Безотходные технологии очистки промстоков

Ионы тяжелых цветных металлов (ИТЦМ), содержащиеся в сточных водах практически всех предприятий, представляют серьезную опасность для животного и растительного мира. Комиссия ЮНЕП по глобальному мониторингу при ООН в результате многолетних исследований пришла к выводу, что суммарное воздействие ИТЦМ на биосферу (Индекс Корте) представляет опасность не меньшую, чем отходы атомной промышленности. Они разрушают наследственный аппарат, вызывая врожденные пороки развития, чаще всего различные формы дибильности.

Поэтому проблема очистки промстоков от этих загрязнений на локальных очистных сооружениях в последнее время становится все актуальнее. Разработаны и используются в различных отраслях промышленности технологии очистки с использованием реагентных, сорбционных, электрохимических, электрокоагуляционных и других методов, которые в каждом конкретном случае с учетом технических и финансовых возможностей пользователей обеспечивают задаваемое качество очистки. Однако при использовании этих технологий образуются отходы, концентрирующие в себе выводимые из промстоков ИТЦМ, для которых пока не созданы достаточно надежные, эффективные и широкодоступные технологии переработки или утилизации. В результате этого значительная их часть нуждается в хранении (складировании) и по мере накопления начинает превращаться в требующую решения экологическую проблему.

В исследованиях, по результатам которых подготовлена публикуемая статья, были поставлены две задачи. Во-первых, из существующих технологий очистки выбрать наиболее универсальную для различных производств, приемлемую по технико-экономическим и эксплуатационным характеристикам, и обосновать, доработав при необходимости ее применения в качестве основной для очистки промстоков от ИТЦМ. Во-вторых, разработать технологию переработки или утилизации образующихся при этом отходов, превратив ее в безотходную.

В рамках решения первой задачи достаточно убедительные результаты были получены при исследовании способа очистки с помощью гальванокоагуляции с использованием гальванических пар, состоящих из меди-железа и меди-алюминия. Она не требует дорогостоящего оборудования и материалов, проста в обслуживании. Основным расходуемым реагентом являются отходы металлооб-рабатывающей промышленности: железная, алюминиевая и медная стружки. Электрическая энергия расходуется только на привод двигателя вращающихся барабанов-гальванокоагуляторов и насосов. Из средств КИПиА для управления процессом необходимы только pH-метры и датчики уровня жидкости в закрытых емкостях. Использование этой технологии авторами на Артемовском заводе обработки цветных металлов обеспечило такое качество очистки гальванических, травильных и обезжиривающих стоков, при которой более 70% стало возвращаться для повторного использования в систему оборотного водоснабжения. При этом себестоимость очистки 1 м² промстоков в сравнении с другими техно-логиями оказалась ниже на 35-40%. Более подробная информация о результатах этих исследований представлена в [1,2,3].

При решении второй задачи объектом исследований был осадок, образующийся после фильтрации очищенных гальванокоагуляционным способом промстоков, направляемых в систему оборотного водоснабжения. С использованием химико-аналитических, спектральных и рентгенометрических методов были определены химический, фазовый и структурный составы осадка, которые представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Химический состав осадка

Таблица 2 - Фазовый состав осадка

Из таблицы 1 следует, что в осадке вместе с удаляемыми из промстоков ИТЦМ присутствуют кальций, магний, сульфаты и органические соединения, которые адсорбируются магнетитом и лепидокрокитом, а также попадают в мицеллы и клатраты при их образовании, как структурных форм осадка. Вывод этих веществ из промстоков вместе с ИТЦМ является дополнительным преимуществом гальванокоагуляционной технологии очистки перед другими.

Анализ информационных материалов о проблемах переработки осадков, образующихся при очистке промстоков, позволил авторам в процессе решения второй задачи сформулировать три предположения. Во-первых, при термическом воздействии на осадок могут трансформироваться находящиеся в нем ИТЦМ в соединениях, которые не должны представлять серьезной опасности для биосферы. Во-вторых, содержащиеся в осадке элементы и соединения при добавлении их в сырье, из которого производят некоторые строительные, отделочные и изоляционные материалы, могут придавать им повышенные качественные характеристики. В-третьих, так как содержащиеся в осадке элементы и соединения в разных сочетаниях встречаются в некоторых соединениях, входящих в состав красителей, то и осадок может быть использован в этом качестве. На основании этих предположений были проведены исследования по использованию осадка в качестве добавок в материалы, из которых производят красный строительный кирпич. Подробная информация о результатах лабораторных и промышленных исследованиях представлена в [4]. В объеме данной публикации приведены окончательные результаты, свидетельствующие, что осадок, добавляемый в материал, из которого производят красный строительный кирпич, в количестве 6-7% повышает его марочность, морозостойкость, снижает влагопоглощение, устраняет поверхностную трещиноватость и придает рубиновый цвет, что позволяет переводить его из категории строительного в категорию облицовочного. Эти результаты зафиксированы в протоколе испытаний разработанной технологии на Владикавказском кирпичном заводе "Ир" Северной Осетии [4], в таблице 3 приведены количественные характеристики этих испытаний.

Таблица 3

Определение степени экологической безопасности разработанной технологии было проведено на Азовском НИИ рыбного хозяйства на водных вытяжках измельченного кирпича, изготовленного с добавкой осадка. Биотестирование водной вытяжки по скорости регенерации движения цитоплазмы элодеи, приросту протококовых микроводорослей и физиолого-биохимическим показателям дафний не показало токсического воздействия исследуемых образцов кирпича на эти биообъекты, выбранных в качестве наиболее чувствительных индикаторов. Это свидетельствует об экологической безопасности разработанной технологии утилизации осадка.

Выводы:

• Результатами исследований доказано, что гальванокоагуляционная очистка промышленных сточных вод предприятий от ИТЦМ является наиболее эффективной, дешевой и простой в обслуживании по сравнению с другими технологиями, используемыми для этих целей.
• Она обеспечивает такое качество очистки, после которой очищенные промстоки могут использоваться в оборотном водоснабжении.
• Разработанная технология утилизации осадка, образующегося при использовании гальванокоагуляционной технологии, делает ее безотходной и экологически безопасной.

Литература:

• Вишняков И.А., Джанянц А.В. "Продукты коррозии металлов – реагенты для очистки сточных вод". Сборник научных трудов аспирантов СКГТУ, 1999 г.
• "Разработка технологических процессов локальной очистки гальваностоков". Отчет № 14-97, ТОО "Гидросфера", Владикавказ.
• Малышев В.В., Зайнетдинов Р.К. "Разработка комплексной технологии глубокой очистки сточных вод Артемовского завода обработки цветных металлов". Отчет № 17-98,СКО НИЦ ПУРО, Пятигорск.
• Вишняков И.А. "Разработка технологии утилизации осадка после гальванокоагуляционной очистки промстоков АО "Электроконтак-тор". Отчет № 3-9, УНПЦ "Экология", Владикавказ.

УДК 542.6.669.
инженер Малышев В.В., инженер Зайнетдинов Р.К., доцент Вишняков И.А.