Metodo di assorbimento del trattamento delle acque reflue. Alte tecnologie moderne

SAGGIO

Vengono discussi i metodi di assorbimento e scambio ionico del trattamento delle acque reflue, l'intervallo di concentrazioni di inquinanti per il metodo di adsorbimento. Vengono discussi numerosi assorbenti. Processi di rigenerazione.

Parole chiave:

Applicazione

È risaputo che adsorbente i metodi sono utilizzati nel trattamento delle acque, nel trattamento delle acque per profondità trattamento delle acque reflue da sostanze organiche disciolte dopo trattamento biologico, in impianti locali per trattamento delle acque reflue se la concentrazione di queste sostanze in acqua è bassa e non sono biodegradabili o sono altamente tossiche in idrometallurgia. Limite superiore di applicazione assorbimento metodi 1000 mg/l. Il limite inferiore di utilizzo è di 5 mg/l. L'uso di impostazioni locali è considerato appropriato se la sostanza è buona adsorbito a basso consumo specifico assorbente, e la concentrazione dell'inquinante si avvicina al limite superiore. I sistemi di post-trattamento ad assorbimento operano a basse concentrazioni di inquinanti (fino a 100 mg/l), elevate portate lineari ed elevati coefficienti di distribuzione sorbato in assorbente rispetto alla soluzione. Applicare assorbimento neutralizzare Acque reflue da fenoli, erbicidi, pesticidi, composti nitro aromatici, tensioattivi, coloranti, metalli pesanti, ecc. Il vantaggio del metodo è alta efficienza, opportunità trattamento delle acque reflue contenente una serie di sostanze tossiche, nonché per l'estrazione e il recupero di tali sostanze. C'è un'ampia varietà di prodotti sul mercato assorbenti. Adsorbimento trattamento delle acque reflue può essere rigenerativa, con l'estrazione di sostanze da assorbente e il suo smaltimento. Può essere distruttivo, in cui estratto da liquame acque le sostanze vengono distrutte insieme all'adsorbente. Efficienza trattamento delle acque reflue ad assorbimento raggiunge l'80-95% e dipende da natura chimica assorbente, la dimensione della superficie di adsorbimento e la sua accessibilità, da struttura chimica inquinante e la sua forma chimica nell'ambiente. Utilizziamo principalmente rigenerativo assorbimento trattamento delle acque reflue, con metodi originali di rigenerazione e mezzi di eluizione.

adsorbenti

Come assorbenti usa di più sostanze diverse: attivo carboni, assorbenti sintetici e alcuni scarti di produzione (ceneri, scorie, pallone, segatura, ecc.). Assorbenti minerali- argilla, gel di silice, alumogel e idrossidi metallici vengono utilizzati per l'adsorbimento di varie sostanze da Acque reflue relativamente raro, poiché l'energia della loro interazione con le molecole d'acqua è elevata e talvolta supera l'energia adsorbimento... Il più versatile di adsorbenti sono carboni attivi, ma devono avere un certo insieme di proprietà. I carboni attivi dovrebbero interagire debolmente con le molecole d'acqua e bene con le sostanze organiche, avere pori relativamente grandi (con un raggio effettivo dei pori di adsorbimento nell'intervallo 0,8-5,0 o 8-50 A) in modo che la loro superficie sia accessibile agli organici molecole... Con un breve tempo di contatto con acque reflue devono essere alti adsorbente capacità, alta selettività e bassa capacità di ritenzione durante la rigenerazione. Soggetto a ultima condizione il costo dei reagenti per la rigenerazione del carbone sarà basso. I carboni devono essere meccanicamente resistenti, rapidamente bagnati dal deflusso e avere una distribuzione granulometrica monodispersa. Nel processo trattamento delle acque reflue utilizzare adsorbenti a grana fine con particelle di dimensioni 0,25-0,5 mm e carboni fini con particelle di dimensioni inferiori a 40 micron. I carboni dovrebbero avere una bassa attività catalitica rispetto alle reazioni di ossidazione, condensazione, ecc., poiché alcuni materia organica situato in acque reflue, sono in grado di ossidarsi e catrame al passaggio deflusso... Questi processi sono accelerati da catalizzatori. Le sostanze incoraggiate ostruiscono i pori assorbente, che rende difficile la rigenerazione a basse temperature. Infine, dovrebbero essere di basso costo, non ridurre la capacità di adsorbimento dopo la rigenerazione e fornire un numero elevato di cicli. La materia prima per i carboni attivi può essere praticamente qualsiasi materiale contenente carbonio: carbone, legno, polimeri, rifiuti alimentari, pasta di legno e carta e altre industrie. La capacità di adsorbimento dei carboni attivi è una conseguenza della superficie e della porosità altamente sviluppate. Carbocromi e i carbopak sono granulari assorbenti di carbonio... Appartengono a materiali a pori larghi, la loro superficie specifica va da 10 a 100 m2 / g (A.V. Kiselev, D.P. Poshkus, Ya.I. Yashin Fondamenti molecolari della cromatografia ad adsorbimento.-M.: Chemistry, 1980). Hanno un'elevata capacità di assorbimento, sono meccanicamente resistenti, ma sono così costosi da essere utilizzati solo in cromatografia. IN trattamento delle acque reflue si usano ancora i carboni, anche se sono stati creati materiali molto più efficienti.

Nozioni di base sul processo di adsorbimento

Sostanze prontamente adsorbite da Acque reflue carboni attivi, hanno un'isoterma convessa adsorbimento, e scarsamente adsorbito - concavo. Isoterma di adsorbimento di una sostanza in acque reflue, determinare empiricamente. Se in acque reflue ci sono diversi componenti, quindi per determinare la possibilità del loro adsorbimento congiunto per ciascuna sostanza, si trova il valore dell'energia libera differenziale standard e si determina la differenza tra i valori massimo e minimo. Se la differenza è maggiore di un certo valore critico, è possibile l'assorbimento congiunto di tutti i componenti. Se questa condizione non è soddisfatta, la pulizia viene eseguita in sequenza in più fasi. Velocità di processo adsorbimento dipende dalla concentrazione, natura e struttura del disciolto in scorta sostanze, temperatura dell'acqua, tipo e proprietà e l'adsorbente... In generale, il processo adsorbimento si compone di tre fasi: il trasferimento di materia da acque reflue alla superficie dei grani assorbente(regione di diffusione esterna), in realtà processo di adsorbimento, trasferimento di materia all'interno dei grani assorbente(zona di intradiffusione). È generalmente accettato che la velocità stessa adsorbimentoè grande e non limita la velocità complessiva del processo. Pertanto, lo stadio limite può essere la diffusione esterna o interna. In alcuni casi, il processo è limitato a entrambe queste fasi. Nella regione di diffusione esterna, la velocità di trasferimento di massa è determinata principalmente dall'intensità della turbolenza del flusso, che dipende principalmente dalla velocità del fluido. Nella regione di intradiffusione, l'intensità del trasferimento di massa dipende dal tipo e dalle dimensioni dei pori dell'adsorbente, dalla forma e dalle dimensioni dei suoi grani, dalla dimensione delle molecole delle sostanze adsorbite e dal coefficiente di conduttività di massa. Considerando tutte queste circostanze, determinano le condizioni alle quali adsorbente pulizia liquame l'acqua scorre ad una velocità ottimale. È consigliabile eseguire il processo in condizioni idrodinamiche tali da risultare limitato nella regione di intradiffusione, la cui resistenza può essere ridotta modificando la struttura dell'adsorbente e riducendo la granulometria. Per calcoli approssimativi, si consiglia di prendere i seguenti valori della velocità e del diametro della grana assorbente: velocità 1,8 m/h e granulometria 2,5 mm. A valori inferiori a quelli indicati, il processo è limitato nella regione di diffusione esterna, a valori elevati - nella regione di diffusione interna.

Impianti di adsorbimento

Processo di adsorbimento trattamento delle acque reflue condurre con vigorosa agitazione assorbente con acqua, quando si filtra l'acqua attraverso uno strato assorbente oppure a letto fluido in impianti discontinui e continui. Quando si mescola assorbente insieme a acque reflue il carbone attivo viene utilizzato sotto forma di particelle di 0,1 mm o meno. Il processo si svolge in una o più fasi. Una sospensione di carbone al 15-20% viene alimentata dall'alto e dal basso acque reflue... Il carbone in eccesso viene portato in un serbatoio di raccolta.

Produciamo e forniamo moduli di assorbimento non di pressione Alpha-7XC, nonché vari filtri di pressione. Flusso libero adsorbitori hanno un comodo caricamento dall'alto, vantaggioso quando l'effluente è fortemente inquinato, quando è necessario effettuare una profonda rigenerazione del sorbente.

Rigenerazione dell'adsorbente

La fase più importante del processo trattamento delle acque reflue ad adsorbimentoè la rigenerazione del carbone attivo. Le sostanze adsorbite dal carbone vengono recuperate per desorbimento con vapore saturo o surriscaldato o gas inerte riscaldato. La temperatura del vapore surriscaldato in questo caso (a una sovrapressione di 0,3-0,6 MPa) è di 200-300 ° C e inerte: gas 120-140 ° C. Il consumo di vapore per la distillazione di sostanze altamente volatili è di 2,5-3 kg per 1 kg di sostanza distillata, per sostanze altobollenti è di 12,5-30 kg. Dopo il desorbimento, i vapori vengono condensati e la sostanza viene rimossa dalla condensa. L'estrazione (desorbimento in fase liquida) con solventi organici bassobollenti e facilmente distillabili con vapore acqueo può essere utilizzata anche per la rigenerazione dei carboni. Quando si rigenera con solventi organici (metanolo, benzene, toluene, dicloroetano, ecc.), il processo viene eseguito con o senza riscaldamento. Al termine del desorbimento, i solventi residui dal carbone vengono rimossi con vapore vivo o gas inerte. Per desorbimento elettroliti organici deboli adsorbiti, vengono convertiti in forma dissociata. In questo caso gli ioni passano in una soluzione racchiusa nei pori del carbone, da dove vengono dilavati acqua calda, soluzione acida (per rimuovere le basi organiche) o soluzione alcalina (per rimuovere gli acidi). In questo caso, per ionizzazione, le molecole di sorbato ricevono una carica e, per questo, vengono desorbite. In alcuni casi, prima della rigenerazione, la sostanza adsorbita viene trasferita per trasformazione chimica in un'altra sostanza, che viene rimossa più facilmente dall'adsorbente. Nel caso in cui le sostanze adsorbite siano prive di valore, la rigenerazione distruttiva viene effettuata con reagenti chimici (ossidazione con cloro, ozono o per via termica). La rigenerazione termica viene eseguita in forni di vari design a una temperatura di 700-800 ° C in un ambiente privo di ossigeno. La rigenerazione viene effettuata con una miscela di prodotti della combustione di gas o combustibile liquido e vapore acqueo. È associato alla perdita di parte del carbonio assorbente(15-20%). Sono in fase di sviluppo metodi biologici rigenerazione dei carboni, in cui le sostanze adsorbite vengono ossidate biochimicamente. Questo metodo di rigenerazione allunga notevolmente la vita utile del sorbente, ma richiede tempo e fatica.

Esempi di pulizia ad adsorbimento

Adsorbimento trattamento delle acque reflue da nitroprodotti, il cui contenuto in acqua è entro 1400 mg/l, sono prodotti con carboni KAD fino a quando il loro contenuto residuo non è superiore a -20 mg/l. Il carbone viene recuperato con solventi (benzene, metanolo, etanolo, cloruro di metilene). Il solvente ei nitroprodotti vengono separati per distillazione. Il solvente residuo dal carbone viene rimosso con vapore vivo. Carboni attivi di vari gradi vengono utilizzati per estrarre i fenoli dalle acque reflue. I carboni selettivi a basso contenuto di ceneri altamente carbonati con un'elevata struttura porosa, nonché i carboni dei gradi IGP-90, KAD (iodio), BAU, OU (secco), AG-3, AP-3 hanno un'elevata capacità di assorbimento. Il grado di estrazione dei fenoli con questi carboni varia dal 50 al 99%. La capacità di assorbimento diminuisce all'aumentare del pH del mezzo ea pH = 9 è del 10-15%. A una concentrazione di fenolo fino a 0,5 g / l, il valore di adsorbimento corrisponde a una relazione esponenziale. La rigenerazione del carbone viene effettuata termicamente in forni a più suoli o a letto fluido ad una temperatura di 870-930 ° C. In questo caso si perde il 10-15% dell'adsorbente. Quando il carbone viene rigenerato con solventi (etere etilico, benzene, alcali), la rigenerazione raggiunge rispettivamente l'85, il 70 e il 37%. È possibile rimuovere i fenoli dal carbone e dall'acqua di ammoniaca.

In alcuni casi trattamento delle acque reflue dai fenoli può essere effettuato utilizzando assorbenti come diatomite, tripoli, scorie, coke, torba, gel di silice, sabbia di quarzo, argilla espansa, ceramica, ecc. Tuttavia adsorbente la loro capacità è piccola. Per il gel di silice è il 30% e per il carbone solo il 6%. La defenolizzazione quasi completa delle acque reflue si ottiene utilizzando solfato ferroso modificato con poliacrilammide e carbossimetilcellulosa come assorbente. La lignina impregnata di cloruro ferrico è in grado di assorbire fino al 92% di -fenolo ad una concentrazione di quest'ultimo di 3-9 mg/l. I carboni attivi sotto forma di polveri sono idonei alla rimozione di pesticidi organoclorurati dall'acqua fino ad una concentrazione residua di 10-B mg/l. I carboni OU-A, KAD, BAU, SKT hanno la capacità maggiore. Il trattamento di adsorbimento delle acque reflue dalla produzione di preparati insetticidi "Prima-7" e "Dichlorvos" da componenti tossici alle concentrazioni massime consentite si ottiene con un consumo specifico di carbone AG-3 di -0,06 g / l e una velocità di filtrazione di 2 m / h. Per rimuovere piccole quantità di tensioattivi dalle acque reflue (non più di 100-200 mg / l), viene utilizzata la pulizia ad adsorbimento con carboni attivi AG-5 e BAU, la cui capacità di adsorbimento secondo OP-10 è del 15%. Inoltre, è possibile utilizzare antracite attiva (capacità - 2%) e assorbenti naturali (torba, argilla, lignite, ecc.), nonché scorie e ceneri, la cui capacità di assorbimento dipende dal pH del mezzo. Ad esempio, i tensioattivi anionici vengono assorbiti al meglio dalle scorie in un mezzo neutro. Il processo procede in modo più efficiente se il tensioattivo è in soluzione sotto forma di micelle. Processi pulizia effettuata in colonne filtranti con letto fisso di carbone, facendo passare l'acqua dal basso verso l'alto ad una velocità di 2-6 m/s. Le sostanze in sospensione devono essere preventivamente rimosse dall'acqua. La rigenerazione dei carboni viene effettuata con acqua calda, soluzioni acquose di acidi (per rimuovere i tensioattivi a scambio cationico) o alcali (per rimuovere i tensioattivi anionici), nonché liquidi organici che dissolvono i tensioattivi. Per l'assorbimento dei tensioattivi, possono essere utilizzati precipitati di idrossidi di alluminio e ferro, solfuri di rame e fosfati di calcio, che si formano quando i coagulanti vengono aggiunti alle acque reflue. Gli idrossidi appena isolati hanno una grande struttura a pori. La superficie specifica dei loro pori è di 100-400 m 2 /G. Studiando il processo di adsorbimento di OP-7 da parte dell'idrossido di alluminio, è stato riscontrato che le isoterme hanno una curva complessa, costituita da tre sezioni. Con un aumento del pH delle acque reflue, l'assorbimento di OP-7 da parte di questo assorbente diminuisce. L'adsorbimento è anche influenzato dal contenuto di elettroliti nelle acque reflue e dalla massa del sorbente. L'introduzione di poliacrilammide nelle acque reflue intensifica il processo di formazione dei fiocchi di idrossido e ne aumenta la capacità di adsorbimento. Il vantaggio degli assorbenti al carbonio è il loro costo relativamente basso. Il loro svantaggio è la loro tendenza alla distruzione meccanica, ossidabilità. I carboni assorbono male le sostanze polari. Gli assorbenti granulari di carbonio sono costosi. La bassa densità e idrofobicità complicano notevolmente l'impaccamento del sorbente nel letto, per cui le colonne con esse hanno un basso numero di piastre teoriche. IN l'anno scorso sono comparsi assorbenti, che combinano elevate proprietà di assorbimento, basso costo, alta densità e capacità di assorbire sostanze polari. In particolare, includono l'assorbente ODM.sorbente ODM- materiale filtrante granulare di colore terracotta (arancio chiaro) costituito da materie prime naturali, con il contenuto dei principali componenti: SiO2 fino all'84%; Fe 2 О 3 non più del 3,2%; Al 2 O 3 , MgO, CaO - 8%. La tossicità dell'estratto acquoso soddisfa i requisiti sanitari.

Densità apparente media, kg/m 3: 680-720.

Superficie specifica, m2/g: 120-180.

Capacità di assorbimento totale, g/g: 1.3.

Capacità di umidità,%: 80-95.

Resistenza meccanica condizionale,%: 0,85.

Macinabilità,%: 0,22.

Abrasione,%: 0,09.

Porosità totale,%: 80.

Volume interno dei pori, cm 3 / g: fino a 0,6.

Refrattarietà, о: 1400.

Assorbimento olio per prodotti petroliferi, mg/g: 900.

Capacità di scambio ionico, meq/g: fino a 1.2 per sali disciolti di Cr, Ni e altri metalli pesanti.

Capacità di scambio ionico per CaO, MgO, mg/g: fino a 950.

Il coefficiente di distribuzione dei radionuclidi è 103-104.

La tossicità dell'estratto acquoso soddisfa i requisiti igienici.

Efficienza specifica dei radionuclidi naturali, non di più, Bq/kg: 80.

Campo di applicazione: a pH 5-10.

Porosità intergranulare,%: 42-52.

Capacità di assorbimento in condizioni statiche, mg/g (Attività dinamica, mg/g):

Alluminio - fino a 1,5 (700);

Ferro: fino a 9,0 (850);

Prodotti petroliferi - fino a 9,0 (170);

Fenolo - fino a 16.0.

Il materiale è chimicamente resistente, meccanicamente stabile, inumidito con acqua e rigenerabile mediante calcinazione ad una temperatura di 600°C.

Molti anni di esperienza nell'applicazione assorbente L'ODM nei complessi di trattamento delle acque reflue Alfa ha confermato le qualità di assorbimento costantemente elevate del sorbente. Abbiamo fornito con successo il assorbente degli Urali a Chukotka, può resistere agli effetti delle basse temperature. L'aumento delle proprietà di assorbimento si manifesta quando viene utilizzato dopo l'esposizione agli effluenti della distruzione elettrochimica nei moduli del reattore elettrico.

tranne trattamento delle acque reflue, assorbente operato con successo nel trattamento delle acque, in particolare nel birrificio di Irkutsk, e in condizioni difficili, con acqua calda.

Data la difficile situazione con bevendo acqua nella maggior parte del territorio della Russia, tale materiale è rilevante per il trattamento delle acque. Il campo di applicazione preferito è il trattamento delle acque naturali contenenti impurità di ferro, moderate concentrazioni di sali di durezza e sostanze in sospensione.

Per un corretto funzionamento assorbentiè necessario conoscerne le proprietà, possedere il KNOW-HOW per utilizzarle per una specifica tipologia di acque reflue. Abbiamo studiato gli assorbenti nel nostro laboratorio, acquisito esperienza nell'utilizzo durante la messa in servizio e il funzionamento di prova. Siamo quindi in grado di effettuare il trattamento ad adsorbimento delle acque reflue in tempi brevi e con elevata qualità.

Sulle questioni relative all'equipaggiamento degli impianti di trattamento con assorbenti, sulle loro condizioni operative, è possibile consultare l'autore di questa pubblicazione via e-mail [e-mail protetta]

Per eseguire il processo di purificazione ad assorbimento stesso, utilizziamo filtri-adsorbitori sia a pressione che non, realizzati in plastica, acciaio inossidabile. Con un'abile combinazione di quelli e altri, i loro vantaggi si manifestano pienamente. In particolare, gli adsorbitori non a pressione Alpha-8XC con coperchio superiore trasparente consentono di osservare il processo di assorbimento, prelevare campioni dell'adsorbente, rimuovere e lavare rapidamente l'assorbente e sono preferibili a carichi specifici elevati sul materiale filtrante. Mentre gli adsorbitori di pressione operano a basse concentrazioni in modalità automatica e forniscono un'elevata efficienza di assorbimento.

Oltre ai sorbenti standard, abbiamo la capacità di produrre sorbenti speciali, altamente selettivi, sintonizzati su un sorbato specifico

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Parole chiave: sistema di trattamento, impianti di trattamento, sorbente, assorbimento, trattamento delle acque reflue, scambiatore di ioni, scambiatore di cationi, scambiatore di anioni, anfolita, sorbato, rigenerazione

Introduzione …………………………………………………………… .... 3

Metodi di trattamento delle acque reflue ……………………………………… ... 4

Metodi di pulizia ad assorbimento ……………………………………… 6

Conclusione ………………………………………………………… ..12

Riferimenti …………………………………………………… 13

introduzione

Le acque reflue sono un ambiente favorevole per lo sviluppo di vari microrganismi, compresi quelli patogeni, che sono gli agenti causali e la diffusione di malattie infettive. Inquinando l'ambiente, le acque reflue creano contemporaneamente le condizioni per l'emergere di varie malattie umane ed epidemie. Inoltre, le acque reflue possono contenere sostanze tossiche (acidi, alcali, sali, ecc.) che possono causare l'avvelenamento degli organismi viventi e la morte delle piante. Le acque reflue devono essere rimosse da insediamenti, città e imprese industriali. Prima di essere scaricati nei corpi idrici, dovrebbero essere trattati, altrimenti i corpi idrici superficiali e le fonti sotterranee saranno contaminati e il loro uso per l'approvvigionamento idrico e per scopi domestici sarà impossibile.

Nei fiumi e in altri corpi idrici avviene un processo naturale di autodepurazione dell'acqua. Tuttavia, è lento. Mentre gli scarichi industriali e domestici erano piccoli, i fiumi stessi ne facevano fronte. A causa del forte aumento dei rifiuti, i corpi idrici non possono più far fronte a un inquinamento così significativo. Si è reso necessario neutralizzare, depurare le acque reflue e smaltirle.

Trattamento delle acque reflue - trattamento delle acque reflue con l'obiettivo di distruggere o rimuovere da esse sostanze nocive. Rimuovere le acque reflue dall'inquinamento è un processo complesso. In essa, come in ogni altra produzione, sono presenti materie prime (acque reflue) e prodotti finiti (acqua depurata).

Metodi di trattamento delle acque reflue

Il trattamento delle acque reflue è la distruzione o la rimozione di sostanze inquinanti da esse, la disinfezione e la rimozione di organismi patogeni.

Esiste un'ampia varietà di metodi di pulizia, che possono essere suddivisi nei seguenti gruppi principali in base ai principi principali utilizzati:

- meccanico Si basano sulle procedure di colatura, filtrazione, sedimentazione, separazione inerziale. Permette di separare le impurità insolubili. In termini di costi, i metodi di pulizia meccanica sono uno dei metodi più economici.

- chimico Sono utilizzati per separare le impurità inorganiche solubili dalle acque reflue. Quando si trattano le acque reflue con i reagenti, vengono neutralizzate, scolorite e disinfettate. Durante il processo di pulizia chimica, può accumularsi una grande quantità di fango.

- fisico e chimico In questo caso vengono utilizzati i processi di coagulazione, ossidazione, assorbimento, estrazione, elettrolisi, ultrafiltrazione, purificazione a scambio ionico e osmosi inversa. È un metodo di pulizia ad alte prestazioni e ad alto costo. Consente di pulire le acque reflue da particelle fini e grossolane, nonché da composti disciolti (ad eccezione dei composti veramente disciolti, ad esempio i sali).

- biologico Questi metodi si basano sull'uso di microrganismi che assorbono gli inquinanti delle acque reflue. Vengono utilizzati biofiltri con un sottile film batterico, stagni biologici con microrganismi che li abitano, vasche di aerazione con fanghi attivi da batteri e microrganismi.

Vengono spesso utilizzati metodi combinati, utilizzando diversi metodi di pulizia in più fasi. L'applicazione di questo o quel metodo dipende dalla concentrazione e dalla nocività delle impurità.

Metodi di pulizia ad assorbimento

L'assorbimento è uno dei metodi universali di purificazione profonda delle acque reflue dalla materia organica disciolta da industrie come coke sottoprodotto, solfato-cellulosa, organoclorurati, sintesi di prodotti intermedi, coloranti, ecc. Per rimuovere la materia organica determinata dal valore del MIC, il trattamento biologico è adatto. Per la rimozione della materia organica persistente determinata dal COD, il trattamento biologico non è efficace. Anche le acque reflue ben trattate dopo il trattamento biologico sono contaminate da sostanze organiche, il cui valore in termini di COD è pari a 20-120 mg/l. Queste sostanze includono tannini, lignine, eteri, sostanze proteiche e altri inquinanti organici con colori e odori, pesticidi come il DDT, ecc. Il trattamento delle acque reflue ad assorbimento viene utilizzato sia prima che dopo il trattamento biologico. IN tempi recentiè allo studio la possibilità di sostituire il trattamento biologico delle acque reflue industriali e domestiche con il trattamento ad assorbimento.

Contrariamente al processo biochimico, le fluttuazioni di temperatura e l'effetto della tossicità per l'assorbimento non sono così importanti, inoltre, è più facile risolvere i problemi di rimozione e automazione dei sedimenti, che sono difficili per gli impianti di trattamento biologico. Vengono utilizzati tre tipi di assorbimento.

Adsorbimento- assorbimento di una sostanza dalla superficie, il più delle volte di un assorbitore solido. Gli apparecchi in cui avviene l'adsorbimento sono chiamati adsorbitori.

Assorbimento- assorbimento, accompagnato dalla diffusione della sostanza assorbita nella profondità del sorbente con formazione di soluzioni. Nella maggior parte dei casi di assorbimento, l'assorbitore è liquido. I dispositivi in cui avviene questo processo sono chiamati assorbitori, o scrubber.

Chemisorbimento- adsorbimento, accompagnato dall'effetto chimico della sostanza assorbita con l'assorbente. Il chemisorbimento viene utilizzato nella tecnologia per l'assorbimento di anidride carbonica, ossido di azoto, ammoniaca, ecc. Il processo viene solitamente eseguito in torri riempite con un imballaggio poroso attraverso il quale viene filtrata l'acqua di scarico purificata.

Come assorbenti vengono utilizzati vari materiali porosi artificiali e naturali: carboni attivi, cenere, brezza di coca cola, gel di silice, alumogel, argille attive e terre. Questi ultimi costituiscono una vasta classe di assorbenti naturali, che hanno una capacità di assorbimento significativa senza alcuna lavorazione aggiuntiva, che è il loro vantaggio rispetto ai sorbenti artificiali.

Gli indicatori più importanti dei sorbenti sono la porosità, la struttura dei pori e la composizione chimica.

In base alla struttura della superficie porosa, i sorbenti sono suddivisi in finemente porosi, grandi porosi e misti. L'entità del potenziale di assorbimento è maggiore per gli assorbenti a pori fini, tuttavia, non sono sempre disponibili per assorbire l'inquinamento delle acque reflue. I carboni attivi sono generalmente disponibili per l'assorbimento di soluti molecolari. I sorbenti naturali (tufi, diatomiti) sono in grado di assorbire gruppi di molecole.

A causa dell'affinità chimica dei sorbenti per i contaminanti recuperabili, i più comuni sorbenti al carbonio sono opportunamente utilizzati per rimuovere dall'acqua le sostanze organiche non dissociate o debolmente dissociate.

L'attività assorbente è caratterizzata dalla quantità di sostanza assorbita in kg per 1 m 3 o 1 kg di assorbente; l'attività può essere espressa in frazioni o percentuali della massa assorbente.

L'attività statica del sorbente è la quantità massima di una sostanza assorbita dal momento in cui l'equilibrio temporale viene raggiunto da un volume unitario o massa del sorbente a temperatura dell'acqua e concentrazione iniziale della sostanza costanti.

L'attività dinamica di un sorbente è la quantità massima di una sostanza assorbita da un'unità di massa o volume di un sorbente fino alla comparsa della sostanza assorbita nel filtrato quando l'acqua di scarico viene fatta passare attraverso lo strato sorbente. L'attività dinamica è sempre inferiore a quella statica. Ad esempio, negli adsorbitori di tipo industriale, l'attività dinamica dei carboni attivi è del 45 - 60% di quella statica.

L'adsorbimento per carbone attivo granulare viene effettuato in filtri sfusi o in apparecchiature con fluidificazione del carbone.

La filtrazione attraverso uno strato fisso di carbone attivo nei filtri sfusi viene eseguita dall'alto verso il basso o dal basso verso l'alto (Fig. 1.).

Riso. 1. Schema di post-trattamento adsorbente con antracite attivata

Corsi d'acqua: I - acque reflue per trattamento; II - antracite rigenerato; III - antracite attivato; IV- acque reflue per filtri a scambio ionico; V - antracite fresca per attivazione; VI - vapore acqueo; VII- gas naturale; VIII- gas di combustione; 1 - adsorbitore; 2,3- forno, rispettivamente, rigenerazione e attivazione dell'antracite

In questo caso è prevista la depurazione preliminare delle acque reflue da solidi sospesi su filtri a sabbia, poiché la loro presenza in quantità superiore a 10 g/m 3 provoca un rapido aumento delle perdite di carico nei filtri adsorbenti. Il funzionamento sequenziale più comunemente praticato dei filtri ad assorbimento con velocità di filtrazione dell'acqua da 1-2 a 5-6 m3 / h attraverso un carico con una granulometria da 1,5-2 a 5-6 mm. I filtri con un letto fisso di carbone sono utilizzati in modo più efficiente per il trattamento rigenerativo delle acque reflue dell'officina. Quando il desorbimento viene effettuato da solventi chimici o vapore, si ottiene non solo il recupero della capacità di assorbimento del carbone, ma anche il recupero di un prodotto di valore tecnico.

Nei dispositivi con fluidificazione a carbone attivo, le acque reflue vengono alimentate dal basso verso l'alto a velocità di 7-10 m / h. In questo caso, il carbone con una granulometria di 0,5-1 mm viene miscelato con un flusso d'acqua ascendente e, man mano che si satura, si sposta dalle piastre superiori a quelle inferiori. Piccole particelle in sospensione di inquinanti delle acque reflue vengono prelevate dall'adsorbitore e possono essere rimosse insieme agli effluenti di altre officine presso gli impianti di trattamento generale. Tale trattamento delle acque reflue richiede maggiori requisiti al carbone attivo, poiché subisce una significativa abrasione durante la fluidificazione e l'idrotrasporto.

Adsorbimento di carbone attivo in polvere. La riduzione della dimensione delle particelle del carbone attivo ha scarso effetto sulla capacità limitante del sorbente, ma influisce molto fortemente sulla velocità di adsorbimento. Il carbone attivo in polvere con una granulometria di circa 10 micron raggiunge il 90% di equilibrio in meno di 19 minuti, mentre il carbone granulare impiega diversi giorni.

Il processo di pulizia con carbone in polvere avviene in più fasi. In ogni fase, il carbone attivo viene miscelato con acque reflue e un reagente (polielettrolita), flocculazione e decantazione. Le acque reflue del pozzetto dell'ultimo stadio vengono filtrate attraverso un filtro a sabbia per trattenere il carbone attivo, che non può essere separato dalla sedimentazione.

Un utilizzo ancora maggiore della capacità di assorbimento può essere ottenuto in un processo in controcorrente multistadio. Il liquame di carbone viene pompato verso le acque reflue dalle fasi successive a quelle precedenti. Lo svantaggio di questa installazione è il suo ingombro.

Presso il V.V.Kuibyshev MISS, è stato sviluppato un metodo di purificazione ad assorbimento delle acque reflue mediante filtrazione attraverso carbone attivo finemente disperso. Il metodo si basa sull'utilizzo di filtri di prelavaggio come adsorbitori. Lo schema tecnologico è rappresentato da diversi filtri di prelavaggio. Il primo di essi con caricamento di polvere filtrante ausiliaria (diatomite, perlite, ecc.) È installato per trattenere le impurità in sospensione. I filtri successivi sono adsorbitori con una superficie di contatto di fase sviluppata a causa del fatto che il carbone attivo finemente disperso si trova su una superficie significativa dei filtri di prelavaggio. Il controcorrente nel circuito è organizzato spostando gli apparati a carbone sottosaturo verso le acque reflue. Lo strato filtrante viene applicato alla superficie interna del filtro dal serbatoio dell'impasto liquido mediante una pompa. La rimozione (lavaggio) del materiale di scarto viene effettuata dal flusso inverso dell'acqua. La perlite viene lavata via dopo una perdita di pressione di 0,36 MPa al suo interno, il carbone viene lavato via solo dal primo flusso d'acqua dell'adsorbitore quando la sua capacità di assorbimento è esaurita.

Questo schema è stato testato per la purificazione delle acque reflue da trinitrotoluene con una concentrazione iniziale di 50 g / m 3 e una concentrazione finale non superiore a 0,5 g / m 3. Con un flusso d'acqua di 2 m 3 / h per 1 m 2 della superficie filtrante, le migliori opzioni sono l'assorbimento a tre stadi con un consumo di carbone di grado OU in ogni fase di 2,5 kg / m 2 (0,13 kg di carbone / m 3 di acqua) e la frequenza di ricarica degli adsorbitori / = 2,5 volte al giorno o adsorbimento a quattro stadi con un consumo di carbone KAD di 5 kg / m 2 (0,193 kg di carbone / m 3 di acqua) e / = 1,85 volte a giorno

Questo schema garantisce un'elevata qualità dell'acqua depurata, sia in termini di contenuto di solidi sospesi che di contenuto di inquinanti organici disciolti. Piccole quantità di acqua e carbone sono coinvolte nel sistema di pulizia, che predetermina la compattezza dell'attrezzatura.

Le operazioni di adsorbimento e separazione di acqua e carbone sono combinate. Allo stesso tempo, il carbone è molto meno suscettibile all'abrasione.

Per ripristinare la capacità di assorbimento, il carbone attivo esaurito nel processo di adsorbimento viene solitamente sottoposto a rigenerazione con solventi chimici, vapore o trattamento termico.

La rigenerazione termica del carbone attivo viene effettuata in forni multiforno. Il tempo di permanenza totale del carbone nei forni varia da 30 a 60 minuti a temperature da 600 a 900 ° C. Le perdite di carbone in questo caso vanno dal 5 al 10%.

Dopo il trattamento di adsorbimento, diventa possibile riutilizzare le acque reflue nel sistema di approvvigionamento idrico di riciclaggio. L'uso delle acque reflue di processo nel sistema di approvvigionamento idrico circolante risolve non solo il problema del risparmio di acqua dolce, ma anche il radicale miglioramento dei corpi idrici.

Lo svantaggio del trattamento delle acque reflue ad assorbimento è il suo costo relativamente elevato.

Conclusione

Tra i metodi fisico-chimici di trattamento delle acque reflue dai prodotti petroliferi, l'assorbimento sui carboni dà l'effetto migliore.

L'assorbimento è il processo di assorbimento di una sostanza da l'ambiente solido o liquido. Il corpo assorbente è chiamato assorbente, assorbito - sorbato. Distinguere tra l'assorbimento di una sostanza da parte dell'intera massa di un assorbente liquido (assorbimento) e lo strato superficiale di un assorbente solido o liquido (assorbimento). L'assorbimento, accompagnato dall'interazione chimica del sorbente con la sostanza assorbita, è chiamato chemisorbimento.

L'assorbimento è uno dei più metodi efficaci profonda purificazione delle acque reflue delle imprese petrolchimiche dalla materia organica disciolta.

Come assorbenti vengono utilizzati vari materiali porosi: cenere, brezza di coca cola, torba, gel di silice, alumogel, argille attive, ecc. I carboni attivi di vari gradi sono assorbenti efficaci. A seconda del campo di applicazione del metodo di trattamento dell'assorbimento, della posizione degli adsorbitori nel complesso generale degli impianti di trattamento, della composizione delle acque reflue, del tipo e delle dimensioni del sorbente, ecc., dell'uno o dell'altro schema di trattamento dell'assorbimento e del tipo di adsorbitore sono prescritti. Il più semplice è un filtro di massa, che è una colonna con un letto fisso di assorbente attraverso il quale viene filtrata l'acqua di scarico. La direzione più razionale della filtrazione del liquido è dal basso verso l'alto, poiché in questo caso l'intera sezione della colonna è riempita uniformemente e le bolle d'aria o di gas che entrano nello strato assorbente insieme alle acque reflue vengono spostate relativamente facilmente.

Bibliografia

F.V. Ecologia della città di Ståhlberg. K.: Bilancia, 2000.

L.S. Alekseev Controllo della qualità dell'acqua. M.: Infra-M, 2004.

S.I. Rozanov Ecologia generale. SPb.: Casa editrice. Dai, 2003.

LL. Paal, J. Karu, H.A. Melder, B.N. Repin Manuale di trattamento delle acque naturali e reflue. M.: Scuola superiore, 1994.

Yu.V. Voronov, E.V. Alekseev, V.P. Salomeev, E.A. Pugachev Smaltimento dell'acqua. M.: Infra-M, 2007.

IN E. Korobkin, L.V. Ecologia di Peredelskij. Rostov n/a: ed. Fenice, 2000.

Metodi di smistamento

I metodi di assorbimento si basano sull'assorbimento di radionuclidi in fase solida mediante i meccanismi di scambio ionico, adsorbimento, cristallizzazione e altri.

L'assorbimento viene effettuato in condizioni dinamiche e statistiche. Nell'assorbimento dinamico, la filtrazione dei rifiuti liquidi iniziali viene effettuata in continuo attraverso l'assorbente, e nell'assorbimento statico, il contatto temporaneo delle due fasi viene effettuato con agitazione con ulteriore separazione.

L'assorbimento dinamico viene effettuato in precoat o filtri sfusi. La differenza sta nel fatto che nei filtri sfusi, gli assorbenti vengono utilizzati sotto forma di materiale granulare durevole; nei filtri di prelavaggio, inorganici e materiali organici origine artificiale e organica.

Sorbenti (scambiatori di ioni) di tipo KB-51-7, KU-2-8 (scambiatore di cationi fortemente acido), AV-17-8 (scambiatore di anioni fortemente basico), AN-31 e AN-2FN ( anioniti debolmente basici ), vermiculite. I sorbenti sono prodotti sotto forma di granuli, che vengono immersi in una soluzione speciale per l'attivazione prima dell'uso. Tutti questi assorbenti hanno fattori di purificazione elevati e buone proprietà di filtraggio.

Le reazioni eterogenee di scambio ionico sono reversibili, il che consente la rigenerazione del sorbente, ma provoca la creazione di condizioni per la lisciviazione dei radionuclidi durante lo stoccaggio del sorbente esaurito. Quasi tutta la capacità di scambio del sorbente viene utilizzata per l'assorbimento di macrocomponenti - sali, a causa della loro somiglianza con le proprietà dei microcomponenti. Quindi, per procedere all'assorbimento dei microcomponenti (radionuclidi), è necessario effettuare una dissalazione preliminare. In caso contrario, ciò comporterà frequenti rigenerazioni del sorbente e, di conseguenza, un aumento dei costi di pulizia.

I rifiuti radioattivi liquidi con elevata salinità non sono redditizi da pulire con assorbenti organici a causa del fatto che la rigenerazione del sorbente richiede un eccesso di 2-2,5 volte di alcali e acido (i costi di pulizia sono in aumento).

La situazione è opposta per i radionuclidi le cui proprietà differiscono da quelle dei macrocomponenti. I radionuclidi multivalenti sono ben assorbiti sullo scambiatore cationico in presenza di ioni sodio. Pertanto, gli ioni sodio nei rifiuti radioattivi liquidi non vengono assorbiti, il che porta a una notevole diminuzione del volume del rigeneratore, dei rifiuti secondari e della frequenza di rigenerazione.

L'utilizzo di assorbenti organici sintetici consente di rimuovere tutti i radionuclidi in forma ionica dai rifiuti radioattivi liquidi. Ma tali assorbenti hanno alcune restrizioni sul loro uso, che si trasformano in gravi svantaggi. Quando si utilizzano tali assorbenti, i radionuclidi in forma molecolare e colloidale non vengono rimossi dai rifiuti radioattivi liquidi. Inoltre, se i rifiuti radioattivi liquidi contengono colloidi o sostanze organiche con grandi molecole, l'assorbente perde le sue proprietà e si guasta a causa dell'ostruzione dei pori.

In pratica, i filtri di prelavaggio vengono utilizzati per rimuovere le particelle colloidali prima dello scambio ionico. L'uso del metodo della coagulazione al posto della filtrazione porta alla formazione di grandi volumi di rifiuti. I composti organici dei rifiuti radioattivi liquidi vengono rimossi mediante ultrafiltrazione. Uno dei principali svantaggi dell'utilizzo dello scambio ionico per la purificazione dei rifiuti radioattivi liquidi è evidente: è la necessità di una preparazione preliminare di tali rifiuti.

I sorbenti organici sintetici non sono utilizzati per la purificazione di rifiuti liquidi altamente attivi a causa della loro instabilità agli effetti delle radiazioni ad alto livello. Questo effetto porta alla distruzione del assorbente.

Per garantire un elevato grado di purificazione, il processo di purificazione a scambio ionico viene effettuato in due fasi. Nella prima fase vengono rimossi sali e piccole quantità di radionuclidi dai rifiuti liquidi, e già nella seconda fase viene effettuata la rimozione diretta dei nuclidi dai rifiuti liquidi dissalati. La rigenerazione del sorbente avviene in controcorrente. Per aumentare le prestazioni dei filtri, la velocità all'inizio del ciclo è impostata su (90h100) m/h, e alla fine del ciclo viene ridotta a valori di (10h20) m/h.

La depurazione dei rifiuti demineralizzati consente di utilizzare efficaci filtri ad azione mista (la loro rigenerazione è difficoltosa) e filtri di prelavaggio poiché la necessità di rigenerazione è minima durante la pulizia di tali rifiuti. A causa del carico misto di scambiatori anionici e cationici nelle forme H + e OH-, l'effetto controionico viene eliminato e ciò porta ad un aumento del grado di purificazione e alla possibilità di aumentare la velocità di filtrazione fino a 100 m / h.

Tutti i rifiuti radioattivi liquidi contengono in una o nell'altra quantità di materia sospesa, che tende all'assorbimento molecolare e per scambio ionico. Inoltre, i prodotti di corrosione con ossidi idrati di ferro, manganese, cobalto e nichel possono assorbire i microcomponenti. A tal proposito si propone di separare la materia sospesa per un sensibile miglioramento del grado di depurazione dei reflui liquidi.

Per rimuovere dai rifiuti componenti come 137 Cs, 99 Sr, 60 Co, viene utilizzata l'aggiunta di un sorbente selettivo. questo caso- nanoargille (montmorillonite), che fornisce il 98% di purificazione da questi componenti. L'assorbimento su componenti selettivi viene effettuato in combinazione con la coagulazione.

La precipitazione chimica è una delle opzioni efficaci per l'assorbimento statico. I vantaggi dei metodi chimici includono il basso costo, la disponibilità di reagenti, la capacità di rimuovere i microcomponenti radioattivi in forme ioniche e colloidali, nonché il trattamento dei rifiuti liquidi salati.

La caratteristica principale della deposizione chimica è la selettività a vari microcomponenti, in particolare a 137 Cs, 106 Ru, 60 Co, 131 I, 90 Sr. La coagulazione e l'ammorbidimento sono metodi di precipitazione chimica; quando si usano questi metodi, c'è una purificazione dai radionuclidi in forme colloidali, ioniche e molecolari.

Quando si utilizza l'addolcimento soda-calce, CaCO 3 e MgOH 2 precipitano e fungono da collettori per 90 Sr, che viene rimosso per cristallizzazione con CaCO 3. Usa anche questo metodo permette di rimuovere 95 Zr e 95 Nb.

Il cesio (137 Cs) viene rimosso mediante precipitazione di ferrocianuri di ferro, nichel (più efficace), rame e zinco, con un fattore di purificazione di 100.

Il rutenio (106 Ru) e il cobalto (60 Co) sono scarsamente concentrati nei sedimenti a causa del gran numero delle loro forme chimiche. Il rutenio viene rimosso da assorbenti come solfuro di cadmio, solfuro di ferro e solfuro di piombo. La rimozione del cobalto è efficace sugli ossiidrati di cromo e manganese. Lo iodio radioattivo 131 I viene prodotto per coprecipitazione con rame o ioduro d'argento.

La precipitazione chimica è completata da procedure di separazione di fase. Durante la separazione di fase, la maggior parte dei rifiuti liquidi viene chiarificata e i fanghi vengono concentrati. La separazione di fase avviene per filtrazione o agendo sul sistema con un campo di forze, che può essere gravitazionale (vasche di sedimentazione e chiarificatori) ed inerziale (centrifughe). A causa della formazione di grandi volumi di fanghi di umidità molto elevata, i serbatoi di sedimentazione vengono utilizzati raramente, utilizzando per questo i chiarificatori. La chiarificazione in tali dispositivi procede ad alta velocità e fornisce un alto grado di purificazione.

Per ulteriore chiarificazione del liquido, viene eseguita la filtrazione. L'uso di filtri sfusi fornisce una filtrazione più fine, tali filtri hanno prestazioni più elevate e quando vengono rigenerati, viene generata una piccola quantità di rifiuti. I filtri sfusi sono diventati più diffusi grazie alla loro semplicità e affidabilità, nonostante la formazione di una grande quantità di rifiuti secondari durante la rigenerazione.

I metodi di assorbimento sono i più comuni per la separazione del cromo dalle acque reflue galvaniche. Si possono suddividere grossolanamente in tre tipologie:

1) assorbimento su carbone attivo (scambio di adsorbimento);
2) assorbimento su scambiatori ionici (scambio ionico);
3) metodo combinato.

Metodo di adsorbimento.

Il metodo di adsorbimento è uno dei metodi più efficaci per estrarre metalli non ferrosi dalle acque reflue dalla produzione galvanica. Come assorbenti vengono utilizzati carboni attivi, assorbenti sintetici, scarti di produzione (ceneri, scorie, segatura, ecc.).

I sorbenti minerali - argille, gel di silice, gel di allumina e idrossidi metallici per l'assorbimento del cromo dalle acque reflue sono usati poco, poiché l'energia della loro interazione con le molecole d'acqua è elevata - a volte supera l'energia di adsorbimento.

I più versatili degli adsorbenti sono i carboni attivi, ma devono avere determinate proprietà:

- interagisce debolmente con le molecole d'acqua e bene
- con sostanze organiche;
- essere relativamente grossolano;
- hanno un'elevata capacità di adsorbimento;
- hanno una bassa capacità di ritenzione durante la rigenerazione;
- avere un'elevata resistenza;
- hanno un'elevata bagnabilità;
- hanno una bassa attività catalitica;
- avere un costo contenuto.

Il processo di estrazione adsorbente del cromo esavalente dalle acque reflue viene effettuato con miscelazione intensiva dell'adsorbente con una soluzione, con filtrazione della soluzione attraverso un letto adsorbente o in letto fluido in impianti discontinui e continui. Quando si miscela l'adsorbente con la soluzione, viene utilizzato carbone attivo sotto forma di particelle con un diametro di 0,1 mm o meno. Il processo si svolge in una o più fasi.

Un certo numero di ricercatori ha studiato l'adsorbimento del cromo sul carbone attivo in funzione del pH.

È stato scoperto che il cromo (VI) è facilmente adsorbito su carbone attivo sotto forma di anioni come HCrO4 - e CrO4 2-. Numerosi lavori hanno dimostrato che il pretrattamento degli adsorbenti acido nitrico aumenta la loro capacità di assorbimento del cromo (VI).

Un noto metodo di adsorbimento del cromo dalle acque reflue utilizzando lignina solida. Si è scoperto che il processo di assorbimento dipende dal pH della soluzione e dalla dose di lignina. Il tempo di contatto ottimale della soluzione con la lignina è di 1 ora. Il carbone attivo viene utilizzato principalmente come assorbente, altri assorbenti sono usati molto raramente. Come altri assorbenti, vari studi suggeriscono:

a) rifiuti dell'industria della birra (cartone con ceppo assorbito di lievito Saccharomyces carlsbergensis;
b) segatura, preferibilmente di pino, trattata con un copolimero di vinilestere della monoetanolammina con vinil estere del 4-metilazepta-3,5-diene-1,6-diolo (UHEMVE);
c) materiale vegetale (fango-lignina, cellulosa, ecc.);
d) limatura di ferro;
e) zeoliti, gel di silice, bentonite;
f) argilla;
g) vermiculite.

Vantaggi del metodo

1) Pulizia fino a MPC.
2) Possibilità di rimozione congiunta di impurità di diversa natura.
3) Assenza di inquinamento secondario delle acque trattate.
4) Possibilità di recupero delle sostanze adsorbite.
5) Possibilità di restituire acqua depurata previa regolazione del pH.

Svantaggi del metodo

1) L'alto costo e la scarsità di assorbenti.
2) Gli assorbenti naturali sono applicabili per una gamma limitata di impurezze e le loro concentrazioni.
3) L'ingombro dell'attrezzatura.
4) Elevato consumo di reagenti per la rigenerazione dei sorbenti.
5) Generazione di rifiuti secondari che richiedono un trattamento aggiuntivo.

Metodo di scambio ionico.

Il recupero a scambio ionico dei metalli dalle acque reflue consente il recupero di sostanze pregiate con un alto grado di recupero. Lo scambio ionico è il processo di interazione di una soluzione con una fase solida, che ha la proprietà di scambiare gli ioni in essa contenuti con gli ioni presenti nella soluzione. Le sostanze che compongono questa fase solida sono chiamate scambiatori di ioni. Il metodo dello scambio ionico si basa sull'utilizzo di scambiatori cationici e anionici, che assorbono cationi e anioni dei sali disciolti dalle acque reflue trattate. Durante la filtrazione, i cationi e gli anioni scambiabili vengono sostituiti da cationi e anioni estratti dalle acque reflue. Ciò porta all'esaurimento della capacità di scambio dei materiali e alla necessità della loro rigenerazione.

Il più grande significato pratico per il trattamento delle acque reflue, abbiamo acquistato resine sintetiche a scambio ionico - composti ad alto peso molecolare, i cui radicali idrocarburici formano una rete spaziale con gruppi funzionali di scambio ionico fissati su di essa. La rete spaziale degli idrocarburi è chiamata matrice e gli ioni scambiati sono chiamati controioni. Ogni controione è collegato a ioni di carica opposta chiamati ioni di ancoraggio. La reazione di scambio ionico procede come segue:

UR + NaCL = RNa + HCL,

a contatto con lo scambiatore di cationi,

dove R è una matrice con ioni fissi; H - controione,

ROH + NaCL = RCL + NaOH,

a contatto con lo scambiatore anionico.

Per estrarre cationi di cromo trivalente dalle acque reflue di produzione galvanica, vengono utilizzati scambiatori di cationi H, ioni cromato CrO32- e ioni dicromato Cr2O72- vengono estratti su scambiatori anionici AV-17, AN-18P, AN-25, AM-p, AM-8 . La capacità degli scambiatori di anioni per il cromo non dipende dal valore del pH nell'intervallo da 1 a 6 e diminuisce significativamente con un aumento del pH superiore a 6.

Quando la concentrazione di cromo esavalente nella soluzione è compresa tra 800 e 1400 eq / l, la capacità di scambio dell'anionite AV-17 è 270 - 376 mol * eq / m 3.

La rigenerazione degli scambiatori di anioni fortemente basici viene effettuata con una soluzione di idrossido di sodio all'8 - 10%. Gli eluati contenenti 40-50 g/l di cromo esavalente possono essere avviati alla produzione di monocromato di sodio e l'acqua depurata può essere riutilizzata.

Sulla base di VlGU, è stata sviluppata una tecnologia per il trattamento locale delle acque reflue contenenti cromo per estrarre da esse composti di metalli pesanti non ferrosi, incl. e cromo per assorbimento su uno scambiatore anionico fortemente basico. Il grado di purificazione dell'acqua utilizzando questa tecnologia è superiore al 90 - 95%. L'acqua purificata è conforme a GOST 9.317-90 ed è abbastanza adatta per l'uso in sistemi di circolazione dell'acqua chiusi.

Prodotto: filtri del tipo "EKOS-2" a VNIIKhT, assorbenti: a STC "MIUSORB" (Vidnoe, regione di Mosca), MP "Poisk" (Ashgabat), LLP "TET" (Dolgoprudny, regione di Mosca), VNIIKhT (Mosca ).

La società Inovan Umwelttechnik GmbH & Co KG ha sviluppato un'installazione modulare a blocchi del sistema REMA, progettata per il trattamento delle acque reflue industriali da metalli pesanti. Un singolo blocco è una colonna a scambio ionico in cui 4 cassette sostituibili sono installate verticalmente l'una sotto l'altra. Durante il processo di purificazione, le acque reflue vengono fatte passare in sequenza attraverso queste cassette dal basso verso l'alto.

Il grado di contaminazione della resina a scambio ionico viene determinato mediante indicatori.

Nello stabilimento di Pochvomash (Kirov), è stato introdotto un processo per la pulizia degli effluenti industriali delle industrie galvaniche dagli ioni di cromo con materiali fibrosi. Per l'assorbimento degli anioni di cromo viene utilizzato il materiale VION AS-1, che contiene gruppi vinilpiridinio fortemente basici con COE 1,1 - 1,2 mg * eq/g. Due colonne di assorbimento sono state realizzate in acciaio resistente alla corrosione con un volume di 50 litri ciascuna. L'assorbimento del cromo dipende dalla sua concentrazione nella soluzione originale. Quindi, se la concentrazione è fino a 10 mg / l, non viene rilevata nel filtrato. Tuttavia, a una concentrazione di anione cromo di 75 mg / l e superiore, il suo contenuto nel filtrato è 0,04 - 0,01 mg / l, il che è abbastanza accettabile in un ciclo chiuso. L'effetto della concentrazione iniziale della soluzione di cromo sul suo contenuto nel filtrato è dovuto all'elevato raggio ionico di Cr2O72-, che provoca impedimenti sterici durante l'assorbimento sul chemisorbente fibroso. Ad un alto contenuto di cromo, la velocità di alimentazione della soluzione alla colonna di assorbimento dovrebbe essere ridotta. In questo caso, il grado di pulizia aumenta. Raggiunta la saturazione delle colonne di adsorbimento, queste vengono rimosse dallo stand e trasportate al reparto di lavorazione galvanochimica per la rigenerazione del materiale chemisorbente e lo smaltimento dell'eluato. La rigenerazione di VION AS-1 viene effettuata con una soluzione di Na2CO3. In questo caso, in ciascuna colonna vengono versati 50 litri di soluzione e lasciati per 3 ore. L'operazione successiva consiste nel risciacquare il filtro con acqua.

È stato condotto uno studio su 8 assorbenti fibrosi utilizzati per purificare le acque reflue da ioni di metalli pesanti (Ag, Hg, Cr, Cd, Fe) e si è riscontrato che gli assorbenti fibrosi PAN-PEA, PAN-TTO-MKHK e la fibra di carbonio purificano efficacemente acque reflue da ioni di metalli pesanti. Sono facilmente rigenerabili mediante trattamento acido e possono essere riutilizzati per la pulizia. I metalli possono essere recuperati dalla soluzione ottenuta dopo che le fibre sono state rigenerate e riutilizzate.

Materiali sintetizzati a scambio ionico a base di scarti di abbigliamento e maglieria contenenti poliestere, fibra di poliacrilonitrile.

È stato scoperto che le fibre a scambio ionico sintetizzate presentano proprietà di scambio ionico selettive.

In condizioni di laboratorio è stato studiato il rilascio di cromo dalle acque reflue di risciacquo delle officine galvaniche utilizzando resine scambiatrici di ioni (resine scambiatrici di ioni in forma OH del tipo "Wolfatit" (Germania) marche SWB, SZ, SL, SBK, AD- 41 e carbone attivo del marchio AS) e assorbenti carboniosi.

Il sistema mod-ix della società "Krebs & Co.AG" (Germania) comprende un prefiltro, valvole, tubazioni, pompe, dispositivi per il monitoraggio della qualità dell'acqua tramite la sua resistenza elettrica e due colonne di scambio ionico integrate in esso con una portata di 1,5 - 4 m 3 / h ... Una delle colonne viene utilizzata per lo scopo previsto, l'altra viene rigenerata in questo momento. Il sistema descritto è costituito da singoli moduli ed è quindi facilmente montabile e smontabile.

Vantaggi del metodo

1) Capacità di ripulire i requisiti MPC.
2) Restituzione dell'acqua depurata fino al 95% di fatturato.
3) Possibilità di riciclaggio dei metalli pesanti.
4) Possibilità di purificazione in presenza di leganti efficaci.

Svantaggi del metodo

1) La necessità di un trattamento preliminare delle acque reflue da oli, tensioattivi, solventi, sostanze organiche, solidi sospesi.
2) Elevato consumo di reagenti per la rigenerazione degli scambiatori ionici e la lavorazione delle resine.
3) La necessità di una separazione preliminare dell'acqua di lavaggio dai concentrati.
4) Attrezzature ingombranti, alto costo delle resine
5) Formazione di eluati di scarto secondario che richiedono lavorazioni aggiuntive.

3 febbraio 2005

Attualmente, vengono utilizzate varie tecnologie per il trattamento delle acque reflue industriali. Il più comune è il reagente, in cui gli ioni di metalli pesanti (Cr 3+, Ni 2+, Cu 2+, Zn 2+, Cd 2+, Fe 3+, ecc.) vengono convertiti in idrossidi praticamente insolubili di questi metalli utilizzando un reagente alcalino e vengono separati dal mezzo acquoso mediante sedimentazione e filtrazione. La soda (carbone di sodio o caustico) o la calce spenta Ca (OH) 2 (latte di calce) vengono utilizzate come reagenti alcalini introdotti nell'effluente da pulire.

Il metodo del reagente per il trattamento delle acque reflue presenta una serie di svantaggi.

Innanzitutto, la concentrazione di ioni di metalli pesanti e il valore del pH nelle acque reflue cambiano continuamente. La tecnologia per la regolazione del pH è molto inerziale e non può fornire una modifica tempestiva della dose richiesta di un reagente alcalino. Questa circostanza porta al trasferimento incompleto di ioni di metalli pesanti nei loro idrossidi e alla fuoriuscita di questi ioni all'esterno degli impianti di trattamento nella composizione delle acque reflue trattate. Inoltre, la concentrazione di metalli pesanti durante le loro scoperte sotto forma di ioni può superare l'MPC di decine di volte. In secondo luogo, quando si utilizzano i reagenti, aumenta la già elevata salinità delle acque reflue trattate, che può costituire un ulteriore ostacolo al loro riutilizzo nelle operazioni tecnologiche.

La conversione degli ioni di metalli pesanti nei loro idrossidi è di per sé un buon metodo tecnologico, ma la sua implementazione con l'aggiunta di un reagente alcalino, seguita da sedimentazione e filtrazione attraverso filtri a sabbia convenzionali riduce significativamente l'efficienza e l'affidabilità.

Il problema di garantire un trattamento di alta qualità delle acque reflue contaminate dovrebbe essere risolto semplificando lo schema tecnologico, la progettazione e il funzionamento degli impianti di trattamento delle acque aumentando il grado di purificazione, versatilità, affidabilità e sicurezza ambientale del processo tecnologico, la possibilità di massima e anche completa automazione di esso.

Alla luce dei requisiti di cui sopra, tra i metodi noti di trattamento delle acque reflue provenienti da officine galvaniche secondo gli standard specificati (scambio ionico, membrana, assorbimento), l'assorbimento sembra essere il più promettente, a condizione che l'adsorbente utilizzato nel processo di depurazione sia in grado di svolgere le sue funzioni di depuratore d'acqua per lungo tempo (mesi o addirittura anni), cioè di purificare l'acqua filtrata attraverso di essa dall'intero complesso di impurità nocive in essa contenute, ripristinando l'attività di assorbimento dell'adsorbente mediante rigenerazione effettuata direttamente nella struttura filtrante.

Il metodo di assorbimento della depurazione delle acque naturali e reflue utilizzando carboni attivi e zeoliti è noto da tempo. Tuttavia, non ha trovato un uso diffuso a causa del fatto che questi adsorbenti sono materiali filtranti monouso. La rigenerazione dei carboni attivi e delle zeoliti è un'operazione costosa e dispendiosa in termini di tempo ed è praticamente impraticabile nelle condizioni degli impianti di depurazione esistenti, in quanto è necessario scaricare il materiale dal filtro, attivarlo all'esterno dell'impianto di depurazione ad una installazione speciale, riconsegnare il materiale rigenerato all'impianto di trattamento delle acque e caricarlo nell'impianto di filtrazione. ... Se seguiamo il percorso di un uso una tantum di adsorbenti, oltre ai costi colossali di sostituzione del materiale, c'è una probabilità di rischio ambientale, poiché lo smaltimento affidabile di adsorbenti contaminati dai rifiuti in enormi quantità richiede grandi costi economici .

Svantaggi del metodo di assorbimento del trattamento delle acque reflue

Gli svantaggi operativi ed economici del metodo di assorbimento di purificazione delle acque naturali e reflue con adsorbenti tradizionali vengono eliminati utilizzando un adsorbente nel processo tecnologico di purificazione dell'acqua, che ha un'elevata attività superficiale dei grani, che consente di ripristinare la capacità di assorbimento attraverso una rigenerazione a breve termine, tecnologicamente semplice, effettuata direttamente nell'impianto di filtrazione. La base più efficace per ottenere adsorbenti con proprietà appositamente controllate possono essere i minerali alluminosilicati, poiché nella loro struttura possono essere introdotti quasi tutti gli additivi di origine organica e minerale, che impartiranno le proprietà richieste alla superficie del grano.

Una proprietà distintiva e positiva di questi minerali è la "difettosità" del loro reticolo cristallino e la capacità di sostituzione cationica. La struttura ottaedrica tetraedrica stratificata degli alluminosilicati consente di ricevere i cationi non solo nel suo reticolo cristallino, ma anche negli spazi intercalari e interplanari, nonché sui piani basali delle particelle minerali. Magnesio e calcio possono servire come tali cationi scambiabili, che hanno legami deboli con la superficie delle particelle minerali e passano facilmente in soluzione in un mezzo acquoso.

I cationi di magnesio e calcio, come dimostrato da molti anni di ricerca presso il Dipartimento per l'approvvigionamento idrico e lo smaltimento delle acque reflue dell'Università statale delle ferrovie di San Pietroburgo, svolgono il ruolo principale nel processo di estrazione dell'assorbimento dell'inquinamento delle acque reflue, partecipando per primi ( attraverso l'azione chimica) nella formazione di nuovi composti, e quindi nella creazione di strutture colloidali di questi composti sulla superficie dei grani adsorbenti e nello spazio dei pori intergranulari. Pertanto, nella produzione di adsorbente all'alluminosilicato, i composti di magnesio e calcio vengono introdotti nella materia prima come additivo attivante.

Importanti caratteristiche tecnologiche dell'adsorbente all'alluminosilicato attivato sono:

la capacità di scambio ionico alcalino-terroso e metalli alcalini(Mg 2+, Ca 2+, Na+) per "difettosità" del reticolo cristallino dello scambiatore cationico, da cui è costituito l'adsorbente;
un aumento del valore del pH fino a 9 in acqua filtrata attraverso un adsorbente;
l'emergere di un positivo ζ - potenziale all'interfaccia "grano adsorbente - liquido" durante il filtraggio dell'acqua attraverso lo strato adsorbente;
ripristino dell'attività di adsorbimento dell'adsorbente all'alluminosilicato attivato nei confronti degli ioni di metalli pesanti mediante rigenerazione effettuata direttamente nella struttura filtrante.

Nella produzione di un adsorbente all'alluminosilicato attivato, a causa della naturale capacità di scambio ionico della base dell'alluminosilicato, parte dell'alluminio trivalente viene sostituita da cationi di magnesio e calcio che fanno parte dell'attivatore, nonché dal riempimento di "vacanze" nei nodi del reticolo cristallino e nello spazio interstrato con i suddetti cationi. Come risultato di tale modifica mirata e attivazione di materie prime alluminosilicate, si ottiene un materiale granulare che, quando l'acqua viene filtrata attraverso uno strato granulare, forma un mezzo debolmente alcalino e un potenziale elettrocinetico positivo. Un prerequisito per la creazione di un mezzo alcalino sono gli ossidi di magnesio e calcio formati nella struttura dell'adsorbente durante la sua fabbricazione. Il magnesio e gli ossidi di calcio formano idrossidi in acqua, aumentando così il pH a causa di un eccesso di anioni OH. I cationi di metalli pesanti, entrando in un mezzo alcalino, reagiscono e formano idrossidi moderatamente solubili secondo il seguente schema:

е 2+ + 2ОН - ® Ме (ОН) 2 ¯;

е 3+ + 3ОН - ® Ме (ОН) 3 .

Il prodotto della solubilità degli idrossidi di metalli pesanti è molto inferiore (decine e centinaia di volte) rispetto al prodotto della solubilità degli idrossidi di magnesio e calcio, quindi l'equilibrio dell'interazione chimica si sposta verso la formazione di idrossidi di metalli pesanti scarsamente solubili. Inoltre, i cationi scambiabili Mg 2+ e Ca 2+ diffondono dall'adsorbente nell'acqua, che contribuiscono anche ad aumentare il pH del mezzo a causa dell'eccesso di anioni OH, che vengono successivamente legati agli idrossidi di metalli pesanti. La diffusione dei cationi Mg 2+ e Ca 2+ è possibile a causa della fragilità dei legami con il reticolo cristallino dello scambiatore cationico. Pertanto, si formano micelle di idrossidi di metalli pesanti con il loro ulteriore allargamento in aggregati, la formazione e la crescita di una struttura colloidale a causa delle forze di interazione elettrostatica tra la superficie caricata positivamente dei grani adsorbenti e le micelle caricate negativamente di idrossidi di metalli pesanti.

Nel processo di filtrazione dell'estrazione di ioni di metalli pesanti dall'acqua, la parte attiva dell'adsorbente, costituita da cationi di magnesio e calcio, che si produce nel mezzo acquoso, viene gradualmente portata via insieme al filtrato. Arriva il momento in cui le funzioni purificanti (protettive) dell'adsorbente diventano insufficienti e la concentrazione di ioni di metalli pesanti effettuata con il filtrato supera l'MPC stabilito. È richiesta l'attivazione dell'adsorbente, cioè il reintegro dei cationi scambiabili che sono andati via con l'acqua.

Nella scelta di un attivatore per ripristinare le proprietà di assorbimento dell'adsorbente, sono stati presi in considerazione i tre fattori più importanti:

in primo luogo, l'attivatore deve dissolversi in acqua, in modo che l'attivazione possa essere effettuata con una soluzione direttamente nella struttura filtrante;
in secondo luogo, il catione a scambio ionico nella fila di attività cationica dovrebbe essere situato più in alto del calcio e del magnesio;
in terzo luogo, questo catione deve avere proprietà alcaline ed essere prontamente disponibile per l'uso pratico. Tutte queste condizioni sono soddisfatte al meglio dal catione sodio Na + nella composizione del carbonato di sodio.

La pratica operativa ha dimostrato che il trattamento di un adsorbente alluminosilicato attivato con una soluzione al 3-4% di carbonato di sodio in modalità circolazione per 30-35 minuti ripristina le proprietà protettive dell'adsorbente indipendentemente dal numero di cicli di rigenerazione eseguiti, cioè oltre una lunga durata. Il ripristino dell'attività di assorbimento del mezzo filtrante viene effettuato mediante trattamento con una soluzione al 3-4% di carbonato di sodio in modalità di circolazione con un'intensità di 3 L × s / m 2. La soluzione di rigenerazione viene utilizzata molte volte. Prima del restauro, è necessario risciacquare il mezzo filtrante con acqua con un'intensità di 14 l × s / m 2.

Nel 2004, nell'istituzione statale "Centro di laboratorio cittadino per la sorveglianza sanitaria ed epidemiologica statale" (San Pietroburgo), sono stati condotti studi (marchio "Glint"). Per studiare l'efficienza dell'adsorbente "Glint", come campione iniziale è stata utilizzata acqua distillata preparata con l'aggiunta di reagenti contenenti metalli: nichel, cadmio, manganese, zinco, rame e solfati di cromo, tricloruro di ferro, nitrato di piombo. Come mostrano i risultati della ricerca, l'adsorbente "Glint" ha la capacità di ridurre significativamente la concentrazione di ioni di metalli pesanti in soluzioni acquose (tabella).

Viene implementata la tecnologia di trattamento delle acque reflue industriali che utilizza adsorbente all'alluminosilicato attivato:

per la produzione galvanica presso FSUE Ryazan Instrument Plant,
per l'impianto batterie di ZAO Electrotyaga (San Pietroburgo),
JSC "Impianto per la produzione di utensili diamantati" (Tomilino, regione di Mosca),
JSC "Impianto radio Murom" (Murom),
JSC "Impianto metallurgico di Stupino" (Stupino, Regione di Mosca),
OJSC "Izmeritel" (Smolensk)
e in una serie di altre imprese.

Ad esempio, la società metallurgica OJSC Stupino (Stupino, regione di Mosca) opera dal 2000 filtri a pressione con una capacità di 3500 m 3 / giorno, caricati con un adsorbente all'alluminosilicato attivato (cinque filtri da 16 m 2). La composizione dei contaminanti che entrano nei filtri, mg/l: prodotti petroliferi fino a 20, Cr 3+ fino a 10, Cu 2+ fino a 5, Fe 3+ fino a 10, Al 3+ fino a 5, Ni 2+ fino a 10, Zn 2+ fino a 5, pH 6-7,5. La composizione del filtrato corrisponde ai valori MPC delle sostanze nocive per i corpi idrici della pesca. L'adsorbente viene rigenerato dopo 5-7 giorni con una soluzione di carbonato di sodio al 3%. L'usura dell'adsorbente è di circa il 5% all'anno. Il costo del trattamento di 1 m 3 di acque reflue (secondo l'impresa) è di 4,5 rubli.

Questa e altre imprese utilizzano un adsorbente di alluminosilicato attivato con le seguenti caratteristiche (secondo GOST 51641-2000 "Materiali filtranti granulari. Istruzioni tecniche generali"): granulometria 0,63-2 mm, densità apparente 0,95-1 g / cm 3, macinabilità fino a 0,5, abrasione fino a 5, superficie di lavoro specifica 9-12 m 2 / g, valore pH minimo dell'acqua filtrata 6.

conclusioni

L'esperienza del funzionamento industriale di queste strutture mostra che il processo tecnologico di trattamento delle acque reflue ad assorbimento è affidabile ed economico quando alta qualità... Di norma, le acque reflue trattate vengono riutilizzate per esigenze tecnologiche. Il passaggio delle imprese a un ciclo chiuso di approvvigionamento idrico migliorerà la situazione ecologica nella regione e garantirà l'uso razionale delle risorse idriche.

E. G. PETROV, professore (Pietroburgo Università Statale modalità di comunicazione);
D. S. KIRICHEVSKY, Direttore di Kvant Mineral CJSC (San Pietroburgo)