Очистка сточных вод промпредприятий

Механическую:	Биологическую:	Химическую:	Физико-химическую:
Термическую.
осаждение.	анаэробные технологии;	фильтрация;	электродиализ;
	аэробные технологии;	кристаллизация;	AOP технологии;
		испарение;	мембранные технологии.
		расширенная флокуляция.

В РУз имеется считанное количество предприятий, производящих целлюлозу (в основном из хлопкового линта и соломы), поэтому основное количество сточных вод дают бумажно-картонные цеха и фабрики, использующие в качестве основного сырья макулатуру и в качестве добавки – готовую привозную целлюлозу.
Характерной особенностью сточных вод фабрик по переработке макулатуры являются существенные колебания расхода и состава, высокое содержание нерастворенных и растворенных веществ (в частности, крахмала, волокна, диспергированных термопластичных и других веществ). Локальная очистка этих стоков позволяет снизить концентрацию нерастворенных и части растворенных загрязнений и повторно использовать ценные вещества и очищенную воду в производстве. Однако значительное количество растворенных загрязнений сбрасывается фабриками на внеплощадочные станции биологической очистки. Для очистки этих стоков используются биореакторы со свободно плавающим активным илом (аэротенки), биореакторы с прикрепленной биомассой, а также подходит анаэробная очистка.
Для расширенной очистки сточных вод пользуются дополнительными биологическими мембранными реакторами, озонированием и методами мембранного фильтрования: микро-, ультра-и нанофильтрациями и обратным осмосом.
6. Сточные воды предприятий пищевой промышленности.
Технологические процессы предприятий пищевой промышленности требуют использования только питьевой воды, что практически исключает повторное использование очищенных сточных вод после соответствующей очистки.
Сточные воды предприятий пищевой промышленности образуются при мойке сырья, оборудования, производственных помещений, а также после использования воды и пара в технологических процессах. Образующиеся сточные воды содержат (как в виде локальных потоков, так и в виде смешанных потоков, в различном сочетании, в разных концентрациях) агрегативно-устойчивые коллоиды, в состав которых входят животные и растительные жиры, белки (в т.ч. кровь), крахмал, сахар, а также соли, углеводы, красители, загустители, ПАВы, консерванты, ароматизаторы, усилители вкуса и пр. Переработка некоторых продуктов как животного (морепродукты, рыба и др.), так и растительного происхождения (картофель и др.) приводит к обильному пенообразованию.
Стоки предприятий пищевой промышленности содержат высокие концентрации биологически активных загрязняющих веществ, поэтому здесь целесообразно использовать методы эффективного обеззараживания. С другой стороны в стоках находятся вещества, которые применяются для повторного использования: жиры – в косметической промышленности, осколки костей и минерализованный осадок – в производстве удобрений и биодобавок.
Такие особенности предполагают совершенствование работы очистных сооружений, внедрение новых высокоэффективных станций очистки с применением современного оборудования и узлов.
При выборе технологии очистки сточных вод пищевых предприятий стоит руководствоваться требованиями к качеству очищенной воды. Высокая концентрация загрязнителей и преобладание органики и минеральных взвесей предполагает проводить очистку в несколько стадий, которые позволят довести ее степень до требований сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения. Основными этапами являются:

• 
  предварительная очистка от грубых примесей решетками-улавливателями;
  
• 
  удаление жиров и жироподобных примесей жироловушками и сепараторами жира;
  
• 
  извлечение коллоидных примесей и эмульгированных жиров в метантенках или флотационных установках;
  
• 
  собирание и дегидратация флотошлама;
  
• 
  реагентная обработка коагулянтами и флокулянтами;
  
• 
  осветление отстаиванием и процеживанием.
  

Сточные воды от предприятий пищевой промышленности поступают на очистные станции неравномерно, количественный и качественный состав загрязняющих веществ значительно изменяется в зависимости от этапа технологического процесса, поэтому требуется обязательное усреднение их потоков после механической очистки и отстаивания.
При сбросе сточных вод предприятий пищевой промышленности в водоём или на рельеф используют глубокую аэробную биологическую очистку, нитрификацию, денитрификацию и обеззараживание.
Методы очистки стоков пищевых производств следует подбирать с учетом того, что сточные воды имеют высокую концентрацию органических загрязнителей разного генеза, неравномерное поступление загрязняющих веществ, их многокомпонентный качественный состав.
При сбросе очищенных сточных вод предприятий пищевой промышленности в централизованные системы водоотведения, а также при малой и средней степени загрязнённости сточных вод используют физико-химические методы очистки: механическую очистку, усреднение, напорную реагентную флотацию и др. При необходимости используют доочистку в аэротенках или биологических фильтрах от растворенных органических веществ.
Наиболее экономически обоснованными и наименее энергоемкими методами служат:

• 
  механическая очистка;
  
• 
  флотация;
  
• 
  биологическая очистка.
  

7. Сточные воды сельхозпредприятий.
Длительное функционирование экологически грязных технологий в сельском хозяйстве, сброс недостаточно очищенных стоков, поступление загрязнений рассредоточенным стоком с водосборных территорий привело к повсеместному загрязнению поверхностных водных объектов и ухудшению качества воды в них, наибольшая доля – приходится на ущерб, наносимый водным объектам за счет сбросов воды с полей (при орошении) вместе с гербицидами, пестицидами и т.д., сбросов животноводческих стоков при размывах (от подтопления и затопления) навозохранилищ, сбросов неочищенных стоков при сельхозводоснабжении.
Сельскохозяйственные стоки – это стоки животноводческих комплексов и стоки, образуемые при вымывании агрохимикатов и минеральных удобрений за пределы пахотного слоя в водоем (поверхностный сток).
В основном, в сельском хозяйстве сточные воды образуются на животноводческих и птицеводческих комплексах. Для животноводческих стоков характерно ярко выраженное бактериальное и органическое загрязнение растительного и животного происхождения, а также загрязнение аммиачными соединениями. Поверхностные стоки загрязняются минеральными удобрениями, пестицидами, ядохимикатами, минеральными примесями.
Эти воды содержат большое количество органических загрязняющих веществ, концентрация которых доходит до 10 тысяч мг/дм³, азота (до 1,5г/дм³), фосфора (до 10 г/дм³). Общая концентрация примесей в сточных водах, главным образом животноводческих ферм, достигает 30000–60000 мг/л. Если принять только небольшую часть фактического водоотведения и очистки животноводческих стоков, то количество сухих осадков составит в РУз не меньше 1 млн. т в год.
Задача борьбы с губительным действием животноводческих стоков на водные объекты долгое время считалась трудноразрешимой из-за большого их количества, сложности утилизации и вывоза, трудности обеспечения санитарного состояния навозохранилищ и жижесборников. Эта проблема и сейчас не решена для большинства небольших и неспециализированных животноводческих хозяйств страны, которые «тонут» в навозной жиже.
Поэтому очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород.
Для снижения себестоимости продукции животноводческие комплексы оптимизируют затраты на содержание скота и основное производство. Одним из таких способов является бесподстилочное содержание животных и удаление их продуктов жизнедеятельности с помощью гидросмыва. В этом случае образуется от 100 до 7000 м³ навозных стоков в сутки в зависимости от вида животных и мощности предприятия.
На птицеводческих комплексах сточные воды также могут образовываться при использовании технологии гидросмыва, которая в настоящее время практически на них не применяется, но значительные количества стоков продолжают образовываться от убойных цехов и участков птицеферм и птицефабрик.
Основной проблемой является образование поднавозных стоков и птичьего помета в больших объёмах. Птичий помет (как клеточный, так и подстилочный), не приводящий к образованию сточных вод при хранении, вывозится на полигоны.
В поверхностных и подземных водах, находящихся вблизи животноводческих и птицеводческих комплексов, отмечается наличие нитратов, солей, других вредных элементов, высокая бактериальная обсеменённость, в том числе и патогенными микроорганизмами.
Жидкий навоз представляет собой полидисперсную систему, в состав которой входит:

• 
  вода;
  
• 
  твердая фракция;
  
• 
  газообразные соединения.
  

Кроме этого стоки содержат отходы кормов, техническую воду от мытья животных с наличием жира и шерсти, хозяйственно-бытовые стоки. Особая опасность заключается в наличии патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов в сточных водах.
Очистка стоков, содержащих навоз или помет, включает несколько этапов, во время которых происходит постепенное их осветление. Ко времени попадания в водоем сточные воды проходят механическую, физико-химическую, биологическую очистку и обеззараживание.
Спецификой животноводческих предприятий и птицефабрик является то, что процесс идет непрерывно, без всплесков и залповых выбросов. Нагрузка на очистные сооружения остается практически равномерной за все время эксплуатации, с коэффициентом суточной неравномерности 1,25. На станции усреднения происходит выравнивание сточных вод по составу и объему. Это обеспечивает надежную работу последующих очистных сооружений.
Важной частью комплекса локальных очистных сооружений является биологическая очистка и обеззараживание воды, которые полностью исключают попадание в окружающую среду болезнетворных организмов.
Способы обеззараживания стоков классифицируются как физические, химические и биологические. Последние используются более широко и основаны на разрушении и минерализации органического вещества микроорганизмами. Этот процесс в той или иной степени может протекать как в естественных (почва, биологические пруды, компосты), так и в искусственных условиях (аэротенки и метатенки). Более перспективно сбраживание бесподстилочного навоза в метантенках, которое обеспечивает получение биогаза. К тому же навозные стоки чрезмерно разбавлены водой, что осложняет их использование в метантенках. Нужно только использовать жидкий навоз с содержанием сухого вещества хотя бы около 8%.
Преимущество данных стоков – не только в энергосбережении. После анаэробной (без доступа воздуха) обработки в метантенках жидкая органика теряет зловонный запах и содержит значительно меньше нежелательной микрофлоры и всхожих семян сорных растений, что облегчает ее применение в качестве удобрений. Жидкую фракцию можно повторно использовать в системе навозоудаления, существенно уменьшая объем бесподстилочного навоза. Но прежде чем обзаводиться биогазовыми установками, необходимо отказаться от гидросмыва экскрементов животных в пользу других систем навозоудаления (самотечных непрерывного или периодического действия).
Загрязнение почвенно-грунтовых вод на полях утилизации бесподстилочного навоза – явление обычное. Анаэробная обработка также требует совершенствования. Из биологических способов обеззараживания навоза также целесообразно использование вермикомпостов.
Сокращение расходов природной воды также возможно в результате использования специально подготовленных сточных вод и животноводческих стоков на полях орошения.
При использовании сточных вод для орошения необходимо предусматривать санитарную охрану почв, грунтовых вод и водных источников. Использование животноводческих стоков возможно только после соответствующей технологической водоподготовки. Наиболее высокие требования к санитарному качеству сточных вод предъявляют при дождевании, а подпочвенное орошение требует высокой степени осветления стоков.
8. Сточные воды предприятий фармацевтической промышленности.
Предприятия фармацевтической промышленности отличаются большим водопотреблением и, соответственно, большим количеством образующихся стоков, в составе которых содержится большое количество специфических загрязнений.
Процесс производства лекарственных препаратов проходит несколько стадий и на каждом этапе образуются сточные воды с различным содержанием минеральных и органических веществ, а также продуктов полураспада, образующихся при неполноте реакций. Общий сток формируется в совокупности всех стоков разных этапов производства, которые основаны на смене процессов, и отличается периодическим характером.
В сточных водах производства антибиотиков высокое содержание органических примесей преимущественно белкового происхождения, которые с трудом подвергаются биохимическому окислению. рН варьирует в широких пределах и зависит от происхождения антибиотика. Также в стоках наблюдается значительный объем растворителей, следовые концентрации формалина и готового продукта – антибиотика.
В целом номенклатура лекарственных препаратов содержит несколько тысяч наименований, помимо полупродуктов. Особенностью является и то, что на одном предприятии производят несколько видов лекарств, что делает стоки фармацевтических предприятий многокомпонентными и затрудняет выбор метода очистки.
Таблица 1. Усредненный состав сточных вод фармацевтического производства

Показатель	Производство
	Синтетические лекарственные препараты	Витамины	Антибиотики
Цвет	Желтый	Коричневый	Коричневый
Прозрачность, см	6,1	2,1	-
Взвешенные вещества, мг/л	185 - 325	125 - 305	2550
ХПК, мг/л	8300	28500	10500
БПК5, мг/л	2500	5200	5500
Cl-, мг/	1200	3500	850
SO₄²-, мг/л	1450	5200	1200
P, мг/л	-	0,34	56
Азот аммонийный, мг/л	-	36	43
Метанол, мг/л	255	-	-
Дихлорэтан, мг/л	5,2	-	-
Бутилацетат, мг/л	-	-	153

Стадийность производства и многокомпонентный состав используемого сырья, который может меняться в процессе производства того или иного лекарственного препарата, предполагает различные технологические схемы очистки сточных вод фармацевтических предприятий. При производстве одного и того же препарата могут образовываться разное количество сточных вод с различным составом в зависимости от условий. В таком случае сложно сформировать единые схемы водоотведения.
Состав сточных вод фармацевтических предприятий зависит от специфики производства, которое включает три основные группы:

• 
  Производство синтетических лекарственных препаратов.
  
• 
  Производство витаминов.
  
• 
  Производство антибиотиков.
  

При производстве синтетических лекарственных препаратов стоки содержат специфические многокомпонентные смеси, где большая часть загрязняющих веществ находится в растворенном состоянии. По органолептическим показателям сточные воды имеют насыщенный цвет и устойчивый запах ароматических углеводородов.
Сточные воды производства витаминов отличаются кислой реакцией с высокой минерализацией. Солевой состав имеет большой разрыв значений из-за высокого содержания солей. Также в стоках наблюдается целый ряд органических загрязнений.
Поэтому при разработке технологической схемы следует предусмотреть раздельный отвод сточных вод в зависимости от степени загрязнения:

• 
  слабозагрязненные;
  
• 
  загрязненные;
  
• 
  сильнозагрязненные;
  
• 
  токсичные.
  

Слабозагрязненные стоки отводятся в общезаводскую канализационную сеть и могут быть объединены с бытовыми сточными водами.
Сильнозагрязненные стоки в зависимости от состава загрязнений и методов очистки делят на отдельные сети:

• 
  кислые стоки;
  
• 
  ртутьсодержащие стоки;
  
• 
  стоки с растворителями.
  

По количеству содержащихся загрязняющих веществ сточные воды бывают бинарные, трехкомпонентные, четырехкомпонентные с растворителем. Такие стоки также следует разделять, так как из смеси восстанавливаются и извлекаются растворители.
Сточные воды фармацевтических производств образуют две основные группы:

• 
  Стоки от основных технологических процессов. В зависимости от ассортимента препаратов их количество может варьироваться в пределах 50 - 91200 м³ на тонну готового продукта.
  
• 
  Стоки от вспомогательных производств (объекты энергетики, склады. лаборатории, бытовые сточные воды). Объем стоков составляет от 10 до 40% от количества сточных вод первой группы.
  

Сложный многоступенчатый процесс производства лекарственных препаратов дает неравномерный состав и расход стоков, различную концентрацию загрязняющих веществ при поступлении на сооружения очистки.
В условиях неравномерного сброса стоков устанавливаются усреднители в которых происходит также и нейтрализация поступающих загрязненных вод. На локальных установках производится фильтрование и осаждение токсичных веществ.
Основным методом очистки стоков фармацевтической промышленности является биологический метод, который осуществляется на аэротенках и биофильтрах. Анаэробная очистка осуществляется в анаэробном биореакторе и доочистка в мембранном биореакторе. При высоких концентрациях загрязняющих веществ и при производстве антибиотиков производится очистка в анаэробном биореакторе.
Стоки фармацевтических предприятий кроме полной очистки должны проходить и доочистку, которая особенно важна для токсичных стоков. При осуществлении органического синтеза особое внимание следует обращать на извлечение растворителей из сточных вод.
Для извлечения растворимых загрязнителей используется ультрафильтрация и высоконапорный обратный осмос и доочистка на угольных фильтрах.
9. Сточные воды лёгкой промышленности.
Основные воздействия на окружающую среду оказывают сточные воды текстильной промышленности, которые представляют собой сложную систему, содержащую большое количество разнообразных минеральных и органических примесей. Загрязнения сточных вод могут быть в грубодисперсной, коллоидной, молекулярной и ионной формах.
Они характеризуются присутствием таких загрязняющих веществ как, взвешенные вещества, соединения фосфора и азота, металлов жиры, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), сульфаты, хлориды и красители. Их концентрация зависит от вида перерабатываемого сырья и принятой технологической системы.
Наиболее приоритетной экологической проблемой является загрязнение сточных вод красителями, хорошо заметными визуально. При окрашивании тканей обычно достигается фиксация красителей, равная 90%. Однако при набивке тканей (с использованием химически активных красителей) уровень фиксации может составлять менее 60%, что приводит к попаданию в сточные воды более одной трети химически активного красителя. При отбелке тканей гипохлоритом натрия в сточных водах образуется значительное количество галогенизированных углеводородов. Использование для отбелки тканей водных растворов хлорида и гипохлорита натрия («жавелевой воды») может привести к появлению в сточных водах диоксинов. Эти вещества образуются в текстильной промышленности при хлорировании технологической воды, содержащей фенол и другие органические соединения, а также в тех технологических процессах, где ионы хлора, брома взаимодействуют с активным углеродом в кислородной среде.
В процессах крашения ткани используются окислительные красители-полупродукты. Это анилиновая соль, пирокатехин, резорцин, пирогаллол, красители для ткани: черный, серый, желтый и коричневый. Все эти вещества являются ароматическими углеводородами, в которых имеется бензольное кольцо. Эти соединения очень стойки к биохимическому окислению при сочетании заместителей: СООН-SO₃H, NO₂-NO₂, NH₂-NH₂, SO₃H-SO₃H.
При крашении используются также прямые (анионные) и активные красители. Наряду с красителями, окрашенные сточные воды содержат и другие сопутствующие органические и минеральные загрязнения. Это, в первую очередь, СПАВ, ароматические углероды, органические и минеральные кислоты, хлориды, сульфаты, ионы тяжелых металлов.
Критерием загрязненности сточных вод при сбросе красителей в водоемы является ухудшением качества природных вод вследствие изменения их органолептических свойств, появления вредных веществ для человека, животных, птиц, кормовых и промысловых организмов, а также нарушение процесса самоочищения и санитарного режима поверхностных источников. Содержание загрязнений в сточных водах меховой промышленности столь велико, что в случае поступления последних в водный объект может вызвать необратимые процессы, включая полное разрушение в сложившейся экосистеме.
Окрашенные сточные воды создают неблагоприятное эстетическое восприятие, влияющие на кислотный режим водоема и угнетающие самоочищение, вследствие адсорбции солнечного света и нарушение процессов фотосинтеза. Вред, наносимый сбросом окрашенных сточных вод в водоемы, помимо указанного отрицательного влияния на светопроницаемость воды и на ассимиляцию водорослей, проявляется в повышении минерализации, а это отрицательно сказывается на вкусовых качествах воды при использовании водоисточника для питьевых целей. Кроме того, увеличение минерализации может угнетать биохимическую жизнь в водоеме. Показано, что красители при концентрации более 0,1 мг/дм³ влияют на кислородный режим воды, ХПК, БПК₅ и особенно на процессы аммонификации и нитрификации в воде. Определены предельно допустимые концентрации красителей, не влияющие на процессы самоочищения воды, которые составляют менее 0,001 мг/дм³ [22].
Все известные методы физико-химической очистки сточных вод, содержащих красители, ПАВ и другие сопутствующие им загрязнения, можно разделить на три основных группы.
Первая группа методов обеспечивает извлечение загрязнений переводом их в осадок или флотошлам путем сорбции на хлопьях гидроксидов металлов, образующихся при реагентной обработке стоков.
Методы этой группы включают коагуляцию, реагентную напорную флотацию, электрокоагуляцию. Однако им присущи следующие недостатки: невысокая степень очистки, особенно по обесцвечиванию; необходимость эмпирического подбора реагентов и материала электродов, что усложняет обработку стоков с изменяющимся составом и создает трудность при автоматизации дозировки реагентов; образование значительного количества влажных осадков или флотошлама и необходимость в дополнительных сооружениях для их складирования или захоронения.
В качестве коагулянтов широко применяют сульфат алюминия, сульфат и хлориды железа, алюминиевые квасцы, смесь хлорида и сульфата железа, соли магния, цинка и титана.
В большинстве случаев коагулянты представляют собой соли слабых оснований и сильных кислот. При растворении их в воде происходит гидролиз, и образуются мало растворимые основания – гидроксиды алюминия или железа. При этом в результате смещения равновесия диссоциации в воде накапливаются ионы водорода, и в растворе появляется кислота. Растворимость гидроксидов алюминия или железа чрезвычайно мала. Они выделяются из раствора, образуя сначала коллоидные частицы, которые под влиянием электролитов, растворенных в воде, коагулируют и выпадают вместе с коллоидами, загрязняющими воду в осадок. Этот осадок содержит связанную воду, а также несколько слоев молекул «неструктурной» воды, адсорбционно связанной с поверхностью осадка силами различной прочности.
Вторая группа включает сепаративные методы, такие как сорбция на активных углях и макропористых ионитах, обратный осмос, ультрафильтрация, пенная сепарация. Эти методы, исключая последний, обеспечивают высокую степень очистки, однако перед их применением необходима предварительная механохимическая обработка для удаления нерастворимых примесей, что влечет за собой все недостатки, присущие первой группе.
Третья группа объединяет деструктивные окислительно-восстановительные методы, вызывающие глубокие превращения органических соединений. Эти методы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с рассмотренными выше. В первую очередь, это их высокая эффективность и технологичность, компактность, простота автоматизации и управления. В большинстве случаев при их реализации не образуются осадки, которые в виде хлоридных, сульфатных и прочих ионов получаются при реагентной обработке. При деструктивной очистке органические красители расщепляются до более простых, легкоокисляемых органических продуктов или минеральных соединений, а ПАВ разрушаются с потерей поверхностноактивных свойств. Из деструктивных методов наиболее широко применяют обработку сточных вод окислителями, электрохимическое или электрокаталитическое воздействия.
На практике обычно сочетают те или иные способы в зависимости от вида и характера загрязнений с учетом объема очищаемых стоков.
10. Сточные воды от обработки кожи.
Сточные воды кожевенных заводов содержат следующие загрязнения: грубодисперсные примеси, взвешенные вещества, хром (III) или (IV), ПАВ, фенолы, сульфиды, которые дают токсичный сероводород, белковые вещества (присутствие которых обуславливает высокое значение БПК), дубильные вещества, жировые вещества, красители и т.д.
В процессе промывки шкур и кож в сточные воды попадает поваренная соль, вымываемая из законсервированных солевым методом шкур крупного рогатого скота.
В процессе золения (обработка шкур высококонцентрированным сульфидом натрия и извести), необходимого для растворения шерсти, образуется зольный раствор, который после отстаивания и донасыщения используется повторно, а также образуются токсичные сточные воды, содержащие 5,0–8,0 г/л сульфидов (Na₂S). В случае сброса обеззоливающего раствора в общий поток сточных вод увеличивается концентрация аммонийного азота и сульфатов, наблюдается превышение ПДК в десятки раз. При применении на кожевенных заводах коагулянтов для очистки сточных вод образуется значительное количество осадка (до 75% к массе перерабатываемого сырья) с высокой влажностью – до 85%.
Поэтому они в подлежат предварительной локальной очистке а также последующей биологической очистке.
На кожевенных заводах желательно предусмотреть три канализационные сети: общих производственных стоков, хромсодержащих стоков и бытовых сточных вод. Целесообразно также выделение отдельной сети канализации зольных стоков, содержащих основное количество сульфидов (до 101 г/л S^2-), с их локальной очисткой. При большом объеме сточных вод с высокой концентрацией фенолов их необходимо также направлять в отдельную сеть и подвергать соответствующей обработке.
Кожевенно-меховая промышленность потребляет на технологические нужды гораздо больше воды, чем другие отрасли легкой промышленности. Это связано с тем, что все процессы переработки кожевенно-мехового сырья происходят в водной среде, что приводит к образованию большого количества сточных вод, содержащих в основном растворимые протеины и излишки используемых химических материалов.
Одним из путей снижения потребления воды является замена непрерывных технологических промывок сырья и полуфабрикатов периодическими промывками, а также выполнение промывок по принципу противотока.
При проектировании предварительной локальной очистки сточных вод кожевенных заводов необходимо предусматривать рециркуляцию отработавших технологических растворов (зольных, пикельных, дубильных – и т.п.) с постоянным добавлением в систему реагентов, по мере их сработки, а также регенерацию солей хрома из отработавших дубильных растворов. Это позволит в значительной степени снизить токсичность сточных вод и сократить потребление peaгентов и свежей технической воды.
В состав сооружений предварительной локальной очистки необходимо отнести: решетки, шерстеуловители, усреднители, отстойники (горизонтальные или радиальные), жироловки, флотаторы, установки высадки и регенерации хрома, а также сооружения для обработки осадка (механическое обезвоживание, сушка, сжигание).
Сточные воды дубильного цеха при хромовом дублении содержат большое количество соединений трехвалентного хрома (до 10 г/л Сг₂О₃). По литературным данным в отработавших дубильных растворах остается 22-28% расходуемой на дубление окиси хрома, которая подлежит регенерации.
При дублении кож для низа обуви отработавшие дубильные растворы содержат синтетические (синтаны) и растительные (таниды) дубители, хром, фенолы, возможно присутствие циркониевых и титановых дубителей. Концентрация танидов до 40–50 г/л, взвешенных веществ – до 11–14 г/л, БПК5 составляет до 12 г 02/л, ХПК –до 23 г О/л, сухой остаток – до 100 г/л, рН=4. При сбросе отработавших растворов, содержащих синтетические дубители, в сточные воды концентрация фенолов в них достигает 800 мг/л. Сточные воды красильного и отделочного цехов содержат незначительные количества хрома, танидов, эмульгаторов, жиров, красителей, взвешенных веществ и ПАВ. Кроме того, в заводскую канализацию могут поступать сточные воды клееваренного и шерстомойного цехов.
Одним из важнейших технологических процессов, определяющих эффективность работы кожевенных и меховых предприятий, является дубление. Самое широкое распространение в практике кожевенного производства получило дубление комплексными соединениями хрома (III). Для хромового дубления характерны длительность производственного цикла, большое потребление воды, дубителя и других химических материалов, а сточные воды кожевенных заводов представляют опасность для окружающей среды, от 25 до 40% хромового дубителя переходит в сточные воды. В действительности общие потери хрома еще больше, если учитывать хромосодержащие отходы: стружку, обрезь и вырубку.
Соединения хрома (III) и особенно хрома (VI) оказывают на организм человека общетоксическое, аллергенное, концерогенное мутагенное действие. При биохимической очистке сточных вод неиспользованный хромовый дубитель при повышенных концентрациях оказывает токсичное действие на микрофлору.
С целью выполнения ПДК хромосодержащие сточные воды необходимо подвергать очистке на локальных сооружениях. В настоящее время для удаления трех- и шестивалентного хрома, в основном применяют химические и физико-химические методы, такие как реагентная обработка, взаимная нейтрализация, коагулирование и ионообменный метод. Кроме того, возможно использование биологических методов очистки сточных вод содержащих соединения хрома. Сущность этого метода заключается в том, что адаптированный к хромату активный ил при отсутствии свободного кислорода использует химически связанный кислород хромата для окисления органических загрязнений, содержащихся в сточных водах. Последовательное применение вышеперечисленных методов позволяет очистить хромосодержащие сточные воды до концентраций, не превышающих нормативы ПДК.
Очистка хромсодержащих сточных вод после процесса дубления производится с применением методов коагулирования и взаимной нейтрализации. В качестве коагулянтов применяются гидролизующиеся минеральные соли многовалентных катионов, в основном соли железа преимущественно хлорное железо и железный купорос FeSO₄*7H₂O. Наряду с солями железа обычно используют алюминийсодержащие коагулянты и чаще всего – очищенный или технический сернокислый алюминий, легко растворимый в воде. Соли железа, как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pH среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава и т.д.
Эффект коагулирования обусловлен воздействием коагулянта на нерастворимые примеси (коллоидные и грубодисперсные частицы), от которых зависит в основном мутность и цветность воды.
При добавке в воду коагулянта, происходит диссоциация реагента с последующим гидролизом металла.
Me³⁺ + KOH = Me(OH)²⁺ + H⁺
Me(OH)²⁺ + KOH = Me(OH)₂⁺ + H⁺
Me(OH)₂⁺ + KOH = Me(OH)₃ + H⁺
Me³⁺ + KOH =Me(OH)₃ + 3H⁺
Образующийся гидроксид металла является коллоидом, малорастворимым веществом. Коллоиды коагулируют, образуя микрохлопья. Данный кратковременный процесс происходит в смесителях, и этим заканчивается первая фаза коагуляции.
Во второй фазе, которая в свободном объеме воды может длится до 60мин, происходит коагуляция микрохлопьев. При этом микрохлопья адсорбируют на свою поверхность загрязняющие воду коллоидные частицы и могут сами адсорбироваться на поверхность грубодисперсных примесей (взвешенных веществ). Процесс происходит в камерах хлопьеобразования в условиях умеренного перемешивания воды и заканчивается образованием крупных хлопьев. Устранение хлопьев из воды происходит в отстойниках или флотационных установках.
Данный метод очистки сточных вод нашел широкое применение на предприятиях кожевенно-меховой промышленности, в частности при очистке хромсодержащих сточных вод после процесса хромового дубления и содержащих соединения хрома (III).
Очистка сточных вод, содержащих соединения хрома (III), может быть выполнена за счет применения химических методов, например, взаимная нейтрализация, т.е. использование щелочности сточных вод после процесса золения для осаждения соединений трехвалентного хрома. Предварительно смешивают кислые хромосодержащие сточные воды с наиболее загрязненными щелочными водами после золения и обеззоливания. Смешанный сток при этом имеет pH 8,5, однако, это не обеспечивает качественного выбеления в осадок гидроокиси хрома. Поэтому смешанный сток необходимо дополнительно подщелачивать 5%-ным известковым молоком до pH 9-10. Подщелоченная жидкость отстаивается 1,5 ч., по истечении которых осветленную воду с содержанием трехвалентного хрома 3-5 мг/л сифонируют и смешивают со сточными водами после других технологических операций. Общая загрязненность сточных вод, сводимых по рекомендуемой схеме, значительно уменьшается. Объясняется это тем, что при смешивании кислых и щелочных сточных вод выделяется свежеосажденная гидроокись хрома, которая адсорбирует на своей поверхности тонкодисперсные органические примеси сточных вод, удаляя их в осадок. Эффект очистки сточных вод от соединений трехвалентного хрома по данному методу в среднем составляет 65-70%.
Однако применение данных методов имеет ряд недостатков: а именно, в первом случае наблюдается значительный расход коагулянтов, а при нейтрализации – процесс седиментации идет продолжительное время. В связи с этим наиболее простым и эффективным является совместное применение методов коагулирования и нейтрализации, с использованием сернокислого железа (железный купорос FeSO₄*7H₂O) и извести.
При взаимодействии сернокислого закислого железа с известью (при pH-10) образуется гидрат закиси железа Fe(OH)₂, который при доступекислорода воздуха постепенно окисляется в гидрат окиси железа Fe(OH)₃. В первый момент эти вещества образуют с водой коллоидный раствор. Затем под влиянием электролитов и нескольких других факторов коллоидные частицы гидрозакиси и гидроокиси коагулируют и образуют рыхлый, пористый, хлопьевидный осадок. Коллоидные частицы, а также хлопья коагулянтов обладают высокой сорбционной способностью к основным органическим загрязнениям сточной воды.
Поэтому вследствие коагуляции вода осветляется, а из ее состава устраняются грубовзвешанные, коллоидные и истинно растворенные загрязнения.
Расход железного коагулянта составляет 500 мг/л в расчете на безводный продукт, при этом, в зависимости от степени загрязнения сточной воды эта доза может колебаться от 200 до 1000 мг/л, доза извести – от 150 до 300 мг/л в расчете на CaO (pH обрабатываемой воды должен быть равен 10).
Эффект очистки промстоков кожевенных и меховых предприятий методом коагуляции очень высок. Наиболее полно устраняются ХПК (74% ), ионы хрома (96%), сульфиды (95%), анионактивные ПАВ (77 %) и т.д. Важно отметить, что коагуляцией устраняются в основном загрязнения, трудноокисляемые с помощью микроорганизмов. Способность к биохимическому окислению возрастает после коагуляции в 2,5 раза.
Таким образом, совместное применение различных методов, нейтрализации и коагуляции, является важным средством предочистки промстоков кожевенных заводов перед их биологической очисткой. С помощью данного метода можно интенсифицировать процессы биологической и механической очистки.
Сточные воды кожевенных заводов, несмотря на большое содержание в них органических веществ и наличие токсичных ингредиентов, препятствующих жизнедеятельности микроорганизмов, могут подвергаться биологической очистке в аэротенках и биофильтрах (с рециркуляцией воды и без нее).
Средняя скорость окисления органических соединений (БПК₅ 385 мг О₂/л) в аэротенке-смесителе при дозе ила 3,5 г/л составляет 8 мг БПК₅, или 9,6 БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч. Дозу ила в аэротенке следует принимать равной 1,5 г/л, в регенераторе – 5 г/л.
При совместной очистке производственных сточных вод кожевенных заводов с бытовыми водами (производственных до 75%) нагрузка по БПК_полн очищаемых сточных вод на 1 м³ объема аэротенков составляет от 0,5 до 2кг/сут. Продолжительность аэрации в зависимости от характеристики сточных вод изменяется в широких пределах от 16 до 48 ч. При недостатке разбавляющих бытовых вод требуется вводить биогенные элементы.
11. Сточные воды машиностроительного комплекса.
К предприятиям машиностроительного комплекса относят: механические, машиностроительные, автомобильные, машино-, сельхоз- и вагоноремонтные, подшипниковые, авторемонтные, электровозоремонтные заводы, заводы по производству электронного и оптического оборудования, радиозаводы и др. Также следует принимать во внимание автохозяйства, депо и проч.
Технологические процессы предприятий машиностроительного комплекса включают механическую обработку металла; обработку поверхностей, предметов или продукции органическими растворителями; обработку поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или химических процессов (в том числе гальваническое производство), травильное производство, литейное производство, пескоструйные установки, моющие установки и др.
Количественный и качественный состав образующихся сточных вод зависит от технологических процессов, используемых в производственном цикле. В основном они содержат взвешенные вещества, нефтепродукты, ПАВ и ионы тяжёлых металлов, что особенно характерно для сточных вод гальванического производства, часто включаемого в технологический состав цехов заводов.
Сточные воды большинства предприятий машиностроительной промышленности можно разделить на следующие основные категории:
- условно чистые сточные воды, образующиеся от охлаждения технологического оборудования (50 – 80% общего количества);
- сточные воды, загрязнённые механическими примесями и маслами (10% – 15%);
- сточные воды, загрязнённые кислотами, щелочами, солями, соединениями хрома, циана и другими химическими веществами (5% – 10%);
- отработавшие СОЖ или эмульсии (до 1%);
- сточные воды, загрязнённые пылью вентиляционных систем и горелой землёй литейных цехов (10% – 20%);
- поверхностные (ливневые) сточные воды.
Из всех видов сточных вод машиностроительных предприятий наиболее опасными являются сточные воды гальванических цехов; при этом концентрации загрязнений существенно зависят от вида технологического процесса нанесения гальванопокрытий: например, концентрация загрязнений сточных вод промывных ванн после нанесения покрытий не превышает 200мг/л, а в периодически сбрасываемых сточных водах ванн нанесения покрытий может достигать 100000 мг/л.
Сточные воды гальванических цехов загрязнены различными кислотами (при травлении, обезжиривании, декапировании, электрополировании, анодировании); щелочами и азотной кислотой (при осветлении); цианидами (при латунировании, кадмировании, цинковании, серебрении); медью, никелем, хромом, кадмием, цинком, серебром, оловом (при нанесении металлических покрытий, в зависимости от вида покрытия) и т. п.
В механических цехах сточные воды загрязняются СОЖ, минеральными маслами, мылами, металлической и абразивной пылью и эмульгаторами.
В остальных цехах машиностроительных предприятий (монтажных, испытательных, лакокрасочных и т.п.) сточные воды содержат механические примеси, маслопродукты, кислоты и т.д.
Более подробно рассмотрим стоки от гальванического производства.
На предприятиях, использующих гальванику могут образовываться кислотные, щелочные, циансодержащие, хромсодержащие, фторидсодержащие и другие типы сточных вод. Как правило, эти воды должны поступать на очистные сооружения по раздельным сетям канализации. В сеть кислотных сточных вод нельзя сбрасывать стоки, загрязненные сульфитом, сульфидами, цианидами, роданидами и другими соединениями, реагирующими в кислой среде с образованием токсичных газообразных продуктов. Не допускается сброс в сеть кислотных сточных вод и больших количеств карбонатов, так как скопление в канализационных колодцах углекислоты может привести к несчастным случаям при ремонте канализационной сети предприятия.
Отвод сточных вод с гальванических цехов необходимо осуществлять тремя раздельными сетями – хромсодержащей, циансодержащей и кислотно­щелочной, при возможности выделять фторидсодержащий сток в отдельную сеть. Если в хромсодержащих сточных водах присутствуют фторидные соединения, то данный вид стоков считается хромсодержащим.
В сооружения для очистки сточных вод необходимо включать комплекс установок, работа которых основана на использовании химических или физико­химических процессов. Очищенные на очистных сооружениях стоки в зависимости от своего состава и условий водоснабжения могут частично или полностью использоваться для производственного водоснабжения, в частности для подпитки системы оборотного водоснабжения.
Очищенные на локальных установках стоки в зависимости от своего состава и условий водоснабжения цеха либо возвращаются в тот же цех для повторного использования, либо сбрасываются далее в общий коллектор сточных вод для совместной с другими сточными водами доочистки на очистных сооружениях.
Использование и отведение сточных вод зависят также от степени их минерализации и состава минеральных солей. На предприятиях, где наряду со сточными водами образуются большие количества сточных вод с высокой концентрацией минеральных солей (отработанные растворы), стоки целесообразно транспортировать отдельными системами канализационных сетей – сточных вод и отработанных растворов. Для каждой системы должен быть предусмотрен свой набор методов и комплекс очистных сооружений. Существуют основные методы и сооружения очистки сбросов сточных вод.
Очистка сточных вод гальванических цехов от ионов тяжелых металлов осуществляется путем перевода ионов тяжелых металлов в малорастворимые и слабодиссоциированные соединения (гидроксиды или основные карбонаты) при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов: едкий натр, оксид кальция (негашеная известь), гидроксид кальция (гашеная известь), карбонат натрия (кальцинированная сода), карбонат кальция (известняк, мел, мрамор), карбонат магния (магнезит), смесь карбонатов магния и кальция (доломит). При выборе реагентов для выделения примесей воды в виде осадков необходимо исходить из значения произведений растворимости образующихся соединений. С применением осадителей, дающих соединения с меньшим произведением растворимости, степень очистки воды повышается.
При нейтрализации кислых сточных вод известковым молоком, содержащим значительное количество известняка, а также растворами соды некоторые ионы тяжелых металлов (например, цинк, медь и др.) осаждаются в виде соответствующих основных карбонатов. Последние менее растворимы в воде, чем соответствующие гидроксиды.
Поэтому при образовании основных карбонатов происходит более полный переход ионов тяжелых металлов в малорастворимую форму. Дополнительно к этому за счет образования слабодиссоциируемых фосфатов и трилонатов кальция известковое молоко позволяет осаждать ионы тяжелых металлов из сточных вод, содержащих пирофосфаты и трилонаты. Кроме того, основные карбонаты большинства металлов начинают осаждаться при более низких значениях pH, чем соответствующие гидроксиды.
При действии карбоната натрия на ионы цинка образуется труднорастворимое в воде соединение ZnCO₃·Zn(OH)₂·H₂O. Экспериментально установлено, что для обеспечения оптимальных условий осаждения цинка карбонатом натрия требуется значительное количество реагента. Поэтому рекомендуется проводить двухступенчатую очистку воды от цинка, предусматривающую предварительную нейтрализацию свободной кислоты карбонатом натрия с последующим осаждением цинка едким натром.
Практически полное выпадение гидроксида меди происходит при pH = 8-10, а с увеличением pH возможно образование растворимых купритов (NaHCuO₂ или NaCuCO₃). Целесообразно осаждать катионы меди (II) из воды в виде гидроксокарбоната, нерастворимого в воде, – Си₂(ОН)₂СО₃. При обработке сточной воды, содержащей пирофосфат меди, известковым молоком даже в небольшом его количестве (0,1% по СаО) концентрация меди в сточной воде при pH > 10 снижается ниже 0,02 мг/л.
Установлено, что при совместном осаждении гидроксидов двух или нескольких металлов при одной и той же величине pH достигаются лучшие результаты, чем при раздельном осаждении каждого из металлов. Решение о раздельной или совместной обработке потоков, содержащих тяжелые металлы, должно приниматься индивидуально в каждом случае, исходя из объемов образующихся сточных вод и экономической целесообразности в рамках применяемых технологических решений. При локальном обезвреживании медь-, кадмий-, никель-, цинкосодержащих потоков в качестве щелочного реагента рекомендуется использовать известь (лучше III сорта, содержащую «недожог» СаСО₃). При этом расход извести составляет на 1 весовую часть (в.ч.) кадмия – 0,5 в.ч. СаО, никеля – 0,8 в.ч. СаО, цинка – 1,2 в. ч. СаО.
В качестве щелочных реагентов могут быть использованы отработанные щелочные растворы гальванопроизводства, а также другие производственные отходы, например карбидный шлам.
Более глубокая очистка воды от ионов многих металлов возможна путем осаждения их в виде труднорастворимых сульфидов. Оптимальные значения pH при осаждении цинка сульфидом натрия составляет 2,5-3,5, при осаждении кадмия – 4. Однако в этом случае следует строго нормировать добавление сульфидных реагентов, так как избыток сульфидов резко увеличивает экологическую опасность стоков (ПДК сульфидов 0,005 мг/л, что значительно меньше, чем для ионов многих тяжелых металлов).
В последнее время находит практическое применение ферритный метод как модификация реагентного метода очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью железосодержащих реагентов.
Очистка сточных вод методом ферритизации заключается в сорбции примесей (в том числе ионов тяжелых металлов) гидроксидом железа (III), образовании ферритов и последующей топохимической реакции захвата сорбированных веществ кристаллической решеткой феррита – клатратировании*. Ферриты – это производные гипотетической железистой кислоты HFeO₂, в которой ионы водорода замещены ионами металлов. В современной технике широко известны ферриты меди CuF₂O₄, никеля NiFe₂O₄, марганца МnFeO₄ и других металлов. Ферриты обладают ферромагнитными свойствами, позволяющими выделять образующиеся осадки магнитной сепарацией.
Кроме того, ферриты тяжелых цветных металлов (никеля, меди, цинка и др.), в отличие от гидроксидов тех же металлов, при обычной температуре практически нерастворимы не только в воде, но и в разбавленных водных растворах сильных минеральных кислот и едких щелочей. Ферромагнетизм и химическая инертность ферритов значительно снижают экологическую опасность твердых отходов гальванического производства.
Основным реагентом ферритизационной обработки сточных вод служит гидрат сернокислого закисного железа FeSO·Н₂O, являющийся отходом производства двуокиси титана или травления стали.
Высокий эффект очистки достигается при pH > 10, а ферромагнитный характер формируемых осадков обеспечивается лишь при дозировке железа в очищаемую воду в количестве до 1 г/л. При низких концентрациях железа в широком диапазоне pH образуются соединения с выраженными магнитными свойствами. С увеличением концентрации железа уменьшается область pH, в которой оптимально проходят процессы ферритообразования.
Очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов методом ферритизации можно проводить двумя способами. Первый способ заключается в добавлении в сборник со сточными водами железного купороса, едкого натра (в виде 40%-ного водного раствора) и азотнокислого натрия. При суммарной концентрации в стоках ионов тяжелых металлов 30 мг/л в них вводятся 450 г/м³ железного купороса (90 г-ион/м³ в пересчете на железо), 322 г/м³ раствора каустика и 45,6г/м³ нитрата натри. После этого сточная вода нагревается острым паром до 60°С (100 кг пара на 1 м³ стоков) и выдерживается при барботировании воздухом в течение 1 ч (расход воздуха 100 м³/м³ стоков в час).
Затем стоки сбрасываются в отстойник. Время выдержки в отстойнике – 15-20 мин.
После этого осветленная часть стоков направляется на фильтрацию и далее в хозяйственно-бытовую канализацию.
Для очистки (обезвреживания) циансодержащих сточных вод используются различные модификации реагентного метода, основанные на химическом превращении высокотоксичных цианидов в нетоксичные, легкоудаляемые продукты: окисление цианидов в щелочной среде до цианатов с последующим их гидролизом до карбонатов и аммония.
В качестве реагентов-окислителей могут использоваться соединения, содержащие активный хлор (хлорная известь, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, жидкий хлор), а также озон, перманганат калия, перекись водорода.
Метод окисления цианидов соединениями хлора является одним из наиболее распространенных.
Реакции окисления простых и комплексных цианидов активным хлором протекают в щелочной среде при pH 10,5-12,5.
Продолжительность окисления цианидов активным хлором составляет 5-15 мин, при механическом или гидравлическом перемешивании время обработки сточных вод сокращается до 3-5 мин.
При применении хлорной извести или гипохлорита кальция рабочие растворы реагентов готовят в виде 5%-ного раствора по активному хлору. При применении гипохлорита натрия допускается использование более концентрированных растворов.
Циансодержащие сточные воды очищаются (обезвреживаются), как правило, по схеме периодического действия: сточная вода поступает в усреднитель (накопитель), откуда подается в реактор с непрерывным перемешиванием, который оборудован приборами автоматического регулирования подачи реагентов до требуемой pH среды. После
обезвреживания сточные воды направляются на нейтрализацию и отстаивание совместно с кисло-щелочными стоками.
Железо-сульфатный метод обезвреживания цианистых стоков основан на переводе токсичных ионов циана в малотоксичные комплексные ионы [Fe(CN)₆]^4- в слабощелочной среде при использовании в качестве реагента FeSO₄.
Расход FeSО₄·7H₂О составляет 5,36 мг на каждый 1 мг циана. Однако, для того чтобы реакция протекала в нужном направлении, необходимо увеличить количество вводимого FeSО₄ в 4 раза и более. При этом остаточная концентрация циана – 2 мг/л.
Количество образующегося осадка при обработке стоков железным купоросом составляет 20% – 25% от первоначального объема стока. Осадок может обладать токсичными свойствами из-за наличия в нем захваченной части сточной воды с остаточными цианидами.
Реагентная очистка сточных вод от соединений шестивалентного хрома (хромовая кислота и ее соли) осуществляется в две стадии: 1) восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного; 2) осаждение трехвалентного хрома в виде гидроксида.
В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили
натриевые соли сернистой кислоты – сульфит (Na₂SО₃), бисульфит (NaHSO₃), пиросульфит (Nа₂S₂О₅), а также дитионит натрия (Na₂S₂O₄).
Теоретические дозы реагентов-восстановителей составляют (мг/1 мг Сr⁶⁺): для
сульфита – 3,63, бисульфита – 3,0, пиросульфита – 2,88, дитионита натрия – 1,67.
Соли сернистой кислоты добавляют к сточным водам в виде 10%-ных водных растворов. Доза восстановителя зависит от исходной концентрации Сг⁶⁺ в сточной воде и величины pH. Скорость и полнота реакций восстановления Сг⁶⁺ до Сг³⁺ в большой степени также зависят от величины pH реакционной смеси. Наибольшая скорость реакций восстановления достигается в кислой среде при pH = 2-2,5, что обычно требует дополнительного подкисления сточных вод 10-15%-ным раствором серной кислоты (возможно использование растворов других минеральных кислот).
Восстановление шестивалентного хрома проводят как на установках периодического, так и непрерывного действия. При обработке хромсодержащих сточных вод на установках периодического действия рекомендуется использовать два реактора, причем полезный объем каждого из реакторов следует принимать равным расчетному часовому расходу сточных вод. При обработке стоков на установках непрерывного действия используют один реактор с полезной емкостью, равной 30-минутному расчетному
расходу.
На установках периодического действия хромсодержащие сточные воды иногда нейтрализуют отдельно от сточных вод других видов. Для нейтрализации обычно используют известковое молоко, в более редких случаях – соду и едкий натр. Оптимальная величина pH для осаждения Сг(ОН)₃ составляет 8,5-9, при выходе за эти пределы растворимость Сг(ОН)₃ увеличивается и, как следствие, ухудшается полнота извлечения гидроокиси хрома из сточных вод.
С экономической точки зрения наиболее целесообразна не ионообменная очистка общего стока гальванического цеха, а локальная очистка. В этом случае переработка и возврат в производство концентрированных растворов, образующихся при регенерации ионитов и содержащих различные химические продукты, вызывают наименьшие трудности. Преимущество локальных систем очистки состоит также в том, что при их использовании глубина очистки определяется не ПДК в водоемах, а требованиями качественной промывки деталей, т.е. предельно допустимой концентрацией отмываемого компонента. В частности, вода после очистки на локальных системах, направляемая на промывку, может содержать несколько мг/л ионов меди, никеля, цинка, кадмия, хрома, циана. В тоже время ПДК_{Рыб.хоз} для этих компонентов – 0,05-0,001 мг/л, что в сотни и тысячи раз меньше. Таким образом, очищать промывную воду перед сбросом ее в городскую канализацию необходимо на несколько порядков тщательнее, чем для возврата ее в производство.
Электрокоагуляционный метод применяют в основном для очистки хромсодержащих сточных вод.
Электрокоагуляция как метод превращения примесей в грубодисперсное состояние основывается на множестве физико-химических процессов, протекающих в жидкости под воздействием электрического тока:
- электростатическая (поляризационная) коагуляция – диполь-дипольное взаимодействие коллоидных частиц за счет дальнодействующих сил притяжения, возникающих при наложении электрического поля;
- электрохимическая коагуляция – взаимодействие частиц при изменении их заряда или толщины двойного электрического слоя за счет изменения физико­химических свойств раствора (pH и Eh) в межэлектродном объеме или приэлектродных слоях, а также взаимодействие частиц при введении потенциалообразующих ионов металлов за счет электрохимического растворения электродов;
- гидродинамическая коагуляция – слипание частиц за счет увеличения числа их столкновений при перемешивании жидкости в электролизере (перемешивание жидкости может осуществляться как газообразными продуктами электрохимических реакций, так и за счет конструктивных приемов);
- концентрационная коагуляция – увеличение числа столкновений частиц, приводящих к их слипанию, за счет повышения локальных концентраций частиц в межэлектродном объеме при их миграции, растворении электродов и т.п.
В результате электролитического растворения стальных анодов при pH >2 образуются ионы Fe²⁺.
В хромсодержащих сточных водах одновременно с этими процессами ионы Fe²⁺, а также гидроксид железа (II) способствуют химическому восстановлению Сг⁶⁺ до Сг³⁺.
При электрохимической обработке (с растворимыми анодами) сточных вод происходит их подщелачивание, что способствует коагуляции гидроксидов железа (II) и (III) и хрома (III), а также гидроксидов других тяжелых металлов, ионы которых могут содержаться в сточных водах. Гидроксиды металлов образуют хлопья, на которых происходит адсорбция других примесей (сульфатов, хлоридов, ионов, обусловливающих жесткость воды, и т.д.), содержащихся в сточных водах. Прирост величины pH может составлять 1-4 единицы.
Данный способ наиболее целесообразно применять при исходной концентрации Сг⁶⁺ в сточных водах менее 150 мг/л и исходном солесодержании более 300 мг/л.
12. Сточные воды энергетического комплекса
Предприятия энергетического комплекса являются одним из основных потребителей природной воды. По экспертным оценкам на их долю приходится до 70% общего промышленного потребления воды, около 90% которой сбрасывается в поверхностные водоёмы в виде сточных вод, в том числе до 4% загрязнённых.
Предприятия энергетического комплекса используют большой объём чистой воды, который подаётся на пополнение оборотных систем водоснабжения или при прямоточной системе после использования отводится в водоёмы.
Главные источники потоков загрязнённых вод, возникающих на предприятиях энергетического комплекса, можно разделить на следующие типы:
- охлаждающие воды;
- сточные воды от смывания шлаков и транспортировки золы и мойки оборудования;
- сточные воды систем гидрозолоулавливания (для тепловых электростанций, работающих на твёрдом топливе);
- сточные воды от регенерации фильтров на очистных установках или установках химической подготовки и блочных обессоливающих установок;
- сточные воды от промывки котлов, подогревателей воздуха и электрофильтров;
- сточные воды от кислотных промывок;
- нефтезагрязнённые сточные воды, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева (воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут, и др.);
- сточные воды моющих установок;
- сточные воды от десульфуризации и очистки отходящих газов;
- поверхностные стоки с территории предприятия, включая воды с площадок хранения топлива.