Очистное оборудование

Скачать каталог в электронном виде:

Каталог

Для просмотра документов в формате PDF. Вам необходимо скачать и установить программу Adobe Reader

Очистка стоков, загрязненных солями тяжелых металлов

Удаление из сливов солей тяжелых металлов – одна из важнейших и сложнейших проблем, встречающихся при эксплуатации очистных сооружений. Стоки с такими примесями являются в основном промышленными и поступают от производств, связанных с электрохимической или химической обработкой металлов.

Загрязнения в виде солей, образованных тяжелыми металлами, относятся к особо опасным и наиболее вредным для природы. Их воздействие на человека выражается в расстройствах и серьезных заболеваниях печени, сердца, кровеносных сосудов, нервной системы. Некоторые из примесей обладают мутагенным воздействием с непредсказуемыми последствиями для людей.

Важность проблемы подчеркивается имеющейся отечественной статистикой, в соответствии с которой только заводы, связанные с цветной металлургией, сбрасывают ежегодно со стоками до 3,3 тыс.т цинка, до 2,4 тыс.т никеля, до 0,5 тыс.т меди, до 0,5 тыс.т хрома, до 0,15 тыс.т олова, до 0,14 тыс.т кадмия.

Такое количество тяжелых металлов, если не удалять их из стоков на очистных сооружениях, способно за считанные годы превратить нашу страну в особо опасный полигон для проживания людей.

Важность очистки сливов от солей опасных металлов заключается не только в приведении их к нормам, не опасным для людей и природы. Актуальным является и вопрос извлечения таких полезных примесей на очистных сооружениях и направление их в производство на повторное использование. Данный подход позволяет сделать систему очистки менее затратной, что в итоге отражается на себестоимости выпускаемой предприятиями основной продукции.

Очистка сливов от солей тяжелых металлов

Сегодня для очистки стоков от солей, образованных тяжелыми металлами, чаще используются физико-химические и биологические методы. Все они основаны на применении специального оборудования, материалов, химикатов; последние не только дорогие, но и опасные для человека, поэтому процессы требуют полной автоматизации.

Чаще всего на очистных сооружениях для очистки сливов от указанных примесей используются реагентный, ионообменный, электрохимический и термический методы. Некоторые из них относятся к деструктивным и позволяют только очищать стоки; есть среди них регенеративные, которые в ходе очистки позволяют извлекать ценные металлы для дальнейшего использования.

Реагентный метод

Данный метод сегодня из самых используемых на очистных сооружениях для обработки стоков, содержащих примеси тяжелых металлов. Состоит из нескольких этапов, включающих процесс нейтрализации загрязнений, их окисление и восстановление, осаждение образуемых взвесей и обезвоживание получаемого на выходе осадка.

Метод позволяет наиболее полно освобождать стоки от тяжелых металлов путем перевода их в гидроксильные соединения, которые в дальнейшем легко удаляются из раствора осаждением и фильтрацией.

Практически это производится вводом в сливы специальных реагентов: окиси кальция (СаО); гидроксида кальция (Са(ОН)2); едкого натрия (NаОН); карбоната натрия (Nа2СО3). После прохождения соответствующих химических реакций вода с образовавшимися в ней взвесями направляется в отстойники и на фильтры.

Количество химикатов, которые вводятся в стоки, определяется видом металла, который необходимо нейтрализовать. Примерный их расход показан в таблице.

Ион Реагент и его расход на 1г иона металла (в гр.)
Са(ОН)2 СаО 2СО3 NаОН
Al3+ 4,11 3,11 4,89 4,45
Cd2+ 0,66 0,50 0,94 0,71
Cu2+ 1,16 0,88 1,67 1,26
Cr3+ 1,13 1,61 3,06 2,31
Ni2+ 1,26 0,95 1,81 1,36
Fe2+ 1,32 1,00 1,90 1,43
Fe3+ 1,99 1,51 2,85 2,15
Pb2+ 0,36 0,27 0,51 0,39
Zn2+ 1,13 0,86 1,62 1,22

Данные таблицы не учитывают кислотность растворов, поэтому меньше реально расходуемых значений

Ионообменный метод

В данном методе используется способность материалов, обладающих ионообменными свойствами (ионитов), забирать из стоков ионы металлов, отдавая взамен эквивалентное количество своих ионов. Практически на очистных сооружениях используются иониты, представляющие 0,2…2-миллиметровые гранулы, изготовленные из ионообменных синтетических смол.

Иониты нерастворимы в воде и имеют подвижный ион (анион или катион), расположенный на поверхности частицы. Среди них различают слабо- и сильнокислотные катиониты (несут ионы Na+- или Н+-), слабо- и сильноосновные аниониты (несут ион ОН- или представлены в солевой форме). Имеются также и иониты, обладающие смешанным действием.

Очистка сливов от тяжелых опасных металлов на очистных сооружениях производится пропусканием их через слой ионитов. Последние, после истощения своей обменной рабочей емкости, могут регенерироваться, что делается пропусканием через них специальных насыщенных растворов. Восстановление материала производится в современном оборудовании автоматически, по заданному режиму, который длится до 2 часов.

Схемы установок, в которых реализуется ионообменный процесс, имеют разную конструкцию, что зависит от вида примесей в воде и их концентрации. К примеру, для обессоливания (умягчения) воды могут использоваться натрий-катионитовый и водород-катионитовый методы. Первый позволяет выполнять качественную подготовку воды с цветностью до 30 градусов и содержанием примесей до 8 мг/л; второй – более «серьезный» и может обрабатывать воду с любым уровнем загрязнений.

Электродиализ

Суть данного метода, используемого на очистных сооружениях при обработке стоков с примесями тяжелых, опасных металлов, заключается в переносе ионов под действием электрического поля через специальные ионитовые электрохимически активные мембраны.

Достоинства метода в возможности:

  • удалять тяжелые металлы из стоков с малой концентрацией примесей; при этом вода, потерявшая соли, может использоваться в оборотном водоснабжении;
  • перерабатывать сливы со значительными объемами примесей, регенерируя при этом ценные материалы, которые затем могут использоваться повторно в производстве.

Электродиализ производится в специальных аппаратах (электродиализаторах) камерного типа, в которых используется параллельная схема размещения плоских мембран. Причем последние установлены с чередованием катионитовых и анионитовых их типов. Такая особенность позволяет получать в результате опресненную и сильно засоленную воду, которые выводятся наружу отдельно.

Внутренний электролиз

Для выведения из сливов тяжелых металлов в методе используется гальванический элемент, составленный из двух электродов, соединенных муфтой или внешним проводником.

При погружении гальванического элемента в раствор между электродами возникает определенная разность потенциалов. При этом на катоде происходит восстановление (выведение) металла из стоков, анод же отдает свои частицы в воду, компенсируя забираемые катодом.

Электрохимический метод

Это метод, известный большинству как электролиз, широко применяется на очистных сооружениях для очистки сливов, содержащих примеси солей, образованных тяжелыми металлами. Наиболее эффективен он при больших концентрациях загрязнений.

Процесс электролиза может проходить в разных режимах: постоянная плотность тока или постоянная плотность потенциала. Первый более избирательный и не рекомендуется при очистке сливов, в которых находятся ионы разных металлов. Второй универсальнее и не обладает ограничениями, присущими предыдущему.

Заключение

Проблема утилизации сливов, содержащих в примесях тяжелые металлы – одна из самых актуальных среди стоящих перед специалистами отрасли. Сегодня не существует какого-то одного, полностью универсального метода, позволяющего с минимальными затратами проводить данный процесс. Существующие методы многообразны, различны по физическим и химическим принципам, имеют достоинства и недостатки.

Наиболее универсальным и приемлемым по затратам является реагентный метод. Но и он требует для своей реализации дорогих химреагентов. Недостатком методов, в которых используется электроэнергия, заключается в значительном расходе последней, что и определяет их большую затратность.