокая степень очистки от САПАВ (до 99,2) и других органических загрязнений (до 98,6% по показателю ХПК).

Принцип действия метода основан на том, что строительный цемент, имеющий следующий состав, 62 76 Са0, 19 24 SiO2, 4 7 Al2O3, 2 6 Fе2O3, 1,5 4,0 MgO, вводят в раствор, с концентрацией САПАВ 200 2500 мг/дм3 и величине ХПК 1000 25000 мг/дм3 количестве 5 10 г/дм3, раствор перемешивается с последующим отстаиванием. Далее раствор проходит деструктивную обработку в поле гальванопары, в качестве которой может быть использована пара - железо-углеродсодержащий материал с последующими отстаиванием и фильтрацией. Суммарная степень очистки после двух стадий и фильтрации составляет для САПАВ до 99,2 и для всей суммы органических веществ (суммарный показатель ХПК) до 98,6

Механизм действия метода основан на том, что на первой стадии анионная часть диссоциированных молекул САПАВ связывается с кальцием цемента в нерастворимые соединения с последующей сорбцией на развитой поверхности комплексных соединений алюминия и железа с кальцием, входящих в состав цемента. При этом соединения кремния, находящиеся в цементе, играют роль флокулянта, ускоряющего осаждение. При использовании цемента не происходит повышения реакции среды, т. к. при обменной реакции натрия (калия) на кальций первые связываются (соединяются) с ионами алюминия, железа и кремния - структурными составляющими цемента. Одновременно происходит выделения в воду других органических составляющих из структуры ОАПАВ в виде тонкой эмульсии и бывших ранее, благодаря действию САПАВ, в воде в виде истинно-растворенных веществ. Часть их также сорбируется на поверхности соединений цемента, а часть, имея сложную структуру, остается в растворе и является не реакционно-способной по отношению к цементу.

Для разрушения сложных молекул до более простых и их окисления, т.е. для создания условий для взаимодействия с кальцием, растворы подвергаются второй стадии обработки в электрическом поле, создаваемом гальванопарой, например железо-углеродсодержащие соединения, как наиболее дешевые и доступные материалы, в частности железо-кокс. Далее поведение деструктированных соединений идентично поведению на первой стадии очистки. Проведение фильтрации позволяет осуществить тонкое отделение взвеси нерастворимых соединений.

Таким образом проводится очистка сточной воды от синтетических анионных поверхностно-активных веществ и сопутствующих им примесей.

Пример. В 1 дм3 сточной воды (например косметическое производство кремов и шампуней), содержащей 2500 мг/дм3 АПАВ, и с показателем содержания органических веществ ХПК, равным 25000 мг/дм3, вводят 10 г строительного цемента. Раствор перемешивают, затем дают образовавшемуся осадку осесть. Мелкодисперсные частицы остаются в растворе. Реакция среды раствора рН составляет 7,5. Этот раствор подают в гальванокоагулятор, выполненный смесью железной стружки с углеродсодержащим веществом, образующей гальванопару. Раствор контактирует с гальванопарой. В качестве гальванопары используется пара железо-углерод, взятые в соотношении (весовом) 4:1. Затем раствор фильтруется (отделяется) от дополнительно выделенных загрязняющих компонентов.

Содержание в очищенной воде АПАВ составляет не более 5 мг/дм3 при величине показателя содержания органических веществ до ХПК 200 мг/дм3.

В таблице в качестве примеров, подтверждающих достижение технического результата, приведены результаты экспериментов, выполненных аналогично описанному при диапазоне концентраций АПАВ и величине показателя ХПК.

 

Способ очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод, содержащих органические вещества, тяжелые металлы, бактериальные клетки (кишечные палочки, сапрофитные микроорганизмы).

Способ осуществляется в поле гальванопары в две стадии, изменяя величины pН от 4,0-4,5 до 8,5-9,5. При использовании способа степень очистки достигает от органических веществ 92,8-98,0%, от ионов тяжелых металлов 99,5-100%, бактериальных клеток 100%.

Изобретение относится к очистке и обеззараживанию сточных вод и может быть использовано для коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.

Коммунально-бытовые и сельскохозяйственные сточные воды содержат наряду с эфирорастворимыми загрязняющими веществами (нефтепродукты, жиры, СПАВ) еще ряд тяжелых металлов, причем их количество значительно меньше, чем в промышленных сточных водах. Известно, что очистка от малых количеств примесей весьма затруднена.

Известен способ очистки и обеззараживания сточных вод путем двухстадийной электрофлотации в присутствииионов хлора, причем перед электрофлотацией сточные воды обрабатывают известью (авторское свидетельство N 979276, кл. С 02 F 1/46. опубл. 07.12.82, БИ N 42). Степень очистки от бактерий высока и составляет по коли-индексу 100% (100 ед./л) и по сапрофитным микроорганизмам 93,3 (1,5 103 ед./л).

Недостатком этого способа является необходимость введения ионов хлора и недостаточно высокая степень очистки от органических веществ (по ХПК) 30,6 и сапрофитной микрофлоры (95,3% 1.5103ед/л). Кроме того, способ характеризуется высоким потреблением электроэнергии и потому не экономичен для очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.