Системы глубокой доочистки сточных вод
Системы глубокой очистки по праву считаются самыми надежными, и в результате их использования качество очистки сточных вод достигает своего максимального значения.
Наибольшей проблемой в условиях современных суровых норм ПДК является доочистка по металлам, в первую очередь наиболее жестко нормируется содержание в сточных водах меди, никеля, цинка, кадмия, кобальта.
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, СОСТАВА СТОЧНЫХ ВОД, ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ МЕТОДЫ ДООЧИСТКИ ПО МЕТАЛЛАМ МОГУТ БЫТЬ РАЗЛИЧНЫЕ.
ПРИ НИЗКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСВЕТЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ВЫНОСЯТСЯ В ОСВЕТЛЕННЫЕ ВОДЫ В ВИДЕ ВЗВЕСЕЙ. В ЭТОМ СЛУЧАЕ ДООЧИСТКА ПО МЕТАЛЛАМ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ МЕТОДАМИ ДООЧИСТКИ ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ (ТАК КАК ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА СОДЕРЖАТ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ) НА ОСВЕТЛИТЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРАХ И ФИЛЬТРАХ С МИНЕРАЛЬНЫМИ ЛИБО УГОЛЬНЫМИ ЗАГРУЗКАМИ.
НАИБОЛЬШЕЙ ПРОБЛЕМОЙ ПРИ ДООЧИСТКЕ ПО МЕТАЛЛАМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО В СТОЧНЫХ ВОДАХ МНОГИХ ПРОИЗВОДСТВ СОДЕРЖАТСЯ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАТЕЛИ, В ПРИСУТСТВИИ КОТОРЫХ ОБРАЗУЮТСЯ ПРОЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ С МЕДЬЮ, НИКЕЛЕМ, ЦИНКОМ, КОБАЛЬТОМ, КАДМИЕМ. НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД С КОМПЛЕКСАМИ МЕТАЛЛОВ НЕ ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛНОСТЬЮ ИЗВЛЕЧЬ ЭТИ МЕТАЛЛЫ В ОСАДОК И В ЭТИХ СЛУЧАЯХ ТРЕБУЕТСЯ ДООЧИСТКА С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ – СМОЛ ХЕЛАТНОГО ТИПА.
Склонность к комплексообразованию смолы с различными катионами соответствует следующему ряду:
Cu > Ni > Zn > Co > Cd > Fe(II) > Mn > Ca
При регенерации хелатных смол элюаты содержат металлы в ионной форме, что позволяет направить элюаты в голову ОС и выделить металлы в осадок при нейтрализации. При доочистке сточных вод по металлам необходимо применять хелатную смолу в H+ форме и строго выполнять условия эксплуатации смолы, в том числе по рН сточных вод, направляемых на доочистку.
При стандартной реагентной нейтрализации полного удаления этих компонентов сточных вод не происходит, более того, ряд органических веществ затрудняет работу систем доочистки – установок обратного осмоса, ионного обмена.
Наиболее часто применяются коагуляция, флотация и сорбция органических веществ. Сорбция на активированных углях применяется при небольших концентрациях органических веществ, так как активированный уголь на практике практически нигде не регенерируется, при насыщении требуется его замена.
Применяется и комбинированные методы, например современный высокоэффективный метод очистки от органических веществ без вторичного загрязнения – фотолитическое озонирование.
Фотолитическое озонирование – это метод, включающий одновременную обработку воды ультрафиолетовым светом и озоном. При обработке на установках фотолитического озонирования применяется небольшая доза озона, но за счет взаимного усиления действия озона и ультрафиолетового света скорость окисления органических веществ увеличивается в сотни и тысячи раз.
Перед сбросом в водные источники и для возврата в производство сточные воды необходимо очистить от нитратов. Нитраты являются биогенным элементом, который может стимулироватъ процесс эвтрофикации (зарастания) водоема, а также снижение рН. Нитриты являются токсичными веществами и вызывают онкологические заболевания.
В случае необходимости возврата очищенных сточных вод в производство, они также должны быть очищены от нитратов. Например, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 58431-2019 Вода для гальванического производства и схемы промывок вода, которая используется для гальванического производства, должна быть очищена от нитратов:
- Содержание нитратов в воде 2 категории, мг/л, не более – 15
- Содержание нитратов в воде 3 категории, мг/л, не более – 0,2
Для доочистки сточных вод от нитратов ограничено пригодны обратно-осмотические установки ввиду низкой селективности мембран по этому аниону. При применении стандартных анионитов совместно с нитратами из сточных вод будут удаляться также остальные анионы, в том числе хлориды и сульфаты, что часто приводит к резкому увеличению отходов солей.
Наиболее эффективным способом качественной очистки от нитратов является либо биологическая очистка перед сбросом в водные источники, либо применение нитратселективных ионообменных смол (например, Lewatit SR7).
В случаях необходимости реализации водооборотных систем, а также при жестких нормах ПДК по сухому остатку и анионам нейтрализованные на очистных сооружениях сточные воды необходимо подвергнуть обессоливанию (деминерализации).
Для гальванохимических производств требования к качеству воды, возвращаемой в производство, нормируется ГОСТ Р 58431-2019.
Для деминерализации (обессоливания) применяются ионный обмен и обратный осмос.
Ионный обмен – это очистка воды с применением ионообменных смол. Состав установок зависит от состава воды, наиболее часто применяемая схема: сильнокислотный катионит – сильноосновный анионит – слабоосновный анионит, для обессоливания применяются ионообменные смолы в Н+ и ОН- форме.
Наиболее распространенным способом деминерализации (обессоливания) воды является обратный осмос. Принцип деминерализации воды методом обратного осмоса заключается в продавливании воды с примесями через мембрану, имеющую очень маленькие поры, через которые проходит практически только молекула воды, все примеси остаются на мембране, откуда собираются в концентрат установок обратного осмоса. Дополнительного химического загрязнения при этом практически не происходит, утилизации подлежит только концентрат, в нём собираются примеси, которые исходно содержались в сточных водах.
Основным методом очистки сточных вод гальванохимических, травильных производств, цехов печатных плат, линий горячего цинкования остается нейтрализация (реагентная очистка) сточных вод. При нейтрализации из сточных вод извлекается основное количество загрязнений с выделением в осадок гидроксидов и основных солей металлов, нерастворимых и малорастворимых солей – фосфатов, карбонатов, силикатов металлов.
После нейтрализации технологическая схема стандартных очистных сооружений включает осветление сточных вод (с обезвоживанием и отделением осадка на фильтр-прессах).
Доочистка сточных вод с применением минеральных сорбентов имеет ряд преимуществ по сравнению с более сложными и дорогостоящими методами (ионный обмен, обратный осмос и пр.):
- универсальность
- надежность
- меньшая стоимость очистки
- отсутствие вторичного загрязнения стока
В качестве основы для адсорбентов наиболее часто применяются алюмосиликатные материалы. Сорбционная очистка происходит за счет извлечения из воды загрязняющих веществ на поверхности и в порах адсорбента.
Кроме простых сорбентов, регенерация которых реализуется за счет промывки водой (сорбент АС и аналоги), алюмосиликатные адсорбенты способны осуществлять катионное замещение ионами кальция и магния (сорбенты Глинт, Авесорб и аналоги), при применении таких сорбентов осуществляется промывка водой и регенерация щелочными солями, глубина очистки при применении активированных сорбентов существенно выше.