Рефераты: Экология / Загрязнения

Рационализация работы сооружений очистки металл- содержащих сточных вод

В настоящее время на многих предприятиях металлургии, машиностроения, электронной, электротехнической и других отраслей промышленности действуют сооружения для очистки металлсодержащих сточных вод, которые не обеспечивают получение очищенной воды нормативного качества, требуют значительных энергетических, материальных и трудовых затрат на эксплуатацию.

Отсутствие достаточных инвестиций в строительство новых очистных сооружений или кардинальную реконструкцию действующих потребовало разработки научнотехнических основ рационализации работы находящихся в эксплуатации сооружений. Целью такой рационализации является получение очищенной воды, удовлетворяющей установленным требованиям, при условии вложения минимальных инвестиций на модернизацию очистных сооружений.

Для разработки наиболее эффективных направлений и путей рационализации было обследовано более 100 очистных сооружений, проанализировано около 50 проектов на их строительство и реконструкцию. В результате все очистные сооружения были разделены на 5 базовых уровней.

К 1-му уровню отнесены сооружения, на которых осуществляется только нейтрализация металлсодержащих сточных вод с последущим сбросом нейтрализованных стоков в производственную или городскую (поселковую) систему канализации. При этом могут предусматриваться сооружения для отдельной предварительной обработки хромсодержащих и циансодержащих сточных вод.

На очистных сооружениях 2-го уровня производится нейтрализация металлсодержащих вод с отделением твердой фазы. При этом промывные воды и отработанные технологические растворы и электролиты (ОТРиЭ) поступают на сооружения по единой сети без разделения потоков.

К 3-му уровню отнесены сооружения, на которых предусмотрено раздельное поступление промывных вод и ОТРиЭ, которые из накопителей равномерно дозируются в усреднители промывных вод.

На очистных сооружениях 4-го уровня, кроме очистки промывных вод, производится отдельная переработка ОТРиЭ на специальных сооружениях.

Современные очистные сооружения, относящиеся к 5-му уровню, оснащены дополнительно установками для локальной очистки отдельных категорий промывных вод с выделением из них ценных металлов и возвратом воды в промывные ванны.

В табл.1 приведена характеристика очистных сооружений по критериям оценки в зависимости от базового уровня сооружений. В качестве критериев оценки приняты наиболее важные технологические, технические и эксплуатационные показатели работы очистных сооружений, экологические и экономические факторы, а также уровень профессиональной подготовки обслуживающего персонала.

Таблица 1.

Характеристика очистных сооружений разного уровня

Критерий	Базовый уровень очистных сооружений
оценки	1-ый	2-ой	3-ий	4-ый	5-ый
Глубина очистки промывных вод	Нейтрализация без отделения твердой фазы	Непостоянна, ограничена эффективностью работы сооружений для разделения фаз	Стабильная, зависит от состава сооружений, их технологического и технического уровня	То же, что и 3-ий уровень	То же, что и 3-ий уровень
Применяющиеся технологии очистки промывных вод	Реагентная	Реагентная	1.Реагентная 2.Электрохимическая* 3.Комбинированная	1.Реагентная 2.Электрохимическая* 3.Ионообменная 4.Комбинированная	То же, что и 4-ый уровень
Степень переработки ОТРиЭ	Обрабатываются совместно с промывными водами	То же, что и 1-ый уровень	Дозируются в промывные воды	1.Обезвреживание 2.Утилизация 3.Регенерация 4.Уничтожение	То же, что и 4-ый уровень
Распределение промывных вод по составу	1.Кислощелочные 2.Хромсодержащие 3.Циансодержащие	То же, что и 1-ый уровень	1.Кислощелочные 2.Хромсодержащие** 3.Циансодержащие 4.Содержащие комплексообразователи	То же, что и 3-ий уровень	То же, что и 3-ий уровень
Наличие локальных сооружений очистки промывных вод	Отсутствуют	Отсутствуют	Отсутствуют	Отсутствуют	Имеются
Наличие систем многократного использования очищенной воды	Отсутствуют	Отсутствуют	Имеются для промывных ванн операций подготовки поверхности	Имеются для промывных ванн операций подготовки поверхности и защитных покрытий	Имеются для промывных ванн операций подготовки поверхности, защитных и декоративных покрытий
Распределение ОТРиЭ по составу	То же, что и промывных вод	То же, что и промывных вод	То же, что и промывных вод	1.Обезжиривающие 2.Травильные 3.Хромсодержащие 4.Циансодержащие 5.Металлсодержащие: кислые щелочные с комплексообразователями	То же, что и 4-ый уровень
Коэффициент капвложений	1	2-4	2-4	3-6	4-8
Коэффициент эксплуатационных затрат	1	1,5-2,5	1,5-2,5	2-3	3-4
Статьи дополнительного дохода	Нет	Нет	Возможность снижения на 30- 70% платы за воду и за водоотведение	1.Возможность снижения на 50-80% платы за воду и за водоотведение 2.Возврат или продажа продуктов утилизации или регенерации ОТРиЭ	1.Возможность снижения на 60-90% платы за воду и за водоотведение 2.Возврат или продажа продуктов утилизации или регенерации ОТРиЭ
Экологические преимущества	Отсутствуют	Отсутствие сброса нерастворимых соединений металлов в систему водотведения	1.То же, что и 2-ой уровень 2.Возможность снижения на 30-70% водопотребления и водоотведения	1.То же, что и 2-ой уровень 2.Возможность снижения на 50-80% водопотребления и водоотведения 3.Возможность сокращения объема хранящихся отходов	1.То же, что и 2-ой уровень 2.Возможность снижения на 60-90% водопотребления и водоотведения 3.То же, что и 4-ый уровень
Степень автоматизации	1.Управление: насосами дозаторами 2.Контроль: уровни воды рН Еh	То же, что и 1-ый уровень	То же, что и 1-ый уровень	То же, что и 1-ый уровень	То же, что и 1-ый уровень
Вид автоматического управления и контроля	1.Местный 2.Дистанционный 3.Комбинированный	То же, что и 1-ый уровень	1.Местный 2.Дистанционный 3.Микропроцессорный 4.Комбинированный	То же, что и 3-ий уровень	То же, что и 3-ий уровень
Уровень подготовки персонала	Низкий	Низкий	Средний	Высокий	Высокий
Количество очистных сооружений	до 5%	более 80%	до 10%	менее 1%	менее 1%

Примечания: 1. К электрохимической технологии отнесены: электрокоа гуляция, гальванокоагуляция и электрокоагуляцияфлотация;

Хромсодержащие воды могут очищаться совместно с ки сло-щелочными промывными водами;
Коэффициенты капвложений и эксплуатационных затрат даны относительно очистных сооружений 1-го уровня.

Из табл. 1 следует, что наиболее распространены очистные сооружения 2-го уровня, несмотря на их существенные недостатки. Вместе с тем, необходимо отметить, что производительность очистных сооружений 2-го уровня обычно не превышает 500 м3/сут., а более крупные относятся к сооружениям 3-го - 5-го уровней. Поэтому на сооружениях 2-го уровня очищается только около 60% металлсодержащих вод, образующихся в промышленности. Кроме того, следует учитывать, что очистные сооружения 2-го уровня выполняются только по непроточной или комбинированной (непроточно-проточной) схеме, а многие сооружения 3-го - 5- го уровней работают исключительно по проточной схеме, особенно при использовании электрохимической технологии.

Для разработки путей рационализации работы очистных сооружений разного уровня были проанализированы основные причины нештатной их работы, когда показатели качества очищенной воды не отвечают нормативным требованиям. В табл. 2 приведены эти причины без учета очистных сооружений 1-го уровня, которые не соответствуют современному уровню и должны подвергаться кардинальной реконструкции.

Таблица 2.

Причины нештатной работы очистных сооружений разного уровня

Значимость	Уровень очистных сооружений
причин	2-ой	3-ий - 5-ый
Технологические причины	1.Очистка сточных вод осуществляется при не оптимальном для данного состава стоков значении рН
	2.Обработка хромсодержащих вод восстановителем и циансодержащих вод окислителем производится в неактивной для данных составов вод области значений рН и Еh
	3.Наличие в сточных водах комплексообразующих веществ
	4.Образование мелких частиц нерастворимых соединений удаляемых металлов из-за: а)низкой температуры воды; б) высокой концентрации ПАВ; в) стабилизации частиц органическими добавками
	5.Всплывание частиц нерастворимых соединений удаляемых металлов из-за: а)насыщения сточных вод воздухом при их перекачке, перетоке, перемешивании; б)выделения газов из сточных вод в результате химических реакций; в)выделения гнилостных газов из содержащих органику осадков; г)маслянной флотации частиц
	6.Без учета состава сточных вод выбраны реагенты для осаждения, восстановления и окисления
	7.Несоответствие технологии очистки и состава сооружений качественным и количественным показателям сточных вод
	8.Резкий рост начальной концентрации при сбросе в промывные воды ОТРиЭ	8.Передозировка реагентов при проточной схеме очистки сточных вод из-за: а)высокой концентрации раствора реагента; б)избыточной производительности насосадозатора; в)наличия явления запаздывания при автоматическом управлении процессом дозирования
Технические причины	1.Недостаточно эффективное перемешивание сточных вод с реагентами из-за: а)неправильного выбора типа мешалки; б)наличия застойных зон в химическом реакторе; в)несовершенства конструкции проточных смесителей
	2.Ошибочное измерение величин рН и Еh при автоматическом управлении процессом дозирования реагентов из-за: а)неправильного выбора места установки датчиков; б)несоответствия модификации датчиков условиям измерения
	3.Несовершенство конструкции разделителя фаз, что приводит к: а)отбору очищенной воды с частью осадка из непроточного разделителя; б)выносу нерастворимых соединений металлов с очищенной водой из проточного разделителя
	4.Применение насосного, дозировочного и водоочистного оборудования с характеристиками не соответствующими производительности очистных сооружений и схеме их работы
Организационные причины	1.Некачественно выполненные строительные и монтажные работы
	2.Несоблюдение обслуживающим персоналом инструкции по эксплуатации
	3.Наличие технологических и технических ошибок в инструкции по эксплуатации очистных сооружений
	4.Переход производства на другую технологию, новый состав электролитов и растворов, маловодную схему промывки
	5.Недостаточная квалификация обслуживающего персонала

Установление причин, вызывающих нештатную работу очистных сооружений, является первым этапом, предшествующим последующей рационализации их работы. По сути эта рационализация заключается в устранении выявленных технологических, технических и организационных причин неэффективной работы очистных сооружений. Следовательно можно выделить и три основных направления рационализации: технологическое, техническое и организационное. Наиболее сложными направлениями рационализации являются технологическое и техническое, так как они основаны на использовании для такой рационализации современных научно-технических разработок в области водоочистки и, одновременно, требуют разработки новых технологических и технических приемов повышения эффективности работы очистных сооружений.

В табл.3 указаны основные пути технологической и технической рационализации работы очистных сооружений и описана сущность некоторых приемов такой рационализации.

Таблица 3.

Пути рационализации работы очистных сооружений

Пути рационализации	Сущность приемов рационализации
1	2
Технологическое направление рационализации
1.Создание оптимального значения рН сточных вод в зависимости от их состава	Сточные воды подщелачиваются или подкисляются до значения рН, обеспечивающего групповое образование нерастворимых соединений металлов и минимальную растворимость этих соединений
2.Определение активной области значений рН и Еh для восстановления шестивалентного хрома или окисления цианидов в зависимости от состава хромсодержащих и циансодержащих вод	Наличие в сточных водах органических добавок может существенно смещать по сравнению с традиционной область значений рН и Еh, в которой активно протекают процессы восстановления и окисления, в связи с чем экспериментально устанавливается зависимость Еh от рН для реальных вод и определяются необходимые дозы реагентов
3.Использование дополнительных реагентов и вспомогательных веществ для удаления металлов при наличии в сточных водах комплексообразователей	Сточные воды обрабатываются реагентами или вспомогательными веществами, которые обеспечивают либо разрушение комплексных соединений, либо образование с металлом, входящим в комплекс, нерастворимого соединения, либо ионный обмен на простые ионы
4.Использование флокулянтов для укрупнения мелких частиц нерастворимых соединенний металлов	Подбирается флокулянт, который обеспечивает наиболее эффективное укрупнение мелких частиц при обработке реальных сточных вод, определяется оптимальная доза флокулянта
5.Предотвращение воздухонасыщения и газовыделения из сточных вод, устранение источников поступления в металлсодержащие воды маслопродуктов	Принимаются технологические решения, направленные на предотвращение: а) попадания в сточные воды воздуха при перекачке и перетоке; б)насыщения воды избыточным растворенным воздухом при механическом, гидравлическом или пневматическом перемешивании; в)образования газов в результате химических реакций при смешении сточных вод и обработке реагентами; г)гниения осадка, содержащего органические соединения; д)смешения металлсодержаащих и маслосодержащих сточных вод без предварительной очистки их от маслопродуктов
6.Замена реагентов для осаждения металлов, восстановления и окисления с учетом состава сточных вод	Производится пробная обработка сточных вод различными осадителями, а при необходимости восстановителями или окислителями, для выбора наиболее эффективных реагентов для данных вод
7.Приведение технологии очистки и состава сооружений в соответствие с качественными и количественными показателями сточных вод	Принимаются технологические решения, направленные на: а)выделение из смеси сточных вод тех стоков, которые содержат мешающие очистке компоненты, и создание локальных сооружений для их обработки; б)дополнение существующих сооружений водоочистным оборудованием, обеспечивающим предварительную очистку или глубокую доочистку сточных вод
8. а)Переход на равномерный режим сброса ОТРиЭ на очист- ных соружениях 2-го уровня б)Обеспечение условий непрерывного дозирования реагентов при проточной схеме очистки сточных вод	Предусматривается сбор ОТРиЭ в буферные накопители, объем и количество которых обеспечивает равномерное поступление ОТРиЭ на очистные сооружения Для предотвращения передозировки реагентов при непрерывном их дозированием производится подбор оптимальной концентрации растворов реагентов и производительности насоса-дозатора, выбор места расположения датчиков рН и Еh и пределов установки их значений для устранения явления запаздывания при автоматическом дозировании реагентов, переход на многоступенчатую схему дозирования реагентов при высокой начальной концентрации металлов в воде
Техническое направление рационализации
1.Введение дополнительных конструктивных элементов, обеспечивающих быстрое и полное смешение сточных вод с реагентами	На основании изучения кривых отклика в смесителях размещаются стационарные завихрители потока, дополнительные механические, гидравлические, пневмогидравлические или пневматические перемешивающие устройства
2.Устранение влияния ошибочного измерения рН и Еh при автоматическом дозировании реагентов	Уточняются места в смесителе, где наиболее быстро устанавливаются при перемешивании средние значения рН и Еh, для размещения датчиков; подбираются датчики устойчивые в агрессивной сточной воде и защищенные от механических и электролитических отложений
3.Внесение изменений в конструкцию разделителя фаз	На основании кривых отклика производится изменение конструкции элементов наиболее существенно нарушающих гидродинамические условия выпуска очищенной воды из непроточного разделителя фаз или отделения частиц в проточном разделителе, в частности конструкции распределительного устройства сточной воды, систем сбора и отвода очищенной воды, сброса осадка и др.
4.Согласование характеристик насосов, насосов-дозаторов и водоочистного оборудования для достижения требуемой производительности очистных сооружений	Для очистных сооружений, работающих по непроточной или комбинированной схеме, определяется продолжительность каждого из следующих этапов процесса очистки: заполнение водоочистного оборудования сточной водой, дозирование реагентов, перемешивание, разделение фаз, выпуск очищенной воды и сброс осадка, и на основании полученных данных уточняются характеристики насосов, насосов-дозаторов и водоочистного оборудования

Выбор путей рационализации производится на основании результатов обследования действующих очистных сооружений. При этом в первую очередь выявляются наиболее существенные причины неэффективной их работы, а затем анализируются более мелкие негативные факторы. Практически все, перечисленные в табл.2 причины, относятся к существенным и для устранения их влияния достаточно применения приведенных в табл.3 путей рационализации.

Для практического осуществления технологической и технической рационализации изучены закономерности образования нерастворимых соединений металлов при очистке многокомпонентных сточных вод, содержащих металлы с различным рН гидратообразования, органические соединения, ПАВ, комплексообразователи. Исследовано влияние этих же компонентов на процессы восстановления шестивалентного хрома и окисления цианидов, а также на эффективность и скорость разделения фаз. Полученные закономерности позволяют оперативно разрабатывать мероприятия по рационализации работы очистных сооружений и сократить общие сроки выполнения работ.

Разработанные пути рационализации работы очистных сооружений были практически апробированы на Кошицком металлургическом комбинате (Словакия), Словацком государственном монетном дворе, заводе медицинской техники (Словакия), всего более, чем на 20 предприятиях разных отраслей промышленности. Внедрение мероприятий по рационализации позволило получить очищенную воду, удовлетворяющую установленным требованиям, а на некоторых предприятиях многократно использовать эту воду в технологическом процессе.

РЕФЕРАТ

УДК 628.337

РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

В. Л.ФИЛИПЧУК, В.Н. АНОПОЛЬСКИЙ, Г.Н.ФЕЛЬДШТЕЙН, «Вода и экология: проблемы и решения». – 200 , № . С.

Приведена характеристика сооружений для очистки металлсодержащих сточных вод. Рассмотрены особенности очистных сооружений пяти базовых уровней. Обобщены основные технологические, технические и организационные причины нештатной работы очистных сооружений различного уровня. Даны пути рационализации их работы.

Табл. 3.

Сведения о авторах

Филипчук В.Л. – к.т.н., доцент Ровенского государственного технического университета

Анопольский В.Н. – к.т.н., с.н.с. Ровенскогого государственного технического университета

Фельдштейн Г.Н. – директор ООО «Научно-инженерный центр «Потенциал-2», г. Санкт-Петербург

Опубликовано:
05.05.2023

<<< Назад

Рефераты содержат только текстовую информацию и могут быть использованы только для ознакомления. Схемы, изображения и другие мультимедия вложения могут отсутствовать. Информация в данном разделе взята из открытых источников.