Методи електрохімічного очищення

 

В даний час одним з перспективних методів очищення цього виду стічних вод є метод електрокоагуляції, розроблений харківським відділом ВНИИВОДГЕО. Процес очищення масляних емульсій, що містять іоногенні емульгатори, протікає в такий спосіб. Електрокінетичний потенціал емульсії, що знаходиться в електричному полі, знижується, а емульсія втрачає свою стійкість. Іони алюмінію, що перейшли в рідку фазу, при рН=6-8 у міжелектродному просторі утворюють спочатку колоїдний розчин, а потім у залежності від рН середовища макрочастки гідроксиду або основного сульфату алюмінію. При рН = 5 емульгатор переходить у нерозчинну форму, що ще в більшому ступені сприяє сорбції часток дисперсної фази, тому що відбувається зниження міцності структурно-механічного бар'єру. При подальшому протіканні процесу відбуваються зростання лужності рідини і весь алюміній переходить у нерозчинну форму, створюючи максимум сорбційної поверхні.

Електрокоагуляційний спосіб рекомендується застосовувати для локального очищення відпрацьованих МОР, для приготування яких були використані емульсоли марок Е-1 (А), Е-2 (Б), Е-3 (У), ЕТ-2 і НГЛ-205. Спосіб застосуємо також для очищення відпрацьованих МОР, приготовлених на емульсолах марок Укринол-1, ЕГТ, СП-3, Аквол-2, Аквол-б, МОТ і ін.

Сутність способу полягає в руйнуванні емульсії і коагуляції емульгованих олій під дією продуктів електрохімічного розчинення алюмінієвих анодів і флотацій коагуляту воднем, що утвориться на катодах.

Перед електрохімічною обробкою стічні води підкисляють до рН=5 - 5,5 для зниження агрегативной стійкості емульсії.

У процесі електролізу величина рН стічних вод зростає до 6,5 - 7,5. Процес очищення стічних вод складається з наступних технологічних операцій: збір, усереднення і відстоювання стічних вод, їх підкислення, електрохімічна обробка, відведення продуктів очищення, освітлення відпрацьованої води.

Маслоемульсійні стічні води після усереднення і відстоювання в резервуарі з метою виділення вільного масла (останню видаляють у маслозбірник) потім направляють у змішувач, де підкислюють концентрованою соляною кислотою до рн=5-5,5. Підкислені стічні води направляють у електролізер. Пінний продукт, що утвориться на поверхні оброблюваної рідини, періодично або безупинно видаляють у піноприймальний бак. Оброблену стічну воду освітлюють у відстійнику, після чого скидають у каналізацію населених пунктів (при біологічному очищенні стічних вод на міських каналізаційних очисних спорудах досягається видалення з них залишкових кількостей органічних речовин).

При електролізі підкислених стічних вод відбувається електролітичне розчинення алюмінієвого анода й утворення гідроксиду алюмінію, що володіє високою коагулюючою здатністю.

Очищена вода являє собою прозору безбарвну рідину, що має величину рН =6,5-7,5, величину ХПК 0,5-0,6 г/л, що містить нафтопродуктів 25 мг/л і хлоридів 1,5 г/л (загальний вміст розчинених мінеральних солей 2,5 - 3 г/л).

Електролізер для очищення маслоемульсійних стічних вод являє собою прямокутний сталевий резервуар, футерований зсередини вініпластом або іншим кислотостійким матеріалом. Дно електролізеру має ухил 1: 10 убік випуску стічних вод. До лівої торцевої стінки корпусу електролізеру (вище рівня рідини) прикріплений патрубок для подачі стічної води, до днища приварюють патрубок для відводу очищеної води. Біля правої торцевої стінки апарату вище рівня рідини розташовуються два прямокутних подовжніх вікна: нижнє - для приєднання пінозгінного лотка, верхнє - для підключення витяжного повітреходу. На задній стінці корпуса є отвори для приєднання токопідводячих шин. Пінозгінний лоток розташований під кутом 45' до вертикальної стінки. У верхній частині корпусу електролізеру (під електродами) установлюють піновидаляючий пристрій.

Електроліз стічних вод проводять при щільності струму 80 - 120 А/м², напрузі на електродах 7 - 10 В. Тривалість їх електрохімічної обробки складає 4 - 5 хв., питома витрата алюмінію для видалення 1 г емульсованого масла 0,03 г, питома витрата електроенергії 2,5 - 3 кВт год/м, питома витрата соляної кислоти (35%) на підкислення стічних вод 7 - 8 кг/м³.

Для обробки стічних вод можливе використання перемінного електричного струму, однак у цьому випадку для досягнення того ж ефекту очищення питома витрата електроенергії збільшується на 40 - 50%.

Харківським відділом ВНИИВОДГЕО розроблені дві моделі електролізерів (три - і шестисекційний).

В даний час установки для електрохімічного очищення маслоемульсійних стічних вод діють на ряді машинобудівних підприємств.

Інститутом "Харківський Водоканалпроект" розроблені типові проектні рішення установок "Комплект устаткування для електрокоагуляційної обробки мастильно-охолодних рідин продуктивністю 5 - 10 м³/добу.

У Харківському політехнічному інституті М.М. Назаряном розроблений апарат колонного типу для очищення концентрованих масловмісних стічних вод за допомогою коагулянту - гідроксиду алюмінію, одержуваного шляхом електролітичного розчинення алюмінієвих анодів в електродній камері апарата. Отримана суспензія гідроксиду алюмінію потім змішується зі стічними водами в реакційній камері, а осад, що утворився, відокремлюється від рідкої фази у флотаційній і відстійної камерах.

Для очищення великих об`ємів маслоемульсійних стоків успішно застосовується метод реагентной напірної флотації. Цей метод упроваджений на ГПЗ-2 (м. Москва). Очищення маслоемульсійних стічних вод проводять за наступною схемою: стічна вода надходить у відстійник-накопичувач, де відбувається виділення механічних домішок і вільних масел, а потім у цій же ємності виробляється нейтралізація рідини сірчаною кислотою до рн=7-8. Нейтралізована стічна вода надходить у флотатора, куди одночасно подається розчин сірчанокислого алюмінію. Піна, що утвориться в процесі напірної флотації, збирається і направляється в пінозбірник.

Величина - потенціалу емульсійних систем, що містять неіоногенні емульгатори, недостатня для їхньої високої стабільності, а їхні адсорбційні шари не володіють високою структурно-механічною міцністю, тому застосування коагулянтів для очищення подібних стічних вод малоефективно.

Метод ультрафільтрації

 

Одним з перспективних методів очищення цих стічних вод є метод ультрафільтрації. Можливість його застосування показана в дослідженнях, проведених на апараті типу фільтр-прес з використанням ультрафільтраційних мембран марок УАМ-500, УАМ-200, УАМ-150, УАМ-50 (цифра позначає середній діаметр пір мембрани в Ангстрем).

Установлено, що продуктивність ультрафільтратів по пермеату практично однакова для всіх марок мембран [10 л/ (сут*м²)]. Вміст масла в рідині, що очищається, може бути знижено до 8 - 10 мг/л. Ступінь концентрування фільтруємої емульсії залежить від її стійкості: найбільш стійкі емульсії, наприклад приготовлені на основі емульсолу ІХП, можна концентрувати до вмісту олій 500 г/л. Недоліком цього методу є мала продуктивно ультрафільтрів, що значно стримує його широке застосування. Для підвищення продуктивності ультрафільтрів доцільно застосовувати їхнє промивання розчинами поверхнево-активних речовин (наприклад, 6% -ним розчином препарату Лабомид-161). Таке промивання варто проводити через 150 - 200 год. роботи установки, при цьому продуктивність мембран, підвищується в 2 - 3 рази.

Проведені також дослідження методу ультрафільтрації з використанням як фільтруючий елемент фрагментів трубчастих модулів із фторопласту типу БТУ з діаметром пір 500 А (50 нм). Отримані результати показали, що для реального діапазану концентрацій олій у відпрацьованих МОР (10 - 25 г/л) продуктивність мембран і величина ХПК пермеату практично не залежать від вихідної, концентрації олій у стічній воді. При цьому кінцева ХПК очищеній рідині не залежить також від часу роботи установки і складає 100 - 150 мг*об/л. Проникність мембран складає 10 - 15 л/ (м²*ч).

Як випливає з приведеного огляду, у розробці ефективних методів очищення концентрованих масловмісних стічних вод в останні роки досягнуті визначені успіхи. Побудовано і введені в постійну експлуатацію установки по очищенню масловмісних стічних вод методами коагуляції, електрокоагуляції, реагентної напірної флотації.