Методы очистки сточных вод промышленных предприятий. Часть 1

Методов очистки сточных вод промышленных предприятий от различных загрязнений придумано много. Они постоянно усовершенствуются, чтобы соответствовать ужесточающимся требованиям к уменьшению сбросов вредных веществ в окружающую среду.

В этой статье описаны распространенные способы и технологии, применяемые на предприятиях. 

Автор: Родион Магомедов
Время прочтения: 10 мин.

Часть 1. Методы механической очистки

Сточные воды промышленных предприятий

Подбор технологии и методов очистка стоков промышленных предприятий – сложная задача и вызов для производителей очистных сооружений и инжиниринговых компаний. Главная сложность заключается в том, что разные предприятия генерируют разные стоки как по составу, так и по количеству, и каждый раз технологию очистки нужно подбирать исходя из конкретных показателей загрязнений и производительности.

Таблица 1: Примерный объем сточных вод на одну тонну готовой продукции, генерируемых некоторыми отраслями промышленности (международные данные)

Сточные воды промышленных предприятий условно делят на три больших класса в зависимости от характера примесей, которые генерируют определенные отрасли промышленности.

Таблица 2: Характер загрязнений для разных видов промышленности

Однако, в случае, если завод только планируется строить и точных анализов стока просто не существует, можно ориентироваться на более точные данные, на основе похожих производств. Это поможет более точно оценить и подобрать технологию для строительства очистных сооружений для строящегося промышленного предприятия.

Таблица 3: Примерная оценка загрязнений, генерируемых разными видами промышленности.

Условные обозначения: СФ – Сульфаты, ММКН – метилмеркаптан, Х – Хлориды, ДМСФ – диметилсульфид, НП – нефтепродукты, Фдг – формальдегид, Ф – фенолы, Кр – Красители, Мн – метанол

Методы очистки промышленных стоков и оборудование

Когда известен характер загрязнений, следующий вопрос – выбор технологии. В разных странах существуют разные подходы к строительству очистных сооружения для промышленности. Даже в Российской Федерации существует большой выбор разных методов очистки.

Однако, несмотря на разные виды промышленных стоков, все эти методы можно разделить на несколько больших классов очистки:

• Механический
• Химический
• Физико-химический
• Биологический

В качестве специальных методов (либо как дополнительная стадия для утилизации отходов) могут использоваться:

• Выпаривание
• Сжигание
• Закачка в глубинные горизонты

Если углубляться в эти классы, то можно выделить набор конкретных методов, подходящих для разных видов загрязнений

Основные методы обезвреживания промышленных стоков

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные методы очистки промышленных сточных вод.

Метод механической очистки.

Назначение метода - удаление из воды примесей минерального или органического происхождения размером более 0,1мм.

Часто механическая очистка используется как предварительный этап очистки, но подобное оборудование также может применяться и для глубокой доочистки. Перечислим основные виды оборудования, которое используют в строительстве очистных сооружений для очистки промышленных стоков, а также их назначение и особенности.

Процеживание на решетках и барабанных ситах.

Довольно простой и понятный метод, используется, как правило, чтобы подготовить сток к последующей очистке.

Существует большое разнообразие разнообразных сеток, решеток, сит, но все они используются похожие принципы, либо комбинируют их. Два основных элемента, которые используются чаще всего это:

• Грабельные решетки – удаляют крупные примеси от 5 и более мм, а также плавающие загрязнения. Их главное назначение – предотвратить попадание крупного мусора в трубы и каналы и избежать поломки движущихся частей последующего оборудования. Чаще всего используются автоматические решетки с электроприводом, но для удешевления очистных сооружений, могут использоваться решетки с ручным удалением крупного мусора.
• Барабанные сита – удаляют мелку взвесь в автоматическом режиме.

Осаждение или гравитационное разделение.

Применяется в основном для выделения песка и минеральных частиц размеров 0,2-0,25 мм. Чаще всего используются песколовки, которые имеют разные форму и несколько вариантов конструкцию либо отстойники.

Важно понимать, что скорость осаждения сильно зависит от размеров частиц, поэтому данным методом можно выделить только относительно крупные частицы. А для ускорения времени осаждения могут использоваться специальные компоненты: коагулянты и флокулянты (см. дальше, в разделе физико-химических методов)

Таблица 4: зависимость времени осаждения от размера частиц в слое воды высотой 1 метр.

Примечание: существуют и другие научные данные по времени осаждения, см. статью "Очистка воды коагуляцией и фильтрацией"

Песколовки.

Существуют большое количество видов песколовок, но в основе, как правило, лежит принцип осаждения песка и его отвод шнеком или сброс вручную.

Схема осаждения и отвода песка в тагненциальной песколовке

Принцип работы: сток с песком подается под напором. Внурти песколовки поток движется по спирали и песок остается внизу, а вода отводится вверх и уходит на дальнейшие этапы очистки.

Отстойники.

Наиболее надежный и распространенный способ отстаивания взвесей. По виду отстойники делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные. Но наиболее совершенными являются отстойники с тонкослойными модуляим. Их преимущество – устойчивость работы и отсутствие колебаний.

Таблица 5: эффективность очистки сточных вод на тонкослойных (ламельных) отстойниках марки СТОВ.

Специальные методы гравитационного разделения.

Нефтеловушки.

На нефтеперерабатывающих предприятиях используются специальные нефтеловушки для очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Эти установки используются при концентрациях нефтепродуктов в сточных водах более 100 мг/л. При этом на поверхности зеркала воды образуется устойчивая нефтянная пленка, которая удаляется скребковым механизмом или скиммером

Однако нефтеловушки – не единственный способ очистки нефтесодержащих вод. Ниже сравнение эффективности нескольких методов:

Итого, преимущества и недостатки нефтеловушек:

• Достоинства: простая конструкция, легкая эксплуатация, возможность очищать сильно загрязненные нефтепродуктами стоки, степень очистки 98%.
• Недостатки: не удаляет эмульгированные примеси (т.е. нефтепродукты находящиеся в воде в виде эмульсии).

Жироуловители.

Еще одним видом оборудования, используемого на промышленных предприятиях, являются жироловки. Их конструкция, как правило, представляет собой горизонтальную емкость, в которой жир задерживается и отводится по щелевым трубам.

Жироловки особенно актуальны для пищевых производств, где может генерироваться большое количество жиров.

Таблица 6: примерный состав сточных вод некоторых пищевых производств (данные по российской промышленности).

Центробежное разделение.

Для осветления сточных вод можно применять также циклоны. Они хорошо подходят для многих промышленных секторов.

Однако этот метод используется реже, по сравнению с фильтрами и отстойниками, поскольку центробежное разделение является энергоемким способом. Но этот способ более эффективен, так как центробежные силы в сотни раз превышают гравитационные (силу тяжести). К тому же, как правило, подобные установки имеют небольшие размеры, поэтому и используются для строительства очистных сооружений в промышленности.

Основные виды центробежного разделения

Где используются гидроциклоны.

Где используются центрифуги и сепараторы:

• Центрифуги – для отделение ценных мелкодисперсных примесей из промышленных стоков, а также в тех случаях, когда нельзя использовать реагенты.
• Сепараторы - могут применятся для очистки сточных вод в медицинской промышленности или, например, на мясокомбинатов, для отделения каныги. Как правило, эффективность можно повысить при помощи коагулянта.

Фильтрование.

Фильтрование – процесс отделения примесей с использованием пористых перегородок или слоя зернистого материала.

Фильтры с зернистой загрузкой.

Фильтры - распространенный элемент очистных сооружений промышленных предприятий. Существует довольно большое разнообразие моделей фильтров и типов засыпки.

Наиболее практичные – механические фильтры с засыпкой таких материалов, как кварцевый песок, керамзит, дробленый антрацит и другие недорогие материала. Процесс фильтрации происходит за счет улавливания частиц примесей между частицами засыпки.

Когда фильтр забивается – он промывается обратным током воды под напором. Чаще всего вода в механические фильтра также подается под напором, для ускорения процесса фильтрации.

Как правило, фильтры используются для глубокой очистки или доочистки.

Мембранные технологии.

Мембраны - один из видов фильтрации. Различают обратный осмос, микро, ультра и нанофильтрацию. Данные фильтры используются на финальных этапах очистки для удаления мельчайших примесей, в том числе и растворенных.

Сравнение мембранных технологий с более грубыми песчаными фильтрами

Важно: при использовании обратного осмоса вода делится на пермиат (чистая вода) и концентрат, который нужно утилизировать и для многих промышленных предприятий это серьезная задача.

Конец первой части.

Во второй части рассмотрим химические методы очистки. Перейти ко второй части >>>