УДК 628.2 628.3

Универсальная физико-химическая очистка сточных вод

О.Н.Новиков

РЕФЕРАТ

Статья посвящена электрохемосорбционному способу очистки стоков, то есть синэргетической суммой  электролиза, цепного окисления и катализа-сорбции. В модулях Альфа происходит окисление растворенных органических веществ до углекислого газа и воды. Метод  выгоден, так как кислород воздуха работает как основной недорогой окислитель, вступая в цепные процессы, а сорбент концентрирует примеси, ускоряя процесс окисления на своей поверхности, обеспечивая полноту процесса.

Ключевые слова: Альфа,  очистка воды,  сток, очистные сооружения, промышленный сток, машиностроение, гальваника,    сорбент, коагулянт, флокулянт, катализатор, электрод, очистка стоков , покрасочного, электрофлотатор, электролиз

Существующие ныне действующие биологические очистные сооружения  разработаны еще в середине XX века, морально и физически устарели и не обеспечивают нормативную очистку воды. Не выполняется самая сложная задача очистки сточных вод - удаление органических загрязнителей техногенного типа, не гарантируется полное обеззараживания воды. Кроме того дурнопахнущие органические примеси, попадающие в воздух распространяются на десятки километров. Капельный унос бактерий и вирусов сильно осложняет жизнь местного населения вблизи очистных. Пытаются очистить сток использованием биологического окисления в аэротенках, с последующим озонированием. Первый метод способствует удалению примесей биогенного происхождения, которые составляют не более половины от загрязнителей. Второй - требует немыслимых затрат, так как стоимость озона больше стоимости золота а расход озона на 1 кг ХПК не менее 1,06 кг. Озон ядовит и взрывоопасен. Решение задачи - в применении современных методов физико-химической очистки стоков как важного элемента в создании экологически чистого промышленного потенциала. Метод электроинициированного окисления сочетает в себе признаки различных физико-химических методов - фильтрации, флотации, электроокисления, хемосорбции, но имеет собственые оригинальные особенности. Сущность нашего метода заключается в генерации электронов непосредственно с электродов в водную среду[1-3]. Под действием электронов в воде развиваются цепные процессы окисления в присутствии кислорода воздуха. Далее вода проходит доочистку в сорбенте. То есть идет взаимодействие двух процессов - электролиза и катализа на твердом носителе. Комплексное и унифицированное использование этого метода позволяет очистить сточные воды до безопасного уровня. Эффективность очистки промышленных стоков от органических загрязнителей составляет более 96,5, от взвешенных веществ - свыше 99,9%. Использование в процессе очистки стоков высокой плотности тока (более 50 А на м²) и высококачественных сорбентов гарантирует  полную очистку воды от микроорганизмов. По сравнению с биологической очисткой процесс физико-химической очистки проходит быстрее на порядки и для его осуществления требуются меньшие строительные объемы, поэтому очистные Альфа дешевле, требуется меньше места, они качественнее, так как собираются в заводских условиях. Техническое решение идеи воплощено в модульную систему "Альфа"[4]. Система собирается из последовательно соединенных отдельных модулей. Модули соединены в сборки на рамных конструкциях.

Небольшой вес модулей позволяет быстро смонтировать очистное сооружение в существующих помещениях. За счет подключения параллельных модулей система очистки стоков не имеет ограничений по производительности.  Применение комплекса выгодно, окупаемость всех затрат происходит за считанные месяцы. Капитальные затраты на комплекс не превышают стоимости качественного легкового автомобиля. Это в десятки раз дешевле подобных, но менее эффективных аналогов. Об эффективности работы очистного комплекса "Альфа" свидетельствуют следующие цифровые данные (мг/дм³).

Таблица 1.

Показатели  эффективности очистной системы на примере  очистки сточных вод от мойки автомобилей.

Особенностью очистки стоков в модулях является взаимное усиление фактора окисления и сорбции. Сорбенты обеспечивают высокую степень очистки стока. Окисление под действием кислорода и электрического тока обеспечивает предочистку  сточной воды для сорбции, обеспечивают длительность работы сорбента до регенерации.  Сорбент дополнительно выполняет функцию катализатора окисления. Окисление продолжается и в слое сорбента после сорбции. Наш метод сочетается с применением флокулянтов, коагулянтов. Их применение сокращает количество органики в воде, а значит снижает энергозатраты. Модули осуществляют процессы флотации и электрофлотации. Сфера применения очистной системы: очистка сточных вод на предприятиях пищевой, перерабатывающей,  нефтяной, химической и машиностроительной промышленности, агрокомплекса и коммунального хозяйства, при мойке автомобилей и в системах оборотного водоснабжения. Очень перспективно применение системы Альфа для индивидуального строительства, где стоимость ее не превышает десятой части строительной сметы на индивидуальный коттедж.

Видео работы очистной системы Альфа.

Причем одна система может обслуживать поселок на 200 жителей. 

Что очищает электрореактор?

Электрореактор Альфа-7ВС предназначен для очистки стоков от растворенных органических веществ (ХПК).

Почему в комплексах Альфа нефтепродукты очищаются до 0,01 мг/л?

Так хорошо очищаются стоки  потому, что используются специализированные сорбенты, а в электрореакторе происходит окисление растворенных нефтепродуктов.

Может ли происходить в комплексе Альфа обратный процесс нитрификации – переход нитритов в аммонийные соли как на биологических очистных сооружениях? 

В комплексе Альфа происходит окислительная деструкция, среда окислительная, будет происходить процесс перехода аммонийного азота в азот воздуха. Нитриты и нитраты участвуют как окислители и тоже превращаются в азот при наличии соответствующих режимов.

Зависит ли требуемая сила тока от концентрации загрязнений на входе? В частности от количества аммония?

Аммоний окисляется медленнее органических веществ, поэтому в комплексе Альфа происходит отдувка аммиака с воздухом в щелочной среде. Отдувка тем интенсивнее, чем больше концентрация щелочи, солей, больше температура и объем газа, пропущенного через сток и сила тока. Кроме того доочистка от аммиака происходит на сорбентах.

Зависит ли количество вводимых реагентов от количества загрязнений на входе? Если да, то как это определить?

Концентрация загрязнений может измениться по разным причинам ( таяние снега, дождь и др.), в течении суток.

Очистка от взвешенных веществ - наиболее важная задача. Осадок может формироваться достаточно долго, ускорение его формирования возможно только применением флокулянтов. С удалением осадка уменьшается ХПК, БПК, жиры и металлы. 

А если пены немного, то как ее удалять?

В комплексе реализовано техническое решение по управлению свойствами пены. Если пены выделяется много, то она удаляется самотеком. Если пены выделяется мало, то удаление пены производится периодически при опорожнении емкостей во время промывки. Вместо извести для нейтрализации стока используется едкий натр. При использовании едкого натра возможно его четкое дозирование, его расход меньше, чем извести по крайней мере в 2-5 раз.

Как оценить эффективность метода электрохемосорбционной очистки?

Для предварительной оценки эффективности можно всегда протестировать сток на специальном стенде, проверить в деле метод очистки стока.

Например сток, содержащий краситель эффективно очищается от цветности как на стенде, так и в модуле Альфа.

Биологические очистные сооружения часто ставят даже на коттеджах. Правильно ли это?

При сбросе очищенных сточных вод на рельеф надо понимать, что ни одна установка биологического типа не дает российского норматива качества очистки для такого сброса. Сброс стоков обычно осуществляется на рельеф в черте населенного пункта. Таким образом, территория такого поселения используется в качестве открытого поля фильтрации для доочистки некондиционного стока. Если такой сброс осуществляется из многих домов этого населенного пункта, практически вся его территория становится очистными сооружениями для доочистки фекальных сточных вод то есть полем фильтрации.

Но в стоке нормируются не только физико-химические показатели, но и бактериальные загрязнения. В частности в СанПиНе 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест» пишут, что: Сточные воды, опасные по эпидемиологическому критерию, могут сбрасываться .... только после соответствующей очистки и обеззараживания до числа термотолерантных колиформных бактерий КОЕ/100 мл < 100, числа общих колиформных бактерий КОЕ/100 мл < 500 и числа колифагов БОЕ/100 мл < 100;. А Закон Российской Федерации "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" гласит: Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы (далее санитарные правила) - нормативные правовые акты, устанавливающие санитарно-эпидемиологические требования (в т.ч. критерии безопасности и (или) безвредности факторов среды обитания для человека, гигиенические и иные нормативы), несоблюдение которых создает угрозу жизни или здоровью человека, а также угрозу возникновения и распространения заболеваний" (статья 1). "Соблюдение санитарных правил является обязательным для граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц" (статья 39). "За нарушение санитарного законодательства устанавливается дисциплинарная, административная и уголовная ответственность" (статья 55). Российская практика использования биологической очистки и даже импортных американских БОС на слабо концентрированном бытовом стоке считается порочной практикой и нарушает закон. Только в чистом поле их можно использовать, но и жить фактически на очистных сооружениях тоже незаконно. Кроме того, российские нормативы более строгие, и выполнить их на таком слишком простом и дешевом оборудовании не представляется возможным. Речь может идти только об обеззараживании, которое никогда на БОС не достигается в отношении вирусов, спор грибов и устойчивых форм бактерий. Но если превышение по азоту и БПК (в пределах европейской нормы) не столь катастрофично, то отсутствие обеззараживания - прямое нарушение закона, уголовно наказуемое и чреватое крайне неприятными последствиями.

Литература

1.    Новиков О.Н., Богомазов А.С. Новые технологии для очистки воды// ж.:Сибирь -Восток, №5, 2001 г..-с.36-37.

2.    Электрохемосорбционный метод очистки сточных вод . Тез докл. Конф. "Актуальные вопросы природоохранной политики в Байкальском регионе" от 13 сентября 2001 г.

3.    Пат. 95102444 RU СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА. Новиков О.Н. Дата подачи заявки: 1995.02.21 Дата публ.. заявки: 1996.12.10  Номер редакции МПК: 6 Основной индекс МПК: C02F1/46 Дата публикации: 1996.12.10.

4.    Свидетельство на полезную модель № 19530  Флотационная система" заявка № 2001104640 от 19.02.2001г.

Материалы, опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора. 

Ключевые слова: Альфа,  очистка воды,  сток, очистные сооружения, промышленный сток,  машиностроение, гальваника,    сорбент, коагулянт, флокулянт, катализатор, электрод, очистка стоков , покрасочного, электрофлотатор, электролиз