Применение РНК для очситки промышленных сточных вод

Делицын Л.М., доктор геолого-минералогических наук; Власов А. С., канд. техн. наук, НИЦ «Экология» ОИВТ РАН.

Нефелиновые коагулянты типа РНК представляют собой раствор нефелинового концентрата в 1-15%-ной минеральной кислоте. РНК готовится непосредственно на месте его потребления из нефелинового концентрата и минеральной кислоты (Патент РФ № 2049735). Нефелиновый концентрат, выпускаемый АО «Апатит», содержит ~79% нефелина, который полностью растворяется в слабых кислотах, и 21% нерастворимых в воде и минеральных кислотах (серной, соляной, их смеси и т.д.) других минералов (пироксен, сфен, полевой шпат, титаномагнетит и др.). Возможно использование отработанных кислот и кислых водно-солевых стоков, содержащих 2-4% свободной кислоты.

Технология приготовления РНК несложна и отличается от технологии растворения других применяемых в промышленности коагулянтов (сернокислого алюминия, сернокислого железа и др.) подачей в растворный бак кроме воды некоторого расчетного количества кислоты. В зависимости от типа очищаемой воды соотношение нефелинового концентрата и кислоты находится в пределах от 1-0.8 до 1-1.2. Готовый к употреблению РНК имеет рН ~2-3 и плотность 1.06-1.22 г/см3.

РНК применяется для обработки сточных вод, содержащих значительное количество коллоидных частиц и не-оседающих шламов (хозбытовых стоков, замасленных стоков, стоков целлюлозно-бумажных, химических, металлургических и др. предприятий), ливневых сточных вод, природных вод, а также для обработки осадков отстойников и сгустителей с целью улучшения их фильтрационных свойств. РНК, приготовленный на серной кислоте, содержит сульфаты алюминия, натрия и калия и активную алюмокремниевую кислоту. По характеру действия данная модификация РНК аналогична широко распространенному в промышленности коагулянту - сульфату алюминия. РНК, приготовленный на соляной кислоте, содержит хлориды алюминия, натрия и калия и активную алюмокрем-ниевую кислоту. Присутствие в составе РНК активной алюмокремниевой кислоты, представляющей собой анионный полиэлектролит, обладающий сильной флокулирующей способностью, значительно расширяет диапазон действия сернокислого или хлористого алюминия (основных компонентов РНК) как по температуре, так и реакции среды (рН). При использовании РНК в качестве коагулянта отпадает необходимость в применении флокулянтов (полиакриламид и др.), что практикуется при использовании сернокислого алюминия. Поэтому РНК может заменить в большинстве случаев сернокислый алюминий (технический глинозем), а в ряде случаев сернокислое и хлорное железо. Технология применения РНК практически не отличается от технологии применения других промышленных коагулянтов. Стоимость РНК, например, для Московского региона в 3 раза ниже стоимости технического глинозема, производимого заводом им. Войкова (в расчете на одинаковое количество Ah(SO4)3 в растворе).

Эффективность РНК проверена на сточных водах различных промышленных предприятий.

На очистных сооружениях АО «Сеге-жабумпром» проведено опробование коагулянта типа РНК, приготовленного на серной кислоте (модификация РНК-2м). Поскольку на очистные сооружения комбината поступают в основном сточные воды технологических производств, имеющие щелочную реакцию рН=8-8.5, то в данном случае оказывается возможным заменить ранее применявшиеся для коагуляции осадка хлорное железо и известковое молоко на один только коагулянт РНК-2м (табл.1).

При обработке первичных сточных вод, поступающих на очистные сооружения с рН=8-8.5, реагентом РНК-2м в количестве 1.4 л/м3 стока содержание взвешенных частиц после 30 мин отстаивания в сливе составляет 1-2 мг/л, а значение ХПК при этом снизилось с 380 до 240 мг О2/л. Очищенный сток становился чистым, прозрачным, без видимых следов опалесценции. Воды, прошедшие стадию биологической очистки в аэротенках и считающиеся условно-чистыми, после добавления РНК в количестве 1.2-1.4 л/м3 интенсивно коагулировали в течение 1-2 мин с выпаданием бурого осадка. Через 10 мин отстаивания вода становилась чистой и прозрачной, содержание взвесей уменьшалось до 1-2 мг/л, а величина ХПК снизилась со 140 до 80 мг О2/л.

На Подосиновском лесоперерабатывающем комбинате «Полеко» сточные воды цеха по производству древесно-волокнистых плит, содержащие древесное волокно, смолы, органические сложные кислоты, фенолы и др., имеют светло-коричневый цвет, рН=4.2-4.6. Взвешенные вещества не оседают, а вода не осветляется при отстаивании в течение 24 часов и более. Схема локальных очистных сооружений цеха ДВП предусматривает под-щелачивание этих вод едким натром и отстаивание. Однако в отстойниках оседает только древесное волокно, слив отстойников имеет темно-зеленый до бурого цвет, тонкие шламы не оседают и вода не осветляется в течение 8 часов.

Пробная коагуляция сточных вод коагулянтом РНК-2м при умеренном их подщелачивании вызывает интенсивную коагуляцию взвешенных частиц в течение 3-5 мин при рН=4.4-4.8, сопровождающуюся быстрым укрупнением хлопьев. Через 5-15 мин вода осветляется и хлопья быстро оседают (табл.2). Количество взвешенных веществ в осветленной воде находится в прямой зависимости от дозы РНК-2м и снижается на 80-95% (рис.1, кривая 1), тогда как перманганатная окисляе-мость уменьшается на 32-45% (рис. 1, кривая 2). Остающиеся в воде коллоиды могут быть удалены известными в практике очистки подобных сточных вод методами.

На Соломбальском целлюлозо-бу-мажном комбинате коагулянт типа РНК применялся для коагуляции осадков перед вакуум-фильтрами взамен хлорного железа. На очистные сооружения Соломбальского ЦБК помимо сточных вод технологических производств поступают также производственные сточные воды Архангельского гидролизного завода и хозбытовые стоки всего города Архангельска. Для испытаний применялся нефелиновый коагулянт, приготовленный на ингибированной соляной кислоте (модификация РНК-3м). Результаты промышленных испытаний показали, что РНК-3м может заменить хлорное железо при работе промышленных вакуум-фильтров БсхОК-40-3.4, экипированных лавсановой тканью. На период испытаний производительность цеха механического обезвоживания составляла 30-35 т сухого вещества в сутки. Режим работы вакуум-фильтров при подаче вместо хлорного железа коагулянта РНК-3м и наоборот, практически не изменяется (табл. 3). Коагуляция осадков с помощью РНК, приготовленного на серной кислоте, происходит практически также как и с РНК-3м.

При очистке сточных вод от тяжелых и цветных металлов методом известкования добавление коагулянта РНК в сточную воду способствует образованию крупных быстрооседающих хлопьев и осветлению воды. При этом степень очистки сточных вод от цветных металлов
увеличивается по сравнению с просто известкованием и становится возможным достижение санитарных норм сброса сточных вод в открытые водоемы по содержанию цветных и тяжелых металлов. Особенно эффективно использование нефелинового концентрата для получения коагулянта типа РНК в том случае, если на предприятии имеются отработанные кислые растворы, содержащие более 3-4% свободной кислоты, подлежащей сбросу со сточными водами. В этом случае РНК можно приготовить на сбросных кислотах, сократить расход извести на нейтрализацию сточных вод и увеличить их степень очистки.

На комбинате «Североникель» при проведении полупромышленных испытаний по очистке общезаводских сточных вод от тяжелых и цветных металлов методом известкования с применением РНК, реагент готовился на так называемой «промывной» серной кислоте - отработанной кислоте, которая содержала значительное количество тяжелых и цветных металлов и после нейтрализации ее известковым молоком сбрасывалась вместе со сточными водами. При этом возникали серьезные трудности с утилизацией получаемых шламов.

Коагуляция сточных вод комбината с помощью РНК, приготовленного на технической серной кислоте, и известкового молока при рН=8.5-9.5 приводит к обесцвечиванию воды, осаждению взвешенных частиц и очистке воды от цветных металлов до норм ПДК. Цветные металлы концентрируются в осадке в количествах, представляющих промышленный интерес в качестве сырья для вторичной переработки (табл. 4). Помимо указанных в табл.4 элементов в алюмосиликатных осадках концентрируются также сурьма, таллий, висмут, свинец, цинк и ртуть.

Обработка сточных вод комбината коагулянтом РНК, приготовленным на «промывной» серной кислоте, и проведенная в промышленном реакторе объемом 25 м3 показала высокую степень очистки заводского стока от меди, никеля, кобальта и др. элементов. Солесодержание в очищенной воде практически не изменяется (табл. 5).

Расход извести при использовании РНК в два раза ниже, чем без него. Принципиальная схема приготовления и применения РНК для описываемого типа предприятий приведена на рис.2.

На Череповецком сталепрокатном заводе применение только одного известкового молока не приводит к полному удалению ионов тяжелых металлов из общезаводского кислого (рН=2.0-3.0) стока. Обработка этого стока РНК с известковым молоком позволяет снизить содержание в сточной воде взвесей, ионов железа, марганца, цинка и хрома до санитарных норм ПДК (рис. 3).

На Московском заводе по обработке цветных металлов для очистки сточных вод отделения металлопокрытий применен метод гальванокоагуляции, после которого сточная вода содержит значительное количество неоседающих мелкодисперсных частичек. Пробная коагуляция сточной воды после гальванокоагулятора с применением РНК при небольшом ее подщелачивании показала, что после обработки реагентами коагуляция взвесей протекает в течение 1-2 мин и 95-96% частичек оседает на дно сосуда, при этом вода полностью обесцвечивается и осветляется. Помимо взвесей из воды в осадок удаляются соединения цинка, меди, железа, никеля, а также масла и нефтепродукты, т.е. происходит дополнительная очистка от ионов тяжелых и цветных металлов. Поскольку добавка РНК к сточным водам очень мала 0.4-0.6 л/м3, то солесодержание в ней практически не изменяется.

РНК достаточно эффективно воздействует на воды, содержащие тонкую эмульсию масел, нефтепродуктов, СОЖей и т.д. На одном из предприятий, выпускающих алюминиевую ленту, обработка оборотной воды, содержащей 250-300 мг/л нефтепродуктов в виде стабильной эмульсии, коагулянтом РНК-2м вызывает интенсивную коагуляцию капелек при рН=6.5-7.4. Вода становится прозрачной и бесцветной, без следов опалес-
ценции, остаточное содержание масел и нефтепродуктов находится в пределах 2-5 мг/л, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к оборотной воде предприятий цветной металлургии.

Опробование коагулянта типа РНК для коагуляции промливневых вод и осадка на Войковских кустовых сооружениях г. Москвы показало, что РНК может заменить сульфат алюминия для коагуляции промливневой воды. При этом мутность отстоянной воды при использовании РНК (рис.4, кривая 2) в сопоставимых условиях ниже, чем в случае применения сульфата алюминия (рис.4, кривая 1). При введении дополнительно с РНК известкового молока скорость отстаивания взвесей увеличивается еще больше и уменьшается конечная мутность осветленной воды (рис.4, кривая 3).

Коагулянты типа РНК в лабораторных условиях были апробированы, кроме того, для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего, текстильного, мясоперерабатывающего, рыбоперерабатывающего, титановых пигментов и др. заводов. Полнота очистки сточных вод от вредных примесей во всех случаях удовлетворяла требованиям, предъявляемым для данных типов вод.

РНК могут быть использованы и на других предприятиях, где используют коагуляционные методы очистки воды, таких как шахтные воды угольной промышленности и др.

Журнал "Горная Промышленность" №2 1997