Технологии очистки воды

Главная | Карта сайта | Контакты | Ссылки

Projet Ecologique Transnational Transnational Ecological Project Русская версия ТЭП
   

Транснациональный экологический проект +7 495 7680646


Очистка промышленных сточных вод

Электрофлотатор

Фильтр прессы

Вакуумные технологии

Обратный осмос

Нанофильтрация

Ультрафильтрация

Микрофильтрация

Жидкостная экстракция и SX-EW

Сорбционные технологии

Выпарные установки

Требования ПДК



Оборотное водоснабжение


РХТУ им. Д.И. Менделеева


Министерство природных ресурсов







Оборотное водоснабжение


Системы оборотного водоснабжения

       Современное состояние промышленного производства и экологическая ситуация в РФ требует создания нового подхода к рациональному и быстрому выбору технологий очистки сточных вод и систем оборотного водоснабжения. Особенно это актуально для крупных машиностроительных предприятий. Сточные воды - это самый большой по объему фактор, постоянно влияющий на ухудшение качества окружающей среды. Поэтому сегодня перед промышленными предприятиями и городскими службами РФ стоит задача использования новых технологий очистки воды и современного инновационного оборудования, позволяющего, организовать оборотное водоснабжение и сделать наши города, реки, озера чистыми и пригодными для здоровой жизни.

       Трудности анализа и проектирования оборудования для очистки сточных вод и оборотного водоснабжения предприятий обусловлены различными характеристиками сточных вод, производительностью, сложностью утилизации осадков, необходимостью извлечения ценных компонентов и возвратом их в производственный цикл. К настоящему времени специалистами Транснационального экологического проекта накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал в области технологии очистки сточных вод, а также информации по типам водоочистного оборудования. Нашей основной задачей является подбор оптимальных технологических схем очистных сооружений, создание и внедрение на промышленных объектах нового высокоэффективного оборудования для систем оборотного водоснабжения и утилизации осадков сточных вод..

       Проведенный нами анализ технологий и оборудования для очистки воды, а также исследование сточных вод различных производств позволило провести систематизацию всей информации и деление сточных вод на классы в зависимости от состава, выделить основные стадии и методы очистки сточных вод. Анализ оборудования позволил выделить как основное, или традиционное оборудование, без которого сложно организовать очистку сточных вод, так и перспективное современное высокотехнологичное оборудование, необходимое для создания систем оборотного водоснабжения предприятий.

       Оборотное водоснабжение организуется на основе технологий, обладающих высоким инновационным потенциалом и получившем наиболее широкое распространение за рубежом и в РФ: мембранные процессы разделения, электрофлотация, ионный обмен на селективных ионообменных смолах, адсорбция на активированном угле, озонирование, выпаривание воды.

       Ниже, детально представлены таблицы со значениями предельно допустимых концентраций ПДК сточных вод из которых видно, что добиться показателей качества питьевой воды или технической воды, используемой в гальваническом производстве, гораздо легче, нежели ПДК рыбохозяйственных водоемов или сброса сточных вод на рельеф, что является основной разрабатывать и широкомасштабно внедрять оборотное водоснабжение. Подробно рассмотрено оборудование для очистки промышленных сточных вод на базе мембранных технологий обратного осмоса и ультрафильтрации, электрофлотаторов, фильтр прессов и вакуумных выпарных установок.

Таблица.1. Вода для гальванического производства по ГОСТ 9.314 и ПДК рыбохозяйственных водоемов

Показатели качества воды, химические вещества Допустимые значения показателей качества и ингредиентов по категориям:
1 кат. ГОСТ 9.314 Питьевая вода СанПиН 2.1.4.1074-01 2 кат. ГОСТ 9.314 3 кат. ГОСТ 9.314 Дистиллированная вода ГОСТ 6709 ПДК рыбохозяйственных водоемов
pH 6,0-9,0 6,0-9,0 6,5-8,5 5,4-6,6 5,4-6,6 6,5-8,5
Мутность, мг/л 2 1,5 1,5 - -  
Железо (Fe), мг/л 0,3 0,3 0,1 0,05 0,05 0,1 / 0,05*
Медь (Cu, суммарно), мг/л 1 1 0,3 0,02 0,02 0,001 / 0,005*
Цинк (Zn2+), мг/л 5 5 1,5 0,2 0,2 0,01 / 0,05*
Кадмий (Cd, суммарно), мг/л - 0,001 - - - 0,005 / 0,01*
Никель (Ni2+), мг/л 5,6 0,1 1 - - 0,01
Хром (Cr6+), мг/л - 0,05 - - - 0,02
Хром (Cr3+), мг/л 5 0,5 0,5 - - 0,07
Алюминий (Al3+), мг/л - 0,5 - - 0,05 0,04
Свинец (Pb, суммарно), мг/л - 0,03 - - 0,05 0,006 / 0,01*
ИТМ, суммарно, мг/л 15 - 5 0,4 -  
Кремний (Si), мг/л - 10 - - - 1 (по SiO32-)
Мышьяк (As, суммарно), мг/л - 0,05 - - - 0,05 / 0,01
Сурьма (Sb), мг/л - 0,05 - - -  
Кальций (Ca2+), мг/л - - - - 6,8 180 / 610*
Жесткость, мг-экв/л 7 7 6      
Сульфаты (SO42-), мг/л 500 500 50 0,5 0,5  
Хлориды (Cl-), мг/л 350 350 35 0,02 0,02  
Нитраты (NO3-), мг/л 45 45 15 0,2 0,2  
Фосфаты (PO43-), мг/л 30 3,5 3,5 1 -  
Аммиак и аммонийные соли, мг/л 10 - 5 0,02 0,02  
Остаточный хлор (своб./связ.), мг/л 1,7 0,3-0,5 / 0,8-1,2 1,7 - -  
Нефтепродукты, мг/л 0,5 0,1 0,3 - - 0,05
ПАВ (анионные), мг/л 5 0,5 1 - -  
ХПК, мг/л 150 - 50 - -  
Окисляемость перманганатная, мг/л - 5 - - 0,08  
Сухой остаток, мг/л 1000 1000 400 5 5  
Удельная электрическая проводимость, См/м (при 20°С) 2х10-3 2х10-3 1х10-3 5х10-4 5х10-4 -
* ПДК установлены для морских водоемов.

       Технология очистки гальванических сточных вод с применением комбинирования электрофлотации, микрофильтрации (ультрафильтрации) и обратного осмоса представлена на Рис.1. На первом этапе производится извлечение дисперсных веществ в электрофлотаторе, на втором этапе производится микро- ультрафильтрационная очистка воды перед подачей на установку обратного осмоса для обессоливания воды, на третьем этапе производится вакуумное выпаривание солевого концентрата. Оборотное водоснабжение осуществляется благодаря удалению из воды тяжелых металлов, органических соединений и растворимых солей, что позволяет получить очищенную воду очень высокого качества, которую можно использовать по замкнутому циклу.

       Данное техническое решение позволяет получить два различных типа воды для повторного использования на операция промывки и приготовления растворов электролитов (Вода категории 2 и 3 по ГОСТ 9.314). Использование воды различного качества позволяет снизить эксплуатационные затраты без ухудшения качества нанесения покрытий.

система оборотного водоснабжения

Рис.1. Оборотное водоснабжение гальванического производства

Основные характеристики технологии:

  • Очень высокая эффективность очистки воды;

  • Низкие эксплуатационные затраты;

  • Возможность регулирования качества очистки воды (после микро- ультрафильтрации и/или после обратного осмоса);

  • Возможность увеличения производительности очистных сооружений благодаря модульности исполнения;

  • Компактное оборудование (низкая высота и/или занимая технологическими установками площадь);

  • Сокращение водопотребления на 90-95% и отсутствие сброса жидких отходов (оборотное водоснабжение).

Технологическое оборудование системы оборотного водоснабжения:

1. Электрофлотатор:

Электрофлотатор

Рис.1. Электрофлотатор для извлечения из воды нерастворимых веществ: гидроксидов тяжелых металлов, нефтепродуктов, анионных и неионогенных ПАВ и взвешенных веществ.

Таблица.2. Технические характеристики электрофлотационного модуля

Габаритные размеры электрофлотатора, мм:
  длина 2500
  ширина 1300
  высота 1300
Масса, кг   200
Производительность, м3/час до 10
pH обрабатываемой воды для извлечения следующих металлов:    
  никель 9,5 - 10
  медь и цинк 9 - 9,5
  алюминий 6 -7
  хром (III) 9,5 - 10
  железо (III) 6,5 -7,5
  кадмий 9,5 - 10

в смеси

9 - 10

нефтепродуктов, жиров, масел

6,5 - 8
Исходная концентрация загрязнений, мг/л не более

тяжелые металлы

10 100

взвешенные вещества

30 300

нефтепродукты

50 1000
Остаточная концентрация загрязнений, мг/л не более

тяжелые металлы

0,1 1

взвешенные вещества

0,3 2

нефтепродукты

0,5 50
Потребляемая мощность, кВт*ч/м3 не более 0,5
Напряжение питания электродов, В   24
Максимальный ток на электродах, А   200
Срок службы нерастворимых электродов, лет до 10

2. Установка ультрафильтрации:

       Фильтрация предназначена для удаления частиц и коллоидных веществ из сточной воды. Диапазон размеров частиц, удаляемых путем фильтрации через полупроницаемую мембрану, достаточно широк и составляет обычно 0,0001-10 мкм. Роль мембраны заключается в том, что она служит избирательным барьером, пропускающим одни компоненты, находящиеся в воде, и удерживающим другие. Отделение загрязняющих веществ в случае микрофильтрации и ультрафильтрации можно объяснить с помощью ситового механизма.

       Оборотное водоснабжение требует для эффективной работы мембранной установки обратного осмоса (нанофильтрации) предварительной очистки исходного потока воды.

Установка ультрафильтрации

Рис.2. Установка ультрафильтрации на основе керамических мембран - промежуточный технологический элемент системы оборотного водоснабжения, обеспечивающий очистку воды от растворимых высокомолекулярных органических соединений после электрофлотатора и перед подачей на обратноосмотическую установку обессоливания и концентрирования воды.

       Мембраны для микрофильтрации наиболее распространены на рынке и изготавливаются как правило из полипропилена, акрилонитрила, нейлона, фторопласта и керамики. Микрофильтрация и ультрафильтрация применяются как альтернатива глубинной фильтрации с целью снижения мутности, удаления остаточных взвешенных веществ после электрофлотатора, а также как предварительный этап очистки для обратного осмоса (нанофильтрации) в системах, предусматривающих оборотное водоснабжение предприятий.

3. Фильтр пресс:

фильтр пресс

Рис.3. Рамный фильтр пресс Regada для обезвоживания осадка, образующегося в процессе электрофлотации при очистке сточных вод гальванического производства.

4. Установка обратного осмоса:

       Установка обратного осмоса (нанофильтрации) выполняет в технологическом цикле замкнутого водооборота две важных задачи:

  • Обессоливание предварительно очищенных от тяжелых металлов и нефтепродуктов сточных вод для возврата воды в гальванический цех на операции холодной промывки деталей холодной и приготовления растворов электролитов (при этом состав воды соответствует категории 2 и/или 3 по ГОСТ 9.314));

  • Сокращает объем сточных вод, поступающих на последующую утилизацию, в 3,5-4,5 раза за счет мембранного концентрирования, и, следовательно, значительно снижает капитальные затраты на приобретение вакуумной выпарной установки или роторного пленочного испарителя и эксплуатационные затраты на оборотное водоснабжение (электроэнергия, химические реагенты, производственные площади и пр.)

       Важно учитывать, что в процессе обессоливания воды на загрязнение обратноосмотических мембран влияет скорость протока очищаемой жидкости, рабочее давление и степень концентрирования. Повышение скорости резко снижает загрязнение, в то время как повышение давления и степени концентрирования приводит к большему загрязнению. С целью значительного снижения загрязнения полимерных мембран, вода, подаваемая на установку обратного осмоса, должна соответствовать следующим показателям: мутность воды (NTU) < 0,3; общее содержание гуминовых кислот (перманганатная окисляемость) < 10 мг/л и концентрация ионов железа < 0,1 мг/л.

       Периодически следует проводить очистку мембранных элементов в установках оборотного водоснабжения. Универсальным методом очистки мембран является сброс давления на несколько минут и промывка аппарата сильным потоком воды. В процессе промывки загрязнения отслаиваются от мембраны и вымываются из обратноосмотической установки. Значительный эффект оказывает промывка мембранных модулей слабым раствором соляной кислоты (рН = 3) с последующей окончательной промывкой потоком воды под давлением.

       Оборотное водоснабжение с предварительным обессоливанием воды на установке обратного осмоса по сравнению с выпариванием сточных вод имеет важные преимущества: сниженные примерно в 2 раза затраты электроэнергии, работа установок при нормальной температуре; отсутствие «теплового загрязнения» окружающей среды; относительно простое достижение требуемого качества воды; низкие капитальные затраты на установки невысокой производительности, отсутствие ограничений для размещения оборудования.

Оборотное водоснабжение

Рис.4. Установка обратного осмоса для обессоливания и очистки сточных вод гальванического производства. Оборотное водоснабжение предприятий машиностроительного комплекса.

Таблица.3. Сравнительные характеристики установок обратного осмоса используемых в системе оборотного водоснабжения предприятий

Тип установки и производитель Селективность по NаСl, % Рабочее давление, МПа Объем установки, м3 Плотность упаковки, м23 Удельная производительность, м3 воды/(м2 · сут)
Плоскорамный модуль 100937 фирмы «ДДС» 99 5,0 0,256 110 52,5
Плоскорамный модуль 100913 фирмы «ДДС» 90 5,0 0,256 110 195
Рулонный аппарат марки КОСА-4 160 97 5,0 0,021 990 570
Установка с рулонными мембранными элементами марки SС-1100 фирмы «Тоrау» 95 3,0 0,008 - 796
Установка с половолоконными мембранами В-9 «Реrmaseр 4» фирмы «DuPont» 90 2,8 0,017 16 400 910
Установка с половолоконными мембранами В-10 «Реrmaseр 4» фирмы «DuPont» 99 5,6 0,017 - 340
Установка с половолоконными мембранами «Dowех» RО-4К Реrmeator фирмы «Dow Filmtec» 90 2,8 0,024 - 645
Аппарат с полым волокном НR-5330 фирмы «Toyobo» 90 3,0 0,022 - 680

5. Выпарная установка:

Выпаривание это процесс концентрирования жидких отходов методом частичного удаления растворителя (воды) испарением в процессе кипения. При выпаривании растворитель извлекается из объема раствора. Концентраты и твердые отходы, образующиеся при вакуумном выпаривании, гораздо дешевле и легче подвергаются последующей переработке, хранению и транспортировке.

При использовании вакуум выпарной установки с компрессией пара возможно значительно снизить энергопотребление.

Дополнительная и справочная информация для проектирования очистных сооружений, предусматривающих оборотное водоснабжение:

Таблица.4. Предельно допустимые концентрации ПДК загрязняющих веществ в сточных водах ЕС

   Бельгия  Франция1 Германия Англия и Уэльс2  Италия3  Голландия  Испания  Португалия
Сброс в канализацию (ГК) или в водоем (РХ)   РХВ   ГК РХВ      
Ag (Серебро) 0,1   0,1 0,1   0,1    
Al (Алюминий) 10 5 3   1   1-2 5
Cd (Кадмий) 0,6 0,2 0,2 0,01 0,02 0,2 0,1-0,5 0,2
CN (Свободный цианид)   0,1 0,2 0,2 0,5 0,2 0,5-1 0,1
Cr (Хром VI) 0,5 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2-0,5 0,1
Cr (Хром общий) 5 3 0,5 1 2 0,5 Cr (III) 2-4 Cr (III) 3
Cu (Медь) 4 2 0,5 2 0,1 0,5 0,2-10 2
F (Фтор) 10 15 50   6   6-12 15
Fe (Железо) 20 5 3   2   2-10 5
Hg (Ртуть)   0,1     0,005 0,05 0,05-0,1 0,05
Ni (Никель) 3 5 0,5 1 2 0,5 2-10 5
NO2 (Нитрит)   1     0,6     1
P (Фосфаты) 2 10 2   10 15 10-20 10
Pb (Свинец) 1 1 0,5   0,2   0,2-0,5 1
Sn (Олово) 2 2 2   10 2 10 2
Zn (Цинк) 7 5 2   0,5 0,5 3-20 5
ХПК (БПК) 300 150 400   160     150
ЭДТА     0     0    
Нефтепродукты   5 0,1 0,1 5 0,1 20-40  
ЛОС (Летучие органические соединения)     1 0,1   0,1    
Взвешенные вещества       50       60
Общее солесодержание   без ограничений по сульфатам без ограничений     без ограничений    
Суммарное содержание ионов тяжелых металлов   15 без ограничений     50кг/год/общее
20кг/год/металл
3 S металлов
15–20 мг/л
1. Франция: Водопотребление: 8 литров на 1 м2 обрабатываемой поверхности для каждой стадии промывки.
2. Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса.
3. Сниженные ПДК приняты законом в некоторых областях (например, водосборная площадь Венецианской лагуны).
ПДК РХ - ПДК рыбохозяйственного водоема

Скачать опросный лист - Очистка сточных вод

 


Рейтинг   ТрансЭкоПроект   АкваЭксперт.ру: рейтинг сайтов водной тематики Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2005-2012 Транснациональный экологический проект - Разработка сайта Moodle
Очистка промышленных сточных вод. Оборотное водоснабжение. Наилучшие доступные технологии.
Вся информация на данном сайте защищена авторскими правами.