Комплексы электрохимической очистки промышленных стоков, включающие блок анодного окисления для предварительной подготовки к очистке, особенно эффективны в химических, металлургических, нефтеперерабатывающих и пищевых производствах.
Рассмотрим в качестве примера работу очистных сооружений на металлообрабатывающем предприятии Ленинградской области, основные загрязнения которого образуются в процессе мойки деталей и от попадания отработанных СОЖ при штамповке.
Комплекс электрохимической очистки ЭХО-К (рис. 1, 2) производит постадийную очистку промышленного стока:
1. Подготовка стока:
- усреднение состава;
- корректировка рН, электропроводности;
- частичное окисление плохо коагулируемых органических веществ.
2. Электрохимическая очистка:
- коагуляция;
- флотация;
- удаление загрязнений.
3. Доочистка:
- механическая очистка;
- сорбционная очистка.
Рис. 1. Схема очистки промышленных стоков
1 – приёмная ёмкость для стоков; 2 – установка ЭХО-К; 2А – блок электрокоагулятора; 2Б – блок напорного флотатора;
3А – механический фильтр; 3Б – сорбционный фильтр с углём МАУ; 4 – ёмкость чистой воды; 5 – буферная ёмкость;
6 – напорный бак; 7–9 – насосы; 10 – блок предварительного анодного окисления (БАО); 11 – ёмкость для сбора пены
Рис. 2. Схема установки ЭХО-К
Особое внимание при выборе комплектности комплекса ЭХО-К стоит уделить стадии предварительной подготовки стока, так как именно на этой стадии определяется эффективность очистки и производительность установки.
В рассматриваемой технологии предусмотрено применение блока анодного окисления (БАО), который разработан НПП «Полихим» и применяется на стадии подготовки очищаемых сточных вод перед их подачей в установку для очистки вод сложного состава ЭХО-К. БАО предназначен для частичного окисления органических веществ (спирты, альдегиды, полигликоли, неионогенные ПАВ). В блоке производится разрушение растворённых комплексов тяжёлых металлов (аммиачных, оксалатных, трилона Б и др.) с окислением комплексона.
Как видно из таблицы, при нормальном рабочем режиме снижение концентрации органических веществ в БАО не происходит. При отключении БАО основная нагрузка по извлечению водорастворимых органических веществ Н-ПАВ и А-ПАВ ложится на углеродный адсорбент МАУ-2А. Коагуляция водорастворимых органических веществ (сорбция коагулянтом, в данном случае – гидроокисью алюминия) происходит незначительно – 20-30%, и, как следствие, необходима значительно большая дозировка коагулянта или
количества углеродного адсорбента для доочистки, что увеличивает объём отходов и сокращает срок службы активированных углей ориентировочно в 2–3 раза.
Неионогенные СПАВ (как правило, полиоксиэтиленовые эфиры алифатических спиртов и кислот, алкилфенолов, аминов и других соединений с реакционноспособными атомами водорода) хорошо растворимы в воде, не диссоциируют в растворе и сохраняют электрическую нейтральность.
Содержание органических веществ в сточных водах металлообрабатывающего предприятия, мг/л
| Показатели | Исходные | При нормальном рабочем режиме | При отключении БАО | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| после БАО | после электрокоагуляции и флотации | после фильтра с углём МАУ-2А | после электрокоагуляции и флотации | после фильтра с углём МАУ-2А | ||
| Нефтепродукты | 250–300 | 250–300 | 2,5–3,0 | < 0,05–0,3 | 5,0–10,0 | 0,05–0,3 |
| Н-ПАВ | 30–60 | 20–35 | 1,0–5,0 | 0,1–0,8 | 25–45 | 3,0–8,0 |
| А-ПАВ | 1,5–2,0 | 1,0–1,5 | 0,1–0,2 | 0,01–0,03 | 1,0–1,2 | 0,1–0,3 |
| ХПК | 2000–3000 | 1800–2500 | 250–350 | 30–50 | 750–950 | 130–150 |
Неионогенные СПАВ существенно повышают растворимость нефтепродуктов, а также стабилизируют эмульсии нефтепродуктов, жиров и других малорастворимых в воде органических веществ. Поэтому при необходимости глубокой очистки воды от нефтепродуктов и других малорастворимых в воде органических веществ необходима очистка от Н-ПАВ.
Задача БАО – произвести частичное окисление молекулы сложного эфира (Н-ПАВ), «разрезав» её по кислородному мостику, или частично окислив до образования карбоксильных групп [R-C=O-OH].
Карбоксилсодержащие органические молекулы, имея отрицательный (анионный) заряд, хемосорбируются катионами (гидроокисями металлов, коагулянтом).
Поэтому для БАО ставится задача не окислить все органические вещества до углекислоты и воды, а всего лишь подготовить органические вещества к последующему извлечению коагуляцией.
Очистка сточных вод электрохимическим методом относится к взрывопожароопасному производству категории Д. Разрешается эксплуатировать БАО только при наличии вытяжной вентиляции. Кратность обмена воздуха в помещениях – не ниже 3. При монтаже электрооборудования БАО должен быть надёжно заземлён и подключён к общей системе заземления.
Применение активированных углей МАУ-2А (или МАУ-200) для доочистки стоков от нефтепродуктов и СПАВ целесообразно при концентрации органических веществ не более 10 мг/л. Применение окисленных активированных углей (БАУ-А; АГ-3; АГ-5 и др., в том числе и импортных) исходя из изотерм адсорбции (рис. 3) целесообразно, начиная с концентраций Н-ПАВ, А-ПАВ и нефтепродуктов не более 3–5 мг/л. При выполнении этих условий срок службы угля до реактивации составляет 1–3 года.
Рис. 3. Изотермы адсорбции:
1 – нефтепродуктов на БАУ-А; 2 – АПАВ на БАУ-А;
3 – АПАВ на МАУ-2А; 4 – нефтепродуктов на МАУ-2А
На рассмотренном примере очистки промышленного стока с применением установки ЭХО-К с блоком анодного окисления показана эффективность применения предварительного окисления сточной воды перед коагуляцией для извлечения водорастворимых органических веществ (Н-ПАВ и др.).
Применение БАО (по сравнению с применением озонаторов и реагентным окислением), по нашему мнению, является наиболее эффективным и технологичным решением на стадии предварительного окисления. Также необходимо добавить к преимуществам данного блока простоту его эксплуатации и обслуживания, продолжительность работы без смены комплектующих, универсальность и «гибкость», т.е. возможность работы в широком диапазоне концентраций загрязняющих веществ в очищаемом стоке. Очень важно, что применение БАО позволяет осуществлять полную автоматизацию комплекса очистки воды.
Предложенная технология и оборудование позволяют очищать сточные воды предприятий различного профиля от нефтепродуктов, А-ПАВ, Н-ПАВ и других до нормативов сброса в рыбохозяйственные водоемы.