Очистка сточных вод

       Применение  способа: «+» - рекомендуется; «О» - допускается; «-» - не рекомендуется.[5]

     3.2.1.Нейтрализация смешением кислых сточных вод с щелочными

     Режимы сброса сточных вод, содержащих кислоту и отработанную щелочь различны. Кислые сточные воды сбрасываются в канализацию равномерно в течение суток и имеют постоянную концентрацию; щелочные сбрасываются периодически один или два раза в смену по мере того, как срабатывается щелочной раствор. В связи с этим для щелочных вод часто необходимо устраивать регулирующий резервуар, объем которого должен быть достаточным, чтобы принять суточное количество щелочных вод. Из резервуара щелочные воды равномерно выпускают в камеру, где в результате смешения их с кислыми водами происходит взаимная нейтрализация.

     Баланс  кислых и щелочных сточных вод  составляют на период, в течение которого производится выпуск сточных вод от всех цехов и агрегатов, в том числе таких, от которых стоки спускаются периодически.

     Метод взаимной нейтрализации кислых и  щелочных сточных вод широко используется на предприятиях химической промышленности.

     3.2.2.Нейтрализация сточных вод добавлением реагентов

     Выбор реагента для нейтрализации кислых сточных вод зависит от вида кислот и их концентрации, а также от растворимости солей, образующихся в результате химической реакции.

     Для нейтрализации минеральных кислот применяют любой щелочной реагент, но чаще всего известь в виде пушонки  или известкового молока и карбонаты кальция или магния в виде суспензии. Эти реагенты наиболее дешевы и общедоступны, но имеют ряд недостатков: необходимо обязательное устройство усреднителей перед нейтрализационной установкой, затруднительность регулирования дозы реагента по рН нейтрализованной воды, сложность реагентного хозяйства. Скорость реакции между раствором кислоты и твердыми частицами суспензии относительно невелика и зависит от размеров частиц и растворимости образующегося в результате реакции нейтрализации соединения. Поэтому окончательная активная реакция в жидкой фазе устанавливается не сразу, а по истечении некоторого времени (1-15 мин)

     Доза  реагентов для обработки сточных  вод определяется из условия полной нейтрализации содержащихся в них  кислот или щелочей и принимается с условием коэффициента запаса (избытка).

 
3.2.3.Нейтрализация кислых сточных вод фильтрацией через нейтрализующие материалы

     Нейтрализация солянокислых и азотнокислых сточных  вод, а также сернокислотных сточных  вод при концентрации серной кислоты не более 1,5 г/л происходит на непрерывно действующих фильтрах. В качестве загрузки применяют такие нейтрализующие материалы, как доломит, известняк, магнезит, мел, мрамор и др. Крупность фракций материала загрузки 3-8 см;

     расчетная скорость фильтрации зависит от вида загрузочного материала, но не более 5м/ч; продолжительность контакта не менее 10 мин.

     Применение  таких фильтров возможно при условии  отсутствия в кислых сточных водах растворенных солей металлов, так как при рН <7 они будут выпадать в осадок в виде труднорастворимых соединений, которые полностью забивают поры фильтра. Ограничивается применение нейтрализующих фильтров при подач на них сернокислых соков с концентрацией серной кислоты боле е 1,5 г/л. В этом случае количество образующегося сульфата кальция превышает его растворимость (2г/л) и он начинает выпадать осадок, который покрывая поверхность нейтрализующей загрузки, затрудняет доступ к ней кислоты, в результате чего нейтрализация прекращается. Если загрузка выполняется из карбоната магния, это ограничение снимается, так как растворимость сульфата магния достаточно высока (355 г/л по MgS047H20).

Рис. 3.1. Принципиальная схема станции  реагентной нейтрализации

I - подача кислых сточных вод; II — подача щелочных сточных вод; III — выпуск нейтрализованных сточных вод; IV — выпуск осадка;

1 — песколовки; 2 — усреднители; 3 — склад реагентов; 4 — растворные баки; 5 —дозатор; 6 — смеситель; 7 — нейтрализатор; 8 — отстойник; . 9 — осадкоуплотнитель; 10 — вакуум-фильтр; 11 — накопитель обезвоженных осадков; 12 — шламовые площадки

     Конструктивно фильтры выполняются  с  вертикальным движением нейтрализуемых кислых сточных вод. [5]

3.3. Физико-химические  методы очистки

      3.3.1. Ионообменный метод

     Гетерогенный  ионный обмен или ионообменная сорбция - это процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы - ионита. Очистка сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (для нашего случая это медь и никель), очищать воду до ПДК с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

     Сточные воды направляются на производство (в  систему оборотного водоснабжения), а промывные - в сборники концентратов для химического обезвреживания и, в нашем случаи, для извлечения меди и никеля.

     Главный недостаток технологии ионного обмена состоит в том, что для выделения  из воды элементов или солей необходимы регенерирующие кислоты или щелочи, которые впоследствии в виде солей поступают в окружающую среду, вызывая вторичное загрязнение последней.

     3.3.2. Другие методы очистки

     К числу таких методов можно  отнести следующие 2 метода – сорбционный метод и мембранная технология.

     Сорбционный метод используется как для обезвреживания сточных вод, так и для очистки  электролитов в гальванических ваннах от органических веществ.

     При фильтрации сточных вод через  сорбент (активированный уголь, циолит) на его поверхности сорбируются  ИТМ. Сорбент после определенного времени использования необходимо регенерировать. Очистка сточных вод производится на гранулированных адсорберах с полотым, взрыхленном и псевдосжиженным слоем. Также применяются аппараты на пылевидных сорбентах либо с перемешиванием воздуха, либо намывные фильтры.

     Преимуществом данного метода является отсутствие вторичных загрязнений, возможность рекуперации собранных веществ и высокая, до 95%, степень очистки, а недостатком – значительная стоимость сорбентов и необходимость узла регенерации.

     Мембранная  же технология основана на применении мембран, которые способны задерживать практически все многовалентные катионы. Для удаления ионов никеля и меди может применяться гиперфильтрация (обратный осмос). Процесс гиперфильтрации состоит в отделении воды от ИТМ через полупроницаемую мембрану. Диаметр пор такой мембраны составляет 0,001 мкм. Вода подается под давлением 60 – 100 атм. Гиперфильтр задерживает 50-70 % примесей. Поэтому применение мембран для очистки промывных сточных вод и регенерации электролитов представляется наиболее перспективным.[6] 

4. Выбор технологической схемы удаления загрязняющих веществ

     Для данного производства была выбрана  следующая схема, по которой будет  производиться очистка промышленных вод. Она имеет поэтапный характер: на первом этапе будет производиться очистка воды от взвешенных веществ; на втором нейтрализация.

     Этап 1. Очистка от не растворимых веществ  будет производиться механическим способом с помощью радиального отстойника. Радиальный отстойник представляет собой круглый в плане резервуар. Сточная вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенностью гидравлического режима работы радиального отстойника является то, что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток.

     Выпадающий  осадок с помощью скребков, укрепленных на подвижной ферме, сдвигается в приямок отстойника. Частота вращения подвижной фермы 2—3 ч-1; вращение осуществляется с помощью периферийного привода с тележкой на пневмомашине. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов, установленных в расположенной рядом насосной станции. Всплывающие вещества отводятся в жиросборник.

     Осветленная вода поступает в круговой сборный  лоток через один или через оба его борта, являющихся водосливами. В целях обеспечения более надежного выравнивания скорости движения воды на выходе из отстойника водосливы сборных лотков выполняют зубчатыми. Нагрузка на 1 м водослива не превышает 10 л/с.

     В РФ радиальные отстойники строят диаметром 18—54 м, а на зарубежных очистных станциях — диаметром 6—60 м и более.

     Отношение диаметра отстойника к его глубине  у периферийного водосборного лотка принимают от 6 до 12. Отстойники задерживают до 60% взвешенных веществ.

     Эскиз радиального отстойника      

     1 – корпус; 2 – желоб; 3 – распределительное устройство; 4 – успокоительная камера; 5 – скребковый механизм 

     Для ускорения осаждения взвеси в  отстойниках, а также для осаждения коллоидных частиц, которые в обычных отстойниках не могут осадиться, применяют коагуляцию и флокуляцию. Коагулирование - это искусственный процесс, вызывающий слипание взвешенных и коллоидных частиц взвеси в виде ясно видимых хлопьев, которые выпадают как осадок, увлекая с собой взвесь. Для лучшей и более полной и быстрой коагуляции гидроксидов используют флокулянт (полиакриламид). Хлопья гидроксидов характеризуются большой площадью и повышенной механической прочностью. Влажность шлама составляет 85%, после шламоуплотнителя и пресса-40%, эффективность очистки в присутствии коагулянта - 80%.  Отстойник относительно энергоэкономичен, обладает удобным механизмом удаления осадка и занимает малую площадь, что актуально при небольших расходах сточной  воды.

     Этап 2.

     Процессы  реагентной нейтрализации производственных сточных вод осуществляются на нейтрализационных  установках или станциях, основными элементами которых являются: песколовки; резервуары-усреднители; склады нейтрализующих реагентов; растворные баки для приготовления рабочих растворов реагентов; дозаторы рабочих растворов реагентов; смеситель сточных вод с реагентом; камеры реакции (нейтрализаторы); отстойники для нейтрализованных сточных вод; осадкоуплотнители (перед механическим обезвоживанием образующихся осадков); сооружения для механического обезвоживания осадков, а при отсутствии - шламовые площадки; места для складирования обезвоженных осадков; устройства химического контроля за процессом нейтрализации.

     Размеры складов реагентов определяют с  учетом возможности их доставки и принимают запас реагентов на 15-30 сут.

     Для нейтрализации используют известь  в виде известкового молока с концентрацией 5-15% по оксиду кальция или раствора концентрацией до 1,4 г/л; или в виде порошка. При суточном потреблении извести до 50 кг по оксиду кальция можно применять известковый раствор, приготовляемый в сатураторах двойного насыщения. При большем суточном расходе извести известковый раствор или молоко приготавливают в баках (принимают не менее двух баков). Баки должны иметь конические днища с углом 45° и сбросные трубопроводы диаметром не менее 100 мм. Непрерывное перемешивание известкового молока в баках осуществляется гидравлическим способом с помощью циркуляционного насоса при восходящей скорости потока не менее 5 мм/с с механическими мешалками или барботированием воздухом с интенсивностью 8-10 л/(с м ). Известковое молоко очищают от нерастворимых примесей в вертикальном отстойнике с восходящей скоростью 2 мм/с или в гидроциклонах в двукратным пропуском через аппарат.[7]

 

I – подача сточных вод;

II – выпуск осадка;

III – подача воды и извести;

IV – выпуск очищенных вод;

1. Усреднитель
2. Узел реагентной обработки
3. Ёмкость
4. Отстойник
5. Осадкоуплотнитель
6. Вакуум-фильтр
7. Накопитель обезвоженных осадков
8. Шламовые площадки
9. Аппарат гашения извести
10. Растворные баки
11. Дозаторы
12. Нейтрализатор