Утилизация промывных вод систем обезжелезивания

Современная скорость совершенствования технологий обезжелезивания и деманганации воды в сфере водоподготовки, как правило, опережает технологии очистки стоков от обратной промывки фильтров ФОВ с механической и сорбционной загрузкой, а также рентабельных методов утилизации концентрированных растворов содержащих ионы железа, образующихся при работе установок обезжелезивания питьевой воды. Внедрение морально устаревших технологий и оборудования в результате ведет к различным техническим сложностям в ходе проектирования и строительства систем водоподготовки.

Потребность в дополнительном водоочистном оборудовании на площадях, отведенных под станции обезжелезивания воды ведет к решению задач инсталляции, монтажа и ввода в эксплуатацию. Соответственно от применяемых технологий обезжелезивания и деманганации будут зависеть не только физико-химические характеристики обработанной воды, но и габариты систем обезжелезивания, издержки на монтаж и ввод в эксплуатацию оборудования, размер оплаты водоотведения.

В пресных водных источниках, как правило, в воде артезианских скважинах, в значительных концентрациях присутствуют ионы железа, а также марганца в растворенном состоянии. Нормативы ПДК данных веществ в питьевой воде согласно СанПиН 2.1.3684-21 равны 0,3 мг/л для железа и 0,1 мг/л для марганца. При это ПДК для большинства промышленных предприятия по водоподготовке значительно выше.

Содержание ионов железа в артезианских источниках составляет от 1 до 55 мг/л. В центральном регионе РФ, в том числе в Московской области, данная концентрация меняется в диапазоне 0,4 – 15 мг/л, как правило, составляет 4 — 6 мг/л, в зависимости от географического расположения и глубины бурения до водоносного слоя.

Основными технологиями обезжелезивания, используемыми сегодня в системах водоподготовки являются:

Аэрация;
Контактная коагуляция и отстаивание в тонкослойных отстойниках;
фильтрование с использованием каталитических фильтроматериалов;
микро- и ультрафильтрация.

Фильтрация на осветлительных фильтрах ФОВ с использованием каталитических фильтроматериалов — самая распространенная технология извлечения железа и марганца, используемая на станциях обезжелезивания высокой производительности. Что обусловлено как рентабельностью водоподготовки, так и высокой технологичностью процессов. Каталитические загрузки это вещества, включающие диоксид марганца: пиролюзит, МЖФ, Manganese Green Sand (MGS), Birm, МТМ.

В ходе работы систем обезжелезивания образуются промывные воды при обратной промывке фильтров, а также и концентраты после микро- ультрафильтрации со значительной концентрацией ионов Fe³⁺. Согласно СНиП 2.04.02-84* длительность работы ФОВ перед их промывками в стандартном режиме = не менее 8-12 ч, в форсированном = не менее 6 ч. Промывные воды с высокой концентрацией железа не допускаются к сбросу в городскую канализацию либо водоемы, и, соответственно, требуют утилизации.

Технология очистки промывных вод обезжелезивания

Электрохимические технологии находят все более обширное применение, если классические методы механической, биологической и физико-химической очистки воды являются низкоэффективными, либо не могут использоваться, например, из-за нехватки производственных площадей, сложности доставки и использования реагентов или по другим причинам.

Наиболее прогрессивной технологией очистки воды является электрофлотация и применения блоков электрохимического окисления железа (II). Электрофлотационное оборудование относительно компактно, высокоэффективно, делает более простыми технологические схемы утилизация промывных вод систем обезжелезивания, автоматизацию и эксплуатацию. При этом значительно уменьшается объём и влажность получаемого осадка — флотоконцентрата. Относительно других типов осадков и шламов, флотоконцентрат влажностью 95-97% значительно легче обезвоживаются на камерных пресс-фильтрах.

Электрофлотационным методом можно корректировать физ.-хим. показатели очищаемой воды, он обладает высоким бактерицидным эффектом и, кроме того, исключает повторное загрязнение воды, характерное для реагентных и электрокоагуляционных технологий.

Технологическая схема утилизации промывных вод систем обезжелезивания с применением комбинирования электрофлотации и обезвоживания флотоконцентрата на камерном пресс-фильтре показана на Рис.1.

Утилизация промывных вод обезжелезивания

Обозначения: Е – накопители; Н – насосы; ЭФ – электрофлотатор; ФП – фильтр-пресс; Q – расход воды; Fe — концентрация железа.

Согласно схеме промывные воды от установок обезжелезивания, например, скорых фильтров и/или концентрат после микро- ультрафильтров с pH=7,0-7,6 и суммарной концентрацией 100-300 мг/л Fe(ОН)3 и Al(ОН)3 (при использовании коагулянта – сульфата или полиоксихлорида алюминия) поступают в накопитель Е1, где производится их количественное усреднение и гомогенизация состава. Из Е1 сточные воды подаются в электрофлотатор. В электрофлотаторе происходит выделение микропузырьков водорода дисперсностью 10-80 микрон. Микропузырьки захватывают хлопья дисперсной фазы Fe(ОН)3 и Al(ОН)3 и выносят их на поверхность водного зеркала, где они накапливаются в слое пены — осадка. Флотоконцентрат периодически снимается скиммером в автоматическом режиме в накопитель Е2. Остаточная концентрация железа и алюминия в очищенной воде составляет 2-10 мг/л.

Флотоконцентрат из Е2 перекачивается насосом Н2 на камерный пресс-фильтр ФП с целью обезвоживания до 70%. Обезвоженный флотоконцентрат может применяться как для приготовления различных коагулянтов, так и в качестве вторичного сырья.

Железосодержащие шламы могут применяться как добавки к сырью для производства цементного клинкера. Включение в сырьевые смеси для производства цементного клинкера небольших количеств этих добавок по существу почти не изменяет применяемые на цементных предприятиях технологии обжига и не влияет на качество производимого клинкера. Также, железосодержащие шламы можно использовать в составе ингредиентов различного функционального назначения: наполнителей, промоторов адгезии резины к металлам, активаторов вулканизации.

Очищенная вода из электрофлотатора сливается в промежуточную емкость Е3, отсюда насосом Н1 перекачивается в питательный трубопровод станции обезжелезивания воды, образуя, таким образом, замкнутый контур.

Технико-экономические преимущества представленной технологии утилизации промывных вод систем обезжелезивания:

Сокращение водозабора и соответствующей плату на 5-10%;
Создание замкнутого контура водоснабжения с отсутствием жидких отходов и платы за ПДК по их сбросу;
Сокращение объема твердых промотходов (ТПО);
Сокращение производственных площадей;
Сокращение объема твердых промотходов (ТПО);
Снижение эксплуатационных издержек на химреактивы и расходные материалы (срок службы нерастворимых анодов ОРТА электрофлотатора – 3-4 года;
Возможностью увеличения производительность системы утилизации промывных вод за счет модульности исполнения, без замены существующего оборудования.

Скачать опросный лист — Очистные сооружения