Очистка производственных стоков актуальна для всех отраслей промышленности. Рассмотрим решение этой задачи в металлообрабатывающем секторе, в ООО «Рексам Всеволожск» – одном из крупнейших производителей алюминиевых банок для напитков в Европе.
Предприятие расположено в Ленинградской области. Производство запущено в эксплуатацию в 2004 г. При проектировании и строительстве учтены все технические и технологические особенности данного производства и, в частности, вопрос сбора и очистки сточных вод.
Расход производственного стока, поступающего на очистку, составляет 30,0 м3/ч. Принципиальная схема очистки производственного стока представлена на рисунке.
Схема очистки сточных вод в ООО «Рексам Всеволожск»
1 – ёмкость для стоков; 2 – установка ЭХО; 2А – блок электрокоагулятора; 2Б – блок напорного
флотатора; 3а – механический фильтр; 3б – сорбционный фильтр с углем МАУ;
4 – ёмкость чистой воды; 5 – буферная ёмкость; 6 – илоуплотнитель; 7 – напорный бак;
8, 9, 10 – насосы; 11 – эжектор; 12 – блок предварительного анодного окисления
На очистку поступает промышленный сток сложного состава. Он образуется при мойке и травлении алюминиевых заготовок, впоследствии преобразующихся в банки, а также при мойке банок после окраски. Таким образом, в стоки попадают технические моющие средства, а с ними неионогенные СПАВ, смазочные масла, СОЖ. Травление осуществляется плавиковой кислотой HF, в воду попадает собственно HF, а также комплексный алюминиевый ион [AlF6]3-. Допустимые к сбросу в городскую канализацию концентрации значительно превышаются. рН среды колеблется от 1,0 до 5,5.
Для очистки данного стока предложена схема, сочетающая несколько последовательных этапов.
Первый этап очистки – подготовка стока. Осуществляются усреднение состава, поступающего на очистку стока, корректировка рН и частичное окисление плохо коагулируемых органических веществ.
Особенностями данного этапа являются:
- двухступенчатая корректировка рН. Первая стадия – грубая корректировка перед аккумулирующей ёмкостью. Вторая стадия – доведение рН до необходимого значения непосредственно перед подачей на очистные. В качестве реагента выбрана известь;
- перевод водорастворимых фторидных алюминиевых комплексов в нерастворимые в воде СаNa [AlF6]↓, Са3[AlF6]2↓. Однако после этой операции в растворе остается 50–300 мг/л алюминия, 20–100 мг/л фторид-иона;
- частичное окисление плохо коагулируемых органических веществ, Н-СПАВ, СОЖ. В данной технологии применены блок анодного окисления (БАО), разработанный НПП «Полихим», и на стадии подготовки очищаемых сточных вод перед их подачей в установку для очистки вод сложного состава установка ЭХО-К. БАО предназначен для частичного окисления органических веществ (спиртов, альдегидов, полигликолей, неионогенных ПАВ). Производится разрушение растворённых комплексов тяжёлых металлов (аммиачных, оксалатных, трилона Б и др.) с окислением комплексона. Сложные молекулы неионогенных СПАВ – полиоксиэтиленовые эфиры алифатических спиртов «разрезаются» по кислородному мостику с образованием 2-карбоксилсодержащих органических молекул. Полученные окисленные органические молекулы хорошо хемосорбируются гидроокисями металлов. Таким образом, эмульсия нефтепродуктов становится нестабильной; карбоксилсодержащие «огарки» имеют заряд, отличающийся по знаку от заряда коагулянта.
Второй этап – электрохимическая очистка. Осуществляется методом электрокоагуляции и флотации.
Особенностями данного этапа являются:
1) применение компаундных сплавных электродов.
Процесс электрокоагуляционной очистки основан на анодном растворении электродов. Под воздействием постоянного тока при растворении электродов образующийся коагулянт и флокулянт связывают коллоидные частицы криолита и других комплексных соединений алюминия, а также образуют хлопья гидроокисей алюминия и железа, которые хемосорбируют органические вещества. В электрокоагуляторе генерируется коагулянт Al(OH)3 и Fe(OH)3 – Fe(OH)2, который хемосорбирует органические «огарки» и сорбирует эмульгированные нефтепродукты. Генерируемый в электрокоагуляторе флокулянт способствует образованию стабильных флокул, что приводит к созданию устойчивого пенного слоя на поверхности напорного флотатора.
Если сопоставить электрокоагуляцию с реагентной коагуляцией, то электрохимическое растворение в воде 1 г железа эквивалентно введению 2,9 г FeCl3 или 7,2 г Fe2(SO4)3;
2) применение напорной флотации.
Сток проходит этап флотации, представляющей собой способ разделения мелких твёрдых частиц разных веществ, а также выделения капель дисперсной фазы из эмульсий, основанный на различной их смачиваемости и накоплении на поверхности раздела фаз. Для очистки сточных вод очень эффективно применять электрокоагуляцию совместно с напорной флотацией, когда через слой обрабатываемой жидкости, содержащей коагулянты и флокулянты, пропускаются мелкие пузырьки воздуха. При этом флотацией извлекаются мелкодисперсные частицы, представляющие собой хлопья коагулянта совместно с захваченными загрязнениями. Флотируемые загрязнения концентрируются в виде пены на зеркале воды и удаляются скребковым механизмом. Это позволяет флотировать и удерживать на поверхности большое количество взвешенных веществ (пену), а также извлекать вещества, имеющие медленную кинетику гидролиза или хемосорбции.
Необходимо отметить, что основная часть загрязняющих веществ удаляется на данном этапе (95–98%).
Третий этап – доочистка. Осуществляется методом фильтрации через инертные и активные фильтрующие загрузки для удаления из воды мелкодисперсной взвеси и растворённых органических соединений.
Особенностью данного этапа является применение сорбентов МАУ.
В фильтрах с углеродным сорбентом МАУ различных марок происходит глубокая доочистка вод от органических загрязнений (нефтепродуктов, ПАВ, фенолов, органических кислот и других веществ).
Применение углеродных адсорбентов МАУ связано с высокой гидрофобностью их поверхности за счёт близости его электрохимического потенциала и потенциала нулевого заряда. Поэтому происходит полислойная адсорбция нефтепродуктов и других органических веществ по механизму, хорошо описываемому уравнением Фрейндлиха.
Для удаления из воды мелкодисперсной взвеси и растворённых органических соединений используется фильтрация через инертные и активные фильтрующие загрузки.
Применённая ООО «Рексам Всеволожск» схема очистки производственного стока позволяет достигать установленных нормативов для сброса сточных вод в городской коллектор. В таблице представлены усреднённые данные, дающие представление о степени очистки по ряду параметров.
|
Загрязнители |
Концентрация, мг/л | |
|---|---|---|
| до очистки | после очистки | |
| Взвешенные вещества | 1000 | 2,0 |
| БПКполн | 800 | 15 |
| Цинк | 8,7 | 0,07 |
| Хром+3 | 0,9 | 0,03 |
| Хром+6 | Отсутствует | Отсутствует |
| Азот аммонийный | 10,4 | 0,15 |
| Хлориды | 800 | 800 |
| Сульфаты | 600 | 250 |
| Нефтепродукты | 350 | 0,03 |
| СПАВ (анионные) | 2,0 | 0,01 |
| Фенолы | 0,7 | 0,002 |
| Железо общее | 6,6 | 0,1 |
| Медь | 1,6 | 0,02 |
| Никель | 0,8 | 0,02 |
| Свинец | – | – |
| Кадмий | 0,005 | 0,001 |
| Ртуть | – | – |
| Алюминий | 350 | 0,1 |
| Марганец | 1,6 | 0,02 |
| ХПК, мгО2/л | 6500 | 60 |
| рН | 1,5-4,5 | 6-9 |
| СПАВ (неионогенные) | 180 | 0,5 |
| Фториды | 560 | 1,4 |
Весь процесс очистки производственного и ливневого стоков автоматизирован. Комплекс очистных сооружений позволяет вести очистку стока без смены комплектующих в широком диапазоне концентраций загрязняющих веществ в очищаемом стоке. Для обслуживания требуется 1 оператор. Работа квалифицированного персонала позволяет достигать максимального качества очистки и экономии расходных материалов.