Интенсификация очистки сточных вод машиностроительных предприятий от металлов и биогенных элементов

Отличительной особенностью процессов очистки сточных вод машиностроительных предприятий является необходимость технологических стадий, связанных с удалением металлов, а в некоторых случаях и с одновременным извлечением металлов и биогенных элементов и других загрязняющих веществ. Для этого, в частности, применяется схема очистки сточных вод машиностроительных предприятий от металлов и биогенных элементов, разработанная в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Проблемы очистки производственных сточных вод машиностроительных предприятий в значительной степени обусловлены токсичностью содержащихся в них загрязнений. С учетом этого производственные сточные воды очищают как на локальных цеховых установках, так и на общезаводских очистных сооружениях.

Сточные воды с различных производственных участков собираются в приямок сбора и усреднения их (п. 1 рис. 1). При достижении определенного уровня сточной воды в приямке-усреднителе включается перемешивание, и насосы, подающие в реактор обезвреживания загрязненную хромом и нитритами воду (п. 2). В реакторе, оборудованном высокооборотной мешалкой, автоматически поддерживается рН воды в пределах 2,0- 2,2 посредством автоматической подачи минеральной кислоты (п. 10). Обезвреживание нитритов обеспечивается за счет непрерывной подачи в реактор органической кислоты (п. 11), при этом в результате их взаимодействия нитрит-ион окисляется до азота. Этот процесс способствует преобразованию нитритов в свободный азот в кислой среде за счет непрерывной подачи раствора органической и минеральной кислот в необходимых дозах.

Работа насосов-дозаторов осуществляется через шкаф управления в зависимости от расхода сточной воды. Эффективному перемешиванию воды и поступающих реагентов способствует скоростная мешалка, которая включается автоматически при включении всей системы очистки стоков. При этом наряду с мешалкой включается и подача сжатого воздуха для барботажа сточной воды с добавленными в нее реагентами.

После этого в сточную воду подается 5%-й раствор минерального коагулянта (К) с помощью насоса-дозатора (п. 12), работа которого синхронизирована с движением потока воды в системе очистки стоков. При этом происходит повышение pH до 7,0, что приводит к выпадению фосфатов в осадок.

В реактор непрерывно также подается дозированное количество алюмосодержащего коагулянта (АК) с помощью насоса-дозатора (п. 13). Работа этого насоса-дозатора осуществляется через общий шкаф управления и дозируется реагент АК также в зависимости от расхода стоков. При взаимодействии реагента АК с загрязнениями воды происходит перевод растворимых соединений фосфора в нерастворимые, а также коагуляция, приводящая к укрупнению веществ загрязнений и их последующему выпадению в осадок. Кроме того, сочетание реагентов К и АК способствует извлечению тяжелых металлов. Механизм данного процесса, по нашему мнению, заключается в сорбировании ионов тяжелых металлов на молекулах реагентов К и АК.

В реакторе также происходит дополнительная обработка сточной воды синтетическим флокулянтом (Ф), подаваемым с помощью насоса-дозатора (п. 14), который подключен к общему шкафу управления и осуществляет дозирование реагента в зависимости от расхода стоков. В результате этого происходит флокуляция - процесс, ускоряющий коагуляцию и способствующий более значительному укрупнению частиц нерастворимых соединений с образованием хлопьев.

Перемешивание осуществляется тихоходной мешалкой. Подача раствора флокулянта регулируется по показанию ротаметра, установленного на станции приготовления этого реагента. Из нижней части флокулятора вода перетекает в вертикальный флотоотстойник (п. 3), в котором происходит извлечение хлопьев и других гидрофобных загрязнений (рис. 2).

Рядом с флотоотстойником расположен насос подачи водовоздушной смеси (п. 9), который осуществляет растворение воздуха в воде и подает рабочую жидкость в центральную часть флотоотстойника для осуществления процесса флотации. С этой целью во флотоотстойнике установлена обсадная труба для выделения зоны флотации и коническая воронка, которая предназначена для удаления флотошлама.

Далее осветленная вода переливается через сборный карман в приямок очищенной воды. В приямке осуществляется нейтрализация осветленной воды до показателей pH 6,5- 8,5 за счет дозирования в приямок минеральной кислоты. Дозирование минеральной кислоты осуществляется насосом-дозатором, который также подключен к шкафу управления, и дозирование минеральной кислоты осуществляется по показаниям pH- метра, установленного в приямке.

После этого с помощью насосов из приямка вода подается на дальнейшую очистку в блок фильтрования. Сначала очщаемая вода подается в напорный сорбционный фильтр (п. 5), в котором задерживаются неотстоявшиеся взвешенные твердые и капельные эфирорастворимые вещества. После фильтра вода под напором поступает в фильтр с активированным углем (п. 6), в котором происходит извлечение из сточной воды растворенных органических и эфирорастворимых веществ. Затем вода под остаточным напором направляется в приямок доочищенной воды, откуда насосами перекачивается в хозяйственно-фекальную систему канализации предприятия. Осадок во флотоотстойнике собирается к центральному выпускному патрубку с помощью скребка и выпускается самотеком в шламонакопитель (п. 7). Удаление пенного продукта осуществляется через воронку, установленную в центре флотоотстойника, откуда по трубопроводу поступает в емкость-накопитель для шлама и далее подается вместе со шламовой пульпой на фильт-пресс. Шламовая пульпа и пенный продукт перемешиваются с помощью тангенциально установленной мешалки и перекачиваются из емкости-накопителя в фильтр-пресс (п. 8) плунжерным насосом. Фильтр-пресс работает в автоматическом режиме. При заполнении полостей фильтр-пресса обезвоженным шламом его выключают. Осадок вручную выгружают в контейнер, а отжатая вода сливается в дренаж.

Качество исходной воды и требования к очищаемой представлены в таблице 1.

Данные, представленные в таблице 1, указывают на высокую эффективность очистки воды и, особенно по содержанию цинка, никеля и фосфора.

Представленные данные свидетельствуют, что выбранная система реагентов позволяет достигнуть нормативного качества очищенных сточных вод. Кроме того, приготовление, дозирование и перемешивание при добавлении этих реагентов в сточные воды осуществляется с использованием известных и доступных средств, что весьма важно при реализации этих технических решений.

Литература:
1. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М: Металлургия. 1989. - 224 с.
2. Ксенофонтов Б.С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. М.: Новые технологии. 2010. - 272 с.

Журнал «Вода Magazine», №4 (68), 2013 г.