Типы загрязнений стоков: тяжелые металлы, взвешенные вещества и нефтепродукты

Какие загрязнения встречаются в стоках

Сточные воды содержат два типа загрязнений — растворимые и нерастворимые.


Например, поваренная соль в воде — это растворимое вещество, которое нельзя удалить реагентами. Для этого нужны сложные технологии, такие как выпаривание или обратный осмос.
Пример обратной ситуации: когда песок попадает в чистую воду. Песок — это нерастворимое вещество, которое не смешивается с водой. Для того чтобы очистить воду, нужно время, чтобы песок осел на дно под действием силы тяжести. Если мы хотим ускорить этот процесс, понадобятся специальные реагенты.
На нашем сайте вы найдете реагенты, которые эффективно удаляют нерастворимые загрязнения. Чаще всего к нам обращаются для очистки стоков от тяжелых металлов, взвешенных веществ, нефтепродуктов, масел и жиров. Разберем эти группы подробнее.

1. Тяжелые металлы в сточной воде

Металлы в воде содержатся практически всегда в разных концентрациях. Они могут попадать в систему водоподготовки из открытых источников, а также из трубопроводов, изготовленных из черной стали. Со временем такая сталь подвержена коррозии, в результате которой металл растворяется, и его ионы переходят в воду. Концентрация металлов, при этом, может достигать 5 мг/л, хотя предельно допустимые концентрации (ПДК) составляют всего 0,1-0,5 мг/л. Компании нередко превышают эти показатели при сбросе сточных вод, даже если не добавляют дополнительных загрязнений.
На промышленных предприятиях загрязнение происходит иначе. При мойке металлических деталей, нанесении покрытий или гальванических процессах — такой процесс можно наблюдать, например, когда металлы ржавеют. Металлы с таких поверхностей растворяются в воде и попадают в сточные воды.


Тип металлов в воде влияет на выбор методов очистки.

• Щелочные металлы. Например, натрий, калий, литий и т.д. растворимы в любом виде и их нельзя удалить реагентами. Для очистки таких растворов применяют выпаривание, обратный осмос или ионообменные смолы — для низких концентраций.
• Щелочноземельные металлы. Например, кальций, магний и т.д. находятся между щелочными и тяжелыми. Они осаждаются только при определенном уровне рН с добавлением связующих реагентов, например, сульфата алюминия. Однако метод эффективен только при высоких концентрациях.
• Тяжелые металлы. Например, хром, железо, алюминий, медь и т.д. можно очистить с помощью коагулянтов и флокулянтов. Для этого воду подготавливают: корректируют рН, чтобы перевести металлы в малорастворимое состояние. К примеру, алюминий плохо растворим при рН 7, а при рН 4 или 9, наоборот, легко растворяется.

Можно сказать, что эффективная очистка всегда требует подбора оптимального уровня рН. Для этого в воду добавляют щелочь или кислоту, доводят рН до оптимального уровня, а затем вводят коагулянт/флокулянт. Реагенты собирают ионы металлов в плохо растворимом состоянии, что позволяет их удалить.

2. Взвешенные вещества в сточной воде

В сточную воду по различным причинам могут попадать песок, глина или частицы металлической пыли. Чаще всего такие загрязнения возникают из-за техники: когда на территорию предприятия заезжает грузовик с сырьем или готовой продукцией, загрязнения с его колес и кузова смываются во время мойки и попадают в стоки.
Также загрязнения могут появляться при мойке самой продукции. Например, в сельском хозяйстве и животноводстве это обязательный этап, а в сточную воду вместе с грязью попадают песок и глина.
Коагулянты и флокулянты применяются для удаления взвешенных веществ или процесса обезвоживания шлама. Это помогает сократить объём отходов, снизить затраты на их утилизацию или оптимизировать процесс очистки.

3. Масла, жиры и нефтепродукты в сточной воде

В большинстве случаев масла, жиры и нефтепродукты попадают в сточные воды предприятий в результате производственных процессов, таких как переработка сырья, использование машин и оборудования, а также в ходе различных технологических операций. Например, на пищевых предприятиях жиры и масла могут попадать в сточные воды в результате мойки оборудования, а на промышленных заводах — при мойке автомобилей, деталей, емкостей.
Одной из ключевых характеристик масел, жиров и нефтепродуктов является их неполярная природа.


Это означает, что такие загрязняющие вещества, как масла, жиры и нефтепродукты, не растворяются в воде, которая является полярным растворителем. Когда попадают в сточные воды, они образуют отдельные фазы в виде эмульгированных и неэмульгированных загрязняющих веществ, что затрудняет их удаление. Эти вещества имеют низкую растворимость в воде и склонны к образованию пленок на поверхности, что может привести к ухудшению качества воды и нарушению экосистем.
Традиционные методы очистки, такие как механическая фильтрация, часто оказываются неэффективными, так как они не способны справиться с данными компонентами. Для их удаления требуется применение коагулянтов и флокулянтов, которые могут помочь объединить эти вещества в более крупные агрегаты для последующего удаления.

Эффективность флокулянтов на разных стадиях очистки воды от загрязнений

Флокулянты эффективно удаляют нефтепродукты, жиры, масла и взвешенные вещества из сточных вод. Очистка начинается с первой стадии, физической очистки: в нефтеловушках или жироловках загрязнения естественным образом отделяются от воды, всплывая наверх, а осветленная вода остается внизу. Такой метод удаляет загрязнения лишь частично, оставляя до 1500 мг/л веществ.

Схема нефтеловушки

На второй стадии применяются коагулянты и флокулянты. Перед подачей в отстойники или флотаторы дозируются реагенты, которые связывают загрязнения в плотные образования. Они отделяются за счет разности плотностей (всплывают или оседают), а также могут удаляться фильтрацией. Флотационный процесс идет требует меньше времени.
При смешанных стоках, содержащих нефтепродукты, взвешенные вещества и металлы, флокулянты действуют сразу на все типы загрязнений. Однако если концентрация загрязнений слишком высока, может потребоваться несколько циклов обработки, что увеличивает расход реагентов. Поэтому предварительная очистка воды — ключевой этап.
Флокулянты способны снизить концентрацию загрязнений до 1 мг/л, что достаточно для передачи воды на дальнейшие стадии очистки. При строгих требованиях на сброс используется дополнительная песчаная фильтрация, угольная сорбция, ионообменные фильтры для улавливания остаточных загрязнений.

Параметры стока, которые влияют на выбор подходящего флокулянта

Уровень pH — один из ключевых параметров, который влияет на работу флокулянтов. Катионные флокулянты демонстрируют наибольшую эффективность при pH 7 и ниже. Анионные флокулянты активируются при более высоких значениях — от pH 7 и выше. Неионогенные реагенты считаются универсальными — при определенных условиях они могут работать в широком диапазоне рН и высоком солесодержании, однако их эффективность очистки может быть ниже.
Температура воды также оказывает значительное влияние на процессы очистки. При более высокой температуре растворение реагента и химические реакции идут быстрее, что ускоряет процесс образования флокул. Это правило справедливо для всех химических взаимодействий, включая реакцию флокулянтов с загрязнениями.
Важно при подборе флокулянта для очистки сточной воды учесть его ионный заряд и молекулярный вес. Например, в сточной воде с высоким содержанием металлов, которые имеют положительный заряд, лучше всего работают анионные флокулянты с отрицательным зарядом. Если в воде присутствуют нефтепродукты, песок или глина, предпочтение отдается катионным флокулянтам. Они взаимодействуют с отрицательно заряженными загрязнениями, создавая прочные соединения, которые легко удаляются из воды.


При работе со смешанными сточными водами необходимо провести анализ их состава для выбора подходящего флокулянта. Важно провести лабораторные испытания на месте, чтобы определить основной тип загрязнений и выбрать оптимальный реагент.
Иногда для сложных составов стоков очистку разделяют на два этапа. На первом применяют анионные флокулянты, которые эффективно связывают взвешенные вещества, образуя обводненный шлам. Затем используют катионные флокулянты для дальнейшего обезвоживания шлама и уменьшения объёма осадка. Эта последовательность улучшает качество очистки, так как реагенты усиливают действие друг друга, образуя стабильные флокулы.

Как проводится тестирование стоков перед выбором флокулянта

Перед выбором флокулянта важно изучить специфику отрасли. Каждое производство имеет уникальный состав сточных вод. Например, в пищевой промышленности чаще всего встречаются органические загрязнения, тогда как металлургическое производство может быть связано с наличием токсичных веществ и тяжелых металлов. Эти данные помогают разработать индивидуальные решения для каждого предприятия.
Следующий этап — анализ состава воды. Для этого берут усредненную пробу. На предприятии, где вода сбрасывается на разных этапах, концентрация загрязнений может значительно варьироваться. Чтобы получить точные данные, каждую пробу отбирают с интервалом в один час и объединяют в общий объём. Этот образец отправляют на исследование. Если усредненная емкость предусмотрена на производстве, проба берется непосредственно из нее, что упрощает процесс.
Правильное хранение и транспортировка образцов имеет большое значение. Если вода содержит органику, а доставка в лабораторию занимает более недели, состав может измениться, что повлияет на результаты анализа.
На начальном этапе тестирования часто создается искусственная модель сточных вод на основе данных заказчика. Производитель, при наличии собственной лаборатории и набора реагентов, подбирает похожие загрязнения и воссоздает их, чтобы проверить эффективность реагента в условиях, близких к реальным.
Затем проводятся лабораторные испытания непосредственно на предприятии заказчика. Этот этап позволяет убедиться в результативности флокулянта на практике. Обычно процесс занимает от двух до трех недель. Это время включает согласование, уточнение данных, выезд на площадку и анализ собранной информации.
Заключительный этап испытаний — опытно-промышленные. Для проверки эффективности поставляется небольшая партия продукта. Подробнее о процедуре опытно-промышленных испытаний можно прочитать в статье «Как проводят опытно-промышленные испытания реагентов: процесс, документы, оценка результатов».

Резюме

В статье рассмотрены основные типы нерастворенных загрязнений, с которыми эффективно работают флокулянты: тяжелые металлы, взвешенные вещества и нефтепродукты. Описали, как такие загрязнения попадают в воду, как их удаляют из стоков, и какие металлы можно очистить с помощью флокулянтов.
Подробно разобрали влияние уровня pH на эффективность очистки воды и особенности работы флокулянтов со смешанными стоками, содержащими разные типы загрязнений в различных концентрациях.
Также объяснили, почему перед очисткой важно провести лабораторные испытания, какие параметры стоков требуют особого внимания, чтобы правильно выбрать флокулянт.
На нашем сайте вы найдете флокулянты для решения различных задач. Оставьте заявку на сайте, и в зависимости от типов и концентрации загрязнений инженер-технолог подберет оптимальную модификацию для эффективной очистки сточных вод вашего предприятия.
В статье про центр исследований и разработок читайте о работе наших специалистов над созданием новых и модернизации существующих продуктов.
Если хотите знать больше о промышленной очистке воды и сгущении осадков, читайте и другие статьи в нашем блоге.