Очистка промышленных сточных вод

Сточные воды промышленного процесса могут быть преобразованы на очистных сооружениях в твердые вещества и очищенную воду для повторного использования.

Очистка промышленных сточных вод описывает процессы, используемые для очистки сточных вод , которые производятся промышленностью как нежелательный побочный продукт. После очистки очищенные промышленные сточные воды (или сточные воды) могут быть повторно использованы или сброшены в канализацию или в поверхностные воды окружающей среды. Некоторые промышленные предприятия производят сточные воды, которые можно очистить на очистных сооружениях . Большинство промышленных процессов, таких как нефтеперерабатывающие заводы , химические и нефтехимические заводы, имеют собственные специализированные установки для очистки сточных вод, чтобы концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах соответствовали правилам сброса сточных вод в канализацию или в реки, озера или океаны . Это относится к отраслям, производящим сточные воды с высокой концентрацией органических веществ (например, масел и жиров), токсичных загрязнителей (например, тяжелых металлов, летучих органических соединений ) или питательных веществ, таких как аммиак . Некоторые отрасли промышленности устанавливают систему предварительной очистки для удаления некоторых загрязняющих веществ (например, токсичных соединений), а затем сбрасывают частично очищенные сточные воды в городскую канализационную систему.

Большинство отраслей промышленности производят некоторое количество сточных вод . Последние тенденции заключаются в том, чтобы минимизировать такое производство или перерабатывать очищенные сточные воды в рамках производственного процесса. Некоторые отрасли промышленности добились успеха в перепроектировании своих производственных процессов с целью сокращения или устранения загрязняющих веществ. Источники промышленных сточных вод включают производство аккумуляторов, химическое производство, электростанции, пищевую промышленность , металлургическую промышленность, металлообработку, шахты и карьеры, атомную промышленность, добычу нефти и газа , нефтепереработку и нефтехимию , фармацевтическое производство, целлюлозно-бумажную промышленность. , металлургические заводы, текстильные фабрики , промышленное загрязнение нефтью , очистка воды и консервация древесины . Процессы очистки включают обработку рассола, удаление твердых частиц (например, химическое осаждение, фильтрация), удаление масел и жиров, удаление биоразлагаемых органических веществ, удаление других органических веществ, удаление кислот и щелочей и удаление токсичных материалов.

Типы

На промышленных объектах могут образовываться следующие потоки промышленных сточных вод:

• Потоки производственных процессов, которые могут включать обычные загрязнители (т.е. контролируемые с помощью вторичной очистки систем ), токсичные загрязнители (например, растворители, тяжелые металлы) и другие вредные соединения, такие как питательные вещества.
• Непроизводственные отходы: продувка котлов и охлаждающая вода , образующие тепловые загрязнения и другие загрязняющие вещества.
• Дренаж промышленных площадок , образующийся как на производственных объектах, в сфере услуг, так и на объектах энергетики и горнодобывающей промышленности.
• Сточные воды энергетического и горнодобывающего секторов: кислые дренажи шахт , пластовая вода при добыче нефти и газа, радионуклиды.
• Сточные воды, являющиеся побочными продуктами процессов очистки или охлаждения: обратная промывка (очистка воды) , рассол .

Загрязняющие вещества

Этот раздел представляет собой выдержку из книги «Загрязнение воды § Загрязнители в промышленных сточных водах» . [ редактировать ]

Промышленные сточные воды могут добавлять в принимающие водные объекты следующие загрязняющие вещества, если сточные воды не очищаются и не управляются должным образом:

• Тяжелые металлы , включая ртуть , свинец и хром.
• Органические вещества и питательные вещества, такие как пищевые отходы : Некоторые отрасли промышленности (например , пищевая промышленность , отходы скотобойни , бумажное волокно, растительный материал и т. д.) выделяют высокие концентрации БПК, аммиачного азота, масел и жиров.
• Неорганические частицы, такие как песок , гравий, металлические частицы, остатки резины от шин, керамики и т. д.;
• Токсины , такие как пестициды , яды , гербициды и т. д.
• Фармацевтические препараты , соединения, нарушающие работу эндокринной системы, гормоны, перфторированные соединения, силоксаны, наркотики и другие опасные вещества.
• Микропластики, такие как полиэтиленовые и полипропиленовые шарики, полиэстер и полиамид.
• Тепловое загрязнение от электростанций и промышленных предприятий
• Радионуклиды от добычи урана , переработки ядерного топлива , эксплуатации ядерных реакторов или захоронения радиоактивных отходов .
• Некоторые промышленные сбросы содержат стойкие органические загрязнители, такие как пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС).

Промышленные отрасли

Конкретные образующиеся загрязняющие вещества и конечные концентрации сточных вод могут сильно различаться в зависимости от промышленного сектора.

Производство аккумуляторов

Производители аккумуляторов специализируются на производстве небольших устройств для электроники и портативного оборудования (например, электроинструментов) или более крупных, мощных устройств для легковых, грузовых автомобилей и других моторизованных транспортных средств. Загрязняющие вещества, образующиеся на производственных предприятиях, включают кадмий, хром, кобальт, медь, цианид, железо, свинец, марганец, ртуть, никель, серебро, цинк, масло и жир.

Централизованное обращение с отходами

Централизованный комплекс по переработке отходов (ЦОО) перерабатывает жидкие или твердые промышленные отходы, образующиеся на удаленных производственных объектах. Производитель может отправлять свои отходы на завод CWT вместо того, чтобы проводить обработку на месте, из-за таких ограничений, как ограниченное количество земли, трудности в проектировании и эксплуатации системы на месте или ограничения, налагаемые экологическими нормами и разрешениями. Производитель может решить, что использование CWT более рентабельно, чем обработка самих отходов; это часто бывает, когда производителем является малый бизнес.

Заводы CWT часто получают отходы от самых разных производителей, включая химические заводы, металлообрабатывающие и отделочные предприятия; и использованную нефть и нефтепродукты из различных отраслей промышленности. Отходы могут быть классифицированы как опасные , иметь высокие концентрации загрязняющих веществ или быть трудно поддающимися обработке по другим причинам. В 2000 году Агентство по охране окружающей среды США опубликовало правила очистки сточных вод для предприятий CWT в США.

Химическое производство

Производство органических химикатов

Конкретные загрязняющие вещества, выбрасываемые производителями органических химикатов , сильно различаются от завода к заводу в зависимости от типов производимой продукции, например, сыпучих органических химикатов, смол, пестицидов, пластмасс или синтетических волокон. Некоторые из органических соединений, которые могут быть сброшены, включают бензол , хлороформ , нафталин , фенолы , толуол и винилхлорид . Биохимическое потребление кислорода (БПК), которое представляет собой валовой показатель ряда органических загрязнителей, может использоваться для оценки эффективности системы биологической очистки сточных вод и используется в качестве нормативного параметра в некоторых разрешениях на сброс. Сбросы металлических загрязнителей могут включать хром , медь , свинец , никель и цинк .

Производство неорганических химикатов

Сектор неорганических химикатов охватывает широкий спектр продуктов и процессов, хотя отдельное предприятие может производить узкий спектр продуктов и загрязняющих веществ. Продукция включает соединения алюминия; карбид кальция и хлорид кальция; плавиковая кислота; соединения калия; бура; соединения на основе хрома и фтора; соединения на основе кадмия и цинка. Выбросы загрязняющих веществ различаются в зависимости от отрасли производства и конкретного предприятия и могут включать мышьяк, хлор, цианид, фторид; и тяжелые металлы, такие как хром, медь, железо, свинец, ртуть, никель и цинк.

Электростанции

Иллюстрация потоков сточных вод, сбрасываемых типичными угольными электростанциями в США.

Электростанции, работающие на ископаемом топливе , особенно угольные , являются основным источником промышленных сточных вод. Многие из этих заводов сбрасывают сточные воды со значительным содержанием металлов, таких как свинец , ртуть , кадмий и хром , а также мышьяка , селена и соединений азота ( нитратов и нитритов ). Потоки сточных вод включают десульфурацию дымовых газов , летучую золу , зольный остаток и контроль ртути в дымовых газах . Установки с системами контроля загрязнения воздуха, такие как мокрые скрубберы, обычно переносят уловленные загрязняющие вещества в поток сточных вод.

Золоотстойники , тип поверхностных водоемов, являются широко используемой технологией очистки на угольных электростанциях. В этих прудах используется гравитация для осаждения крупных частиц (измеряемых как общее количество взвешенных веществ ) из сточных вод электростанций. Эта технология не очищает растворенные загрязняющие вещества. Электростанции используют дополнительные технологии для контроля загрязняющих веществ, в зависимости от конкретного потока отходов на станции. К ним относятся сухая обработка золы, рециркуляция золы с замкнутым контуром, химическое осаждение , биологическая очистка (например, процесс с активным илом ), мембранные системы и системы испарительной кристаллизации. Технологические достижения в области ионообменных мембран и систем электродиализа позволили высокоэффективно очищать сточные воды десульфурации дымовых газов и соответствовать последним ограничениям EPA на выбросы. Подход к очистке аналогичен и другим крупномасштабным промышленным сточным водам.

Пищевая промышленность

Отходы переработки морепродуктов сброшены в городскую гавань в Ситке, Аляска

Сточные воды, образующиеся в результате сельскохозяйственной и пищевой промышленности, имеют отличительные характеристики, которые отличают их от обычных городских сточных вод, управляемых государственными или частными очистными сооружениями по всему миру: они биоразлагаемы и нетоксичны, но имеют высокое биологическое потребление кислорода (БПК) и находятся во взвешенном состоянии . твердые тела (СС). Состав пищевых и сельскохозяйственных сточных вод зачастую сложно предсказать из-за различий в БПК и pH в сточных водах из овощей, фруктов и мясных продуктов, а также из-за сезонного характера обработки пищевых продуктов и после сбора урожая.

Переработка пищевых продуктов из сырья требует больших объемов высококачественной воды. При мойке овощей образуется вода с высоким содержанием твердых частиц и некоторого количества растворенных органических веществ . Он также может содержать поверхностно-активные вещества и пестициды.

Объекты аквакультуры (рыбные фермы) часто выбрасывают в атмосферу большие количества азота и фосфора, а также взвешенных веществ. На некоторых предприятиях используются лекарства и пестициды, которые могут присутствовать в сточных водах.

Молочные заводы производят обычные загрязнители (БПК, СС).

В результате убоя и переработки животных образуются органические отходы из жидкостей организма, таких как кровь и кишечника содержимое . Образующиеся загрязнители включают БПК, СС, колиформные бактерии , масла и жиры, органический азот и аммиак .

При переработке пищевых продуктов на продажу образуются отходы, образующиеся в процессе приготовления пищи, которые часто богаты растительными органическими веществами, а также могут содержать соль , ароматизаторы , красители , кислоты или щелочи . Также могут присутствовать большие количества жиров, масел и жиров («ТУМ»), которые в достаточных концентрациях могут засорить канализационные трубы. Некоторые муниципалитеты требуют от ресторанов и предприятий пищевой промышленности использовать жироуловители и регулировать удаление тумана в канализационную систему.

Деятельность пищевой промышленности, такая как очистка оборудования, транспортировка материалов, розлив в бутылки и мытье продукции, приводит к образованию сточных вод. Многим предприятиям пищевой промышленности требуется очистка на месте, прежде чем эксплуатационные сточные воды можно будет выбрасывать на сушу или сбрасывать в водные пути или канализационную систему. Высокие уровни взвешенных веществ и органических частиц повышают БПК и могут привести к значительным дополнительным сборам за канализацию. Седиментация, просеивание клиновой проволокой или фильтрация с вращающейся лентой (микросортирование) являются широко используемыми методами снижения содержания взвешенных органических твердых веществ перед сбросом.

Металлургическая промышленность

Производство железа из руд включает мощные реакции восстановления в доменных печах. Охлаждающая вода неизбежно загрязняется продуктами, особенно аммиаком и цианидами . Производство кокса из угля на коксохимических заводах также требует водяного охлаждения и использования воды при сепарации побочных продуктов. Загрязнение потоков отходов включает продукты газификации, такие как бензол , нафталин , антрацен , цианид, аммиак, фенолы , крезолы , а также ряд более сложных органических соединений, известных под общим названием полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Преобразование железа или стали в листы, проволоку или стержни требует стадий горячего и холодного механического преобразования, часто с использованием воды в качестве смазки и охлаждающей жидкости. Загрязняющие вещества включают гидравлические масла , жир и твердые частицы. Окончательная обработка изделий из железа и стали перед их отправкой в ​​производство включает травление в сильной минеральной кислоте для удаления ржавчины и подготовки поверхности к лужению или хромированию или к другим поверхностным обработкам, таким как гальванизация или покраска . Обычно используются две кислоты: соляная и серная . Сточные воды включают кислые промывные воды вместе со сточной кислотой. Хотя на многих предприятиях действуют установки по восстановлению кислоты (особенно те, которые используют соляную кислоту), где минеральная кислота выпаривается из солей железа, остается большой объем высококислотного сульфата железа или хлорида железа , который необходимо утилизировать. Многие сточные воды сталелитейной промышленности загрязнены гидравлическим маслом, также известным как растворимое масло.

Металлообработка

Многие отрасли промышленности работают с металлическим сырьем (например, листовым металлом, слитками ) при изготовлении конечной продукции. Отрасли промышленности включают производство автомобилей, грузовиков и самолетов; производство инструментов и метизов; электронное оборудование и оргтехника; корабли и лодки; бытовая техника и другие товары для дома; и стационарное промышленное оборудование (например, компрессоры, насосы, котлы). Типичные процессы, проводимые на этих заводах, включают шлифовку , механическую обработку , нанесение покрытий и окраску, химическое травление и фрезерование , обезжиривание растворителем , гальваническое покрытие и анодирование . Сточные воды, образующиеся в этих отраслях, могут содержать тяжелые металлы (обычные загрязнители тяжелых металлов в этих отраслях включают кадмий, хром, медь, свинец, никель, серебро и цинк), цианиды и различные химические растворители, масла и жиры.

Шахты и карьеры

Сточные воды шахт в Перу с нейтрализованным pH из хвостовых стоков

Основные сточные воды шахт и карьеров представляют собой суспензию частиц горных пород в воде. Они возникают в результате смывания дождем открытых поверхностей и подъездных дорог, а также в результате процессов размыва камней и выравнивания грунта. Объемы воды могут быть очень большими, особенно в результате выпадения осадков на больших участках. Некоторые специализированные операции по разделению, такие как промывка угля для отделения угля от природной породы с использованием градиента плотности , могут образовывать сточные воды, загрязненные мелкими частицами гематита и поверхностно-активными веществами . Масла и гидравлические масла также являются распространенными загрязнителями.

Сточные воды металлических рудников и горнодобывающих предприятий неизбежно загрязняются минералами, присутствующими в природных горных породах. После дробления и извлечения полезных материалов нежелательные материалы могут попасть в поток сточных вод. Для металлических рудников это могут быть нежелательные металлы, такие как цинк и другие материалы, такие как мышьяк . При добыче ценных металлов, таких как золото и серебро, могут образовываться шламы, содержащие очень мелкие частицы, и физическое удаление загрязнений становится особенно трудным.

Кроме того, геологические формации, содержащие экономически ценные металлы, такие как медь и золото, очень часто состоят из руд сульфидного типа. Обработка включает в себя измельчение породы на мелкие частицы и последующее извлечение желаемого металла(ов), а оставшаяся порода называется хвостами. Эти хвосты содержат комбинацию не только нежелательных остатков металлов, но и сульфидных компонентов, которые в конечном итоге образуют серную кислоту под воздействием воздуха и воды, что неизбежно происходит при захоронении хвостов в больших отстойниках. Образующийся кислотный дренаж шахт , который часто богат тяжелыми металлами (поскольку кислоты растворяют металлы), является одним из многих экологических последствий горнодобывающей деятельности .

Атомная промышленность

Отходы производства атомной и радиохимической промышленности относятся к радиоактивным отходам .

Исследователи изучили биоаккумуляцию Scenedesmus spinosus в смоделированных стронция водорослями сточных водах. В исследовании утверждается, что S. spinosus обладает высокой селективной биосорбционной способностью в отношении стронция, что позволяет предположить, что он может быть пригоден для использования ядерных сточных вод.

Добыча нефти и газа

При эксплуатации нефтяных и газовых скважин образуется пластовая вода , которая может содержать нефть, токсичные металлы (например , мышьяк , кадмий , хром , ртуть, свинец), соли, органические химические вещества и твердые вещества. Некоторые пластовые воды содержат следы встречающихся в природе радиоактивных материалов . Морские нефтегазовые платформы также образуют палубный дренаж, бытовые и санитарные отходы. В процессе бурения скважины обычно сбрасывают буровой шлам и буровой раствор (буровой раствор).

Нефтепереработка и нефтехимия

Загрязняющие вещества, сбрасываемые на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, включают обычные загрязняющие вещества (БПК, масла и жиры, взвешенные вещества ), аммиак, хром, фенолы и сульфиды.

Фармацевтическое производство

Фармацевтические заводы обычно производят различные технологические сточные воды, включая растворители, отработанную кислоту и растворы щелочей, воду от химических реакций, воду для промывки продукта, конденсированный пар, продувку скрубберов для контроля загрязнения воздуха и промывочную воду для оборудования. Непроизводственные сточные воды обычно включают охлаждающую воду и стоки с площадки. Загрязняющие вещества, образующиеся в промышленности, включают ацетон , аммиак, бензол, БПК, хлороформ, цианид, этанол , этилацетат , изопропанол , метиленхлорид , метанол , фенол и толуол. Используемые технологии очистки включают современную биологическую очистку (например, активный ил с нитрификацией), мультимедийную фильтрацию , разрушение цианидов (например, гидролиз ), отгонку паром и переработку сточных вод.

Целлюлозно-бумажная промышленность

Сброс сточных вод бумажной фабрики в США

Сточные воды целлюлозно -бумажной промышленности обычно содержат большое количество взвешенных веществ и БПК. Заводы, отбеливающие древесную массу для производства бумаги, могут выделять хлороформ , диоксины (включая 2,3,7,8-ТХДД ), фураны , фенолы и химическую потребность в кислороде (ХПК). Автономным бумажным фабрикам, использующим импортированную целлюлозу, может потребоваться только простая первичная обработка, такая как седиментация или флотация растворенным воздухом . Повышенные нагрузки БПК или ХПК, а также органические загрязнители могут потребовать биологической очистки, такой как активный ил или анаэробные реакторы с восходящим потоком ила . Для мельниц с высоким содержанием неорганических веществ, таких как соль, может потребоваться третичная обработка: либо общая мембранная обработка, такая как ультрафильтрация или обратный осмос , либо обработка для удаления конкретных загрязнений, таких как питательные вещества.

См. Также: Влияние бумаги на окружающую среду.

Металлургические заводы

Загрязняющие вещества, выбрасываемые заводами цветной металлургии, различаются в зависимости от руды цветных металлов. Бокситовые заводы производят фенолы но обычно для управления этими отходами используют отстойники и выпаривание, без необходимости регулярного сброса сточных вод. Алюминиевые заводы обычно выбрасывают фторид , бензо(а)пирен , сурьму и никель , а также алюминий. Медеплавильные заводы, кадмий помимо меди, обычно выделяют в сточных водах , свинец, цинк, мышьяк и никель. Свинцовые заводы выбрасывают свинец и цинк. Никелевые и кобальтовые заводы помимо основных металлов выделяют аммиак и медь. Цинковые заводы выбрасывают в атмосферу мышьяк, кадмий, медь, свинец, селен и цинк.

Типичными процессами очистки, используемыми в промышленности, являются химическое осаждение, осаждение и фильтрация.

Текстильные фабрики

Текстильные фабрики , в том числе производители ковров , производят сточные воды в результате самых разных процессов, включая очистку и отделку, производство пряжи и отделку тканей (например , отбеливание , крашение , смолой обработку , гидроизоляцию и антипиреновую огнезащиту ). Загрязняющие вещества, вырабатываемые текстильными фабриками, включают БПК, нержавеющую сталь, масла и жиры, сульфиды, фенолы и хром. Остатки инсектицидов в шерсти представляют собой особую проблему при очистке воды, образующейся при переработке шерсти. В сточных водах могут присутствовать животные жиры, которые, если они не загрязнены, могут быть восстановлены для производства жира или дальнейшей переработки.

Заводы по окраске текстиля производят сточные воды, которые содержат синтетические красители (например, реактивные красители, кислотные красители, основные красители, дисперсные красители, кубовые красители, серные красители, протравливающие красители, прямые красители, въевшиеся красители, сольвентные красители, пигментные красители). и натуральные красители, загуститель камеди (гуар) и различные смачивающие агенты, буферы pH и замедлители окрашивания или ускорители окрашивания. После обработки флокулянтами и отстойниками на основе полимеров типичные параметры мониторинга включают БПК, ХПК, цвет (ADMI), сульфиды, масла и жиры, фенол, TSS и тяжелые металлы (хром, цинк , свинец, медь).

Загрязнение промышленными маслами

Промышленные применения, где масло попадает в поток сточных вод, могут включать автомойки, мастерские, склады топлива, транспортные узлы и предприятия по производству электроэнергии. Часто сточные воды сбрасываются в местные канализационные или промышленные системы сбора отходов и должны соответствовать местным экологическим нормам. Типичные загрязнители могут включать растворители, моющие средства, песок, смазочные материалы и углеводороды.

Очистка воды

Многие отрасли промышленности нуждаются в очистке воды для получения воды очень высокого качества для своих технологических процессов. Это может быть чистый химический синтез или питательная вода для котлов. Кроме того, в некоторых процессах очистки воды в результате фильтрации и осаждения образуются органические и минеральные осадки , которые требуют очистки. Ионный обмен с использованием натуральных или синтетических смол удаляет кальция , магния и карбоната из воды ионы , обычно заменяя их ионами натрия , хлорида , гидроксила и/или других. Регенерация ионообменных колонн сильными кислотами и щелочами приводит к образованию сточных вод, богатых ионами жесткости, которые легко выпадают в осадок, особенно в смеси с другими компонентами сточных вод.

Консервация древесины

Заводы по консервации древесины производят обычные и токсичные загрязнители, включая мышьяк, ХПК, медь, хром, аномально высокий или низкий уровень pH, фенолы, взвешенные вещества, масла и жиры.

Методы лечения

Системы флотации растворенным воздухом широко используются на нефтеперерабатывающих заводах , химических заводах и бумажных фабриках.

Различные типы загрязнения сточных вод требуют различных стратегий удаления загрязнения. Большинство промышленных процессов, таких как нефтеперерабатывающие заводы , химические и нефтехимические заводы, имеют на месте установки для очистки сточных вод, чтобы концентрации загрязняющих веществ в очищенных сточных водах соответствовали правилам сброса сточных вод в канализацию или в реки, озера или океаны. Построенные водно-болотные угодья используются во все большем количестве случаев, поскольку они обеспечивают качественную и продуктивную очистку на месте. Другие промышленные процессы, которые производят много сточных вод, такие как производство бумаги и целлюлозы, создали экологические проблемы, что привело к разработке процессов рециркуляции воды, используемой на предприятиях, прежде чем ее придется очищать и утилизировать.

Станция очистки промышленных сточных вод может включать в себя одно или несколько из следующих элементов, а не традиционную последовательность очистки очистных сооружений:

• для Водомасляный сепаратор API удаления отдельной фазы масла из сточных вод.
• Осветлитель . для удаления твердых частиц из сточных вод
• Фильтр грубой очистки для снижения биохимической потребности сточных вод в кислороде.
• Установка угольной фильтрации для удаления токсичных растворенных органических соединений из сточных вод.
• Усовершенствованная система реверсивного электродиализа (EDR) с ионообменными мембранами .

Обработка рассолом

Обработка рассола включает удаление растворенных ионов солей из потока отходов. морской или солоноватой воды Хотя существует сходство с опреснением , обработка промышленных рассолов может содержать уникальные комбинации растворенных ионов, таких как ионы жесткости или других металлов, что требует применения специальных процессов и оборудования.

Системы очистки рассола обычно оптимизируются либо для уменьшения объема конечного сброса для более экономичной утилизации (поскольку затраты на утилизацию часто зависят от объема), либо для максимального извлечения пресной воды или солей. Системы очистки рассола также могут быть оптимизированы для снижения потребления электроэнергии, использования химикатов или физического воздействия.

Обработка рассола обычно встречается при очистке продувки градирни, попутной воды из парогравитационного дренажа (SAGD), попутной воды при добыче природного газа, такого как газ угольных пластов , воды обратного потока гидроразрыва, кислого дренажа шахты или кислой породы , отходов обратного осмоса, хлор-щелочные сточные воды, сточные воды целлюлозно-бумажных предприятий и потоки отходов производства продуктов питания и напитков.

Технологии очистки рассола могут включать: процессы мембранной фильтрации, такие как обратный осмос ; ионообменные процессы, такие как электродиализ или слабокислотный катионный обмен ; или процессы выпаривания, такие как концентраторы рассола и кристаллизаторы, в которых используется механическая рекомпрессия пара и пар. стали использовать методы предварительного окисления В связи с постоянно растущими нормами сброса для очистки рассола . Некоторые известные примеры, такие как окисление Фентона. и озонирование были использованы для разложения неподатливых соединений в солевых растворах промышленных предприятий.

Обратный осмос может быть непригоден для обработки рассола из-за возможности загрязнения, вызванного солями жесткости или органическими загрязнителями, или повреждения мембран обратного осмоса углеводородами .

Процессы выпаривания являются наиболее распространенными для обработки рассола, поскольку они обеспечивают самую высокую степень концентрации, вплоть до твердой соли. Они также производят сточные воды высочайшей чистоты, даже качества дистиллята. Процессы испарения также более устойчивы к воздействию органических веществ, углеводородов или солей жесткости. Однако потребление энергии велико, и коррозия может стать проблемой, поскольку первичным двигателем является концентрированная соленая вода. В результате в системах испарения обычно используются материалы из титана или дуплексной нержавеющей стали .

Управление рассолом

Управление рассолом рассматривает более широкий контекст обработки рассола и может включать рассмотрение государственной политики и правил, корпоративной устойчивости , воздействия на окружающую среду, переработки, обработки и транспортировки, локализации, централизованной обработки по сравнению с обработкой на месте, предотвращения и сокращения, технологий и экономики. Управление рассолами имеет некоторые общие проблемы с управлением фильтратом и более общим управлением отходами . В последние годы управление рассолами стало более распространенным из-за глобального стремления к нулевому сбросу жидкости (ZLD)/минимальному сбросу жидкости (MLD). В методах ZLD/MLD используется замкнутый водный цикл для минимизации сбросов воды из системы повторного использования воды . Эта концепция набирает обороты в последние годы из-за увеличения сбросов воды и недавнего развития мембранных технологий. Все чаще предпринимаются усилия по увеличению извлечения материалов из рассолов, особенно из горнодобывающей промышленности, геотермальных сточных вод или рассолов опреснения. В различной литературе демонстрируется возможность извлечения ценных материалов, таких как бикарбонаты натрия, хлориды натрия и драгоценные металлы (например, рубидий, цезий и литий). Концепция ZLD/MLD включает в себя последующее управление рассолами сточных вод с целью сокращения сбросов, а также получения из них ценных продуктов.

Удаление твердых частиц

Большую часть твердых частиц можно удалить с помощью простых методов седиментации, при этом твердые вещества извлекаются в виде взвеси или осадка. Особые проблемы представляют очень мелкие твердые вещества и твердые вещества с плотностью, близкой к плотности воды. В таком случае фильтрация или ультрафильтрация может потребоваться . Хотя флокуляцию можно использовать с использованием солей алюминия или добавлением полиэлектролитов . Сточные воды пищевой промышленности часто требуют очистки на месте, прежде чем их можно будет сбросить, чтобы предотвратить или снизить дополнительные сборы за канализацию. Тип промышленности и конкретные методы эксплуатации определяют, какие типы сточных вод образуются и какой тип очистки требуется. Снижение содержания твердых веществ, таких как отходы, органические материалы и песок, часто является целью очистки промышленных сточных вод. Некоторые распространенные способы снижения содержания твердых веществ включают первичное осаждение (осветление), флотацию растворенным воздухом (DAF), ленточную фильтрацию (микросортирование) и барабанное просеивание.

Удаление масел и жиров

Эффективное удаление масел и жиров зависит от характеристик масла с точки зрения его состояния суспензии и размера капель, что, в свою очередь, влияет на выбор технологии сепаратора. Нефть в промышленных сточных водах может содержать свободную легкую нефть, тяжелую нефть, которая имеет тенденцию тонуть, и эмульгированную нефть, часто называемую растворимой нефтью. Эмульгированные или растворимые масла обычно требуют «крекинга», чтобы освободить масло от эмульсии. В большинстве случаев это достигается за счет снижения pH водной матрицы.

Большинство технологий сепарации имеют оптимальный диапазон размеров капель масла, которые можно эффективно очищать. Каждая технология сепаратора будет иметь свою собственную кривую производительности, определяющую оптимальную производительность в зависимости от размера капель масла. наиболее распространенными сепараторами являются гравитационные резервуары или ямы, масловодяные сепараторы API или пластинчатые пакеты, химическая обработка посредством флотации растворенным воздухом, центрифуги, медиафильтры и гидроциклоны.

Анализ нефтесодержащей воды для определения размера капель можно выполнить с помощью видеоанализатора частиц.

Водомасляные сепараторы API

Этот раздел представляет собой отрывок из статьи API водомасляного сепаратора . [ редактировать ]

— Водомасляный сепаратор API это устройство, предназначенное для отделения валового количества нефти и взвешенных веществ из промышленных сточных вод, образующихся на нефтеперерабатывающих заводах , нефтехимических заводах , химических заводах , заводах по переработке природного газа и других источниках промышленных нефтесодержащих вод. Сепаратор API — это устройство гравитационного разделения, разработанное на основе закона Стокса для определения скорости подъема капель масла в зависимости от их плотности и размера. Конструкция основана на разнице удельного веса масла и сточных вод, поскольку эта разница намного меньше, чем разница удельного веса между взвешенными твердыми веществами и водой. Взвешенные твердые частицы оседают на дно сепаратора в виде слоя осадка, масло поднимается в верхнюю часть сепаратора, а очищенные сточные воды представляют собой средний слой между слоем масла и твердыми частицами.

Гидроциклон

Гидроциклонные сепараторы работают по принципу, при котором сточные воды попадают в циклонную камеру и вращаются под действием экстремальных центробежных сил, более чем в 1000 раз превышающих силу тяжести. Эта сила заставляет капли воды и масла (или твердые частицы) разделяться. Отделенные материалы выгружаются из одного конца циклона, а очищенная вода выводится через противоположный конец для дальнейшей обработки, фильтрации или сброса. Гидроциклоны также могут использоваться в различных целях: от разделения твердой и жидкой фаз до разделения нефти и воды.

Удаление биоразлагаемой органики

Дополнительная информация: Вторичное лечение.

Биоразлагаемый органический материал растительного или животного происхождения обычно можно очистить с помощью расширенных традиционных процессов очистки сточных вод, таких как активный ил или капельный фильтр . Проблемы могут возникнуть, если сточные воды чрезмерно разбавлены промывочной водой или имеют высокую концентрацию, например, неразбавленную кровь или молоко. Присутствие чистящих средств, дезинфицирующих средств, пестицидов или антибиотиков может оказать пагубное воздействие на процессы очистки.

Процесс с активным илом

Этот раздел представляет собой отрывок из книги «Активный ил» . [ редактировать ]

Резервуар с активным илом на очистных сооружениях Бектон , Великобритания. Белые пузырьки возникают из-за системы аэрации рассеянным воздухом.

Процесс с активным илом — это тип процесса биологической очистки сточных вод , предназначенный для очистки сточных или промышленных сточных вод с использованием аэрации и биологических хлопьев , состоящих из бактерий и простейших . Это одна из нескольких альтернатив биологической очистки сточных вод при вторичной очистке, которая связана с удалением биоразлагаемых органических веществ и взвешенных твердых частиц. Он использует воздух (или кислород ) и микроорганизмы для биологического окисления органических загрязнителей, образуя отстой (или хлопья ), содержащий окисленный материал.

Процесс активного ила для удаления углеродосодержащих загрязнений начинается с аэротенка, где в сточные воды впрыскивается воздух (или кислород). За этим следует отстойник, в котором биологические хлопья (слой ила) осаждаются, таким образом отделяя биологический ил от чистой очищенной воды. Часть отработанного осадка перерабатывается в аэротенк, а оставшийся отработанный ил удаляется для дальнейшей обработки и окончательной утилизации.

Процесс капельного фильтра

Основная статья: Капельный фильтр

Схематическое сечение контактной поверхности загрузочной среды в капельном фильтре.

Типичная полная система капельного фильтра.

Капельный фильтр состоит из слоя камней , гравия , шлака , торфа или пластикового материала, по которому сточные воды стекают вниз и контактируют со слоем (или пленкой) микробной слизи, покрывающей слой материала. Аэробные условия поддерживаются за счет принудительного прохождения воздуха через кровать или естественной конвекции воздуха. Этот процесс включает в себя адсорбцию органических соединений в сточных водах слоем микробной слизи, диффузию воздуха в слой слизи для обеспечения кислорода, необходимого для биохимического окисления органических соединений. Конечные продукты включают углекислый газ, воду и другие продукты окисления. По мере утолщения слоя слизи воздуху становится трудно проникать в него и образуется внутренний анаэробный слой.

Удаление другой органики

Синтетические органические материалы, включая растворители, краски, фармацевтические препараты, пестициды, продукты коксохимического производства и т. д., очень трудно поддаются обработке. Методы обработки часто зависят от обрабатываемого материала. Методы включают передовую окислительную обработку , дистилляцию , адсорбцию, озонирование, остекловывание , сжигание , химическую иммобилизацию или захоронение. Некоторые материалы, например некоторые моющие средства, могут подвергаться биологическому разложению, и в таких случаях можно использовать модифицированную форму очистки сточных вод.

Удаление кислот и щелочей

Кислоты и щелочи обычно можно нейтрализовать в контролируемых условиях. Нейтрализация часто приводит к образованию осадка , который требует обработки как твердый остаток, который также может быть токсичным. В некоторых случаях могут выделяться газы, требующие очистки газового потока. После нейтрализации обычно требуются некоторые другие формы лечения.

Потоки отходов, богатые ионами жесткости в результате процессов деионизации, могут легко потерять ионы жесткости в результате накопления осажденных солей кальция и магния. Этот процесс осаждения может привести к серьезному обложению труб и, в крайних случаях, к закупорке канализационных труб. Промышленная морская сливная труба диаметром 1 метр, обслуживающая крупный химический комплекс, была заблокирована такими солями в 1970-х годах. Очистка заключается в концентрировании деионизированных сточных вод и их вывозе на свалку или путем тщательного регулирования pH сбрасываемых сточных вод.

Удаление

Токсичные материалы, в том числе многие органические материалы, металлы (такие как цинк, серебро, кадмий , таллий и т. д.), кислоты, щелочи, неметаллические элементы (такие как мышьяк или селен ), как правило, устойчивы к биологическим процессам, если только они не сильно разбавлены. Металлы часто можно выделить в осадок путем изменения pH или обработки другими химическими веществами. Однако многие из них устойчивы к очистке или смягчению последствий и могут потребовать концентрации с последующим захоронением или переработкой. Растворенные органические вещества могут сжигаться в сточных водах с помощью усовершенствованного процесса окисления.

Умные капсулы

Молекулярная инкапсуляция — это технология, которая потенциально может создать систему для вторичного удаления свинца и других ионов из загрязненных источников. Нано-, микро- и милли-капсулы с размерами в пределах 10 нм–1 мкм, 1 мкм–1 мм и >1 мм соответственно представляют собой частицы, имеющие активный реагент (ядро), окруженный носителем (оболочкой). Существует три типы исследуемых капсул: капсулы на основе альгината , углеродные нанотрубки , полимерные набухающие капсулы. Эти капсулы являются возможным средством очистки загрязненной воды.

Удаление тепловых загрязнений

Для удаления тепла из сточных вод, образующихся на электростанциях или промышленных предприятиях , и, таким образом, для снижения теплового загрязнения используются следующие технологии:

• пруды-охладители — искусственные водоёмы, предназначенные для охлаждения путём испарения , конвекции и радиации.
• градирни , которые передают отходящее тепло в атмосферу посредством испарения или теплопередачи.
• Когенерация — процесс, при котором отходящее тепло перерабатывается для бытового или промышленного отопления.

Другие методы утилизации

Некоторым объектам, таким как нефтяные и газовые скважины, может быть разрешено перекачивать сточные воды под землю через нагнетательные скважины . Однако закачка сточных вод связана с вызванной сейсмичностью .

отходы

Экономия за счет масштаба может благоприятствовать ситуации, когда промышленные сточные воды (с предварительной очисткой или без очистки) сбрасываются в канализацию, а затем очищаются на крупных муниципальных очистных сооружениях. Обычно в этом случае взимаются сборы за торговые отходы. Или может оказаться более экономичным провести полную очистку промышленных сточных вод на том же объекте, где они образуются, а затем сбрасывать эти очищенные промышленные сточные воды в подходящий поверхностный водный объект. Это эффективно снижает плату за очистку сточных вод, взимаемую муниципальными очистными сооружениями, за счет предварительной очистки сточных вод для снижения концентрации загрязняющих веществ, измеряемой для определения платы за пользование.

Установки промышленных сточных вод также могут снизить затраты на сырую воду за счет преобразования отдельных сточных вод в очищенную воду, используемую для различных целей.

и

Глобальные цели

Международное сообщество определило очистку промышленных сточных вод как важную часть устойчивого развития, включив ее в Цель 6 устойчивого развития . Задача 6.3 этой цели заключается в том, чтобы «к 2030 году улучшить качество воды за счет сокращения загрязнения , устранения сбросов и минимизации выбросов опасных химикатов и материалов, сокращения вдвое доли неочищенных сточных вод и существенного увеличения переработки и безопасного повторного использования во всем мире». Одним из показателей достижения этой цели является «доля потоков бытовых и промышленных сточных вод, прошедших безопасную очистку».

См. также

• Передовая практика управления загрязнением воды (BMP)
• Перечень технологий очистки сточных вод
• Вода очищенная (для промышленного использования)
• Очистка воды (для питьевой воды)

Дальнейшее чтение

• Федерация водной среды (2020). Управление, очистка и удаление промышленных сточных вод; Практическое пособие ФД-3 (3-е изд.). Александрия, Вирджиния: Федерация водной среды. ISBN  978-1-57278-369-0 .

Внешние ссылки

• Федерация водной среды - Профессиональное общество
• База данных технологий очистки промышленных сточных вод – Агентство по охране окружающей среды (EPA)