Проект очистки масло-шламовых сточных вод завода Топливная аппаратура электрохимическим методом (стр. 3 из 7)

Небольшие концентрации ПАВ (около 100 мг/л) удаляют электрокоагуляцией без добавления нейтрализующих агент. При плотности тока 0,23—0,7 А/дм², времени пребывания сточной воды в межэлектродном пространстве 1—2 мин при последующем контакте гидроксидов железа с загрязняющими веществами в течение 10—15 мин содержание синтетического ПАВ снижалось с 94 до 4,2 мг/л. Расход электроэнергии составил 2,5 кВт-ч/м³. Для предупреждения пассивации электродов через 10—15 мин проводилась переполюсовка.

Рисунок 1

Технологическая схема установки для электрокоагуляционной очистки отработанных СОЖ

1- циклонный разделитель; 2—сборник сточной воды; 3 — сборник масла; 4—смеситель-нейтрализатор; 5— колонный электрокоагулятор; б—сборник отходов;7—источник питания; 8 — насосы

Описывается установка для электрокоагуляционной очистки концентрированных маслоэмульсионных сточных вод, образующих в цехах металлообработки предприятий (рис. 1).

Установка включает предварительную обработку воды путем ее подкисления до заданного значения рН среды, электрокоагуляцию и окончательное осветление. Блок предварительной подготовки воды, разработанный в соответствии с рекомендациями Харьковского отделения ВНИИВОДГЕО, состоит из приемного сборника 2 (см. рис. 1) для накопления сточной воды, происходит усреднение качественного состава отработанной сборника 3 для приема отстоявшегося минерального масла, смесителя 4 для подкисления раствором соляной кислоты исходной щелочной эмульсии до рН=5,2—5,6, а также насосов 8 для перемещения воды и емкости для хранения минеральной кислоты (на рис. 5.1 не показана). В приемном сборнике сточной воды происходит усреднение качественного состава отработанной СОЖ, осаждение абразивных и металлических частиц и отстой неэмульгированного масла, попадающего в воду из гидросистем смазки станков и в результате разрушения эмульсии в процессе ее длительной эксплуатации. Отстоявшееся масло из сборника направляется в отделение очистки для его повторного использования.

Усредненную жидкость из приемного сборника подают в смеситель для понижения щелочности среды. При подкислении отработанной СОЖ, содержащей ПАВ, соляной кислотой происходит вытеснение из молекул ПАВ ионов щелочных металлов (в частности, иона Na^-) протонами сильной кислоты

RCOONa+H⁺®RCOOH+Na^-, т. е. процесс сопровождается накоплением в эмульсии хлористого натрия.

Эмульсия из смесителя самотеком направляется в зону коагуляции колонного электрокоагулятора 5, где она смешивается с электролитом, содержащим электрогенерированный коагулянт, и мельчайшими пузырьками водорода, выделяющимися на поверхности катода. В качестве электролита, подаваемого на электродный блок для образования гидроксида металла, применяют очищенную воду из отстойника.

Материалом для растворимого анода служит алюминий или его сплавы. Продукты анодного растворения алюминия непрерывно удаляются из межэлектродного пространства восходящим потоком электролита и выделяющимся на электродах газом и смешиваются с очищаемой жидкостью в зоне над электродами. В результате взаимодействия гидроксида алюминия с капельками масла и разрушения межфазной адсорбционной пленки на их поверхности происходит слипание (коалесценция) капелек. Образующиеся укрупненные частицы масла флотируются на поверхность жидкости пузырьками водорода, а также транспортируются вверх потоком жидкости. Образующийся на поверхности жидкости слой отходов в виде пены непрерывно удаляется путем эжектирования сжатым воздухом.

Очищаемая вода подается в дополнительную зону флотации, расположенную в отстойной камере. В качестве материалов нерастворимых перфорированных кольцевых электродов применяется коррозионно-стойкая сталь. Создание в колонном электрокоагуляторе второй зоны флотации позволяет значительно повысить производительность аппарата. Очищенная вода направляется на окончательное осветление в отстойник вертикального типа. Масляные шламы накапливаются в специальном сборнике 6 и в дальнейшем направляются на заводы железобетонных конструкций, где используются для смазывания металлических форм взамен чистого минерального масла. Питание электрокоагулятора осуществляется от выпрямительного агрегата ВАКР-1200. Подобная установка эксплуатируется длительное время на Харьковском заводе «Серп и Молот» и может быть также использована для очистки воды, содержащей ряд других примесей: жиры, нефтепродукты, полимеры.

Авторами также предложена установка для регенерации отработанных эмульсий с использованием тех же колонных электрокоагуляторов, которые они считают наиболее перспективными для удаления из системы загрязняющих веществ с последующим добавлением в очищенную жидкость недостающего количества эмульсола. Это позволяет создать систему многократного оборотного водоиспользования в цехах металлообработки.

Механизм регенерации отработанных эмульсий СОЖ заключается в селективном удалении из нее избыточного количества частиц дисперсной фазы путем частичной коалесценции капелек масла электрогенерированным коагулянтом. Очищенная таким методом СОЖ удовлетворяет в основном требованиям технических условий к воде для приготовления рабочих растворов СОЖ. К таким условиям относятся заданная жесткость воды, коррелирующее действие водной эмульсии, склонность к пенообразованию, устойчивость пены и ряд других.

Схема регенерации отработанной эмульсии «Укринол-1» по указанному выше принципу реализована в цехе автоматических линий для обработки деталей на Мелитопольском заводе транспортных гидроагрегатов. Схема установки представлена на рисунке 2. Установка состоит из четырех колонных электрокоагуляторов, работающих параллельно. Отработанная СОЖ из емкостей насосами подается в коллекторы, расположенные в средних частях аппаратов. Одновременно в электродные блоки насосами подается чистая техническая вода (электролит) из отстойника, разделенного вертикальной перегородкой на две части.

Расходы отработанной эмульсии и электролита контролируются ротаметрами. Процесс очистки длительно эксплуатируемой

Рисунок 2

Технологическая схема регенерации отработанной эмульсии

«Укринол-1» с использованием колонных электрокоагуляторов:

1 — электрокоагулятор: 2— циклон; 3, 4 — сборники отходов и отработанной эмульсии; 5, 6—сборники электролита и очищенной воды; 7 — насосы: 8— ротаметры

СОЖ осуществляется в электрокоагуляторах путем ее смешения с восходящим потоком электролита, предварительно насыщенного гидроксидом металла растворимых электродов. В результате коалесценции капелек эмульгированного масла, а также коагуляции механических примесей с последующей флотацией шлама на поверхность жидкости она освобождается от загрязнений и подается в отстойник, а затем в отделение приготовления свежей эмульсии. Там в нее добавляется эмульсол «Укринол-1» в количестве, достаточном для получения заданной концентрации (обычно 3—5%) эмульсии СОЖ.

1.6.2 Очистка с использованием нерастворимых электродов

Применение нерастворимых электродов для очистки стоков от органических загрязнений является технологически выгодным, поскольку в данном случае не требуется значительного расхода металла на электроды и не образуются в большом количестве осадки гидроксидов металлов, которые необходимо удалять на захоронение или утилизацию. Однако эффект очистки стоков от ПАВ несколько меньше, чем при использовании растворимых электродов.

Так, при использовании анода ОРТА (титан, покрытый активным слоем окисла рутения), который не растворяется в процессе электролиза, эффект очистки по ХПК составлял 70—80%, по синтетическому ПАВ— 75%. При этом время обработки около 10—15 мин при плотности тока 2 А/дм². Если при большом расходе стоков (до 2000 м³/сутки) осуществлять перевод СПАВ в пену в основном с помощью сжатого воздуха при интенсивной его подаче [25—30 м³/(м²*ч)], то в случае использования сульфокислот степень извлечения составит всего 30—40%.

Иногда нерастворимый анод сочетается с растворимым при катодной поляризации электрода из алюминия. Этот способ обеспечивает эффект очистки по ХПК 82% при добавлении 20 г/л хлорионов и плотности тока 1 А/дм².

Увеличение эффективности очистки стоков от ПАВ достигается путем последовательной их обработки сначала в электрофлотаторе при добавлении раствора хлористого натрия, а затем в электролизере с нерастворимыми электродами, где происходит деструкция оставшихся органических загрязнений. В дальнейшем стоки обрабатываются в контактном резервуаре и узле дехлорирования. При использовании электрофлотации серьезным технологическим затруднением является пенообразование, которое г'асят острым паром, а также предлагается специальный узел, состоящий из сборника пенного конденсата, подсоединенного к электрофлотатору, электролизера с растворимыми электродами (из железа или алюминия), электролизера с нерастворимыми электродами с отстойником, из которого очищенная жидкость возвращается в производство.

Подводя итоги рассмотрению методов очистки сточных вод от ПАВ, можно подчеркнуть, что весьма эффективно очищаются в основном воды с небольшим количеством этих веществ (до 100 мг/л). Концентрации порядка 200 мг/л называются высокими.