РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОЧИСТКИ ПРОМСТОКОВ

1

• Авторы
• Файлы

Коршунова В.А. Смирнова В.М. Статья в формате PDF 117 KB

Актуальные вопросы по защите окружающей среды по мнению ученых необходимо решать на основе следующих принципов: форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов; неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрациях, безвредных для жизни. И особенно это относится к водным ресурсам.

В настоящее время проблема загрязнения сточных вод особенно актуальна в связи с истощением водных ресурсов. Одним из основных источников загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных предприятий.

Для создания рациональных и энергоэффективных систем очистки чрезвычайно важным является организация сбора стоков и выбора способов очистки. При выборе системы сбора и очистки сточных вод руководствуются следующими основными положениями:

• необходимостью максимального уменьшения количества сточных вод и снижения содержания в них токсичных примесей;
• возможностью комплексного и селективного извлечения из сточных вод примесей и их последующей утилизации;
• повторным использованием сточных вод (исходных и очищенных) в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения.

Одним из перспективных направлений обеспечения рационального использования воды на предприятии является внедрение локальных систем обезвреживания стоков с целью создания замкнутых водооборотных систем. Водооборотный цикл - многократное использование одной и той же воды при минимальном восполнении потерь (подпитке).

Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено многообразием примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству очистки воды для осуществления конкретных технологических процессов. Локальные схемы очистки позволяют обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы.

Применение комбинированных методов и схем с сочетанием механических, физико-химических и биохимических способов для локальных систем очистки промстоков позволяет повысить эффективность очистки и повторно использовать очищенную воду в техпроцессах. Важно отметить, что при этом возможно селективное извлечение ценных компонентов-примесей из стоков и рециклинг вторичных материальных и энергетических ресурсов для производства.

Ниже представлена предлагаемая нами принципиальная технологическая схема очистки кислых промстоков, приоритетными загрязнениями которых являются примеси тяжелых металлов (Cr³⁺, Fe³⁺, Cu²⁺), масла и СПАВ. Данная разработка входит в рамки программы научно-исследовательских работ экоаналитической лаборатории кафедры «Инженерная экология и охрана труда» НГТУ.

При оптимизационном выборе способов локальной схемы очистки в основу взяты наиболее прогрессивные, компактные и эффективные методы: флотационный, электрохимический, коагуляционный, сорбционный и биохимический.

Схема локальной очистки промстоков

1 - пневмофлотатор;

2 - проточный электрохимический модуль очистки;

3 - сорбционный фильтр;

4 - биореактор.

Основным аппаратурно-технологичеcким звеном схемы является электрохимический модуль очистки, в котором осуществляется отделение токсичных тяжелых металлов и органических компонентов.

Электрохимические методы очистки имеют ряд преимуществ: компактность, возможность автоматизации, высочайшую степень очистки; возможность утилизации металлов из сточных вод до 80 %; возможность обработки сточных вод без их предварительного разбавления и обработки высоко концентрированных растворов. Установки для электрохимической очистки позволяют извлечь металл из промстоков с исходной концентрацией 0,02-2,0 г/л и выше до остаточной концентрации менее 0,1 мг/л.

Электролиз позволяет достаточно эффективно извлекать тяжелые, цветные и благородные металлы, а в рассматриваемом случае - присутствующую в стоке медь. Катодное восстановление металла происходит в режиме поддержания постоянного потенциала на катоде по схеме: Меⁿ⁺ + nе^- = Ме°. Высокоразвитая реакционно-активная поверхность катодов позволяет увеличить производительность электролиза. С основным активным катодным процессом сопряжена стадия электрофлотации оставшихся примесей СПАВ за счет выделяющихся на электродах пузырьков газа. Катодные и анодные камеры проточного кассетного типа и электродные прострaнcтва секционного электролизера разделены ионообменными мембранами. При электрохимической обработке сточных вод происходит их подщелачивание, что способствует коагуляции гидроксидов хрома, железа, а также гидроксидов других сопутствующих примесных тяжелых металлов, ионы которых могут содержаться в сточных водах. Эффективность процесса существенно зависит от массопереноса, концентрации ионов металлов, плотности тока.

Извлечение загрязнений в виде малопродуктов и СПАВ осуществляется в пневмофлотатор. Цель использования - образование комплексов «частицы - пузырьки», всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности жидкости.

Для доочистки стоков от ионов тяжелых металлов, а также анионов-загрязнителей предлагается использовать сорбент - хитозан. Степень очистки при этом может достигать 90-95%.

В биореакторе происходит анаэробное сбраживание под действием микроорганизмов отходов первой и второй стадий очистки промстоков по мере накопления. Использование биореактора позволяет получить энергию и тепло для частичной компенсации энергозатрат на электрохимическую очистку.

Технико-экономическая оценка и обоснование предлагаемых к внедрению в производство способов подготовки воды для приготовления из сточных вод технической воды и обеспечения водооборота имеет большое значение. Экономическое преимущество имеют, как правило, максимально замкнутые системы водоиспользования. Однако процесс замены современных производств на полностью безотходные достаточно длительный и в настоящее время пока не реализуемый. Предлагаемая нами схема является одним из вариантов решения сложившейся проблемы. Путь к «чистым» и безотходным процессам - разработка современных комплексных и высокоэффективных, с применением биоматериалов и биопроцессов локальных систем очистки промстоков. Поэтому чрезвычайно актуально, как с экологической, так и с ресурсно-технологической точки зрения, использование локальных систем очистки и обезвреживания стоков при разделении образующихся технологических потоков загрязнителей.

---