Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения - одна из наиболее важных экологических задач. Вслед за ее осознанием приходит понимание важности изменения производственных технологий и внедрения эффективных методов очистки воды. В данной презентации рассмотрено применение универ¬сальной гибридной технологии очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, взвешенных и поверхностно-активных веществ (ПАВ), а также особенности построения очистных сооружений (ОС) на ее основе.

 

Специалистами РХТУ им. Д. И. Менделеева и НП «Транснациональный Экологический Проект» разработана и успешно внедряется универсальная система очистки промышленных сточных вод, основанная на методах электрофлотации (ЭФ) и ультрафильтрации (УФ). Совершенство¬вание мембранных и флотационных технологий позволяет создавать компактное высокопроизводительное водоочистное оборудование с относительно низким энергопотреблением и отсутствием эксплуатационных затрат на расходные материалы, а при необходимости наращивать производительность очистных сооружений за счет модульности их исполнения.

Технико-экономические преимущества ОС, построенных на основе гибридной технологии:
- отсутствие эксплуатационных затрат на замену растворимых электродов по сравне¬нию с электрокоагуляторами и вторичного загрязнения воды ионами железа;
- отсутствие отстойников и, соответственно, малые занимаемые очистными сооруже¬ниями площади;
- отсутствие эксплуатационных затрат на замену дорогостоящих сорбентов и ионообменных смол и, соответственно, приобретение реагентов для их регене¬рации;
- длительный срок службы конструкционных материалов: полипропилен - до 50 лет, нерастворимые электроды ОРТА - до 10 лет, керамические ультрафильтрацион- ные мембраны - до 10 лет;
- высокое качество очистки сточных вод сложного состава (табл. 1) и, следова¬тельно, снижение капитальных затрат на приобретение мембранной установки обессоливания воды при организации оборотного водоснабжения на произ¬водстве.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Сточные воды (рис.1) усредняются (Е1, Е2, НД1), проходят стадию коррекции pH и обработки флокулянтом в реакторе-флокуляторе Р1, поступают в электрофлотатор, где происходит извлечение дисперсных веществ. Из электрофлотатора вода поступает на ультра-фильтрационную установку финишной очистки. Фильтрат УФ содержит только растворимые соли Na2SO4, NaCl, NaNO3 и поступает в усреднитель Е4 для коррекции pH перед сбросом в городской коллектор либо подачей на установку обратного осмоса с целью обессоливания и повторного использования. Флотоконцентрат из электрофлотатора подается на фильтр-пресс (ФП) для обезвоживания. Твердый отход влажностью 70 % после выгрузки из фильтр-пресса сдается на утилизацию.
Технология предусматривает предваритель¬ную обработку и обезвреживание хромсодержащих сточных вод в отдельной технологической цепочке. Содержащие шестивалентный хром (VI) сточные воды усредняются (Е1.2, Е2.2, НД5), проходят стадию коррекции pH и обработки раствором бисульфита натрия в реакторе Р2. После обезвреживания сточные воды, со¬держащие уже хром (III), поступают самотеком в усреднитель Е1.

Рис. 1. Технологическая схема очистки сточных вод:
Е - накопительные емкости и усреднители; Н - насосы; Д / НД - установки приготовления и дозирования реагентов; Р - реакторы; ЭФ - электро¬флотатор; ИПТ - источник питания электрофлотатора; УФ - установка ультрафильтрации; ФП - фильтр-пресс; Сж. В. - подача сжатого воздуха
 

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Электрофлотатор. Основным оборудова¬нием первой ступени универсальной системы очистки промышленных сточных вод является электрофлотатор с нерастворимыми электро¬дами ОРТА. В электрофлотаторе происходит выделение микропузырьков электролитических газов дисперсностью 20-70 мкм. Микропузырьки захватывают хлопья дисперсной фазы и под¬нимают их на поверхность воды, где последние накапливаются в пенном слое флотоконцентрата. Флотоконцентрат с поверхности воды работа¬ющим в автоматическом режиме ленточным пеносборным устройством удаляется в на¬копитель Е5 с целью последующей подачи на рамный фильтр-пресс Regada.
Электрофлотатор обеспечивает извлечение не менее 98 % дисперсных веществ от их исходного содержания. Электрофлотаторы отличаются низким энергопотреблением (0,25 кВт-ч/м3), по¬зволяют экономить производственные площади, не требуют обслуживания и сменных элементов.
Установка ультрафильтрации. Основным оборудованием второй ступени универсальной системы очистки промышленных сточных вод является установка ультрафильтрации на основе керамических мембран с размером пор 0,1¬ 0,07 мкм, предназначенная для тонкой очистки воды. Установка работает под давлением 2¬2,5 бар в непрерывном режиме тангенциальной фильтрации. На мембранах задерживаются практически все остаточные взвешенные ве¬щества и коллоидные частицы. Керамические УФ-мембраны имеют срок службы до 10 лет, регенерируются обратной продувкой сжатым воздухом в автоматическом режиме, не требуют химической мойки, обладают высокой био¬логической, химической и износостойкостью. Их производительность не снижается в течение всего периода эксплуатации.
Фильтр-пресс. Вспомогательным оборудова¬нием универсальной системы очистки промыш-ленных сточных вод является рамный фильтр- пресс. Рамные фильтр-прессы предназначены для обезвоживания флотоконцентрата. Данный тип фильтров распространен в промышленности благодаря большой фильтрующей поверхности, относительно низкой материалоемкости, возможности получения хорошо отжатых осадков, влажность не более 75 %.

Суспензия под давлением 6-7 бар подается по каналам в камеры фильтр-пресса до заполне¬ния пространства осадком, при необходимости промываемым, подавая воду по каналу, через который движется поток суспензии. Осадок обезвоживается продувкой сжатым возду¬хом под давления 6-7 бар. Выгрузка осадка производится гравитационно при разборе фильтр-пресса (поочередном отодвигании фильтровальных плит).
Представленная в презентации универ¬сальная технология успешно реализована на ОС гальванических производств, машино¬строительных и транспортных предприятий Москвы, Московской области, Санкт-Петербурга, Воронежа и Северодвинска. ОС обеспечивают глубокую очистку сточных вод от тяжелых металлов до уровня 0,04 мг/л, взвешенных веществ и нефтепродуктов до 0,05 мг/л.
Внедрение представленной технологии повышает рентабельность эксплуатации ОС и создает возможность организации оборотного водоснабжения промышленных предприя¬тий.

Павлов Д. В., канд. техн. наук, координатор проекта, ГК «Транснациональный Экологический Проект»,РХТУ им. Д. И. Менделеева

Колесников В. А., д-р техн. наук, ректор РХТУ им. Д. И. Менделеева, РХТУ им. Д. И. Менделеева, отдел НИР