Geum.ru

Осадков для очистки поверхностных ливневых и талых вод

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

Эффект использования естественного потенциала природных и техногенных осадков для очистки поверхностных ливневых и талых вод.

С.А. Майоров, Ю.А. Парахин, Ю.А. Седов


Данная работа относится к области экологии, в частности, к очистке поверхностных ливневых и талых вод от загрязнений их нефтепродуктами, взвешенными частицами, соединениями железа и других тяжелых металлов.

Разработки эффективных методов и устройств с целью очистки поверхностных ливневых и талых вод от природных и техногенных загрязнений весьма востребованы и актуальны, поскольку последние вносят существенный вклад в загрязнение водных ресурсов.

Известные устройства очистки сточных вод имеют большие габаритные размеры, требующие значительных площадей для их размещения, узкий спектр удаляемых загрязнений и достаточно высокую энергоемкость. Типичным примером таких устройств может служить устройство (Авт.свид. № 1834850 кл.С 02F 1/40, 1993г.), содержащее камеру для улавливания крупных дисперсных взвешенных частиц, отстойник и фильтр тонкой очистки воды

Целью авторов статьи является разработка высокоэффективной малогабаритной установки для очистки поверхностных ливневых и талых вод с широким спектром удаляемых техногенных загрязнителей из водных стоков, с минимальными эксплуатационными и энергетическими затратами.

Поставленная цель достигается использованием в установке, наряду с механическими, сорбционными, хемосорбционными методами очистки, и окислительно-восстановительный потенциал поверхностных ливневых и талых вод.

Отличительная особенность предлагаемого метода очистки поверхностных ливневых и талых вод заключается в использовании в процессе очистки окислительно-восстановительного потенциала поверхностных ливневых и талых вод, которые отличаются по своему составу от обычных стоков, повышенным содержанием окислителей.

Разработанное авторами устройство для очистки поверхностных ливневых и талых вод включает камеру для улавливания крупных дисперсных примесей, фильтр тонкой очистки воды, окислительно-восстановительную камеру, заполненную гранулами пенополистирола, а на конечном этапе – этапе тонкой очистки воды – последовательно установленные, фильтры-сорбенты, выполненные на основе сорбционно-активного углеродного волокнистого материала, служащие для улавливания в очищаемой воде анионов и катионов растворенных солей.

Устройство (см. Рис) работает по самотечному принципу, не требуя дополнительного оборудования и энергозатрат.




В камере I, оборудованной тонкослойным блоком, проходит осаждение и удаление основной массы взвешенных частиц и сорбированных ими нефтепродуктов с гидравлической крупностью более 0,4 мм/сек., что составляет около 90% от их первоначального содержания. Сточная вода поступает через распределительное устройство 2 и распределительный лоток 3 в первую камеру отстоя I, и проходит через тонкослойный блок 4, который способствует увеличению гидравлической крупности взвешенных частиц до 0,4 мм/сек. Далее поток вод поступает в камеру II.

В окислительно-восстановительной камере II осуществляется направленное использование окислительно-восстановительного потенциала, заложенного в самом химическом составе загрязнителей поверхностных сточных вод, реализация которого приводит к редуцированию эффективного коагулянта из растворимых включений очищаемых стоков. Использование в камере II пенополистирола имеет преимущество перед известными сорбентами в том, что его гранулы не имеют открытых пор, инертны к нефтепродуктам и способны образовывать на своей поверхности каталитическую подложку из твердых взвесей для окислительно-восстановительных процессов.

За счет присутствия в поверхностном слое кислорода (окислителя) ионы двухвалентного железа, растворенные в воде, окисляются до трехвалентных ионов железа. Последние гидролизуются водой до гидроксидов железа (Ш) – коагулянта. Гидролизу подвергаются и ионы других многовалентных металлов с образованием соответствующих нерастворимых гидроксидов. Ионы тяжелых металлов и их гидроксильные формы образуют мицеллы и их агрегаты, которые «садятся» на подложку – поверхность гранул понополистирола. Образовавшийся слой из смеси гидрокидов тяжелых металлов (коллектор) на поверхности гранул пенополистирола, служит эффективным сорбентом взвешенных частиц, нефтепродуктов, частиц гидроксидов тяжелых металлов и прочие взвеси с гидравлической крупностью менее 0,4 мм/сек.

Скорость каталитического восстановления кислорода О2 низка из-за его малой растворимости в воде. Скорость восстановления кислорода может заметно повышаться с увеличением поверхности контакто-реагентов и скорости отвода продуктов реакции от активных центров гетерогенного катализа.

Конструктивно камера II изготавливается таким образом, что подача очищаемой воды организуется по восходящему потоку с условием возникновения турбулентного слоя вокруг каждой гранулы пенополистирола. Турбулентный поток активизирует окислительно-восстановительный процесс в зоне контакта и обеспечивает непрерывное обновление поверхности сорбента за счет удаления продуктов окисления от активных центров каталитической сорбционной подложки.

Работа окислительно-восстановительной системы в камере II подтверждена рядом экспериментов. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Стадии
Содержание железа, мг/л

Эксперимент №

1
2
3
4

Исходные сточные воды

12,5
7,4
7,4
0,99

После отстоя в камере I

11,9
6,7
5,6
0,6

После окисления в камере II
5,57
0,6
0,99
0,09


Камера III содержит пенополистирольный фильтр 7, являющийся саморегенерирующимся, так как в процессе работы происходит расширение зернистого слоя и, накопившиеся агломераты легко вымываются потоком осветляемой воды и оседают в подкамерном пространстве 9 камеры III. В ней происходит фильтрация взвеси продуктов коагуляции и взвешенных частиц, а также процессы уплотнения взвешенных частиц.

Далее очищаемая вода из камеры III поступает в камеру IV на сорбционную очистку, где водный поток проходит через керамзитный сорбционный фильтр 10 и фильтр из нетканого сорбционного материала ПНСП 8. Керамзитный фильтр служит для улавливания наиболее мелких взвешенных частиц и адсорбированных на них нефтепродуктов. Также в нем проходит ускоренное разделение суспензии на фракции «нефть-вода», что необходимо при дальнейшей сорбции нефтепродуктов на нетканом сорбционном материале 8.

На конечном этапе тонкой очистки в камере V установлен фильтрующий элемент 11 на основе сорбционно-активных углеродных волокнистых материалов УВИС-АКА, который удаляет из воды азотосодержащие пестициды, нефтепродукты и другие органические примеси. Сорбционная характеристика фильтрующего элемента: удельная поверхность – до 2000 м2/ч, суммарная пористость – 0,3-0,8 см3/ч.

При контакте сорбционно-активного углеродного волокнистого материала с водой понижается цветность воды, ее мутность, жесткость, перманганатная окисляемость.

Высокие сорбционные свойства фильтрующего материала и предварительная подготовка воды (удаление железа и тяжелых металлов) позволяют использовать его без регенерации в течение 3-4 лет. Замена активированного угля материалом УВИС-АКА позволяет снизить эксплуатационные затраты в 3 раза.

Применение предлагаемой метода очистки поверхностных ливневых и талых вод позволит получить следующий положительный результат.

- поэтапно удалять из очищаемого стока тяжелые металлы, нефтепродукты и другие органические вещества;

- многократно увеличить продолжительность срока службы сорбционных материалов, используемых для очистки воды от нефтепродуктов и других органических веществ за счет предварительного удаления ионов железа из водной среды на первоначальном этапе очистки. Этим исключается «отравление» сорбционных фильтрационных материалов;

- повысить степень тонкой очистки воды за счет использования на конечном этапе очистки воды последовательно установленных фильтров-сорбентов из сорбционно-активного углеродного волокнистого материала.

- Разработанная технология позволит гарантированно очищать поверхностные ливневые и талые воды от присутствия в них загрязнителей с меньшими материальными затратами.