Технології очищення стічних вод переробних підприємств

Технології очищення стічних вод, що використовуються на переробних підприємствах, включають фізико-хімічні, біологічні та передові процеси окислення

Промислові стічні води є серйозною проблемою в переробній промисловості. 

Насправді деякі проекти з переробки не були реалізовані через високу вартість або труднощі, пов'язані з очищенням промислових стічних вод. У багатьох країнах відбулися широкомасштабні екологічні ініціативи, результатом яких стали жорсткі екологічні норми щодо скидання промислових вод. Оператори, можливо, встановили системи очищення промислових вод, щоб відповідати місцевим нормам, коли будували, вони потребували дорогих оновлених програм, щоб відповідати новим складним обмеженням і жорсткішим нормам, запровадженим пізніше. Деякі навіть не досягають цих жорстких меж після великих модифікацій.

Промислові стічні води утворюють ряд органічних і неорганічних речовин у різних концентраціях. Багато матеріалів є токсичними, мутагенними, канцерогенними або майже не піддаються біологічному розкладанню. Це означає, що стічні води також містять низку речовин, які нелегко розкладаються.

Первинна очистка результатів видалення твердих речовин, часток і масел у потоці промислових стічних во, отже, первинна обробка, включає основні фізичні методи та відділення твердих речовин від нафти, такі як первинні відстійники, масловіддільники та сита. 

Вторинна очистка зазвичай є серцевиною очисної установки, де розщеплюються зважені та органічні речовини та сполуки. Вторинна очистка здійснюється шляхом біологічної (бактеріальної) деградації забруднення і забруднюючих речовин. Очищення аерованого активного мулу було відомо як одне з найкращих рішень для вторинної обробки. Він простий, економічний і високоефективний.

Комбінації анаеробних і аеробних процесів очищення виявляються ефективними для видалення багатьох забруднювачів, таких як розчинні органічні забруднювачі, які біологічно розкладаються. 

Використання мембранних технологій для очищення промислових стічних вод зростає. Методи хімічного окислення для очищення стічних вод також зростають через жорсткіші межі очищених стічних вод. 

У сучасних промислових установках очищення стічних вод використовують як класичну хімічну очистку, так і передові процеси окислення. 

Третинна обробка зазвичай включає кінцеві етапи фільтрації, полірування та завершальні етапи, наприклад, широковані фільтри з активованим використанням вугіллям.

У цій статті висвітлюються технології очищення промислових вод, включаючи фізико-хімічні, біологічні та прогресивні процеси окислення, використані в переробній промисловій якості.

Видалення масла

Традиційні підходи до очищення маслянистих вод включають гравітаційне відділення та знежирення, флотацію розчиненого повітря (DAF), деемульгацію, коагуляцію та флокуляцію. Гравітаційне відокремлення з наступними знімками є ефективним для видалення вільної нафти з промислових стічних вод. Нафтово-водяні сепаратори, такі як сепаратор API та його варіації, отримали широке визнання як ефективний, недорогий етап первинної обробки. Нафтово-водовіддільник API призначений для відділення нафти та зважених речовин із стічних вод. Сепаратор API або інший базовий сепаратор нафти та води, однак, не ефективний для видалення дрібних крапель олії та емульсії. Масло, яке прилипає до поверхні твердих частинок, можна ефективно видалити шляхом відстоювання в первинному відстійнику.

DAF є одним з найефективніших методів обробки дрібних масляних крапель і емульсій. DAF використовує повітря для підвищення плавучості дрібних крапельок масла та покращення розділення. Емульговане масло в DAF видаляється деемульгацією за допомогою хімікатів, теплової енергії або обох. В установках DAF використовують хімічні речовини для сприяння коагуляції та збільшення розміру стада для полегшення розділення. Емульговане масло в промислових стічних водах зазвичай проходить попередню хімічну обробку для дестабілізації емульсії з наступними розділами за допомогою сили тяжіння. Стічні води часто нагрівають, щоб зменшити в'язкість, підкреслити різницю щільності та послабити міжфазні плівки, які стабілізують масляну фазу.

Після цього відбувається підкислення та додавання катіонного полімеру/квасців для нейтралізації негативного заряду на краплях олії, з подальшим підвищенням рН до лужної області, щоб включити утворення згустків неорганічної солі. Отримані флоки з адсорбованою нафтою потім відокремлюють з подальшим згущенням і зневодненням осаду.

Коагуляція і флокуляція

Більшість установок для очищення промислових стічних вод включають у свої процеси осадження. 

Осадження, яке також називають освітленням, — це процес очищення, під час якого швидкість стічної води знижується нижче швидкості суспензії, а зважені частки осідають із стічної води під дією сили тяжіння. Осілі тверді речовини видаляються у вигляді мулу, а плаваючі тверді речовини видаляються у вигляді накипу. 

Промислові стічні води залишають відстійник через водозлив для наступного етапу очищення. 

Ефективність або продуктивність процесу контролюється часом утримування, температурою, деталями резервуара та іншими факторами. Однак без коагуляції/флокуляції седиментація може видалити лише грубу суспензію, яка швидко осідає зі стічної води без додавання хімікатів. 

Цей тип осадження зазвичай відбувається у водоймі, відстійник або очисник на початку процесу очищення. 

Коагуляція/флокуляція заснована на додаванні хімічних продуктів, які прискорюють седиментацію (коагулянти) в резервуари для освітлення. 

Коагулянти - це неорганічні або органічні сполуки, такі як сульфат алюмінію, хлорид алюмінію гідроксиду або високомолекулярний катіонний полімер. 

Метою додавання коагулянту є видалення майже 90 відсотків завислих речовин із промислових стічних вод на цьому етапі процесу очищення. гідроксид алюмінію хлорид або високомолекулярний катіонний полімер. 

Метою додавання коагулянту є видалення майже 90 відсотків завислих речовин із промислових стічних вод на цьому етапі процесу очищення.  

Біологічне очищення стічних вод для переробних заводів

Біологічні процеси мають справу переважно з органічними домішками. Протягом останнього століття для очищення промислових стічних вод використовували мікробні технології. Розвиток цих технологій забезпечив успішні процеси знищення складових відходів, які легко біологічно розкладаються в аеробних умовах.

Аеробне розкладання в присутності кисню може бути відносно простим, недорогим і екологічно чистим способом розкладання відходів. Фактори, які мають вирішальне значення для оптимальної деградації вибраного субстрату, включають температуру, вологість, рН, поживні речовини та швидкість аерації, яким піддається культура бактерій, при цьому температура та аерація є двома найважливішими параметрами, які визначають швидкість деградації мікроорганізмами. .

Розчинні органічні джерела біохімічного споживання кисню (БПК) можуть бути видалені будь-яким життєздатним мікробним процесом — аеробним, анаеробним або безкисневим. Однак аеробні процеси зазвичай використовуються як основний засіб зниження БПК стічних вод, оскільки аеробні мікробні реакції є швидкими — зазвичай у 10 разів швидше, ніж анаеробні мікробні реакції. Таким чином, аеробні реактори можуть бути побудовані відносно невеликими та відкритими для атмосфери, що є найбільш економічним засобом зниження БПК.

З іншого боку, основним недоліком аеробних біопроцесів для очищення стічних вод, порівняно з анаеробними процесами, є велика кількість утвореного осаду. Відносно високе накопичення біомаси відбувається в аеробному біореакторі, оскільки вихід біомаси (маса клітин, утворених на одиницю маси органічної речовини, що розкладається) для аеробних мікроорганізмів відносно високий — майже в 3-4 рази більший, ніж вихід для анаеробних організмів. Шлам, присутній у вихідній рідині реактора, може містити залишковий БПК, який може знадобитися зменшити в додатковому процесі, і в кінцевому підсумку його слід утилізувати як тверді відходи.

Багато механізмів можуть використовуватися мікроорганізмами під час процесу аеробної деградації, наприклад атака на ксенобіотики органічними кислотами, що виробляються мікроорганізмами, виробництво шкідливих сполук, таких як сірководень, і виробництво хелатуючих агентів, які здатні підвищують розчинність будь-яких нерозчинних ксенобіотиків, роблячи їх більш доступними для мікроорганізмів і механічного розкладання.

Деякі промислові стічні води можуть справляти токсичну дію на мікроорганізми, присутні в звичайному реакторі з активним мулом. Забруднення та сполуки, виявлені в цих потоках стічних вод, не можуть використовуватися мікроорганізмами як єдине джерело вуглецю та відрізнятимуться за токсичністю. Таким чином, пригнічення росту мікроорганізмів цими компонентами відіграє вирішальну роль у процесі розкладання, оскільки це може призвести до збою системи очищення.

Ключем до успішної технології біоочищення деяких промислових стічних вод є модифікація або оптимізація часу контакту клітин і субстрату, щоб біодеградація могла відбуватися за розумний час і зменшити потенційну токсичність стічної води для бактерій і мікрофлори.

«Анаеробні реактори відрізняються від аеробних перш за все тим, що перші мають бути закриті, щоб виключити кисень із системи, щоб уникнути перешкод анаеробному метаболізму».

Методи очищення активного мулу широко застосовуються для очищення промислових стічних вод. Нові технології мембранних біореакторів (MBR), які були засіяні активним мулом, продемонстрували ефективність очищення високоміцних органічних стічних вод. З іншого боку, двофазний розділовий реактор також був ефективним з токсичними субстратами.

Анаеробні реактори відрізняються від аеробних перш за все тим, що перші повинні бути закриті, щоб виключити кисень із системи, щоб уникнути перешкод анаеробному метаболізму. 

Анаеробний реактор повинен бути забезпечений відповідним вентиляційним отвором або системою збору для видалення газів (переважно метану та вуглекислого газу), що утворюються під час анаеробіозу.

Анаеробні мікробні процеси мають ряд переваг:

• Менша швидкість утворення осаду
• Працює при більш високих рівнях БПК і токсичності
• Відсутність витрат на доставку кисню до реактора
• Виробництво корисного побічного продукту метану (біогазу)

Однак анаеробні процеси мають вищі капітальні та експлуатаційні витрати, ніж аеробні процеси, оскільки анаеробні системи повинні бути закритими та зазвичай нагрітими. Анаеробні біопроцеси для очищення небезпечних потоків стічних вод, як правило, обмежуються очищенням потоків з низькою швидкістю потоку, або повинні бути передбачені додаткові положення.

Анаеробне зброджування складається з кількох взаємозалежних, складних послідовних і паралельних біологічних реакцій, під час яких продукти життєдіяльності однієї групи мікроорганізмів служать субстратом для наступної, у результаті чого органічна речовина перетворюється переважно на суміш метану та вуглекислого газу. Анаеробне зброджування відбувається в чотири фази: гідроліз/розрідження, ацидогенез, ацетогенез і метаногенез. Щоб забезпечити збалансований процес травлення, різні процеси біологічного перетворення повинні залишатися достатньо пов’язаними протягом процесу, щоб уникнути накопичення будь-яких проміжних продуктів у системі. Для очищення промислових стічних вод використовуються такі анаеробні реактори, як анаеробний мул з висхідним потоком (UASB) і анаеробний секвенуючий реактор періодичної дії (ASBR).

Сучасні процеси окислення для очищення стічних вод для переробних заводів

Окислення, за визначенням, — це процес, у якому електрони переносяться від однієї речовини до іншої, що призводить до виникнення потенціалу, вираженого у вольтах, який називається нормалізованим водневим електродом. З цього виходять потенціали окислення різних сполук. Здається, хімічне окислення є рішенням, яке відповідає законодавству щодо очищених стічних вод. Зазвичай використовується після вторинної обробки для знищення сполук, що не піддаються біологічному розкладу. Базовим параметром при використанні хімічного окислення як процесу обробки є хімічна потреба в кисні (ХПК). Зазвичай стічні води з відносно невеликим вмістом COD можуть бути належним чином очищені за допомогою цих процесів, оскільки більш високий вміст COD вимагатиме споживання надмірної кількості дорогих реагентів. Процеси хімічного окислення можна розділити на два класи:

• Класична хімічна обробка
• Розширені процеси окислення (AOP)

AOPs визначаються як процеси очищення стічних вод при температурі та тиску навколишнього середовища, які передбачають утворення високоактивних радикалів (особливо гідроксильних радикалів) у достатній кількості для очищення стічних вод. Ці процеси очищення є багатообіцяючими методами для відновлення забруднених грунтових, поверхневих і стічних вод, що містять органічні забруднювачі, що не піддаються біологічному розкладу. Гідроксильні радикали є надзвичайно реактивними видами, які атакують більшість органічних молекул.

АОП мають певні обмеження — технічні та економічні — у своєму застосуванні. Зокрема, існують серйозні обмеження щодо їх застосування до потоку стічних вод усієї ділянки або використання їх у постійній експлуатації. Для деяких великих критично важливих очисних установок потрібні AOP для роботи з піком ГПК, щоб відповідати суворим обмеженням лікування. Ці установки найчастіше використовуються після біоочищення. АОП також є досить ефективними у перетворенні досить стійких сполук у проміжні продукти, які піддаються біологічному окисленню через рециркуляцію на вході біологічної установки, або, навіть краще, повністю мінералізуючи ці сполуки, коли вони застосовуються на виході з установки біологічної очистки як кінцевий етап полірування.

Серед АОП було встановлено, що реагент Фентона ефективний у обробці компонентів промислових стічних вод, включаючи ароматичні аміни, різноманітні барвники, а також інші речовини, наприклад, пестициди та поверхнево-активні речовини. Одна з переваг реагенту Фентона полягає в тому, що для активації перекису водню не потрібно витрачати енергію.

Джерело: www.watertechonline.com