ЗНАЧЕНИЕ ХВОСТОВЫХ УСТАНОВОК
Практика убеждает, что определяющими моментами в создании и эксплуатации замкнутых систем являются выбор и устройство хвостовых установок — деминерализации, сжигания, обработки осадков, биоинженерных, переработки концентрированных технологических растворов и стабилизации. Два последних типа установок детально разработаны и широко применяются. Так, установки переработки концентрированных растворов (купоросные и др.) обычно входят в. состав основного технологического цеха, а стабилизационные — в состав чистых и грязных оборотных циклов. Широко используются установки обработки осадков, выделяемых при очистке сточных вод. В их состав входят узлы сгущения, кондиционирования, механического обезвоживания и сушки осадков. Такие установки обычно находятся в БОС по обработке химических загрязненных стоков, но иногда выделяются в виде отдельного цеха обезвоживания, например на биохимических очистных сооружениях.
В последние годы широкое распространение получили термоокислительные методы обезвреживания осадков, содержащих органические вещества. К ним относятся парофазное окисление (огневой метод), плазмохимическая переработка, жидкофазное и парофазное каталитическое окисление; в отечественной практике используется преимущественно первый метод. Необходимость применения таких установок сжигания для защиты окружающей среды в настоящее время не вызывает сомнений.
Имеются доводы против расширения процесса использования установок сжигания из-за неизбежного выброса в окружающую среду вторичных загрязнений и уничтожения полезных продуктов. Тем не менее в ближайшие годы такие установки придется внедрять повсеместно вследствие увеличения количества отходов, которые пока нерентабельно утилизировать (масло, нефтеотходы и пр-). Это, конечно, не исключает необходимости изыскания путей рациональной переработки отходов. Имеется несколько десятков типов установок сжигания, работающих на различных предприятиях. Выбор типа ус-
таяовки определяется составом и количеством уничтожаемых осадков, методами очистки газовых выбросов и др. Для уменьшения ошибки в выборе типа установки для каждого предприятия следует проводить поисковые исследования на натурных (или их моделирующих) осадках и отходах.
В настоящее время ощущается острый дефицит в установках сжигания малой производительности. В определенной степени эту проблему можно решить, коллективно используя имеющиеся или сооружаемые установки большой производительности. Например, на УСМО Верх-Исет — ского металлургического завода перерабатываются маслосодержащие отходы ряда предприятий г. Свердловска.
При создании ЗСВ наибольшие трудности вызывают процессы деминерализации сточных вод. Поступающие в окружающую среду сточные воды условно разделяют на "управляемые” (связанные с отдельными технологическими процессами) и "неуправляемые”, являющиеся безвозвратными потерями воды из оборотных систем (ветровой унос, инфильтрация и др.). В черной металлургии, например, две трети сбрасываемых солей приходится на управляемый сброс. Обычно он состоит из продувочных вод различных оборотных циклов (в том числе травильных и гальванических), сточных вод энергетических установок (стоки водоподготовительных установок, продувочные воды котлов, паропреобразователей и др.), рудничных и шахтных вод. В целом по черной металлургии годовой сброс засоленных стоков превышает 250 млн. м3, а количество выносимых ими солей — более 2 млн. т. Эти стоки представляют собой многокомпонентную систему непостоянного состава, обычно не имеющую аналогов в отраслях, занятых получением солей из минерального сырья.
Известно несколько промышленных методов деминерализации сточных вод: термический, ионообменный, обратноосмотический, электро — диализный, кристаллогидратный, химический. В отечественной практике в основном применяется термический метод, позволяющий в принципе получить из стока полностью утилизируемые продукты — конденсат и сухие соли. Удельный расход тепла в зависимости от конструкции обессоливающего аппарата изменяется от 420 до 3770 кДж/кг обрабатываемой воды. При разработке выпарных установок приходится решать вопросы, связанные с образованием отложений на теплообменных поверхностях, вспениванием выпариваемых стоков и подбором антикоррозионных материалов. Первые действующие выпарные установки не имели узлов разделения получаемого рассола. на индивидуальные утилизируемые продукты.
Донецким филиалом НПО "Энергосталь" с привлечением других
организаций разработаны технологические схемы переработки рассолов с получением товарных солей. Так, сточные воды от натрий — катионитовых химводоочисток перерабатываются с получанием хлористого натрия, используемого повторно да регенерации фильтров, и хлористого кальция. Продувочные воды котлов и испарителей перерабатываются с получением сульфата и хлорида натрия. Стоки во — доподготовки энергетических установок намечено перерабатывать с разделением на дистиллят и соли, при полном использовании тепла вторичного пара.
Часть стоков, подаваемых на обессоливание, содержит сульфат кальция (нейтрализованные промывные воды травильных отделений, стоки ионообменных обессоливающих установок и др.), и их можно условно разделить на содержащие в основном сульфат калышя и содержащие, кроме него, большое количество (до 10 г/л) хорошо растворимых солей (А/с* Cl, Ncl^SQ4 и др.). Для обработ
ки стоков первой группы разработан метод термического умягчения, позволяющий выделить в виде кристаллического осадка до 90 % гипса.
Разработаны несколько видов термоумягчительных установок, в том числе установки с использованием промежуточного гидрофобного теплоносителя, многокорпусные и др. Заводом "Пензхиммаш" выпущена опытная партия термоумягчителей. Разработана установка с термоумягчением и выпарными аппаратами поверхностного типа производительностью 60 м3/ч для Ревдинекого метизно-металлургического завода. Для обессоливания стоков второй группы разработана и построена опытно-промышленная установка производительностью 22 м3/ч с гидрофобным теплоносителем и испарителями мгновенного вскипания на Никопольском шнотрубном заводе.
По разработкам СвердНИЙХиммаша построены и функционируют две деминерализационные установки по переработке сточных вод ТЭЦ. Так, .для Ферганской ТЭЦ-2 с учетом крупных масштабов производства била выбрана дистилляциояная опреснительная установка (ДОУ) мгновенного вскипания с единичной объемной производительностью (12-15) I03 м3/сут, освоенная в г. Шевченко. Это 34-ступенчатая
установка горизонтального типа с трехконтурной рециркуляцией рассола и вертикальным расположением теплообменных трубных пучков. Поверхность теплообмена выполнена из латунных труб с профилированной наружной поверхностью, благодаря чему обеспечиваются высокие среднеэксплуатационные коэффициенты теплопередачи, превышающие в 1,5-2 раза полученные на установках с обычными гладкостенными трубами.
Установка состоит из головного подогревателя, трех аппаратов мгновенного испарения (АМИ), деаэратора, вспомогательного конденсатора и пароэжекторного блока. Исходные стоки, предварительно нагретые при проходе через подогреватели ступеней АМИ, поступают в головной подогреватель, где они окончательно нагреваются греющим паром ТЭЦ. Нагретые стоки из головного подогревателя направляются в камеры АМИ, в которых они многократно испаряются в результате падения давления по испарительным ступеням. Образующийся в испарительных ступенях пар конденсируется на трубках встроенных подогревателей. Дистиллят собирается в сборнике, из которого насосом направляется на доочистку на ионообменных фильтрах. Вакуум в установке создается пароэжекторным блоком.
Техническая характеристика ее приведена ниже:
Производительность, т/ч:
по сточным водам………………………. 465
по дистилляту………………………… 450
Расход пара (в пересчете на насыщенный, т/ч… 57 Установленная мощность рабочих электродвигателей, кВт 2300
Расход охлаждающей воды, т/ч…………………… 2000
Температура раствора, °С:
прсле головного подогревателя………………. 105
на выходе из последней ступени 0…………….. 42
Общая площадь поверхности теплообмена, м2 ………….. 19370
Массовая концентрация солей в дистилляте, мг/л 2-3,5
Исходя из требования стабильности непрерывного производства в течение года приняты три блока с периодическим выводом одного из них на промывку и ремонт. Такой режим работы является наиболее экономичным. Здесь проявляется одно важное преимущество опреснителя мгновенного вскипания: способность повышать тепловую эффективность при снижении нагрузки. В качестве примера сравним. два варианта работы ДОУ: I) работают две установки в повышенном режиме и одна постоянно находится на промывке (в ремонте, резерве); 2) работают три установки в умеренном режиме, одна из них периодически выводится на промывку и в ремонт, а две другие в это время работаю* в повышенном режиме. При условии* производства одного и того же количества дистиллята тепловая экономичность для второго варианта выше приблизительно на 20 %. Годовая экономия от снижения расхода тепла в этом случае при цене его, например, 5 руб/Гкал составляет 765 тыс. руб., а экономический эффект для второго варианта составит примерно 0,7 млн. руб в год, что соизмеримо с годовыми амортизационными отчислениями от сооружения третьего, резервного блока.
Рис. 47. Передвижная опреснительная установка Д0У-І0
Представляет интерес разработанная этим же институтом мобильная выпарная установка производительностью 10 т/ч по дистилляту (рис. 47). Установка предназначена для опреснения природных морских и солоноватых вод и для переработки сильноминерализованных сточных вод промышленных предприятий с целью возврата дистиллята (пресной воды) в технологический процесс. Получаемый дистиллят пригоден без дополнительной обработки для подпитки парогенераторов среднего давления (содержание подпиточной воды < 20 мкг/кг) и приготовления питьевой воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 2874-73.
Для предотвращения отложения накипи на тешюобменных поверхностях установки используются ингибитора накипи (например, полифосфат натрия по ГОСТ 20291-74), вводимые в перерабатываемую воду в количестве 1-2 мг/кг* Установка оснащена системами автоматизации и КИП, обеспечивающими автоматический пуск и позволяющими поддерживать заданный технологический режим, осуществлять плановую и аварийную остановку оборудования.
Установка перевозится железнодорожным транспортом я водным путем в собранном виде или тремя раздельными блоками автомобильным транспортом. Она имеет малую металлоемкость, проста в обслуживании и ремонте, мажет эксплуатироваться в условиях дефицита охлаждающей воды. В качестве теплоносителя для установки применяются водяной пар, горячая вода или природный газ. Техническая характеристика установки приведена ниже
Производительность по дистилляту т/ч……………….. 10
Теплоноситель — пар давлением, МПа………………… 0,1-1,0
Расход теплоносителя, т/ч, при давлении:
ОД МПа………………………………… 1,32
1,0 МПа……………………. ………… 0,92
Расход морской вода на установку (2,7 °С), т/ч…. 60
Мощность электродвигателей, кВт………………….. 42
Межпромывочный период, ч……………………….. 4000
Основной конструкционный материал…………….. Ст. З, сталь
08Х2&Н6Т
Металлоемкость оборудования, т……………………. 21,6
Габариты установки (три блока), м……………. 2,5×5,5×3,9
Время на монтаж и пуск установки, ч………………….. ^21
Для выпаривания многокомпонентных солевых растворов (отходов химических производств) применяется также выпарная установка с погруженными горелками (типа ПГ). Для переработки концентратов (элюатов) СвердНШхиммаш разработал ряд выпарных установок, предусматривающих возврат конденсата и получение сухих солей (табл. 6). Уже изготовлено и смонтировано более 20 таких установок.
Считалось, что в заданых странах применение выпарных установок пошло на убыль. Так, в Японии исследовательские работы по выпарным установкам закончились в начале семидесятых годов и основное внимание стало уделяться мембранным методам обессоли — вания. В действительности работы такого плана продолжались, и в различных странах (Франция, Финляндия и др.) созданы интересные установки. Например, фирма "А. Альстрам" (Финляндия) выпускает различные пластинчатые выпарные станции, работающие по принципу падающей пленки. Эти станции эффективно используются для концентрирования "черного щелока”, повышая в нем содержание сухих веществ до £0-65 %, что важно для его последующего огневого уничтожения; они дают возможность получать до 80 % конденсата в виде весьма чистой воды (рис. 48).
Видимо, установки термического обессоливания будут и дальше весьма широко использоваться в практике деминерализации произ-
|
Таблица 6. Характеристика выпарных установок
|
Рис. 48. Общий вид пятикорпусной выпарной станции завода по производству целлюлозы (производительность выпарной станции 160 т Н^О віч)
водственных сточных вод, оообенно сильноминерализованных. Необходимо изыскивать способы удешевления самих выпарных установок, прежде всего за счет новых технических решений, использования недорогих материалов, получения не только вода (конденсата) , но и солей высокого качества и применения физико-химических методов концентрирования стоков (обратноосмотических, электродиализных и др.).
Возможно, что наибольшее развитие получат высокопроизводительные многоступенчатые установки мгновенного вскипания, но в отечественной практике широкое применение нашли пока многокорпусные выпарные установки. В дальнейшем, вероятно, они будут использоваться все шире вместо установок химводоочистки для получения обессоленной воды в теплоэнергетике (что подтверждает и статистика), а также в качестве второй ступени в деминерализа — ционных комплексах для концентрирования стоков перед выделением из них солей. В качестве первой ступени рационально использовать обратноосмотические установки, которые по своим техникоэкономическим показателям имеют ряд существенных преимуществ перед термическими.
В настоящее время обратно осмотические установки используются
более чем в 30 странах для очистки и повторного использования сточных вод. Развитие обратноосмотического метода обессоливания воды идет преимущественно путем: а)’поиска и опробования новых видов материалов. для фильтрующих элементов и изменения их конструкции; б) увеличения мощности установок. Так, применяют мембраны из ароматических полиамидов с более высоким соле задержанием; найдены эффективные способы использования полых волокон в фильтрующих элементах. В Японии, например, применяют спиральные мембранные модели фирмы "Торей", скомпонованные в блоки диаметром 0,3 и длиной 6 м. Производительность такого блока по мррс — кой воде составляет 200 м3/сут.
Предполагалось значительно расширить применение этого метода и в нашей стране. Однако широкое внедрение обратноосмотических установок сдерживалось отсутствием подготовленных кадров и некоторыми техническими причинами: дефицитом высокопроизводительных мембран, насосов высокого давления, установок предварительной очистки стоков и др. На практике пока налши применение преимущественно ультрафильтрационные установки.
Обессоливание производственных стоков может осуществляться с применением ионообменных установок, давно используемых в отечественной практике. В технологическом и экономическом отношении ионообменное обессоливание — наиболее предпочтительный процесс. Однако он имеет принципиальные недостатки: наличие сильноминерализованных стоков, образующихся при регенерации ионообменных смол, и значительное количество слабоконцентрированных промывных вод. В практике применяют разные способы уменьшения количества этих стоков. Так, Институтом химии воды АН УССР предложено осуществлять регенерацию 25 $-яым раствором азотной кислоты и 10 $-ным раствором аммиака о дальнейшим получением соединений типа минеральных удобрений.
Интересный опыт значительного снижения расхода регенерирующих веществ и промывных вод с использованием установок типа "Серво-Контимат" накоплен фирмой "Хагер-Эльзасер" (ФЕГ). Ионно — обменняк со взвешенным слоем смолы работает в противоточном режиме с нижней подачей очищаемой воды, тогда как регенерация смолы осуществляется сверху в противоположном насыщении направлении. Эффективность использования ионообменной емкости увеличивают также последовательным подключением двух одинаковых ионообменных колонн. Предусмотрена возможность многослойного (с несколькими видами смол в одной колонне) метода ионнообмена.
Установка, созданная на Московском медеплавильном и меде-
электролитном заводе, предназначена. для получения деионизированной воду (340 м3/ч) и очистки промышленных сточных вод (610 м3/сут). Комплексная установка обеспечивает переработку сточных вод, содержащих серную кислоту, ионы тяжелых цветных металлов, цианиды и некоторые другие
примеси.
Предусмотрена регенерация меди и раствора серной кислоты. Сбрасываемые в городскую канализацию очищенные сточные воды удовлетворяют необходимым санитарным требованиям. Получаемый обезвоженный осадок эвакуируется в отвал.
Следует отметить высокую эффективность оборудования и материалов (особенно узлов ионообмена), компактность и удобство расположения оборудования, автоматизацию всех технологических операций. Однако во всех случаях стоки от ионообмена остаются и должны быть переработаны. По мнению автора, ионнообменные методы рационально использовать не для общего обессоливания сточной воды (удаления всех солей), а преимущественно для извлечения из нее какой-то части примесей (ценных металлов, токсинов и др.).
Для обессоливания стоков применяют электрохимические установки, особенно электродиализаторы. Можно предполагать, что в ближайшее время эти методы получат широкое распространение. Они наиболее эффективны в случае обработки сравнительно небольших количеств сильнозагрязненных сточных вод. Подсчитано, например, что уже при производительности 300 м3/сут себестоимость очистки на электродиализной установке на 10 % выше, чем на выпарной.
Чрезвычайно важен вопрос последовательного использования очищенных и кондиционированных химически загрязненных сточных вод для других производственных нужд внутри предприятия или на предприятиях промузла. Предпосылки для реального внедрения последовательного использования воды имеются, однако положительно — го опыта здесь немного. Примером может служить использование отработанного конденсата от препаривания железобетонных изделий на заводах железобетонных изделий г. Мурманска. На Уральском заводе химического машиностроения (УЗХМ) отработанная вода в течение нескольких месяцев подавалась на рядом расположенный завод ЖБИ для затворения бетона. Это позволило не только полезно использовать воду, но и создало возможность не строить де — минерализационную установку.
В практике эксплуатации водного хозяйства отечественных и зарубежных промышленных предприятий широкое применение находят
фосфорсодержащие комплексоны, которые при добавлении в оборотную воду ингибируют процессы солеотложения, коррозии и биообрастания. Уральские специалисты (Уральский лесотехнический институт, Уралэнергочермет) также активно занимаются разработкой и внедрением таких реагентов на металлургических предприятиях, ТЭЦ и др. Так, .идя ингибирования солеотложений используют композиции на основе нитрилтриметиленфосфоновой и метилиминобиметиленфос — фоновой кислот (ИОМС), идя уменьшения коррозии — их моно — и полиядерные комплексонаты цинка, для уменьшения биообрастаний — композиции с солями меди. Технология применения разработана для систем водного охлаждения, оборотных циклов водоснабжения газоочисток металлургических печей, хвостовых хозяйств обогатительных фабрик, выпарных установок и т. д. Интенсивность отложений снижается в 10-15 раз, коррозия — до нормативных величин при расходе реагентов 1-Ю г/м3 обрабатываемой воды.
В результате внедрения новых технологий обработки воды обеспечена возможность перевода действующих и создаваемых систем оборотного водоснабжения на схемы бессточного водопользования без крупных капитальных затрат. Промышленная поставка, а также техническая помощь в использовании этих реагентов осуществляются ассоциацией,,Aквaкoмплeкc,, (г. Свердловск).
В условиях хозрасчета иногда невыгодно эксплуатировать установки по переработке отработанных травильных растворов (ОТР), поскольку выделенные полезные продукты не окупают затраты на их переработку. На Урале были закрыты почти все купоросные установки, так как продажная цена I т семиводного железного купороса невелика (примерно 10 руб.) за I т и производить его невыгодно.
Ввиду того что в ОТР содержится главная часть (до 80 %) химически растворенных загрязнителей, необходимо искать пути их переработки и утилизации. Так, на Первоуральской станции аэрации используют нейтрализованный железосодержащий шлам в качестве коагулянта. Применение этого шлама является принципиально новым в биологической очистке городских сточных вод по сравнению с использованием водных растворов солей коагулянтов. При дозировании железосодержащего шлама в городские сточные воды происходит коагуляция и адсорбция загрязнений гидролизованными соединениями железа, образуются нерастворимые соединения кальция и железа с фосфат-ионами. На поверхности кристаллов гипса адсорбируются из сточных вод синтетические ПАБ, жиры, белки,
нефтепродукты и другие загрязнения, которые препятствуют его отложению на поверхности трубопроводов и сооружений.
К хвостовым установкам следует отнести и установки биологической защиты водоемов. Используя естественные биологические процессы, можно рационально обрабатывать ряд стоков, частично или полностью исключая их из системы канализования. Накоплен и описан опыт по использованию биологических средств защиты. Они достаточно широко используются как. для очистки сточных вод металлургических и металлообрабатывающих предприятий, так и для очистки стоков подсобных хозяйств (в частности, небольших животноводческих комплексов), имеющихся при этих предприятиях.
Надежным средством защиты водных объектов от рассеянного выпуска сточных вод в водоем являются биологические плато различных модификаций, на которых очистка сточных вод осуществляется с помощью процессов, характерных для естественных водоемов. Под биоплато (ботанической площадкой) подразумевается площадь, засаженная или заросшая высшей водной или погруженной растительностью, используемая для очистки или доочистки сточных вод. Очистку воды в этом случае обеспечивают не только высшие водные растения, но и все другие компоненты сообщества — бактерии, водоросли и беспозвоночные.
В отличие от биопрудов основным агентом на биоплато является бактериоперифитон — бактериальная пленка, развивающаяся на подводной части растений и обеспечивающая высокую интенсивность деструктивных процессов. Разложение органических взвесей локализуется на определенной площади и протекает не в воде, а на поверхности субстрата. Поэтому выноса органических веществ, продуктов их распада, бактерий и фитопланктона с биоплато в отличие от биопрудов не происходит. Эта особенность позволяет рассматривать биоплато в качестве перспективного способа ограничения прогрессирующего загрязнения водоемов и ’’цветения’1 воды. Биоплато могут быть эффективно использованы также для очистки и доочистки стоков от нефтепродуктов, минеральных примесей, биогенных элементов, органических веществ, цветных и тяжелых металлов. Практически нет ингредиентов, которые не претерпевали бы заметных изменений (количественных либо качественных) под воздействием звеньев экологических систем биоплато. Например, нефтепродукты при концентрации до 1300 мг/л утилизируются на 99 % за сутки на биопрудах, заселенных камышом озерным, рогозом узколистным, элодеей канадской и др. Подобные биоплато успешно действуют на 40 нефтеперерабатывающих предприятиях. Этот
же набор растений может быть использован для очистки от биогенных элементов и минеральных солей. Снижение концентрации последних на 50 % происходит за 14 дней при их исходном содержании 5000 мг/л. Примерно с той же интенсивностью извлекаются и биогенные элементы. Система эффективна практически во всех фазах вегетационного периода, в том числе и в зимний. Биоплато могут быть успешно использованы в качестве сравнительно дешевых и простых в эксплуатации сооружений гидрохимической и биологической стабилизации воды, используемых в замкнутых системах водообеспечения.
Проблемам очистки, кондиционирования и повторного использования сточных вод промышленных предприятий всегда уделялось большее внимание, чем вопросам переработки осадков с рациональным их использованием. До сих пор, как правило, осуществлялось их складирование в различных накопителях, отвалах и полигонах, где они в конечном итоге являются мощнейшими источниками вторичного загрязнения окружающей среды.
На современном этапе цехи обезвоживания осадков реализуют три стадии переработки: I) выделенные при отстаивании (осветлении) обработанных сточных вод осадки подвергаются кондиционированию различными методами (флокулированием, сгущением и др.);
2) обезвоживание осуществляется на специализированных аппаратах (вакуум-фильтрах, фильтрпрессах, центрифугах и др.); 3) обезвоженный осадок перед утилизацией и захоронением проходит дополнительную обработку (сушку, окомкование и др.).
Наиболее предпочтительны способы кондиционирования с применением флокулянтов (особенно ступенчатое флокулирование с применением разнозаряженных флокулянтов и дальнейшим сгущением). Для механического обезвоживания сегодня широко используют различные фильтрпрессы, особенно с большой площадью фильтрования. Перспективны КПМ-фильтры с неткаными волокнистыми материалами, к выпуску которых приступила отечественная промышленность.
Одним из методов интенсификации работы обезвоживающего оборудования является правильный подбор материала фильтровальной ткани. Б настоящее время выпускается большое количество разнообразных синтетических тканей, которые по сравнению с хлопчатобумажными более устойчивы против засорения и более стабильны по фильтровальным свойствам. Наиболее перспективными являются ткани артикулов 86006, 86010, 86012, 86019, 86033 и 2411.
Имеются апробированные технологии переработки металлсодержащих осадков (от травления, гальванообработки, производства пе-
чатных плат и др.) с получением утилизируемых продуктов, используемых при производстве пигментов, строительного гипса, глазурованных керамических облицовочных плиток, кирпичей, керамзитового гравия, гипсоцементпуццоланового вяжущего и легких бетонов на его основе и др. Изучена возможность использования обезвоженных железосодержащих осадков после нейтрализации гальванических стоков ряда промышленных предприятий г. Новосибирска при производстве керамического кирпича и керамзита. Разработан способ утилизации подобных осадков С с небольшими примесями цинка, меди и хрома — в сумме около 0,2 %), полученных при обработке стоков Уфимского завода коммутационной аппаратуры, в качестве добавки к кирпичной массе. К сожалению, эти интересные результаты не обобщены, не имеют санитарно-гигиенической базы и поэтому внедряются с огромным трупом.
Автором с сотруаниками разработана новая технология утилизации смеси осадков сточных вод машиностроительного предприятия, основным из которых является осадок, полученный при обезвреживании сточных вод гальванического участка. При этом была поставлена задача создания универсального процесса, достаточно простого и приемлемого для широкого практического внедрения. В смесь, подлежащую утилизации, входят три вида осадков. Первый из них образуется при очистке сточных вод гальванического участка, содержащих С% (УІ), cd (11), Ni (П), Си (П), (П),
Ті (ІУ), Fc (П), Г;( (Ш), минеральные кислоты, щелочи и
другие компоненты. Эти сточные воды обрабатывают железным купоросом ( Ре S04 ■ 7НрО ) и едким натром. Образующийся оса
док представляет собой суспензию гидроксидов металлов. Второй вид осадков получают при первичном отстаивании промышленных и поверхностных (дождевых, талых) сточных вод, дисперсная фаза которых содержит в основном твердые частицы, минеральные масла, поверхностно-активные и црутие органические вещества. Такой осадок является эмульсионно-суспензионной системой. Третий вид осадка выделяется при совместной электрокоагуляционной обработке с использованием стальных электродов всех указанных предварительно очищенных срочных вод с последующим отстаиванием дисперсной фазы.
Принципиальная технологическая схема утилизации осадков показана на рис. 49. Хорошо усредненная по составу смесь осадков I поступает в сгуститель І. Слив II сгустителя возвращается в систему оборотного водоснабжения, а уплотненный осадок Ш насосом 2 направляется на ленточный фильтр 3 для обезвоживания. На этот же
|
ш |
|
Рис. 49. Технологическая схема утилизации осадков I — сгуститель осадка; 2 — насос; 3 — ленточный фильтр; 4 — смеситель; 5 — бункер с питателем; 6 — тарельчатый окомкователь; 7 — конвейнер с окатышами; 8 — оборудование для дробления и помола извести и шлака; 9 — узел приготовления ФВВ: I — исходная смесь осадков; П — слив сгустителя; Ш — сгущенный осадок; ІУ — суспензия ФВВ; У — фильтрат; УІ — см&еь обезвоженных ФВВ и осадка Скек); УТТ — молотая негашеная известь; УШ — молотый шлак; IX — шихта на окомкование; X — окатыши-сырцы; XI — упрочненные окатыши; ХП — известь негашеная; ХШ — шлак; ХІУ — техническая вода |
фильтр подается суспензия фильтровального вспомогательного вещества (ФВВ) ІУ, приготавливаемая в специальном узле 9 и образующая после обезвоживания на фильтровальной ткани намывной фильтрующий слой, через который фильтруется смесь осадков Ш. Фильтрат суспензии и осадков У отводится в оборотную систему, а кек УІ (обезвоженная смесь ФВВ и осадков) поступает в валковый смеситель 5 периодического действия, куда дозируют вяжущие добавки УП — молотую негашеную известь и УШ — молотый ваграночный шлак. После перемешивания пшхту IX из смесителя 5 выгружают в бункер с питателем 6. Из него шихта непрерывно поступает на тарельчатый окомкователь 7. На его вращающейся тарели формируются сферические окатыши-сырцы X и пересыпаются в контейнер 8 для
хранения в нем в течение 3-7 сут. При этом окатыши приобретают прочность, достаточную для последующего использования.
Поскольку окатыши по всем свойствам (истираемости, восстановимости, прочности) отвечают техническим требованиям, наиболее целесообразно переплавлять их в ваграночной печи, добавляя в состав загружаемых в печь материалов. При плавке органические вещества сгорают вместе с технологическим топливом-коксом. Металлы (хром, никель и др.) переходят в расплав, а неметаллические компоненты (силикаты, алюминаты, известь и др.) входят в состав шлака, Другим вариантом утилизации окатышей, учитывая их высокие прочностные свойства при насыпной массе I,0-1,1 кг/м3, является использование в качестве инертного заполнителя железобетонных изделий.
В условиях повышенной антропогенной нагрузки на окружающую среду природоохранные требования все время ужесточаются, поэтому все большее значение приобретает вопрос о включении промышленных отходов в номенклатуру производимой продукции. Безотходных производств практически це бывает. Любая продукция в итоге становится отходом. Поэтому следует говорить о "производстве отходов" (или продукции) двух типов: I) полезных, имеющих потребительскую ценность; 2) не имеющих пока для данных условий потребительской ценности. Первая часть продукции направляется потребителю и после исчерпания потребительской ценности становится отходом совместной деятельности производства и потребителя, т. е. для указанного совокупного "производства” становится отходом второго типа. В свою очередь отходы второго типа могут быть переработаны снова с получением отходов двух указанных типов и так до тех пор, пока останутся отходы, не имеющие на современном уровне какой-либо потребительской ценности. Эти отходы также можно разделить на две части: те, что в условиях современных ограничений могут быть возвращены в естественный природный оборот веществ, и те, которые не следует или нецелесообразно возвращать в природу. Такие отходы подлежат специальному захоронению на промышленных свалках либо хранению (точнее, складированию) в специальной таре при полном контроле сохранности и надежности тары, а также в условиях, препятствующих катастрофическим последствиям в результате любой аварии. Тип хранилища, его конструкция, единичный объем склада, наземное или подземное размещение и многие другие вопросы в значительной степени зависят от возможности аварии и должны соответствовать требованиям долговременной экологической безопасности.
Переход от захоронения неутилизируемых отходов к их хранению требует качественно нового подхода к технологии производства и вторичному использованию ресурсов. Это, конечно, не исключает полностью возможности захоронения отходов, но при соблюдении всех необходимых природоохранных требований. Основой таких технологий является возможно более глубокая селекция отходов.
Значительные количества отходов разного вида образуются при обработке сточных вод и отработанных растворов промышленных предприятий. При этом ддя крупных объединений, куста промышленных предприятий или целого промузла, вероятно, имеет смысл рассматривать сочетание комплекса очистных сооружений, где происходят обработка сточных вод с целью повторного использования и выделение и первичная обработка образующихся при этом осадков и отходов. При этом устраивают промышленные полигоны, куда собирают эти отходы и осадки по группам в соответствии с их составом и свойствами, усредняют, дополнительно обрабатывают для полезного использования или безопасного складирования.
За рубажом организованные полигоны. давно стали "замыкающим элементом" при создании безотходных производств. Отечественный опыт создания таких полигонов весьма мал и ограничивается практически только. двумя — в Ленинграде и Горьковской области.
Работу по организации внеплощадочных полигонов для переработки и складирования промышленных отходов необходимо интенсифицировать во всех промышленно развитых регионах страны, используя ценный опыт, накопленный при проектировании, строительстве и эксплуатации существующих полигонов. Широкое внедрение промышленной технологии обезвреживания и складирования производственных отходов на организованных полигонах будет способствовать переводу промышленности на малоотходные технологии.