Очистка цементосодержащих стоков

Для извлечения загрязняющих веществ из цементосодержащих стоков заводов ЖБИ и цементных производств следует применять следующие методы очистки:

• механический;
• физико-химический;
• биологический.

Механический метод очистки цементосодержащих стоков

Среди механических методов очистки цементосодержащих стоков следует выделить:

• отстаивание;
• тонкослойное отстаивание;
• отстаивание в нефтеловушках.

Для извлечения песка и прочих крупных примесей применяют тангенциальный пескоуловитель. Принцип работы заключается в концентрическом движении воды внутри пескоуловителя и ее тангенциальное поступление к цилиндрической части корпуса. При таком способе осаждается до 90% песка. Для предотвращения оседания мелкодисперсных частиц цемента и нефте-масляной эмульсии осадок взмучивается при помощи компрессора.

При отстаивании взвешенные вещества в виде цемента с песком осаждаются на дне отстойника, а нефтепродукты адсорбируются на частицах цемента, поднимаются на поверхность и образуют слой пены. Время отстаивания составляет от 0,5 до 8 часов и зависит от характеристик стока и конструктива отстойника.

Так как частицы цемента имеют малую крупность, их осаждение связано с некоторыми трудностями. Для интенсификации процесса отстаивания зачастую добавляют коагулянты и флокулянты. Хороший результат дает использование известкового молока, расход которого равен 1 кг/м³ сточных вод. При скорости движения воды 5,5 м/с время реакции составляет 2 часа. Также для удаления взвесей и нефтепродуктов применяют коагулянты в виде смесей: Fe₂(SO₄)₃ + известь; Al₂(SO₄)₃ + известь.

При тонкослойном отстаивании поток воды проходит через блок наклонных пластин, расположенных под углом 45 - 60°. Наиболее эффективно противоточное направление потока, когда очищаемые воды движутся навстречу стекающему по пластинам осадку. Седиментированный осадок тяжелых примесей оседает в приямке и удаляется, а более легкие фракции скапливается в межсекционных пространствах и собираются погружным лотком.

Для удаления нефтепродуктов из сточных вод заводов ЖБИ применяют нефтеловушки. На входе в нефтеловушку расположен коалесцентный фильтр, где происходит дальнейшее укрупнение капельных нефтепродуктов, ускоряющее их всплытие. Образовавшаяся пленка удаляется по мере образования. Далее сточные воды фильтруются через сорбционные фильтры или дробленую бетонную крошку, имеющую крупность 1 - 3 мм. Скорость фильтрования до 5,5 м/с.

Физико-химический метод

Для очистки сточных вод заводов ЖБИ и цементных производств используют также физико-химические методы, состоящие из следующих этапов:

• усреднение потока;
• напорная флотация;
• реагентная обработка;
• ионный обмен.

Из-за неравномерности потока поступающих загрязненных сточных вод применяют усреднители для выравнивания объема стока. В усреднителе необходимо проводить гидравлическое или пневматическое взмучивание для предотвращения отложений цемента.

Удаление из цементосодержащих сточных вод гидроксидов и оксидов металлов, остаточных нефтепродуктов и прочих примесей, которые не удалось извлечь механическим способом, производят методом напорной флотации с предварительной реагентной обработкой.

Сточные воды проходят через трубчатый смеситель, где происходит их нейтрализация и смешение с флокулянтами и коагулянтами из емкости реагентного хозяйства для увеличения скорости и эффективности дальнейшей флотации. В качестве коагулянтов применяют Са(ОH)₂, FeSO₄-7H₂O, Fe₂(SO₄)₃, FеСl₂, FeCl3, Al₂(SO₄)₃. После коагуляции образуются хлопья загрязнений, которые объединяют в себе не только частицы цемента, но и другие взвеси.

При напорной флотации в раствор очищаемой жидкости через сатуратор под большим давлением подается смесь воды с растворенным в ней воздухом. При этом внутри флотационной установки резко падает давление, вследствие чего образуется огромное количество микропузырьков воздуха. Загрязняющие гидрофобные вещества прилипают к поверхности пузырьков за счет силы поверхностного натяжения, образуют хлопья и увлекаются на поверхность раздела фаз.

Для снижения времени седиментации уже подвергшихся коагуляции загрязнений добавляют полиакриламид, который является синтетическим флокулянтом. Под его действием скоагулированные хлопья объединяются в агрегаты с большей крупностью и быстрее седиментируются.

Образовавшуюся пену с загрязняющими веществами удаляют с поверхности раствора сточных вод с помощью специальных скребковых механизмов. Скопившийся шлам в виде пены направляется в шламосборник.

С помощью ионного обмена происходит обессоливание сточных вод и удаление ионов Cu, Fe, Ni из стоков. Сточные воды пропускают через ионообменные фильтры, которые представляют собой иониты (синтетические ионообменные смолы) с размером гранул 0,2 - 2,2 мм. Молекула ионита имеет подвижный ион (положительно заряженный катион или отрицательно заряженный анион), который взаимодействует с ионами металлов, растворенными в воде. В результате происходит умягчение воды и освобождение от загрязнителей.

Биологическая очистка

В некоторых случаях, при необходимости биологической очистки цементосодержащих стоков, применяют аэробные биореакторы или аэротенки. Здесь происходит очистка сточных вод от биогенных элементов: N и P, а также биоразлагаемых загрязнителей. Сточные воды проходят через загрузку с активным илом. При этом в биореакторе происходит аэрация для поддержания жизнедеятельности аэробной микрофлоры.