КТГО ПСВ - общие сведения

Специалистами Научно-производственного объединения «Акваэкопром» г. Пятигорска разработана технология, которая получила название «Комплексная технология глубокой очистки промышленных сточных вод» (КТГО ПСВ). Предлагаемая технология запатентована (патент № 2318737) и с 1990 года успешно внедрена более чем на 120-ти предприятиях России, Украины и Казахстана.

Технология гальванохимической очистки промышленных сточных вод отличается от множества других методов, применяемых при очистке промышленных сточных вод, тем, что уровень очистки по большинству загрязнений отвечает ПДК рыбохозяйственных норм, а получаемый при очистке осадок, в отличие от всех существующих технологий, используемых в настоящее время,  представляет собой кристаллические феррошпинели природных руд, имеет IV класс  опасности и реально утилизируются в металлургической и строительной индустрии, либо, по согласованию с местными органами Роспотребназора, может использоваться на полигонах твердых бытовых отходов в качестве изолирующего водонепроницаемого слоя.

Эта технология позволяет без больших финансовых вложений и эксплуатационных затрат очищать промышленные сточные воды  от различных загрязнений:

  •    ионов тяжелых и цветных металлов;
  •    простых и комплексных цианидов;
  •    различных органических веществ, в т.ч. аминокислот, белков, углеводов, сахаров;
  •    органических  и минеральных  красителей;
  •    углеводородов, в т.ч. ЛАУ, минеральных и органических жиров, ПАВ;
  •    жидких радиоактивных отходов;
  •    минеральных и органических мелкодисперсных взвешенных  веществ, и т.д.


Извлекая из сточных вод в осадок до 40% сульфатов, 95% фосфатов, частично нитратов, а также ионов кальция технология позволяет одновременно снижать солесодержание очищаемых сточных вод до уровня качества воды оборотного водоснабжения.

В качестве финишной доочистки сточных вод до ПДК рыбохозяйственных норм используются технологии сорбции, ионного обмена или обратного осмоса, при этом высококонцентрированные элюаты возвращаются в голову процесса очистки для последующего перевода их в нетоксичный и нерастворимый осадок.

Извлекая из сточных вод в осадок до 40% сульфатов, 95% фосфатов, частично нитратов, а также ионов кальция технология позволяет одновременно снижать солесодержание очищаемых сточных вод до уровня качества воды оборотного водоснабжения.

В КТГО ПСВ практически не используются химические реагенты, отсутствуют газовыделения вредных веществ (кроме случаев очистки ПСВ  от мышьяка). Процесс легко автоматизируется и управляется. В качестве основного (и практически единственного) прибора контроля и управления процессом очистки служит рН-метр, по показаниям которого анализируется уровень остаточных загрязнений и активная реакция очищенной воды, возвращаемой в производство, или сбрасываемой в водные объекты.

Основной ступенью КТГО ПСВ является гальванохимический метод

         Гальванохимический метод очистки промышленных сточных вод (ПСВ) от широкого спектра различных загрязнений за счет высоких технологических, экономических, природоохранных и эксплуатационных показателей завоевал в последнее время высокую популярность.

ООН и ЮНЕСКО рекомендуют этот метод для внедрения на промышленных предприятиях как наиболее совершенный с точки зрения экономических и экологических показателей.

Метод основан на сорбционных и ионообменных способностях оксидной ферропульпы, образующейся во вращающем в горизонтальной плоскости аппарате – гальванокоагуляторе, за счет гальванохимического растворения анодной загрузки гальванокоагулятора при пропускании через нее очищаемых сточных вод. В качестве анодной загрузки используются отходы металлообработки: железный скрап, стружка, опилки, высечка.

Для интенсификации процессов растворения железа и образования ферропульпы в гальванокоагулятор дополнительно загружается катодный материал, в качестве которого выбран каменноугольный литейный кокс.

Железо и кокс в очищаемых растворах поляризуются разнопотенциально: стандартный потенциал (Е0н) железа равен −0,44 В, а кокса +0,36 В, и представляют собой массу гальванопар. При вращении гальванокоагулятора, и при переменном контакте гальванопар железо интенсивно растворяется, при этом в объеме очищаемых растворов образуются ионы Fe2+ и Fe3+.

Геометрические размеры гальванокоагулятора, а также регламентное время обработки в нем очищаемых растворов  позволяют получить в них соотношение этих катионов 1:2, в результате чего, через ряд промежуточных химических реакций в гальванокоагуляторе образуется сорбционная и ионообменная пульпа в виде ферромагнитных  оксидов железа типа       g-FeOOH со структурой минерала лепидокрокита и магнетита с формулой FeO∙Fe2O3.

Катионы тяжелых и цветных металлов, загрязняющих сточные воды, при регламентных условиях очистки активно внедряются в кристаллическую решетку магнетита с образованием ферритов этих металлов.

Реакции, характеризующие возникновение зародышей магнетита в пульпе гальванокоагулятора, а также образования ферритов тяжелых и цветных металлов можно выразить следующими формулами:

Формулы реакций

Осадок, представляющий в основном ферриты тяжелых металлов, имеет кристаллическую нерастворимую форму, быстро осаждается и легко обезвоживается.

Этот же метод кардинально отличается от классического реагентного, прежде всего, отсутствием дополнительного загрязнения очищенных сточных вод анионной частью применяемых химических реагентов, а также от всех других методов (электрокоагуляции, электрофлотации, ионного обмена), при использовании которых образуется осадок II и III-го класса опасности в виде гидроксидов тяжелых металлов, требующих специальной высокозатратной утилизации, т.к. в Российской Федерации специальные полигонов для захоронения токсичных отходов официально не существует.

                   Техническая характеристика гальванокоагуляторов типа КБ-ГХ,                                           выпускаемых НПО «Акваэкопром» 

Параметры

Значения

КБ-1ГХ

КБ-2ГХ

КБ-3ГХ

Гидравлическая производительность, м3/час

4,0

10,0

24,0

Технологическая производительность, м3/час

(по электрохимическому растворению скрапа),     при этом:

 

2,5

 

6,5

 

15,0

степень восстановления Cr6+ , %

(при макс. исходной концентрации – до 150 мг/л);

 

100

- степень очистки от сточных вод ионов тяжелых металлов, цианидов, фторидов, фосфатов и красителей, % (при суммарной исходной концентрации – до 200 мг/л);

 

95÷99

- степень очистки % от  органических веществ

(при исх. концентрации – согласно регламента).

 

50÷80

Расход железного скрапа, кг/м3 очищаемых стоков

0,3÷0,5

Расход электроэнергии, кВт∙ ч/м3

0,75

Рабочий объем загрузки , м3

0,46

1,63

3,0

Начальная загрузка железного скрапа и кокса при                             соотношении 4:1,кг

400

/100

1300

/325

2600

/700

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота

Масса, кг

 

3104

1600

1642

1200

 

4400

1800

2000

2100

 

6500

2200

2400

3600

Барабаны гальванокоагуляторов выполняются из стали 12Х18Н10Т или Ст.08Х22Н6Т

Гальванокоагулятор КБ-1ГХ со скрапоуловителем:


Гальванокоагулятор КБ – 1  на ЛОС «ТетраПакКубань», г.Тимашевск Краснодарского края, 1994 г.

В основе формирования КТГО ПСВ для гальванических производств лежит ряд последовательных технологических операций и методов по их очистке от различных загрязнений:

- разделение (при возможности и экономической целесообразности) сточных вод на кислые с ионами цветных и тяжелых металлов, в том числе шестивалентного хрома, с рН < 4 и щелочные стоки, с рН > 10;

- накопление и усреднение промывных сточных вод;

- очистка кислых сточных вод от ионов тяжелых (цветных) металлов и органических веществ методом гальванокоагуляции, с загрузкой гальванокоагуляторов  гальванопарой  Fе+С (I-ая ступень очистки);

- последующая стадия доочистки полученных растворов I-ой ступени очистки кислых и очистка щелочных сточных вод  от ионов тяжелых металлов щелочных процессов гальванопокрытий, цианидов,  анионных и различных органических загрязнений методом "шпинельной ферритизации", за счет (при необходимости) незначительного подщелачивания пульпы гальванокоагуляторов до рН=9,0 и насыщения ее кислородом воздуха (II-ая ступень очистки);

- отстаивание  пульпы после «шпинельной ферритизации» на скоростных тонкослойных отстойниках и механическая фильтрация осветленной фазы  растворов после отстойников;

- глубокая доочистка сточных вод от  остаточных загрязнений сорбционными и ионообменными материалами (типа «Брусит», «Мегасорб», «Глинт», «Глауконит» и углеродными  материалами  «Бусофит», «МИУ-С2» и  т.п.), с возвратом до 70 % очищенной воды в производство (III-я ступень очистки);

- финишная (по дополнительному требованию Заказчика) доочистка полученной воды  до требований рыбохозяйственных норм от остаточных концентраций всех загрязнений воды от нитратов, сульфатов, хлоридов, солей жесткости) на установках обратного осмоса. 

Технологические результаты очистки сточных вод  от основных загрязнений  КТГО ПСВ

Загрязняющие вещества

Концентрации загрязнений исходных растворов, мг/л

Результаты очистки, мг/л

ПДК питьевой воды, мг/л

1 ступень

2 ступень

3 ступень

КТГО ПСВ

рН

2 ÷ 4

5 ÷ 7

8,5

9,0

8,5

6,5 ÷ 8,5

ХПК

1350

650

280

76,0

40

нн

СПАВ мягкие

20

9,2

3,8

1,6

0,6

нн

Хром VI

150

10

0,1

сл.

сл.

0,001

Хром III

55

30

0,1

0,01

сл.

0,01

Цинк II

40

20

4,2

0,01

0,01

5,0

Никель II

30

16

2,0

0,01

0,01

0,1

Медь II

50

5

0,5

0,01

0,001

1,0

Кадмий II

15

3,5

0,5

0,01

0,001

0,001

Хлориды

500

480

450

420

350

350

Сульфаты

900

640

480

420

400

500

Фосфаты

50

30

1,5

0,4

0,06

3,5

Примечаниепоказатели очистки в значительной мере зависят от ионного состава сточных вод, от выполнения эксплуатационным персоналом ЛОС технологических регламентов очистки и других объективных причин.


Внутренний вид гальванокоагулятора с загрузкой железо+кокс.

Экспликация оборудования ЛОС

№№

поз.

Наименование

Назначение

Количество

1

Емкость

Сбор и усреднение кислых промывных сточных вод (ПСВ) с ионами цветных и тяжелых металлов (ИТМ)

1

2-1,2

Гальванокоагуляторы

Гальванохимическая очистка ПСВ от ИТМ

2

3-1,2

Скрапоуловители

Улавливания выносимых из гальванокоагуляторов мелких фракций загрузки

2

4

Ферритизатор

Активация образования ферритов ИТМ и образования сульфатных и фосфатных солей железа

1

5

Отстойник

Отстаивания осадка гальванохимической и ферритной очистки сточных вод

1

6-1,2

Фильтр

механический

Фильтрация жидкой фазы ферропульпы после отстойников от мелкодисперсных механических взвешенных веществ

2

7-1,2

Фильтр ионообменный

Глубокая доочистки сточных вод от ИТМ и солей железа

2

8

Емкость

Сбор очищенной воды

1

9

Емкость

Сбор осадка очистки ПСВ

1

10

Фильтр-пресс

Обезвоживание осадка

1

11

Поддон металл.

Сбор обезвоженного осадка

1

12

Емкость с мешалкой

Приготовления и дозирования флокулянта

1

13

Емкость

Сбор и усреднение щелочных и циансодержащих  ПСВ

1

14

Емкость

Дозирование 10% раствора едкого натра в ферритизатор

 

15

рН-метр

Контроль и управление активной реакции ферритной пульпы в ферритизаторе до рН ≈ 8,5÷9,0

1

Н.1

Насос

Подачи кислых ПСВ в гальванокоагуляторы

1

Н.2

Насос

Перекачивание ферропульпы после ферритизации на  отстаивание

1

Н.3

Насос

Перекачивание осадка на обезвоживание

1

Н.4

Насос

Откачивание очищенной воды в производство                             и в канализацию

1

Н.5

Насос

Подачи исходных щелочных ПСВ (при выделении их в отдельную линию) в ферритизатор для активации образования ферритов и очистки щелочных сточных вод от загрязнений

1

 

ЛОС цеха печатных плат ОАО «Информационные спутниковые системы» (спутники системы «Глонасс», г. Железногорск) 2011 г., производительностью 5,0 м3час:


Рисунок 3D локальных очистных сооружений гальванического производства  ОАО «Горизонт»  г. Ростов-на-Дону до 7,5 м3/час:


Фрагмент ЛОС производительностью до 15 м3/час  гальванического производства ОАО «Информационные спутниковые системы» г.Железногорска 2012 г.:


Технология внедрена

В гальванических производствах на заводах:

"Оргтехника" г.Лермонтов

УПП ВОС г.Азов

ПО "Полет" г.Черкесск

ОАО"Пожтехника" г.Торжок

АО "Каскад" г.Черкесск

Электромеханический завод г.Армавир

"Эльтав" г.Махачкала

Экскаваторный завод г.Тверь

"Эльбрус" г.Изобильный

Камышинский крановый завод

Энергосвязьавтоматика г.Ростов-на-Дону

Обработки цветных металлов г.Артемовск

Металлоконструкций  г.Кисловодск

Железнодорожного машиностроения  г.Армавир

Электровозоремонтный  завод г.Ростов-на-Дону

"Урупский ГОК", КЧР (ЛОС шахтных сточных вод)

ОАО «Горизонт» г. Ростов-на-Дону

Волгоградский  лектромеханический завод

ОАО «Информационные спутниковые системы» г. Железногорск Красноярского края



Усредненные результаты очистки шахтных вод Урупского ГОКа 
                 «Комплексной технологией глубокой очистки»

 

Наименование и концентрации загрязнений на основных этапах

очистки, мг/л

Гальванокоагуляция

Ферритизация

Отстаивание

и фильтрация

рН

Cu2+

Zn2+

Fe2+

рН

Cu2+

Zn2+

Fe2+

рН

Cu2+

Zn2+

Fe2+

На входе в ЛОС

2,5

 

420

 

298

 

82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На выходе при производительности 25,0 м3/час

6,5

2,5

49,72

122

8,6

0,2

0,8

0,8

8,5

0,01

0,06

0,05


Гальванокоагулятор КБ-2 на ЛОС Урупского ГОКа

Гальванокоагулятор КБ-8 (аналог) на ЛОС Урупского ГОКа (п. Медногорский КЧР)