Очистка сточных вод

На это время разработано четыре типа первапорационных мембранных аппаратов - с плоскими, трубчатыми, рулонными мембранными элементами и мембранными элементами в виде полых волокон.

Высокая удельная поверхность аппаратов рулонного и пустотно-волоконного типов обусловила их широкое использование за границей (главным образом в установках для очищения воды). Однако это преимущество существенно уменьшают их невысокие гидродинамические характеристики и высокая загрязненность. В рулонных мембранных элементах во время разделения органических растворов набухлая мембрана часто отделяется от дренажа и нарушается целостность клеевых соединений. Для пустотно-волоконных модулей практически нет дешевых и качественных герметиков. Изготовления рулонных и пустотно-волоконных мембранных элементов предусматривает высокую культуру производства, которая еще не стала нормой украинских предприятий. Поэтому для первапорационного разделения преимущественными являются модули плоскопараллельного и трубчатого типа, которые отличаются простотой конструкции, отсутствием клеевых соединений, легкостью в обслуживании и простотой замены мембран, меньшим сопротивлением межмембранных каналов и меньшими перепадами давления вдоль мембран во время выпаривания в вакуум, возможностью использования в процессе разделения неоднородных систем, а также невысокими требованиями к предыдущему очищению систем, которые подлежат разделению.

4. Очищение сточных вод от органических, коллоидных веществ, полимеров и микроорганизмов

Очищать сточные воды от органических, коллоидных веществ, ПАВ, высокомолекулярных соединений, эмульсий, микроорганизмов и других полидисперсных частиц можно разными мембранными методами. Обратный осмос и мембранная дистилляция дают возможность в принципе очищать сточные воды от всех пересчитанных классов загрязнителей, поскольку в случае их использование сквозь мембрану проникает практически только растворитель (вода). Однако такой простой способ очистки сточных вод на практике не реализуется, поскольку в таких случаях наблюдается резкое снижение производительности процесса за счет осадо- и гелеобразование. Кроме этого, возможные повреждения мембран относительно большими абразивными частицами или их набухание и даже растворение в некоторых компонентах сточных вод. Поэтому выбор того или иного мембранного метода и мембран определенного химического состава и пористой структуры тесно связанный с фазово-дисперсным составом сточных вод, концентрацией и природой примесей и требованиям относительно качества очищенной воды.

Учитывая это, вовремя очищения сточных вод с сложным фазово-дисперсным составом используют интегрированные (гибридные) мембранные технологии, которые включают в зависимости от условий очищения несколько мембранных методов или мембранные методы в объединении с другими физико-химическими методами (коагуляция, сорбция и т. п.). Потенциально перспективными являются гибридные, собственно мембранные технологии очищения сложных сточных вод, поскольку они являются безреагентными, экологическими, енерго- и ресурсосберегательными.

Для очищения сточных вод от зависших частиц, суспензий и механических примесей целесообразно использовать микрофильтровальные мембраны с диаметром пор 1 - 5 мкм. Для отделения более тонкодисперсных частиц, коллоидов и микроорганизмов используют микрофильтры с диаметром пор от 0,8 до 0,2мкм.

При наличии в сточной воде грубых механических примесей (песок, глина, ржавчина и т.п.) перед микрофильтрованием следует проводить фильтрование сквозь глубинные фильтры.

Мембраны для микрофильтрования, как правило, имеют изотропную структуру и высокую производительность, в особенности в начале процесса фильтрования. Микрофильтрование происходит под маленькими давлениями (0,01 - 0,1МПа), а продуктивность мембран по фильтрату в зависимости от рабочего давления, диаметра пор и состава сточной воды находится в границах от 0,5 до 600 м 3/(м 2 час), а в отдельных случаях - до 1200 м 3/(м 2 час), (трековые мембраны "нуклепор").

Мембраны для микрофильтрования используют в виде дисков разного диаметра, гофрированных патронных фильтров, трубок разного внутреннего диаметра, полостных волокон и изредка в виде рулонных элементов. Наиболее часто применяют трубчатые и гофрированные патронные микрофильтры. В зависимости от формы микрофипьтров используют мембранные модули (аппараты); для плоских дисков - фильтры-прессы; для гофрированных микрофильтров - патроны, оснащенные защитной сеткой, опорными и дренажными пористыми тканями, которые выполняют функцию предфильтров.

Трубчатые разделительные элементы используют для очищения вод, которые содержат зависшие частички, к которым относятся невысокие требования относительно предыдущего очищения. По конструкции и способам изготовления трубчатые элементы разделяют на три группы:

1) с подачей раствора внутрь трубки;

2) с подачей раствора с наружи трубки;

3) с комбинированной подачей раствора внутрь и с наружи трубки.

Трубки в разделительных элементах могут быть одно- или многоканальными, что дает возможность в последнем случае значительно увеличить площадь мембраны в единице объема мембранного модуля.

Мембраны для микрофильтрования в фильтр-прессовых аппаратах используют в виде полимерных пленок или керамических пластин. В патронных фильтрах применяют гофрированные полимерные мембраны, а в рулонных - пленочные полимерные мембраны, свернутые в рулон с закреплением по образующей на пористом трубчатом стержне. Трубчатые модули могут быть изготовлены с керамических одно- и многоканальных микрофильтров или из стеклопластиковых пористых трубчатых каркасов, на внутреннюю или внешнюю поверхность которых нанесенная тонкая микрофильтровальная мембрана. Пусто-волокнистые модули изготовляют, как правило, из полимерных волокон с определенным внутренним диаметром, хотя в принципе возможное использование пористых полостных волокон из неорганических материалов (стекло, базальт, керамика, углерод). Микрофильтровальные модули используют для предочищения воды перед ее подачей на опреснение на обратноосмотических или мембранно-дистилляционных установках или перед ультрафильтровальным разделением высокомолекулярных компонентов раствора.

Важным недостатком микрофильтрования есть то, что в процессе очищения воды происходит довольно быстрое снижение производительности мембран вследствие их загрязнения и закупоривание пор. С целью снижения таких отрицательных следствий используют перекрестные потоки над мембраной, турбулизацию, пульсирования, реверс потока и т.п. Однако эти мероприятия, как правило, малоэффективные, в особенности в случае закупоривания пор, и мембранные микрофильтры приходится часто заменять. Поэтому микрофильтрования в очищении сточных вод используют после грубых и тонких песчаных фильтров для доочистки воды от тонких зависших частичек и микроорганизмов на мембранах с диаметром пор 0,2-0,5 мкм.

В отличие от микрофильтров, ультрафильтровальной мембраны, которые имеют существенным образом меньшая начальная производительность за водой, загрязняются значительно меньше, и главное, не происходит закупоривания пор. Поэтому часто во время очищения сточных вод от зависших частичек, коллоидов, микроорганизмов преимущество отдают ультрафильтрованию, которое дает возможность очистить воду еще и от раскрытых полимеров, а в случае использования нанофильтрованния - от органических веществ с молекулярной массой 100-500 дапьтон, а также солей твердости, многозарядных ионов (на 90-99 %), частично от хлорида натрия и других однозарядных ионов (на 30-60 %).

Ультрафильтрование является одним из наиболее эффективных и многофункциональных методов предыдущего очищения воды перед ее подачей на оборотноосмотическое опреснение и очищение. Если естественные или промышленные воды имеют невысокое солесодержание, то метод ультрафильтрования часто оказывается достаточным для получения питьевой или технической воды необходимой кондиций, поскольку в фильтрате практически отсутствуют зависшие частички, микроорганизмы, эмульгированные вещества, а также много органических соединений, в том числе отдельные классы поверхностно-активных веществ и красители. Ныне очевидно, что ультрафильтровальные мембраны с номинальной границей молекулярно-массового задерживания 10 000 - 30 000 задерживают вирусы и пирогенные мукополисахариды и дают возможность получить полностью стерильную воду.

Относительно критериев выбора ультрафильтровальных мембран для решения конкретных технологических задач, то в этом случае учитывают молекулярно-ситовый механизм ультрафильтрования, ключевым параметром в котором есть соотношения размеров частичек и пор. За величины этого соотношения, меньшей чем 0,25 - 0,32, дольки проходят сквозь мембрану и, наоборот, за большей чем 0,32 - полностью задерживаются ею. Этот критерий довольно важный также с учетом производительности процесса, поскольку использования ультрафильтровальных мембран с меньшим, чем нужно, размером пор соответственно снижает производительность по фильтрату. Следует отметить, что этот критерий наиболее эффективный для выделения жестких и близких по форме к сферическим частицам. Для полимеров с гибкими макромолекулами, а также для частичек, способных к ассоциации и взаимодействия с мембраной, этот фактор теряет решающую роль и становится ярко выраженной функцией многих внешних параметров (рабочее давление, концентрация, йонный состав раствора и т.п.).

Эти выводы можно проиллюстрировать на примере ультрафильтровальной технологии очищения разбавленных стабилизированных в воде эмульсий смазочных масел и нефтепродуктов, которые получаются на многих производствах, в том числе на автотранспортных предприятиях во время мытья автомашин.

К традиционным схемам очищения указанных сточных вод принадлежат отстаивания и сдувания нестабилизированных смазочных масел с поверхности воды (с последующим их собиранием и утилизацией), фильтрования сквозь дерево-опилочные фильтры и реагентная доочистка. Эта технология не обеспечивает необходимого уровня очищения воды (концентрация смазочных масел в воде, которая сбрасывается у водоема или используется повторно, не должна превышать 0,1 - 0,3 мг/л) и служит причиной дополнительной минерализации сточных вод.

Последние две стадии традиционной технологической схемы успешно можно заменить на ультрафильтрование (рис.11.14). Для процесса ультрафильтрования эмульгированных смазочных масел и нефтепродуктов наиболее целесообразно применять мембраны с размером пор не более чем 50 нм и с рабочим давлением проведения процесса 0,2 - 0,3 МПа. Для мембран с большим размером пор, которые имеют высшую начальную производительность, наблюдается (как и в случае повышения рабочего давления) интенсивное снижение производительности в процессе эксплуатации. Этот эффект связан с модифицированием пор и поверхности мембраны мультишарами смазочных масел и нефтепродуктов, которые формируются на поверхности мембраны в случае значительных трансмембранных потоков. Однако даже при оптимальных условиях производительность ультрафильтровальной установки хотя и медленно, но снижается со временем ее восстанавливают периодическим снятием давления и рециркуляцией исходного раствора с последующей обработкой моечными растворами, которые дают возможность полностью восстановить производительность мембраны. Периодичность регенерации мембран зависит от степени загрязнения сточных вод и проводится через 5 - 10 пор. Продолжительность эксплуатации мембраны составляет 1,5 - 2 года. Следует отметить, что отработанный моечный раствор, который содержит ПАВ, направляют назад в емкость с загрязненной сточной водой и поддают ультрафильтровальному очищению.

Ультрафильтрование также успешно используют для очищения сточных вод в пищевой (животные белки, жиры), фармацевтической (жировые компоненты препаратов), рыбной, металлообрабатывающей, машиностроительной (смазочно-охладительные жидкости) и других областях промышленности.

Значительная группа органических соединений как синтетических, так и естественных, что попадают в сточные воды, биологическими методами удаляются неэффективно или не удаляются совсем. Это прежде всего касается ионогенных органических веществ. Использования с этой целью физико-химических методов (коагуляция солями многозарядных металлов, окислительная или электрохимическая деструкция и т.п.) часто недостаточно эффективное, энергоемкое, иногда не дает возможности повторно использовать воду без корректирования ее солевого состава. Поэтому мембранные методы оказались довольно перспективными для удаления перечисленных загрязнителей со сточных вод.

Одним из перспективных направлений мембранной технологии оказалось очищение небольших за объемом, но довольно концентрированных сточных вод прачечных, обработки и окрашивания тканей. Проведенные исследования доказали, что ультрафильтрованием можно в 12 раз сконцентрировать сточные воды прачечных, а содержимое поверхностно-активных веществ (ПАВ) в концентрате увеличить в 4,5 раза. Однако полное удаление ПАВ с помощью ультрафильтрования не достигается, а потому на второй стадии очищения ультрафильтрата и вод полоскания белизны используют обратный осмос, который дает возможность задержать до 95 % ПАВ, которые содержатся в сточных водах прачечных. Благодаря повторному использованию воды, очищенной с помощью ультрафильтрования и обратного осмоса, можно сократить водопотребление и возвратить часть ПАВ в производственный цикл. Одним из возможных путей повышения задерживания ПАВ ультрафильтровальными мембранами есть их связывания в комплексные соединения добавлением в сточную воду катионов-комплексообразователей переходных металлов или органических комплексообразователей, которые дают возможность практически полностью удалить ПАВ из сточных вод.

Сточные воды нефтегазодобывающей, целлюлозно-бумажной, горно-обогатительной, строительной и других областей промышленности содержат лигносульфонаты, что есть побочным продуктом химической переработки древесины. В особенности экологически опасными есть низкомолекулярные лигносульфонаты, которые не удаляются из воды коагуляцией и биологическими методами. Методами ультрафильтровального концентрирования и фракционирование лигносульфонатов удается выделить на мембранах с диаметром пор до 30 нм 70-75 % лигносульфонатов, что составляют высокомолекулярную фракцию. Эту фракцию широко используют в горно-обогатительной промышленности во время флотации обедненных железных руд. Низкомолекулярную фракцию лигносульфонатов поддают дополнительной конденсации и тем самым переводят их в более высокомолекулярные или фильтруют сквозь динамические мембраны из гидроксида ферума (ІІІ) с одновременным добавлением пероксида гидрогена. Последняя технология, не нарушая разделительных (опреснительных) свойств динамических мембран из гидроксида ферума (ІІІ), дает возможность использовать процесс окисления низкомолекулярных лигносульфонатов пероксидом гидрогена, который катализируется гидроксидом ферума (ІІІ).

Анализом существующих методов очищения сточных бод от красителей доказано, что наиболее перспективными являются мембранные методы: ультра-, нанофильтрование и обратный осмос. Установлено, что задерживания красителей на ультра- и нанофильтровальных мембранах возрастает с увеличением их молекулярной массы, а также с переходом от моноазо- к триазокрасителей. С повышением концентрации красителей довольно легко достигается гелеутворение на мембране и степень задерживания возрастает. Эффективность задерживания основных (или кислотных) красителей можно повысить добавлением в сточные воды ионогенных органических соединений с противоположным зарядом функциональных групп или смешиванием сточных вод, которые содержат основные и кислотные красители. Повышение эффективности задерживания в этом случае обусловлено образованием асоциатов (растворимых комплексов) красителей с противоположно заряженными макроионами. Благодаря увеличению размера (молекулярной массы) частиц задерживатильная способность ультрафильтров возрастает, а за определенных молекулярных масс компонентов получаются комплексы, которые не растворяются в воде, а коагулируют (то есть изменяется фазово-дисперсное состояние системы), вследствие чего возрастает эффективность функционирования ультрафильтровальных мембран. Аналогичный эффект достигается вследствие флокуляции красителей. В этом случае коэффициент их задерживания достигает 97% за одновременного возрастания производительности за фильтратом от 50 до 120 л/(м 2 час).

В последнее время баромембранные методы как элементы комплексной технологии очищения воды широко применяют для обезвоживания отходов, которые получаются во время очищения воды биологическими методами (активный ил, микро-организмы-деструкторы), а также во время обезвоживания шламов-коагулянтов, которые получаются вследствие очищения воды продуктами гидролиза солей многозарядных металлов.

После очищения воды биологическими методами мембранные аппараты можно эффективно использовать вместо маломощных отстойников для концентрирования активного ила и микроорганизмов. Использование с этой целью трубчатых ультрафильтров дает возможность сконцентрировать биомассу до 50-60% и соответственно не только значительно интенсифицировать процесс биологического очищения сточных вод вследствие локализации довольно концентрированного пласта из активного ила возле поверхности мембраны, а и повысить качество очищения вод за счет удаления относительно низкомолекулярных веществ. Так, во время ультрафильтрования биологически очищенных сточных вод сквозь мембраны с диаметром пор 0,03 мкм под давлением 0,15 МПа наблюдалось снижения ХСК вдвое, БСК - в четыре разы и практически полностью удалялись бактерии.

Глубокое удаление из воды микроорганизмов и других зависших частиц достигается с помощью микрофильтрования (диаметр пор мембран меньшее 0,2 мкм) и ультрафильтрования. В частности, доказано, что эти методы эффективные в случае фильтрования суспензий сине-зеленых водорослей, хлорели и др. В объединении с центробежными сепараторами эти методы в особенности эффективны на специальных судах - очистителях акваторий портов.

В процессе производства минеральных наполнителей для полимеров и бумаги из каолина, бентонита, некоторых оксидов металлов и во время измельчения целлюлозы на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности получаются сточные воды, которые нужно очищать на локальных установках. Это дает возможность возвратить в производство ценные продукты и предотвращает попаданию стойких тонкодисперсных коллоидных частичек в общезаводские очистительные сооружения. Их попадания в отстойники резко ухудшает работу последних. Вместе с тем, очевидно, что эффективность мембранных методов разделения сравнительно с традиционными будет возрастать с уменьшением размера частиц и их плотности. Так, доказано, что разделения суспензии тонкодисперсного обогащенного каолина на трубчатых ультрафильтровальных установках более экономическое, чем по базовой технологии прояснения и сгущения суспензии на двух степенях вакуум-фильтров.

В случае очищения сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности с помощью микрофильтрования можно удалить из них свыше 99 % зависших, 60 % коллоидных частичек и до 20 % растворенных в воде органических соединений.

5. Очищение сточных вод от ионно- и молекулярно-растворимых веществ

Процессы микро-, ультра- и частично нанофильтровального очищения сточных вод можно рассматривать как предыдущие стадии перед удалением низкомолекулярных неорганических солей и молекулярных органических соединений с молекулярными массами в границах 100-300 дальтон (спирт, сахар, гуминовые и фульвокислоты, растворители, пестициды и т.п.) с помощью нанофильтрования, мембранной дистилляции или обратного осмоса. В зависимости от состава, концентрации, требований к качеству очищенной воды, а также объемов предварительно очищенных сточных вод используют один из названных трех методов или последовательно нанофильтрование - обратный осмос, нанофильтрование - мембранная дистилляция.

Преимуществом многостадиего мембранного фильтрования (фракционирования) сложных сточных вод есть то, что происходит последовательное их очищение на микро- и ультрафильтровальных мембранах с размером пор, которая постепенно уменьшается, и тем самым дает возможность задерживать частички определенного размера и отводить их от поверхности мембраны. В этом случае, если осадки получаются на поверхности мембраны, то они довольно однородные за дисперсностью и химическим составом, благодаря чему можно выбрать оптимальные гидродинамические режимы и методы регенерации мембран для каждой разновидности дисперсий, которые задерживаются. Этот подход оказался эффективным в случае обработки сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, которые следует опреснять.

Нанофильтровальное задерживание истинно раскрытых органических веществ дает возможность использовать его для очищения сточных вод. В частности, применение нанофильтровальных мембран обеспечило снижение ХСК на 90 % в случае обработки сточных вод целлюлозно-бумажного производства. Достигнута высокая производительность и стабильность вследствие снижения осаждения отрицательно заряженных лигносульфонатов на поверхности отрицательно заряженной мембраны.

Вследствие того, что для многих нанофильтровальных мембран характерное наличие поверхностного заряда, появляется возможность задерживания некоторых органических веществ, которые не задерживаются обратноосмотическими мембранами. Так, фенол в ионизованной форме (рН 11) задерживается заряженной нанофильтровальной мембраной на 70 %, а в молекулярной форме (рН 8) - меньшее 8 %; на ацетатцелюлозных обратноосмотических мембранах наблюдается отрицательное задерживание фенола (его концентрация в фильтрате высшая, чем в исходной воде). Близкие результаты были получены для других органических соединений (хлорфенола, дихлорфенола, трихлорфенола), способных к ионизирования.

Увеличение задерживания органических соединений на заряженных нанофильтровальных мембранах достигается также в случае предыдущего их окисления озонированием. Это связано с тем, что вследствие такой обработки воды органические вещества переходят в промежуточные карбоновые кислоты и их задерживания в ионизованной форме резко возрастает.

Важным есть также то, что нанофильтрованние дает возможность удалять из воды на 98-99 % соли твердости и прочие малорастворимые неорганические соединения, которые предотвращают образованию осадков на поверхности обратноосмотических мембран в случае дальнейшего опреснения сточных вод.

Очищения сточных вод мембранными и другими физико-химическими методами от многих примесей создает оптимальные условия для обратноосмотического опреснения сточных вод. Одним из перспективных направлений упрощения системы предыдущего очищения воды, которая подается на обратноосмотические установки, есть использование динамических мембран. Примером может быть применение динамических мембран на основе гидроксида циркония и полиакриловой кислоты для очищения сточных вод производства эмульсионных акриловых и виниловых полимеров, текстильного производства.

Технологическая схема очищения сточных вод текстильного производства (рис.11.15) предусматривает предыдущее разделение окрашенных сточных вод на четыре основные потоки: после размачивания; после окрашивания; после мытья; концентрирования сточных вод малого объема. Три первых потока направляют на обратноосмотические установки с динамическими мембранами. Тем самым обеспечивается повторное 90-95% использование воды, которая поступает в систему. Полученные концентраты вместе с концентрированными сточными водами малого объема выпаривают, а сухой остаток захоранивают.

Следует отметить, что мембранная дистилляция может быть альтернативой процессам выпаривания в случае обработки высококонцентрированных сточных вод, в том числе и текстильных производств, которые содержат красители.

Мембранную дистилляцию лучше использовать для концентрирования уже сконцентрированных сточных вод. Поэтому рекомендуется во время очищения сточных вод текстильных производств проводить предыдущее концентрирования обратным осмосом, а дальше поддавать концентрат мембранной дистилляции.

Физико-химическими или мембранными методами предыдущего очищения сточных вод перед обратным осмосом от зависших частичек, коллоидов и микроорганизмов на практике не всегда удается полностью решить проблему устранения карбонатной и сульфатной твердости воды, очищение ее от соединений кремния и железа, растворимого сероводорода и остаточного хлора. Без решения проблемы надежного очищения от пересчитанных соединений обратноосмотическое опреснение сточных вод становится малоэффективным, а часто и невозможным вследствие выхода из порядка мембран. Большинство из возбужденных проблем, а именно удаление солей твердости, соединений кремния и железа можно успешно решить с помощью нанофильтрования, однако этот мембранный метод еще не получил широкого распространения на практике. Поэтому для устранения карбонатной твердости воды используют хорошо известные методы известкования, ионного обмена (Nа - катионирования), подкисления. За высоких щелочности, магнезиальной твердости сточной воды или за высокого содержимого в ней железа целесообразно применять комбинированный способ смягчения воды: известкования с дальнейшим Nа - катионированием.

Важно указать, что концентрат хлорида натрия, который образовался во время обратноосмотического опреснения сточной воды, можно использовать для регенерации ионообменной смолы. Кроме того, подкисления воды нужное не только для удаления карбонатной твердости, а и для предотвращения гидролизу обратноосмотических ацетилцеллюлозных мембран.

В последнее время для предотвращения образованию осадков карбоната и сульфата кальция и других малорастворимых солей широко используют ингибиторы осадкообразование, среди которых наиболее распространенные соединения фосфатных кислот, прежде всего гексаметафосфат натрия, которые дозируют в количестве 5-10 мг/л опресненной воды.

При наличии соединений кремния в сточной воде их удаляют добавлением извести, которая приводит к образованию силикатов кальция и флокуляции

Для удаления железа в растворимой форме, которое может неконтролировано переходит в нерастворимые соединения и оседать на поверхности мембран, его окисляют до гидроксида ферума (ІІІ) кислородом воздуха или другими окислителями.

При наличии в воде сероводорода он частично окисляется одновременно с растворенным железом, частично выносится с потоком кислорода воздуха во время окисления. Вследствие окисления сероводорода получается также дисперсия серы, процесс ускоряется в случае подкисления воды.

Если с целью окисления или дезинфицирования в сточную воду вводят хлор, то его остатки перед обратным осмосом необходимо удалить из воды, поскольку он резко ухудшает функциональные и физико-механические характеристики мембран. Хлор удаляют введением в воду тиосульфата натрию или пропускам ее сквозь активированный уголь.

Разнообразие описанных выше методов предыдущей подготовки воды не означает, что все их обязательно нужно применять перед подачей воды на обратноосмотическое опреснение. Много которые из пересчитанных методов есть полифункциональными, то есть они могут одновременно, например, с удалением коллоидов, оказывать содействие снижению концентрации соединений железа, кремния, органических и биологических загрязнений и т.п.. Так, обработка городских сточных вод известью приводит к значительному снижению количества загрязнения: зависших веществ на 90-95%, ХСК - на 65 - 94, БСК - на 77 - 94, фосфатов - на 80 - 90, а степень обеззараживания воды достигает 99 %.

Технология очищения и обессоливания сточных вод сравнительно с обработкой естественных вод имеет важные отличия. Прежде всего, если естественные воды характеризуются однотипностью и постоянством солевого состава, то это совсем не характерно для сточных вод. Кроме этого, сточные воды могут содержать небольшие, но очень опасные для здоровья людей концентрации пестицидов, канцерогенных веществ и т.п.

В связи с этим обратный осмос для обработки сточных вод, как правило, есть не единым методом, а используется вместе с другими, которые обеспечивают как необходимую степень предочищения воды, так и ее доочистка после обратноосмотической обработки.

Обратный осмос менее эффективный при разделении большинства органических соединений, часть из которых может даже концентрироваться в фильтрате. Если же в сточных водах рядом с электролитами содержатся органические вещества, которые слабо задерживаются мембранами, то на стадии предыдущей подготовки воды или доочистка ее после обратного осмоса следует использовать соответствующие методы их нейтрализации, деструкции или поглощения (хлорирования, озонирования, адсорбцию и т.п.).

Метод обратного осмоса обеспечивает, как правило, необходимая степень очищения растворов от ионогенных и неионогенных ПАВ независимо от их агрегатного состояния. Аналогичная ситуация имеет место и в случае глубокого очищения воды от красителей, которые в солевом растворе плохо задерживаются ультрафильтровальными мембранами.

Высокоэффективным есть обратноосмотическое задерживание электролитов, в состав которых входят многозарядные ионы. Это важно для многих производств (например, гальванотехники), где промывные воды содержат ионы меди, никеля, хрома, кадмия, алюминия и др. С этой целью разработана схема (рис. 11.16), которая предусматривает использования двух обратноосмотических установок, одна из которых работает только в режиме обессоливания, а другая - в режиме концентрирования. Созданный малоотходный гальванический процесс обеспечивает сокращения затрат электролита благодаря его возвращению в производство и водопотребление благодаря возвращению очищенной воды на операцию промывания, а также снижения затрат химических реагентов на нейтрализацию сточных вод. Причем резко снижаются их концерогенность и солесодержание.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Другим примером эффективного решения задачи очищения сточных вод есть технология обработки промывных вод предприятий, которые выпускают кино- и фотоматериалы (рис. 11.17). Эта схема дает возможность: предотвратить быстрому и не обратному загрязнению обратноосмотических мембран раскрытым в воде желатином, который достигается предыдущим ультрафильтрованием сточных вод обеспечить эффективное обратноосмотическое обессоливание тиосульфатосодержащих промывных вод и их двухступенчатое концентрирование к концентрациям, приемлемых для утилизации тиосульфата.

Следует отметить, что динамические мембраны, которые формируются на поверхности ультрафильтровальных мембран из геля желатина, можно использовать для очищения сточных и промывных вод кино и фотопредприятий от коллоидно-растворимых и высокомолекулярных соединений, а также низкомолекулярных электролитов (нитрата, хлорида и бромида серебра, хлорида калия и тиосульфата натрия). В этом случае достигают концентрирования и утилизации серебра.

Применения обратного осмоса для очищения и обессоливание сточных и технологических вод дает возможность решать такие задачи: уменьшения потребления пресной воды за счет повторного использования очищенной воды для технологических потребностей; предотвращение сбрасыванию солей у водоема благодаря концентрированию, их выделения и использования в технологическом процессе или захоронения; организовать малоотходные технологические процессы путем разделения технологических вод на потоки с разным содержимым в них компонентов, которые подлежат утилизации, их отдельную обработку в оптимальных режимах (тип мембраны, конструкция модуля и т.п.).

Важным дополнением к процессам очищения сточных вод мембранными методами есть возможность использования нового метода - мембранной дистилляции. В особенности эффективное его использования для очищения сложных и концентрированных сточных вод, которые нельзя очистить другими баромембранными методами. Так, достигнут глубокого концентрирования водно-солевых растворов, которые содержат ионы трудных металлов. Установлено, что производительность процесса за очищенной водой мало зависит от концентрации солей. Например, многокомпонентные сточные воды коксохимических производств, которые содержат до 40 г/л сульфата аммония, других неорганических электролитов, фенолов, пиридинов и т.п., можно сконцентрировать методом мембранной дистилляции к солесодержанию 200 - 250 г/л. Это важное преимущество мембранной дистилляции можно использовать довольно эффективно, если сточные воды не содержат улетучивающих (с температурой кипения низшей, чем у воды) веществ и ПАВ. Другие примеси и загрязнения не препятствуют концентрированию сточных вод этим методом с получением высококачественного дистиллята воды.

Размещено на Allbest.ru