ИТС 8-2015 Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях

     2.3.2 Физико-химические методы

Для удаления из сточных вод коллоидных и растворенных загрязнений, исходя из свойств удаляемых веществ, характеристик обрабатываемых сточных вод, технико-экономических соображений, а также местных условий, большинство предприятий применяют физико-химические методы.

Физико-химические методы подразделяют на регенеративные и деструктивные.

Регенеративные методы основаны на применении химических, физических и физико-химических процессов, в которых удаляемое вещество извлекается из воды без изменения структуры, свойств и химического состава с целью дальнейшего использования. К ним относят коагулирование, флокулирование с отстаиванием и флотацией, редко - с фильтрованием, а также ионообменное извлечение и концентрирование, мембранные методы извлечения и концентрирования, адсорбцию, экстракцию, отгонку, отдувку с поглощением (дегазацию), отгонку с паром (эвапорацию), ректификацию, кристаллизацию и др.

Деструктивные методы базируются на химических и физико-химических процессах, в результате которых удаляемые вещества претерпевают изменения, превращаясь в другие соединения или вещества, часто переходящие в иное фазовое состояние. К ним относят нейтрализацию кислот и оснований; химическое осаждение загрязняющих воду веществ в виде труднорастворимых соединений; электрохимическое и гальванохимическое осаждение; химическое окисление; электрохимическое окисление; жидкофазное окисление; сжигание; химическое восстановление; электрохимическое и гальванохимическое восстановление.

2.3.2.1 Регенеративные методы очистки сточных вод

2.3.2.1.1 Адсорбция

Для глубокой очистки и доочистки сточных вод от неполярных и полярных, мало-диссоциированных органических соединений (алифатических, ароматических, алициклических углеводородов, их галогенпроизводных и нитропроизводных, синтетических красителей, СПАВ, фенолов, аминов, пестицидов, высших жирных и ароматических кислот) при исходных концентрациях извлекаемых веществ <15 мг/л многие предприятия применяют адсорбцию. На ряде предприятий адсорбция применяется при наличии в сточных водах механических примесей с концентрациями более 5 мг/л, что приводит к резкому сокращению сорбционной ёмкости адсорбционных фильтров вследствие сорбции механических загрязнений. Это значительно сокращает срок эксплуатации сорбционной загрузки.

Адсорбция, выполняемая на конечных стадиях очистки, обеспечивает высокое качество очищенной воды, соответствующее требованиям выпуска её в водоёмы рыбохозяйственного назначения.

2.3.2.1.2 Ионный обмен

Для очистки сточных вод от ионов металлов (в том числе тяжёлых), анионов минеральных и органических кислот с их концентрированием и утилизацией или обезвреживанием деструктивными методами, а также для умягчения и обессоливания воды при исходном солесодержании менее 3000 мг/л на ряде предприятий применяют технологии ионного обмена.

2.3.2.1.3 Дегазация

Для удаления из сточных вод растворенных кислых (СО, HS, SO, SO, NO) и щелочных (NH, СН, NH) газов ряд предприятий (преимущественно химической промышленности) применяют дегазацию (отдувку воздухом, инертными газами или паром) с использованием реагентов (химический метод) или с нагреванием и вакуумированием (физико-химический метод) и продувкой воздухом в барботажных или насадочных аппаратах. При низких концентрациях газов в воде, нецелесообразности или невозможности их утилизации, а также при условии, что продукты обработки реагентами не препятствуют дальнейшей очистке или использованию сточных вод, отдельные предприятия применяют химические методы дегазации.

2.3.2.1.4 Мембранные методы

На многих предприятиях для очистки сточных вод применяют мембранные методы, к которым относятся ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос.

Ультрафильтрацию применяют для удаления из воды взвешенных веществ, органических веществ, коллоидных частиц нефтепродуктов, а также снижения мутности, окисляемости и т.д. При этом применяют аппараты с мембранами с внутренней поверхностью фильтрования. Установки ультрафильтрации могут быть собраны на основе трубчатых синтетических, керамических элементов, рулонных элементов или полых волокон. На отдельных предприятиях ультрафильтрацию применяют в биологических процессах очистки сточных вод, при этом используют блоки мембран, погруженных в объем аэрированной воды.

На отдельных предприятиях для очистки предварительно отфильтрованных сточных вод (обычно с микрофильтрацией) применяют нанофильтрацию, обеспечивающую удаление из воды многозарядных ионов и молекул размером 0,01-0,001, молекул органических веществ массой более 200 а. е. м. и вирусов. Селективность при очистке воды от тяжёлых металлов и солей жёсткости составляет 98%-99%, при удалении однозарядных ионов порядка 50%.

Обратный осмос отдельные предприятия применяют при обессоливании для выделения и концентрирования ионов минеральных солей (в том числе ионов тяжёлых металлов) и низкомолекулярных органических веществ при исходных концентрациях от 2-5 до 20-35 г/л. Установки обратного осмоса обеспечивают возможность очистки воды одновременно от растворимых неорганических (ионных) и органических загрязняющих примесей, высокомолекулярных соединений, взвешенных веществ, вирусов, бактерий и других вредных примесей.

Мембранные технологии могут обеспечивать наивысшую степень очистки воды, удаляя из неё не только привнесённые загрязнения, но и растворённые вещества, приближая качество воды к дистилляту.

2.3.2.1.5 Электродиализ

Для обессоливания, а также для выделения из сточных вод кислот, щелочей и других ионизированных веществ при переработке и регенерации отработанных технологических растворов с целью их утилизации несколько предприятий применяют электродиализ при исходном солесодержании 2500-15000 мг/л.

2.3.2.1.6 Отгонка с паром (эвапорация)

На отдельных предприятиях при небольших сбросах концентрированных сточных вод, содержащих фенолы, амины, анилин и его производные, а также аммиак, несколько предприятий (преимущественно химической промышленности) применяют эвапорацию, основанную на отгонке летучих веществ с водяным паром с последующей их конденсацией или поглощением специальными поглотителями и утилизацией концентрированных растворов. Область применения метода - вещества, образующие с водяным паром смеси, кипящие при температуре ниже 100°С. Наряде предприятий эффективность метода достигает 85%-95% в зависимости от исходной концентрации удаляемых веществ.

2.3.2.1.7 Ректификация

При небольших сбросах концентрированных сточных вод, содержащих органические вещества и растворенные органические жидкости, отдельные предприятия, преимущественно химической промышленности, применяют ректификацию (азеотропную или в присутствии перегретого водяного пара). При этом установки перегонки и ректификации сточных вод, как правило, входят в состав технологических схем основных производств, а выделенные из сточных вод вещества обычно используют на этих же производствах.

2.3.2.1.8 Кристаллизация

Для регенерации отработанных травильных растворов путём выделения солей соответствующих металлов из пересыщенных растворов после частичного испарения воды на отдельных предприятиях применяют кристаллизацию. При этом полученные кристаллы солей отделяют от жидкой фазы фильтрованием или центрифугированием, а регенерированные растворы возвращают в производство.

2.3.2.1.9 Экстракция

Для очистки небольших сбросов концентрированных сточных вод от органических примесей (летучих и нелетучих фенолов, нефтепродуктов, пестицидов) на отдельных предприятиях применяют экстракционный метод. Его применяют при значительных концентрациях извлекаемых веществ или высокой их товарной ценности, а также при обработке сточных вод, содержащих высокотоксичные вещества, когда неприемлемы либо неосуществимы другие известные методы. Область применения - извлекаемые вещества с исходными концентрациями 2000-30000 мг/л. В связи с высокими остаточными концентрациями извлекаемых веществ (300-800 мг/л) и экстрагента сточные воды после извлечения основного количества вещества подвергают доочистке другими методами.