Учет и утилизация отходов

реагентов и с использованием фильтровальных материалов.

Метод целесообразно использовать при создании замкнутых систем

водоснабжения промышленных предприятий.

Существуют различные варианты конструкций и модификаций аппаратов

тонкослойного отстаивания.

На практике применяются две принципиально отличающиеся конструкции: с

перекрестным движением потока воды и выделенного осадка и с противоточно-

прямоточным. У конструкций блоков с перекрестной схемой существует

некоторый перерасход фильтрующего материала. Блоки в противоточно-

прямоточных схемах лишены данного недостатка. Поэтому могут изготавливаться

практически из любого тонкого и пленчатого материала: листов алюминия,

оцинкованного железа, дюраля, поливинилхлорида, стеклопластика, листового

или пленчатого полиэтилена, лавсановой пленки. Особый интерес представляют

пленочные материалы из-за их невысокой стоимости и небольшой массы, что

облегчает их монтаж [25]. Несмотря на давность разработки данных устройств

и простоту их изготовления и эксплуатации они пока не получили должного

применения и распространения.

За рубежом давно применяется отстойник оригинальной конструкции финской

фирмы «Larox». Данное очистное оборудование имеет высокую

производительность: скорость восходящего потока составляет 5 – 8 м/ч.

Вследствие подачи суспензии в фильтрующий слой мельчайшие частицы

взвешенного вещества, направляющиеся вместе с восходящим потоком, остаются

в этом слое. В итоге слив содержит (20 – 50) · 10-6 твердой фазы.

Конструкция аппарата может быть модифицирована по степени концентрации

осадка. [23]

Значительное распространение в отечественной и мировой практике

получили фильтры с насыпной (зернистой) загрузкой, в качестве которой может

использоваться кварцевый песок, мраморная крошка, антрацит, керамзит, кокс,

древесные или полиэтиленовые опилки и другие материалы. Основным критерием,

характеризующим эффективность данных конструкций, является их грязеемкость,

которая увеличивается при смягчении фильтрующего материала [24, 43].

Таблица 2.

Грязеемкость различных материалов [43]

|Материал |Грязеемкость, кг/м3 |

|Кварцевый песок |1,1 |

|Синтетическое волокно |4,0 – 5,2 |

|Плавающая загрузка |8 – 14 |

|Отходы производства стройматериалов |10,2 – 12,4 |

Значительный интерес представляют фильтрующие материалы, которые не

требуют регенерации и могут быть утилизированы после выгрузки их из

фильтра, например в качестве топлива: антрацит, бурый уголь, коксовая

крошка, торф [25].

В недавнем времени были разработаны фильтры непрерывного действия, в

которых процессы фильтрации и промывки загрузки протекают непрерывно в

разных оптимизированных по форме, конструкции и габаритам аппаратах.

Широкое применение нашли фильтры непрерывного действия с насыпным слоем

фильтрующего материала Дина-Сэнд (Швеция). Использование непрерывности

процесса позволяет в 3 – 4 раза увеличить грязеемкость загрузки, в 1,5 – 3

раза сократить расход сбросных вод, фильтровать сильнозагрязненные и

нефтесодержащие стоки [8].

В ЦНИИЭП инженерного оборудования разработаны типовые проекты установок

глубокой очистки сточных вод посредством фильтров с песчаной загрузкой и

пропускной способностью 10, 17 и 25 тыс. м3/сут [43]. Особый интерес

представляют конструкции каркасно-засыпных фильтров (КЗФ), обеспечивающих

высокую эффективность процесса.

Челябинским ВНИИВОДГЕО разработана конструкция каркасно-засыпных

фильтров с засыпкой из гравия с крупностью зерен 40 – 60 мм и песка, 0,8 –

1,0 мм. Скорость фильтрации – 10 м/ч, продолжительность фильтроцикла – 20 ч

при средней концентрации веществ до 20 мг/л [43].

Фильтры с плавающей загрузкой из вспененного полистирола можно

применять для очистки сточных вод предприятий металлургии, химической и

легкой промышленности. Преимуществами данного способа очистки

экономичность, простота конструкции, долговечность, надежность очистки

[23].

Фильтры с пенополиуретановой загрузкой могут применяться для очистки

стоков от нефтепродуктов и масел в не эмульсионном состоянии. Скорость

фильтрования 10 м/ч, продолжительность фильтроцикла при оптимальном режиме

50 – 60 ч., при форсированном 27 – 36 ч. Грязеемкость при оптимальном

режиме 8,8 – 17,0 кг/м3, при форсированном 6,8 – 9,6. [38]

Напорные сверхскоростные фильтры позволяют получить эффективность

очистки 70 – 80 %. Значительными преимуществами обладают автоматические

напорные сверхскоростные фильтровальные [24, 25, 43].

5.2. Физико-химические методы очистки сточных вод

Физико-химические методы очистки сточных вод пригодны для использования

на предприятиях различных отраслей и могут применяться как самостоятельно,

так и в комплексе с другими способами очистки и переработки сточных вод.

Методы коагуляции и флокуляции могут применяться на предприятиях

химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, легкой промышленности.

Сорбционные методы, с использованием в качестве сорбентов золу, торф,

коксовую мелочь, селигатели, активированные угли различных марок, наиболее

эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их

последующей переработкой и использованием, а очищенные воды пригодны для

оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве одного из перспективных методов выделения из сточных вод

взвешенных веществ могут быть использованы конструкции и методы флотации.

Флотация применима для удаления ПАУ, нефтепродуктов и масел, волокнистых

компонентов. Наиболее широкий диапазон в технологических схемах очистки

сточных вод имеет принцип напорной флотации. Для очистки вод с высокой

концентрацией нерастворенных загрязнителей и содержащих нефть и

нефтепродукты целесообразно внедрение в эксплуатацию импеллерных установок,

которые обеспечивают высокую эффективность очистки.

Очистка стоков методом ионного обмена позволяет извлекать и

утилизировать ценные компоненты сточных вод: цветные металлы, ПАУ,

радиоактивные вещества – очищать сточные воды до ПДК с последующим

использованием вод в замкнутых технологических процессах предприятий [23].

Одним из перспективных направлений очистки сточных вод является

применение мембранных технологий: обратный осмос, ультра- и микрофильтрация

– наиболее универсальные, экономически целесообразный и экологически

безопасные методы обработки сточных вод [43, 42]. Самым производительным из

этих методов является способ ультрафильтрации, пригодный для очистки

сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической,

металлургической, пищевой, пищевой, микробиологической отраслей

промышленности и при гальванопроизводстве. Методы ультра- и микрофильтрации

обладают высокой эффективностью очистки, невысокими энергозатратами,

простотой и компактностью установок, автоматизацией и экологичностью

процесса [42].

Существуют различные типы гиперфильтрационных и ультрафильтрационных

аппаратов, отличающихся способами размещения мембран: с плоскокамерными,

трубчатыми, рулонными или спиральными фильтрующими элементами и с

мембранами из полых волокон малого диаметра.

Таблица 3.

Характеристика некоторых ультрафильтрационных мембран [42]

| Области применения |Характеристика мембран |

| |Диаметр пор,|Удельная |

| |нм |произв-ть, |

| | |л/м2 |

|Жирная вода пищевых предприятий |20 ( 2,5 |33,5 – 57 |

|Маслосодержащие воды автотранспортных |30 ( 5 |66 – 132 |

|предприятий | | |

|Сточные воды масложирной промышленности, |50 |100 – 200 |

|эмульсии нефтепродуктов | | |

|Малоэмульсионные воды металлургических |50 |100 – 600 |

|предприятий, моющие растворители, промывные | | |

|воды автомоек | | |

|Малоэмульсионные воды металлургических |4,3 |— |

|предприятий | | |

|Маслосодержащие стоки автотранспортных и |45 ( 5 |186 - 294 |

|металлургических предприятий | | |

Институтом эколого-технологических проблем на протяжении нескольких лет

проводились исследования и опытные работы по очистке различных

технологических растворов, в том числе гальваностоков и жидких

радиоактивных отходов, с помощью мембранной технологии и сорбентов.

Новизна метода заключается и возможности использования любых твердых

сорбентов и электроосмотического концентратора с замкнутыми рассольными

камерами с отечественными ионообменными мембранами марок МК-40 и МА-40.

Технические характеристики установки с использованием данных мембран:

Производительность, л/ч 100

Коэффициент очистки 50

Коэффициент концентрирования 100

Рабочее напряжение на электроосмотическом концентраторе, В 50

Сила тока на электроосмотическом концентраторе, А 15

В ИЭТП был разработан гранулированный сорбент из отходов

деревопереработки (шлифовальной пыли, опилки, кора и др.) и различных

гидролизных лигнинов, который имеет более низкую стоимость по сравнению с

различными отечественными и зарубежными аналогами (Таблица 4).

Таблица 4.

Характеристика гранулированных сорбентов [37]

|Показатели |Фирма |

| |АООТ |ОАО |Sutcliffe |Chemviron |ИЭТП |

| |«ЭХЗМ» |«Заря» |Carbon |Carbon |(Россия) |

| | | |(Англия) |(Бельгия) | |

|Марка |СТК |АГ-2А |207 С |APS-60 |ГШП |

|Сырье |Торф |Каменный |Кокс |Каменный |Отходы |

| | |уголь | |уголь |деревообраб|

| | | | | |отки |

|Размер |1,0 – 3,0 |1,0 – 3,0 |2,36 – 4,75|3,0 |2,0 – 5,0 |

|гранул, мм | | | | | |

|Прочность |66 |75 |95 |90 |78 |

|на | | | | | |

|истирание, | | | | | |

|% | | | | | |

|Суммарный |0,83 |0,80 |0,70 |0,70 |0,83 |

|объем пор, | | | | | |

|см3/г | | | | | |

|Цена 1 т., |1850 |1445 |3050 |3700 |1144 |

|$ | | | | | |

5.3. Биологическая очистка сточных вод

На современном этапе развития науки и техники биоочистка является

основным и наиболее перспективным методом удаления загрязнений из сточных

вод, т.к. обеспечивает достаточно глубокий распад веществ и основан на

использовании природных процессов и катализаторов.

Среди биологической очистки наибольшее распространение получил аэробный

метод [23], который постоянно продолжает совершенствоваться. Постоянно

разрабатываются новые типы агрегатов, модифицируются существующие

конструкции.

Путем интенсификации процесса биологической очистки путем применения

высоконагружаемых одноступенчатых систем, установок, совмещающих биоочистку

с ионизацией и использования для аэрации чистого кислорода [8, 24].

В стране и за рубежом все более широкое распространение получают

двухступенчатые биологические системы обработки сточных вод, т.к.

обеспечивают более глубокую очистку вод, нежели одноступенчатые [23].

Для очистки сточных вод, содержащих токсичные вещества, можно

использовать аэротенки-смесители [43].

Совсем недавно был разработан метод с использованием биокоагулянта –

раствора трехвалентного железа в культуре Thibascillus Ferrooxidans,

используемого для осаждения тяжелых металлов и фосфора из промышленных

сточных вод. С помощью данной культуры их сточных вод биологических

очистных сооружений возможно растворение металлической стружки. Полученный

биокоагулянт с содержанием трехвалентного железа до 50 г/л использовался

для доочистки производственных сточных вод от тяжелых металлов и фосфора.

При этом количество фосфора уменьшается в 100, хрома в 40, меди в 10 раз и

достигает ПДК. При переработке биокоагулянта можно получить железооксидные

пигментные материалы, используемые в лакокрасочной промышленности [10].

Сложившаяся обстановка на промышленных предприятиях свидетельствует об

исчерпании возможности традиционных экстенсивных способов развития очистных

сооружений. В настоящее время необходим качественно новый подход к развитию

и обновлению технологий очистки сточных вод и переработки осадков [10].

5.4. Термическая обработка осадков сточных вод

Проблема утилизации промышленных сточных вод сводится далеко не только

к методам их очистки. Необходим и поиск совершенных технологий переработки

осадков жидких отходов, обеспечивающих природоохранные и ресурсосберегающие

требования.

До недавнего времени задачу обезвреживания осадка и избыточного

активного ила в основном решали сооружения иловых картов, что вызывало

вторичное загрязнения окружающей природной среды. Важной проблемой было и

остается до сих пор присутствие в осадках неутилизируемых компонентов:

концентрированных нелетучих веществ, токсичных веществ, тяжелых металлов.

Анализ мирового опыта показывает, что в создавшихся условиях наиболее

приемлемым методом остается депонирование осадков непосредственно на иловых

картах (терм).

Объем накопленных осадков можно сокращать за счет повышения их

влагоотдачи и вследствие деструкции органической компоненты.

Для высокой эффективности технологического процесса целесообразно

создавать полную герметизацию с помощью оболочки-покрытия из полимерного

материала с откачиванием из-под него образующихся испарений и газов.

Эластичное покрытие легко адаптируемо к реальной конфигурации существующих

карт, таким образом, создает замкнутое технологическое пространство, в

котором отходы можно подвергнуть обработке без контакта с окружающей средой

[7].

Наиболее перспективным методом обезвреживания таких отходов следует

считать термический метод, гарантирующий наиболее полную деструкцию с

образованием газовой фазы.

В результате термографических исследований осадков, накопленных на

иловых картах БОС г. Стерлитамак, исследователям удалось выяснить, что в

интервале температур 125 – 195 єС происходит переход в газообразное

состояние механически связанной воды в осадке. Наблюдалось уменьшение массы

образца, происходящее с поглощением тепла.

В дальнейшем, при увеличении температуры до 300 – 415 єС, происходило

уменьшение массы осадка, вызванное выгоранием органики. В этом интервале

температур протекали экзотермические процессы.

Дальнейший нагрев осадка происходил с выделением тепла при практически

постоянном уменьшении массы образца в интервале 800 – 900 єС.

Далее осадок не претерпевал заметных изменений массы.

Аналогичные термографические исследования проводились и для влажного

осадка, отобранного непосредственно на иловых картах. Основная потеря массы

навески образца происходила за счет удаления влаги из осадка (75 – 175 єС),

при максимуме потери массы при 120 єС. При 300 – 415 єС практически не

наблюдалась деструкция органики (в отличие от того же интервала при

обработки сухого остатка), а при 800 єС и выше масса навески перестала

изменяться и прекратились превращения. Зольность осадка составила 9,9 % (на

рабочую массу) или 55 % (на сухую массу). [6]

Учитывая размеры иловых карт и массу накопленных в них осадков,

практически невозможно полностью переработать осадок в полном объеме.

Однако есть возможность в различных участках карты наладить

высокотемпературную обработку отходов, стремясь не достигать температур

газовой фазы, опасных для гермопокрытия карты.

Технологически выгодно, организуя процесс термической деструкции

отходов, проводить очистку отходящих газов и по возможности использовать

их в качестве тепла для энергоносителей [6].

Остающуюся золу целесообразно использовать в качестве сырья для

производства стройматериалов [7].

На территории России в нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих

предприятий накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. Из-за

отсутствия эффективной технологии их утилизации возникла реальная угроза

загрязнения почв, подземных вод, рек и морей.

Химический состав нефтешламов предельно сложен и включает нефть,

нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны, ионы металлов, механические примеси

и радиоактивные элементы. Нефтешламы состоят из трех ярко выраженных

фракций: водной, нефтяной и твердой [38].

Обычно для переработки нефтешламов используются биотехнологии,

химиотехнологии, акустические, термические, чисто огневые и комбинированные

технологии с низкой производительностью и высокими материальными,

энергетическими и финансовыми затратами, непозволяющими осуществить полную

переработку и утилизацию нефтешламов и не обеспечивающими экологическую

безопасность.

Суть электроогневой технологии сжигания состоит во взаимодействии

электрическое поле с радикалами любых углеводородов на атомарно-

молекулярном уровне и одновременно воздействии на любые углеводородные

цепочки, в частности на бенз(а)пирен, таким образом, что они расщепляются

на водород, сгораемый в пламени, и углерод, который быстро доокисляется в

электрическом поле до безвредного углекислого газа.

Вначале необходимо откачать и переработать в полезные товарные продукты

большую часть сырой нефти, отстоявшейся на поверхности нефтяных амбаров.

Причем термическую ректификацию этой нефти целесообразно производить прямо

в нефтяном амбаре с нефтешламами или непосредственно около него. Далее

необходима обработка в центрифугах последующие слои нефтешламов,

относительно маловязкие водонефтяные легкие эмульсии, превращая их в

эффективное топливо для теплоэнергетики.

В процессе теплового разжижения густых, вязких и твердых фракций

нефтешламов необходимо перекачки их из амбаров и расфасовки в

энергетические капсулы и брикеты из наиболее твердых смолистых и

энергоемких фракций для последующего использования в качестве топлива.

Процесс горения позволяет использовать в качестве топлива любые горючие

отходы. В результате применения данной технологии можно утилизировать

отходы, мусор и нефтешламы. Преимущества разработанной на основе этой

технологии установки:

- экономичность в эксплуатации (расход топлива и электроэнергии снижен

в несколько раз);

- низкая себестоимость производства;

- высокая степень очистки отходящих газов.

При сжигании нефтепродуктов, включая нефтешламы, резко снижается

количество всех токсичных компонентов в отходящих газах на 70 — 80 %

первоначальной их концентрации. В пламени исчезают практически все

токсичные компоненты СО, СН, NОх, ПАУ, в том числе бенз(а)пирен. При

послойном сжигании остатков различных нефтешламов можно регулировать

параметры активизирующего горение электрического поля (напряженность,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7