Экспериментальные исследования по сорбционной доочистке сточных вод гальванопокрытий

23.11.2018

Сточные воды гальванопокрытий образуются от периодического сброса отработанных электролитов из технологических ванн, промывки деталей после процессов травления, обезжиривания, хромирования, цинкования, никелирования, меднения и так далее. Кроме ионов тяжелых металлов и повышенного общего солесодержания, сточные воды содержат различные органические загрязнения: ПАВ, глицерин, формалин, спирты, органические кислоты, органические растворители (толуол, ксилол), масла и другие.

Отведение сточных вод с производства гальванопокрытий в канализационные сети городов приводит к нарушению процессов биологической очистки и накоплению ионов металлов в органических осадках, создавая проблему их утилизации и складирования.

Соли тяжелых и цветных металлов являются в России одним из основных загрязнителей водных сред, наиболее активно разрушающих здоровье и генофонд нации.

В результате многолетних исследований и практики разработаны и используются схемы канализации и очистки сточных вод гальванического производства, предусматривающее раздельное отведение и обработку локальных потоков по содержащимся в них компонентам и по концентрациям загрязняющих примесей.

Для очистки этих потоков до настоящего времени наиболее широко применяются технологические установки, основанные на реагентных методах. Образующиеся осадки обезвоживаются и вывозятся на захоронение либо утилизацию. Такие технологии, обладая надежностью, имеют ряд недостатков, основными из которых являются: вторичное загрязнение воды – повышение солесодержания, что препятствует ее повторному использованию, а также невозможность достижения остаточных концентраций ионов металлов, удовлетворяющих современным требованиям к качеству очищенных сточных вод при сбросе в горколлектор. В большинстве случаев для обеспечения этих требований необходима их доочистка.

Основными направлениями работ по решению проблем очистки являются:

  • совершенствование технологических процессов очистки сточных вод;
  • интенсификация работы действующих очистных сооружений;
  • переход промышленности на малоотходные и безотходные технологические процессы.

Сорбция является одним из универсальных способов глубокой очистки от растворенных органических веществ, а также от ионов тяжелых металлов.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: активированные угли, золу, коксовую мелочь, силикагели, алюмогели, активные глины и земли (табл. 1). Последние составляют большой класс природных сорбентов, которые обладают значительной поглотительной способностью без всякой дополнительной обработки, что является их преимуществом перед искусственными сорбентами.

Наиболее важными показателями сорбентов являются пористость, структура пор, химический состав. По структуре пористой поверхности сорбенты разделяются на мелкопористые, крупнопористые и смешанные. Величина сорбционного потенциала выше у мелкопористых сорбентов, однако, они не всегда оказываются доступными для поглощения загрязнений сточных вод. Активированные угли, как правило, являются доступными для поглощения молекулярно-растворенных веществ. Природные сорбенты (туфы, диатомиты) способны поглощать группы молекул.

Положительные качества сорбции - это высокая эффективность метода, возможность регенерация сорбентов и автоматизации процесса.

В экспериментальных исследованиях были использованы следующие сорбенты: активированный уголь АГ-ОВ, порошкообразные активированные угли УАФ и ОУ-В (ОАО «Сорбент» г. Пермь), ОДМ-2Ф гранулированный и порошкообразный (ЗАО «Алсис» г. Екатеринбург», алюмосиликатный сорбент «Глинт» (ЗАО «Квант-Минерал» г. Санкт-Петербург)

Активированный алюмосиликатный сорбент «Глинт» - предназначен для очистки природных и сточных вод от цветности, мутности, железа, марганца, органических веществ, ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенолов, красителей, хлорорганических и других загрязнений. Глинт – адсорбент длительного использования, срок службы 7-10 лет, годовые потери на износ фильтрующего материала – 10-15%. Адсорбент получен из смеси глинистых материалов, активирован добавками магнийсодержащих соединений. Регенерационный раствор – 4%-ный раствор Na2CO3`

Сорбент ОДМ-2Ф – алюмосиликатный сорбент, гранулированный фильтрующий материал, изготовленный из природного сырья, с содержанием основных компонентов: SiO2 до 84%; Аl2О3, МgО, СаО – 8%. Применяется для очистки природных и сточных вод для снижения мутности, цветности, очистки от металлов и их оксидов (в том числе железа), доочистки от нефтепродуктов. Регенерация сорбента осуществляется путем обратной промывки водой. Для отмывки фильтрующей загрузки от специфических загрязняющих веществ (тяжелых металлов, нефтепродуктов и так далее) допускается использование химических реагентов.

Сорбент АГ-ОВ ТУ 6-17-339-92 – гранулированный активный уголь, изготовлен методом экструзии из тонкодисперсной пыли смеси каменных углей и связующего с последующей обработкой в среде водяного пара при температуре 800-9500С. Применяется для очистки природных и производственных сточных вод. Активные угли – пористые углеродные тела, развивающие при контакте с газообразной или жидкой фазой значительную площадь поверхности для протекания сорбционных процессов. Имеет повышенную величину механических характеристик, что увеличивает срок эксплуатации сорбента и позволяет использовать его со стационарным, движущимся и псевдосжиженным слоем сорбента.

Порошкообразные активные угли – применяют для тонкой очистки технологических растворов в различных областях промышленности, очистки производственных сточных вод. Основной размер частиц – менее 0,1 мм. Обладают повышенными адсорбционными свойствами благодаря развитой поверхности, механической прочностью.

Уголь активный осветляющий ОУ-В ГОСТ 4453, получают из древесного угля-сырца с последующим размолом.

Уголь активный УАФ ТУ 6-16-2409-80, получают путем размола активированного каменноугольного полукокса и отсевов от гранулированных и дробленных активных углей.

Технологические параметры очистки сточных вод через сорбционную колонну рассчитаны в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84, СНиП 2.04.03-85.

Допустимые остаточные концентрации ионов тяжелых металлов при сбросе сточных вод в горколлектор составляют, мг/л: по меди – 0,003, по никелю – 0,02, по цинку – 0,022.

Проведенные исследования показали, что доочистка производственных сточных вод сорбентами эффективна (рис. 1). Эффект очистки от ионов меди, никеля и цинка при использовании сорбента «Глинт» достигает 95 – 100%, при применении сорбента АГ-ОВ достигает 65,6 – 100%, при использовании сорбента ОДМ-2Ф составляет 46 – 100% (см. табл. 2).

Доочистка сточных вод сорбентами АГ-ОВ ОДМ-2Ф.jpg
Рис. 1. Доочистка сточных вод сорбентами АГ-ОВ, ОДМ-2Ф

Наиболее эффективен для очистки от всех, присутствующих в сточных водах ионов тяжелых металлов, алюмосиликатный сорбент «Глинт». Значительным недостатком «Глинта» является достижение величины рН фильтрата более 12. Предварительная промывка фильтрующего слоя водой в течение 2 часов позволила снизить рН фильтрата до 10 без снижения эффективности очистки от тяжелых металлов.

Фильтрат после активированного угля АГ-ОВ имеет рН=9-9,5; после использования сорбента ОДМ-2Ф рН не изменяется.

Таблица 1

Эффективность очистки сточных вод сорбентами


Эффект очистки, %
Cu Ni Zn
Глинт 95,5 100 100
АГ-ОВ 65,6-67,1 80,7-94,7 83,2-100
ОДМ-2Ф 45,8-79,3 75-84,3 84,7-100

Для интенсификации процесса очистки сточных вод, повышения эффекта очистки были выполнены экспериментальные работы по доочистке сточных вод сорбентами АГ-ОВ, ОДМ-2Ф с предварительным углеванием порошкообразными углями (см. рис. 2). Расчет доза порошкообразного угля выполнен в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-84.

Доочистка сточных вод сорбентами с предварительным углеванием.jpg
Рис. 2. Доочистка сточных вод сорбентами с предварительным углеванием

Анализ таблицы 8 показывает, что предварительное углевание повышает эффект очистки незначительно.

Таблица 2

Эффективность очистки сточных вод сорбентами с предварительным углеванием


Эффект очистки, %
Cu Ni Zn
УАФ…АГ-ОВ 79,43 89,42 86,94
ОУ-В…АГ-ОВ 79,43 89,42 88,81
УАФ…ОДМ-2Ф 67,14 86,24 80,22
ОУ-В…ОДМ-2Ф 25,14 86,24 81,72

Для оценки сорбентов, которые были опробованы при проведении экспериментальных работ, была определена относительная емкость сорбентов по ионам Cu и Ni.

Таким образом, относительная емкость сорбентов ОДМ-2Ф и АГ-ОВ практически одинакова, относительная емкость сорбента «Глинт» в 10 раз выше емкости сорбентов ОДМ-2Ф и АГ-ОВ.

Таблица 3

Результаты расчета относительной ионной емкости сорбентов


Относительная ионная емкость сорбента, мкГ/Г

ОДМ-2Ф Глинт АГ-ОВ
Ni 0.22734 2.98 0.22773
Cu 0.05289 0.608 0.053556

Экспериментальные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Для обеспечения снижения концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах до норм допустимого сброса (либо качества технической воды) необходимо производственные сточные воды дочищать на сорбентах.

2. Технологическая схема узла доочистки производственных сточных вод сорбентами должна включать следующие основных элементы:

  • Узел напорных фильтров;
  • Узел сбора и очистки промывных вод (промывные воды направляются в голову очистных сооружений);
  • Узел промывки (или регенерации) напорных фильтров.

Н.А. Фрейман

Главный инженер Департамента систем водоочистки АО «Сорбент»













Я даю свое согласие на обработку персональных данных и cookies в соответствии с политикой конфиденциальности