Опыт промышленного применения сорбционной технологии для очистки промстоков

Большаков О. А. ЗАО "ЗЭТО"
Гречихин Я. Ф. ЗАО "ЭЛЕКТРОТЯГА"
Дементьева В. А. ОАО "ГОЗ ОБУХОВСКИЙ ЗАВОД"
Киричевский Д. С. ЗАО "КВАНТ МИНЕРАЛ"
Лебедев С. В. ОАО "СТУПИНСКАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ"

Опыт промышленного внедрения сорбционной технологии для чистки промстоков.

Разработка чистки промышленных стоков была разработана в 1980-1988 гг. ОНИЛ Водоснабжения и водоотведения "ЛИИЖТ" (на данный момент Санкт-Петербургский Муниципальный Институт Путей Сообщения) под управлением доктора Петрова Е. Г. Особенностью технологии является внедрение активированного алюмосиликатного адсорбента. Адсорбент позволяет в корпусе 1-го фильтра сделать условия для осаждения катинов томных металлов (никель, свинец, марганец, медь, хром 3+, железо, цинк, кадмий и др.), гуминовых веществ, также нефтепродуктов. При всем этом достигается понижение концентраций по сопоставлению с начальной водой в 10-ки и сотки раз. Адсорбент может быть регенерирован и активирован конкретно в фильтре без использования кислот либо других брутальных веществ неограниченное число раз, что существенно упрощает аппаратурное оформление и удешевляет технологию. Описанная разработка была реализована на многих предприятиях РФ. Спецы соответственных служб компаний отмечают простоту и надежность технологии. Ниже приведены данные по применению алюмосиликатного адсорбента на последующих предприятиях: ОАО "ГОЗ ОБУХОВСКИЙ ЗАВОД", ЗАО "Электротяга" г. Санкт-Петербург, ЗАО "ЗЭТО" г. Величавые Луки, ОАО "Ступинская металлургическая компания" г. Ступино.

На всех предприятиях с некими вариантами применялась схема сорбционной доочистки, изображенная на рисунке.

Технологическая схема чистки стоков:

Рекомендованные разработчиком режимы очистного сооружения:

Скорость фильтрования 5-7 м/ч. Интенсивность промывки 14-15 л/с*м2. Расход воды на промывку – три объёма адсорбента. Расширение адсорбента при промывке – 30%. Рекомендуемая высота слоя адсорбента в фильтре – 1,2-1,7 м. Периодичность активации - через 3-5 и поболее фильтроциклов. Скорость циркуляции раствора активатора 2-3 л/с*м2. Водородный показатель фильтрата (рН) - 7,5-9,0.

Механизм чистки промышленных стоков. Катионы томных металлов, растворенные в стоке, пропускаемом через фильтр, при содействии с адсорбентом перебегают в нерастворимые гидроксиды, оседающие на поверхности адсорбента и в межзерновом пространстве. Растворённые нефтепродукты улавливаются поверхностью зерна за счёт сил электростатического взаимодействия. После окончания фильтроцикла делается регенерация, заключающаяся в насыщенной оборотной промывке адсорбента. При всем этом из фильтра удаляются гидроксиды и нефтепродукты, и происходит чистка поверхности зернышек адсорбента. После нескольких фильтроциклов (от 3-х до 20-ти и поболее, зависимо от состава загрязнений) способом рециркуляции делается активация адсорбента, которая проводится 4% веществом кальцинированной соды либо хлористого магния. Подробное описание принципа работы адсорбента можно отыскать в статье проф. Петрова Е. Г., размещенной в № 6, 2005 г. журнальчика.

ЗАО "ЗАВОД ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ"

г. Величавые Луки.

Сорбционная разработка была внедрена в процессе реконструкции очистных сооружений, начало эксплуатации – сентябрь 2002 года. Производительность ОС - 36 м3/час. Годичный объем очищенных стоков 190 000 – 200 000 м3.

Сточные воды после процессов гальванопокрытий и (отчасти) поверхностно-ливневой сток поступают по двум самостоятельным системам канализации (кислотно-щелочных стоков и хромовых стоков) в усреднители очистных сооружений и дальше по двум раздельным потокам: хромосодержащие стоки проходят первую ступень гальванокоагуляции, вторую ступень гальванокоагуляции, а кислотно-щелочные сходу направляются в реактор вертикального осветлителя, в который также временами перекачиваются стоки после гальванокоагуляции. Совместно с промыными водами с гальванического производства поступают также утечки из ванн и (временами) переработанные рабочие смеси.

В реактор добавляется раствор едкого натра либо соды кальцинированной для корректировки рН до 8,0-8,5. Осветленные стоки поступают на доочистку на напорные фильтры, загруженные алюмосиликатным адсорбентом. Часть доочищенной воды направляется на обессоливание способом оборотного осмоса.

В состав очистных сооружений входят 6 сорбционных фильтров.

· Поперечник фильтра 1,4 м

· Высота загрузки адсорбентом 1,6-1,8 м

· Направление фильтрации – сверху вниз

· Скорость фильтрации - 4 м/час

· Промывка фильтров делается раз в две недели

· Интенсивность промывки – 1,2 м3/мин на фильтр (13,1 л/с/м2)

Показатель рН фильтрата возрастает на 0,1 по сопоставлению с начальным значением.

За весь период эксплуатации с 2002 г. активация проводилась 2 раза – в 2003 году и в апреле 2005г. Порядок активации:

· Промывка в циркуляционном режиме 5% веществом щелочи в течение 40 мин.

· Промывка в циркуляционном режиме 5% веществом хлористого магния в течение 40 мин.

Служба эксплуатации очистных сооружений отмечает, что концентрации загрязняющих веществ в фильтрате фактически не зависят от исходных концентраций загрязнений. В случае поступления на сорбционные фильтры ударных доз загрязнений сокращается фильтроцикл, при всем этом превышений ПДК не наблюдается. Также отмечается, что превышение скорости фильтрования существенно понижает степень чистки стоков.

Убыль адсорбента на истирание составляет 5-10% в год.

Нарушения в работе фильтров происходили только из-за выхода из строя задвижек и коррозии автоматического воздушного клапана.

АО "ЭЛЕКТРОТЯГА", г. С-Петербург.

Блок сорбционной доочистки введен в эксплуатацию в 1995г. после реконструкции очистных сооружений. Предприятие ЗАО "Электротяга" практикуется на производстве свинцово-кислотных аккумов разных типов. На очистные сооружения поступают технические стоки со всех производственных участков:

• Литейный участок (свинцово-сурьмянистые сплавы)
• Участок изготовления активной массы и намазки
• Формовочный участок (формовочный цикл аккумуляторных электродов в растворе серной кислоты)
• Гальванический участок (5-10% от общего объема стоков)
• Участок сварки и пайки аккумуляторных батарей

Основными загрязняющими элементами являются соединения свинца и серной кислоты (100-150 мг/л). Не считая их, в стоках содержатся Fe, Cu, Zn, Cr, Мn, Al, Ni. рН стоков колеблется то 1 до 4.

Сточные воды поступают на очистные сооружения. Расчетная пропускная способность станции чистки 3200 м3/день. В текущее время очищается от 1000 до 2000 м3 в день. Подготовительная чистка происходит в осветлителях типа ВНИИГ-2 с нейтрализацией добавлением Nа2СО3, также добавлением коагулянта – полиакриламида (ПАА – гель технический). Дальше сток поступает на  блок сорбционных фильтров.

Блок состоит из 4-х открытых фильтров площадью 2,2х3,4=7,48 м2 каждый, высота фильтра 3,2 м. Высота слоя адсорбента 1 м, направление фильтрования – сверху вниз, скорость фильтрования 1,8 – 3 м/час. Обычно, в работе находятся 2 либо 1 фильтр. Фильтрат направляется в бак-накопитель емкостью 100 м3 и потом в городской коллектор. После доочистки на сорбционных фильтрах все характеристики чистой воды соответствуют установленным ПДК.

Сорбционные фильтры промываются один раз в день фильтратом из бака-накопителя. На промывку 1-го фильтра расходуется 30-100 м3 воды, время промывки – 6 мин.

Активация адсорбента делается один раз за месяц 7% веществом кальцинированной соды. Для активации после очередной промывки фильтр заполняется веществом соды и барботируется воздухом в течение 6-ти часов. После активации раствор соды сливают для следующего использования. Не считая того, один раз в год проводится обработка адсорбента 3% веществом сернокислого магния по той же схеме.

Длительность работы одной загрузки адсорбента составляет более 10-ти лет при каждодневном его использовании, регулярности промывок и активации.

ОАО "Ступинская Металлургическая Компания" г. Ступино

На очистные сооружения предприятия поступают смешанные стоки после разных технологических процессов, а конкретно:

• Стоки с эмульсией, маслом, керосином
• Смеси щелочей и кислот
• Промывные воды от закалочных агрегатов
• Воды после остывания различного рода оборудования

Стоки проходят чистку в песколовке, нефтеловушке,  затем поступают в отстойник и дальше на сорбционные фильтры. В день через очистные сооружения проходит около 3500 м3 стоков. Часовая производительность 146 м3/час. Блок сорбционной доочистки эксплуатируется с 2000 года. В состав блока входят 5 напорных фильтров площадью по 16 м2. Высота слоя загрузки 1 м. Скорость фильрования 1,8 м/час. Дочищенный на сорбционных фильтрах сток поступает в реку рыбохозяйственного предназначения - Оку.

Регенерация (оборотная промывка) фильтров делается один раз в 96 часов (4 денька) с интенсивностью 13-14 л. за секунду/м2. При всем этом наблюдается расширение загрузки фильтра. Регенерация делается в циркуляционном режиме 3%-м веществом кальцинированной соды в течение 40-45 мин. Объем бака для хранения и циркуляции содового раствора 40 м3. Таким макаром, регенерация (оборотная промывка) объединена с активацией адсорбента. Емкость для раствора активатора сразу служит и отстойником промывной воды, а раствор активатора – промывной водой. Осадок, образующийся в маленьких количествах после отстаивания раствора активатора, удаляется из емкости вручную. Износ адсорбента в год около 5%.

Себестоимость сорбционной доочистки 1 м3 стоков составляет 4,5 руб. в ценах 2004 года. Экономический эффект от внедрения сорбционной доочистки сточных вод составил около 600 тыс. руб.

В текущее время делается реконструкция очистных сооружений с целью сделать лучше работу нефтеловушек для исключения проскоков нефтепродуктов на сорбционные фильтры.

ОАО "ГОЗ ОБУХОВСКИЙ ЗАВОД", г. С-Петербург.

Сорбционная разработка применяется на линиях кадмирования и цинкования с ноября 2004 г.

ЛИНИЯ КАДМИРОВАНИЯ.

В согласовании с имеющейся технологией детали после кадмирования промываются в ванной-ловушке. По мере нарастания концентрации кадмия вода из ванны-ловушки временами подаётся на сорбционный фильтр. После сорбционного фильтра очищенный сток сбрасывается в р. Нева.

• рН начальной воды 8-9
• рН фильтрата 10
• содержание ионов кадмия в начальной воде 45 мг/л
• ПДК для ионов кадмия 0,0001 мг/л
• содержание ионов кадмия в фильтрате – не обнаруживаются

Поступающий на сорбционный фильтр сток содержит также малозначительные количества (измерения не проводились) нефтепродуктов и органических веществ типа А1Д. Скорость фильтрования – 4 м/час. Промывка фильтра водой осуществляется раз в две недели, после чистки 4,4 м3  стока. Длительность промывки 30 мин. Промывная вода поступает в усреднитель очистных сооружений.

Активация делается один раз в неделю 4% веществом каустической соды замачиванием в течение 24-х часов. Раствор активатора с начала эксплуатации не изменялся. Расход соды на поддержание концентрации раствора активатора малозначительный, четких подсчетов не проводилось.

Высота слоя адсорбента 650-700 мм. В фильтр загружено 150 л. (150 кг) адсорбента.

ЛИНИЯ ЦИНКОВАНИЯ.

На полосы цинкования промывная вода из ванны-ловушки в непрерывном режиме поступает на сорбционный фильтр.

• рН начальной воды 8-9
• рН фильтрата 10
• содержание ионов цинка в начальной воде 82 мг/л
• ПДК для ионов цинка 0,07 мг/л
• содержание ионов цинка в фильтрате – не обнаруживаются

Поступающий на сорбционный фильтр сток содержит также малозначительные количества (измерения не проводились) нефтепродуктов и органических веществ (ликонды - блескообразующие добавки).

Скорость фильтрования – 4 м/час. Промывка фильтра водой осуществляется раз в две недели, после чистки 13 м3 стока. Активация адсорбента с начала эксплуатации не проводилась.

Высота слоя адсорбента 650-700 мм. В фильтр загружено 150 л. (150 кг) адсорбента.

Внедрение сорбционной технологии позволило предприятию в 10-ки раз уменьшить платежи за загрязнение среды. В текущее время ОАО "ГОЗ ОБУХОВСКИЙ ЗАВОД" планирует реконструкцию гальванического цеха, в т. ч. и очистных сооружений с чисткой на сорбционных фильтрах всех сточных вод. Производительность очистных сооружений 60 м3/час.

Сорбционная разработка доочистки промышленных сточных вод на базе активированного алюмосиликатного адсорбента внедрена на ряде других компаний, к примеру ФГУП "Рязанский приборный завод" (300 м3/час), ОАО "Завод по выпуску алмазного инструмента" (г. Томилино Столичной обл), ОАО "Измеритель" г. Смоленск (60 м3/сут.), ОАО "Ленинградский электромеханический завод", г. С.-Петербург и др. В следующих публикациях будет освещена работа очистных сооружений этих и других компаний, использующих алюмосиликатный адсорбент.

Информация об создателях.

Большаков Олег Александрович – начальник ОЭ и ОСО ЗАО "Завод Электротехнического Оборудования", г. Величавые Луки. Т.(81153) 3-26-68
Гречихин Яков Федорович – начальник очистных сооружений ЗАО "ЭЛЕКТРОТЯГА" г. С.-Петербург. Т. (812) 252-80-46
Дементьева Валентина Алексеевна – инженер-химик ОАО "ГОЗ ОБУХОВСКИЙ ЗАВОД", г. С.-Петербург. Т. (812) 267-93-61
Киричевский Дмитрий Сергеевич – генеральный директор ЗАО "Квант Минерал",
г. С.-Петербург. Т. (812) 224-95-40
Лебедев Сергей Владимирович – начальник ОС МЭС ОАО "СТУПИНСКАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ", г. Ступино. Т. (09664) 4-75-13