Для получения удовлетворительного эффекта сточные воды обычно необходимо подвергать обработке комбинированными способами. В них способы чередуются в определенной последовательности и каждый предыдущий способ устраняет отрицательное влияние какого-либо компонента сточных вод на последующие операции, и так до получения воды, пригодной для повторного использования, направления на биологическую очистку или спуска в водоемы.
Очистка вод, содержащих концентрации ПАВ более 1 г/л, отражена в литературе меньше. Однако здесь проявляется довольно четкое мнение о наибольшей перспективности электрохимических методов для очистки концентрированных стоков.
К ним относятся электрогидравлический, ультразвуковой, электростатический, радиационный и магнитный методы, причем два последних имеют хорошую перспективу внедрения для повышения эффективности ранее рассмотренных методов очистки от ПАВ Радиационная очистка воды - самый быстрый метод, скорость которого зависит от количества энергии излучения, подаваемой в единицу времени. Этот метод не требует введения в воду новых химических реагентов и протекает в одну стадию Под действием радиации в сточной воде происходят окисление, полимеризация, коагуляция и разложение загрязняющих веществ
Для удаления 90—95% ПАВ при начальной концентрации 200 г/м3 необходима доза облучения 60Со 106 Рад При наличии в воде кислорода процесс ускоряется Сильное влияние на радиационное разрушение ПАВ оказывает рН воды В щелочной среде тетрапропилен- и пентапропиленбензосульфонаты вообще не разлагаются. В нейтральной среде указанные ПАВ разрушаются слабой кислой среде скорость разложения значительно возрастает. Продукты радиализа играют главную роль в процессе превращения ПАВ. Показано, что при радиализе сульфанола, эмульгатора некаля, ОП-7, ОП-9 для полного удаления ПАВ при их начальной концентрации 100 г/м3 необходима доза 0,4—0,5 МРад. При этом поверхностное натяжение раствора становится равным 70 мН/м и пенообразование не происходит. Барботаж воздуха, увеличивает степень разрушения указанных веществ вдвое. При облучении дозой 0,3—0,5 МРад раствор некаля приобретает способность разлагаться биологически. Присутствие неорганических и органических примесей не влияет на радиационное разложение ПАВ.
Магнитная обработка также относится к тем методам, которые позволяют интенсифицировать процесс очистки воды без добавления специальных реагентов, в свою очередь загрязняющих окружающую среду и препятствующих применению замкнутого водооборота. Установлено, что при воздействии на воду магнитного поля улучшается флотация взвешенных веществ, ускоряются их осаждение и агрегация, изменяется структура образующегося осадка. Остаточная концентрация взвешенных веществ снижается в 1,5 раза, а время осаждения — в 2 раза. Растворенное железо превращается в магнитные оксиды, которые легко удаляются из воды в магнитных полях вместе с адсорбированными на них загрязняющими веществами.
Преимущества метода электромагнитной обработки заключаются в невысокой стоимости оборудования и малых эксплуатационных расходах. В частности, расходы на электроэнергию составляют 0,05—0,2 к. на 1 м3 воды.
2.1 Характеристика масло-шламовых стоков.
Масло-шламовый сток представляет устойчивую систему фаз:
- Эмульсии минеральных масел и СОЖ в воде;
- Суспензии механических взвесей, абразивных и механических частиц;
- Раствора солей моющих и пассивирующих составов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и солей жёсткости.
Эмульсия масел в воде имеет значительную собственную устойчивость характеризующуюся тем, что на поверхности микрокапель масла образуется адсорбционно-сольватный слой молекул эмульгатора (воды и ПАВ), обладающий повышенными структурно-механическими свойствами: вязкостью, упругостью, прочностью, препятствующими сливанию капель.
При перекачивании сточных вод насосами происходит дополнительное диспергирование частиц масла и образование ещё более тонкой и устойчивой эмульсии. Наиболее тонко частицы масла диспергированы в сточных водах, содержащих СОЖ.
Общее количество поступающих от основного моечного оборудования загрязнений отличается по количеству и составу в разные дни недели, но при отсутствии дополнительных источников м.ш. стока, закономерность изменения постоянно в течение недели.
Таблица 1. Состав сточной воды
| Состав СВ | СВ, г/л |
| Нефтепродукты | 0,16 |
| Сульфаты | 0,5*10-3 |
| Взвеси | 0,174 |
Для омыленных тяжёлых нефтепродуктов и синтетических моющих средств характерна высокая прилипаемость к электродам, способствующая их зашламлению.
По завершении рабочего дня в конце рабочей недели происходит залповый выброс нефтепродуктов при сливе рабочих растворов моечных машин.
2.2 Состав сточной воды после очистки
Состав сточной воды после очистки представлен в табл.2
Таблица 2. Состав сточной воды после очистки
| Состав СВ | СВ, мг/л |
| Нефтепродукты | 0,45 |
| Сульфаты | 7,1 |
| Взвеси | 5 |
2.3 Описание технологической схемы.
Масло-шламовые стоки из цеха самотёком поступают в приёмную ёмкость (Е-001), расположенную в подвале, с временем пребывания стоков 2 часа. Из приёмной ёмкости стоки насосами подаются в буферную ёмкость смеситель (Е-002), где обрабатываются серной кислотой. Подготовленные таким образом стоки подаются на электрокоагуляторы (Пн-003), в которых очищаются способом, представленным ниже.
Используемый метод очистки м.ш. стока есть разновидность реагентного метода разрушения эмульсий электрогенерированным коагулянтом. В качестве основных принимаются процессы электролитической коагуляции и флотации агрегатированных взвесей водородом к поверхности. В кислой среде при pH=3,3-5 в процессе анодного растворения железо переходит в форму Fe2+. При этом протекают реакции:
- разложение воды с выделением водорода: 2H2O+2e=H2+2OH-;
- образование гидроксидов железа:
Fe2++2OH-=Fe(OH)2 (хлопья тёмно-зелёного цвета)
Fe3++3OH-=Fe(OH)3 (бурого цвета).
По мере протекания реакции и перехода жидкости из нижней части электродного пакета в верхнюю происходит подщелачивание. При рабочей плотности тока 0,8 А/дм2 наибольшее увеличение pH до 9,5-10 происходит в растворах с начальными значениями pH не менее 5,2-5,8. При начальных значениях pH 3,2-5,2 конечная величина pH не превышает 6,8-7,3.
В щелочной среде происходит переход железа в форму феррит-иона HFeO2-, в незначительном количестве, который так же обладает хорошими коагулирующими свойствами и свойствами ферримагнетиков. Это форма гидроксидов имеет чёрный цвет. В щелочной среде резко возрастает пассивация электродов на их поверхности начинает выделятся кислород.
Часть продуктов анодного растворения железа непрерывно удаляется из межэлектродного пространства восходящим потоком электролита и выделяющимся на электродах газом, смешивается с очищаемой в межэлектродной зоне. В результате взаимодействия гидроксидов железа с капельками масла и разрушения межфазной адсорбционной плёнки на их поверхности происходит слипание капелек. Образующиеся укрупнённые частицы масла флотируются на поверхности жидкости пузырьками водорода а так же транспортируются вверх потоком жидкости. Образующийся на поверхности слой отходов в виде пены через сливной лоток удаляется на дальнейшую обработку.
В межэлектродной зоне одновременно протекают процессы электростатической, электрохимической, гидродинамической и концентрационной коагуляции, которые в совокупности создают интенсивный процесс электроосаждения. Особенно эффективно электроосаждение происходит, когда имеется существенное преобладание сил поляризационной природы над энергией динамического движения, т.е. при малых скоростях движения жидкости в межэлектродной зоне, что ограничивает время пребывания обрабатываемого стока в межэлектродном пространстве.
После электрокоагуляторов стоки, обрабатываемые полиакриламидом из ёмкости для полиакриламида (Е-004) по лотку поступают в камеру хлопьеобразования (Е-005), откуда поступают на полочный отстойник (О-006). После очистке в отстойнике концентрация нефтепродуктов составит в среднем 12% от первоначального значения.
В настоящее время содержание нефтепродуктов колеблется от 200 до 560 мг/л, при сокращении общего объёма стока концентрация нефтепродуктов повысится так как снизится разбавление моечных растворов (например, при отключении от масло-шламовой канализации умывальников). При этом концентрация нефтепродуктов возрастёт на 30% и составит 300-840 мг/л. Концентрация после очистки в отстойниках составит 36-100 мг/л.
Осадок после электрокоагуляторов и полочного отстойника поступает в илоуплотнитель (Е-009). Всплывшие масла из камеры хлопьобразования и полочного отстойника поступают в маслосборник (Е-008). Очищенные стоки после полочного отстойника поступают в ёмкость для воды после отстойника (Е-007), а затем в хоз. фекальную канализацию.