5.4.105 Новый способ очистки сточных вод

Очистка сточных вод различных производств является одной из важнейших проблем городского хозяйства. Источниками большого количества сточ­ных вод, загрязненных разнообразными органиче­скими и неорганическими примесями, являются предприятия агропромышленного комплекса — сельскохозяйственные, животноводческие, мясо­перерабатывающие и т. п., пищевой промышлен­ности, гальванические производства и нефтепере­рабатывающие предприятия. Кроме того, сточные воды агропромышленного комплекса являются питательной средой для многих патогенных мик­роорганизмов.

Применяемые способы очистки (механические, химические, физико-химические, биологические и термические), как правило, определяются коли­чественным и качественным составом сточных вод, который зависит не только от отрасли промыш­ленности, но и от используемых в ней технологи­ческих процессов. В связи с этим в настоящее вре­мя предлагаются различные способы предвари­тельной очистки сильно загрязненной воды, например, перед стадией биохимической очистки, которые эффективно снижали бы энергозатраты в целом и повышали бы надежность очистки при больших колебаниях состава сточных вод. Поэто­му весьма актуальным было бы создание универ­сального метода предварительной очистки сильно загрязненных вод.

Предварительная очистка сточных вод необходима и для внедрения оборотных и замкнутых систем про­мышленного водопотребления, так как осуществле­ние полного водооборота тормозится сложностью очистки сильно засоленных, многокомпонентных сточных вод, содержащих кислоты, щелочи, органи­ческие загрязнители, взвешенные частицы и т. п.

Одним из перспективных направлений очистки промышленных стоков в настоящее время является разработка методов детоксикации и утилизации содержащихся в них вредных веществ с использова­нием электромагнитных полей. Например, извес­тен способ очистки сточных вод скотобоен и мя­сокомбинатов (Патент RU 2075452), предполагаю­щий обработку вод коагулянтом с последующей флотацией и проведением биологической очистки с помощью биотехнологий. Перед началом всех перечисленных стадий и после биологической очи­стки в биокамере сточные воды для интенсифика­ции протекающих физико-химических процессов обрабатывают импульсными электромагнитными полями. Однако в данном способе не предусмот­рено удаление растворенных неорганических со­единений.

Недавно американской компанией Diversified Technologies Inc. представлена весьма эффектив­ная система "Wastewater Treatment PEF System" об­работки сточных вод импульсным электромагнитным полем для обеззараживания воды. Поток сточных вод на протяжении

2..20 мкс подвергается воздействию импульсного электрического поля с частотой 2 кГц и напряжен­ностью электрического поля 3...40 кВ/см, которое разрушает мембраны биологических клеток и значи­тельно ускоряет предварительную очистку и обез­зараживание воды.

Известен также способ очистки воды и промыш­ленных стоков от растворенных примесей путем электрохимической обработки с одновременным воздействием электромагнитного поля (патент RU 2120412). При этом напряженность переменно­го электрического поля составляет (1...15) • 10⁴ В/м. Применение указанного способа связано с исполь­зованием большого количества дополнительных реагентов, значительно увеличивающих стоимость очистки, при этом удаление органических загряз­нителей не предусмотрено.

Авторами статьи предложен новый комплекс­ный подход (Патент RU 2319670) к очистке сточных вод от органических и неорганических веществ, а также взвешенных частиц, который может быть использован во всех отраслях промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. В основе тех­нологии лежит взаимодействие сточных вод, пред­ставляющих собой дисперсные системы с электри­чески заряженными частицами, с внешним элек­тромагнитным полем. Кроме того, за счет энергии соударений происходит дополнительная активация дисперсных систем.

В созданном авторами электромагнитном аппа­рате ЭМА-50 совмещаются воздей­ствие на вещество переменного электромагнитного поля, постоянного магнитного поля и механиче­ское взаимодействие постоянных магнитов для про­ведения предварительной активации сточных вод.

Аппарат оказывает несколько видов воздействия на обрабатываемый материал:

• пульсирующим (синусоидальным) магнитным по­лем с напряжением на индукторе 220 В или 380 В;

• постоянным магнитным полем при отключении одной или двух параллельных групп катушек индуктора;

• магнитными телами: неподвижными без магнит­ного поля, неподвижными при наложении поля (сжатыми телами), вращающимися и соударяю­щимися при воздействии магнитного поля. Рабочая камера аппарата может иметь несколько

положений (горизонтальное, вертикальное или на­клонное), для чего индуктор с рабочей камерой установлены на раме, поворачивающейся на 180° червячной передачей на подшипниках скольжения в цапфах станины.

Поток воды, проходящий через вертикальную или наклонную камеру, может двигаться сверху вниз или снизу вверх.

Загрузка рабочей камеры магнитными гранула­ми или магнитным порошком может колебаться в пределах от 10 до 100 % полного объема камеры.

Сначала сточные воды поступают в рабочую ка­меру аппарата, где размещены магнитные рабочие тела. Здесь под действием постоянного магнитно­го поля происходит магнитная и механическая ак­тивация воды за счет движения указанных тел под действием переменного электромагнитного поля. Затем активированные сточные воды поступают в двухсекционный электромагнитный фильтр, в ко­тором происходит дополнительная очистка сточ­ных вод.

В первой по ходу движения воды секции на сетке, находящийся в зоне генератора, способного гене­рировать электромагнитные поля напряженностью 1..65 кА/м и частотой 50... 100 Гц, помещены по­стоянные магниты с эффективным диаметром от 1 до 5 мм, причем толщина их составляет от 10 до 25 см с индукцией до 0,1 Тл. Проходя через первую сек­цию, сточные воды подвергаются активирующей обработке в переменном электромагнитном поле. Период активации занимает от 15 с до 5 мин при на­пряженности электромагнитного поля 40...50 КА/м и частоте электромагнитного поля 50 Гц.

Затем активированные сточные воды непрерыв­ным потоком подаются во вторую секцию, где на фильтрующей подложке из пористой полимерной пленки или ткани расположен слой намагничен­ного до насыщения магнитного порошка гекса­феррита бария толщиной от 5 до 30 см и индукци­ей от 0,07 до 0,2 Тл. В процессе очистки генератор переменного электромагнитного поля периодиче­ски отключают от электрического напряжения.

В электромагнитном фильтре происходит пол­ная очистка воды от загрязнителей, которые в виде мелкодисперсного шлама осаждаются на магнит­ных телах (первая секция) и магнитном порошке (вторая секция). По мере накопления на магнит­ном порошке мелкодисперсного шлама и органиче­ских веществ (например, нефтепродуктов) на гене­ратор переменного электромагнитного поля подается напряжение, под действием которого магнитные ра­бочие тела и магнитный порошок хаотически дви­жутся, образуя магнитокипящий слой и сбрасывая со своей поверхности накопившийся шлам и органи­ческие загрязнения в приемный бункер-накопитель.

Фильтрационный осадок автоматически собира­ют в отдельный бункер, а магнитные тела и магнит­ный порошок промывают чистой водой и очищают в электромагнитном поле фильтра. После промывки чистой водой внутреннего объема аппарата напряжение отключается, магнитные материалы возвра­щаются в состояние покоя и вновь готовы выпол­нять функцию фильтра. Промывная вода отправ­ляется на очистку в электромагнитный аппарат и снова используется для регенерации электромаг­нитного фильтра.

Время нахождения сточных вод на электромаг­нитном фильтре зависит от скорости их подачи и от характера загрязнений. Расход электроэнергии на очистку 1 м³ сточных вод составляет от 1 до 7 кВт в зависимости от производительности аппарата.

Результаты проведенных исследований по безреагентному способу очистки сточных вод от неф­тепродуктов в электромагнитном аппарате зависят не только от времени обработки сточных вод в элек­тромагнитном аппарате, но и от толщины магнит­ного фильтра.

Разработанная технология очистки была опробо­вана на многих объектах: сточных водах автомоек, нефтеперерабатывающих предприятий, гальваниче­ских производств, коммунальных сточных вод и т. д.

Во всех случаях содержание неорганических и органических загрязнителей, а также взвешенных веществ уменьшается до предельно допустимых кон­центраций для водоемов рыбохозяйственного на­значения.