Фильтрующая загрузка ДИАМИКС АКВА в очистке сточных вод

Предлагаем Вашему вниманию серию статей о применение фильтрующих загрузок Диамикс Аква различных модификаций, производства ООО «Диамикс» г. Инза Ульяновской области для очистки сложных многокомпонентных сточных вод.  В статьях приведены данные о типичном составе сточных вод различного происхождения испособах их очистки. Указаны данные сравнительного анализа эффективности использования фильтрующих загрузок в очистке промышленных стоков. Отмечена высокая сорбционная емкость фильтрующей загрузки на основе диатомита Диамикс Аква по отношению к тяжелым, радиоактивным металлам, нефтепродуктам, железу, формальдегиду, ПАВ, нитратам. Отмечены особенности процесса фильтрации и сорбции Диамикс Аква, объясняющие высокую эффективность в очистке сточных вод.

Сточные воды - сложный комплекс разноплановых веществ, требующий индивидуальных решений в процессе очистки. Довольно часто стоки предприятий содержат нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, множество разнообразныхорганических соединений. Без должной очистки вредные химические элементы и вещества попадают в водоемы, ухудшая их санитарное состояние.

Нефтепродукты в сточных водах

Нефтепродукты являются одними из наиболее опасных компонентов загрязнений сточных вод. Они оказывают вредное влияние на биохимические, физиологические процессы в организме биологических объектов.

Если говорить о составе нефтепродуктов, то кроме углеводородов они содержат значительное количество сопутствующих веществ. Современные СОЖ содержат присадки различного функционального назначения (0,5–15 %). Это, прежде всего, противоизносные, противозадирные и антиокислительные присадки. В качестве присадок используются фосфаты и диалкилфосфаты, диалкилдитиофосфаты и диалкилдитиокарбаматы металлов, соли аминов и амиды диалкилфосфорных кислот, осерненные жиры, органические сульфиды и полисульфиды, хлорированные парафины, антиоксиданты типа ароматических аминов, алканоламины, полиметилсилоксановые жидкости (противопенные присадки). Для защиты СОЖ от микробиологического повреждения в них вводятся биоциды. В качестве биоцидов к СОЖ применяются триазины, рекомендованы также оксазолины, тиазолины, формалин, фурацилин, гексахлорофен, вазин и др.

Нефтепродукты, попадая в окружающую среду, вступают во взаимодействие с ее компонентами и образуют эмульсии, растворы, смеси, сорбируются на грунте и взвешенных частицах, образуют нефтяную пленку.

Нефтепродукты попадают в окружающую среду со сточными водами предприятий. К примеру, среднегодовая нагрузка на экосистемы Волги и ее притоков в 5 раз превосходит нагрузку на водные экосистемы других регионов России. В отдельные летние месяцы содержание нефтепродуктов в воде превышает 700 ПДК.Еще одним примером загрязнения воды нефтепродуктами являются льяльные вводы. Под этим термином обычно подразумевают, воды загрязнения которых произошло в результате контакта морской или пресной воды с судовыми и портовыми установками и механизмами.  В состав льяльных вод могут входить смазочные масла, гидравлические жидкости, дизельное топливо, присадки, различные моющие средства. Схемы очистки льяльных вод всегда многоступенчатые, часто включающие процесс адсорбции на активированном угле.

Предельные и ароматические углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Особенно опасны полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4-бензпирена обладающие канцерогенными свойствами. Углеводороды нефти способны проникать в жировую ткань водных организмов и накапливаться в ней без контакта с нефтеокисляющими бактериями, а затем попадать в продукты питания человека.

В схемах очистки традиционно используется отстаивание, флотация, метод электронейтрализационной очистки и адсорбционный метод очистки на механических фильтрах.

Традиционно на сточных водах в качестве фильтрующей среды используют либо песок, либо активированный уголь. Однако данные загрузки уступают в очистке сложных многокомпонентных сточных вод.

Результаты сравнительных испытаний фильтрующих материалов при оценке сорбции нефтепродуктов

Для сравнительной характеристики сорбционных свойств фильтрующих загрузок в лаборатории химической службы очистных сооружений ТЭС, АО «Татэнерго», были воспроизведены условия эксплуатации механических фильтров в схеме очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Через лабораторные колонки, загруженные сорбентами Диамик Аква и уголь БАУ-А в количестве 25 см³, пропускали модельный раствор, содержащий нефтепродукты в количестве 10 мг/дм³ со скоростью 10 м/час.

Модельный раствор готовили из смеси нефтепродуктов мазут:турбинное масло в соотношении 1:1.

После пропуска 5 литров, с целью форсирования процесса насыщения сорбентов нефтепродуктами, через каждый литр пропущенного модельного раствора дополнительно вводили по 1,1 г нефтепродуктов в каждый фильтр.  

При испытании вели химический контроль:

- на стадии фильтрования: объем очищенной воды, контроль качества исходной воды и фильтрата по содержанию нефтепродуктов,

- на стадии взрыхления: объем отмывочной воды и содержание нефтепродуктов.

По окончании испытаний определили маслоемкость сорбентов, расход отмывочной воды, продолжительность отмывки.

Таблица 1. Качество очистки сточных вод от нефтепродуктов.

В ходе эксперимента установлено, что количество адсорбированных нефтепродуктов фильтрующей загрузкой Диамикс Аква на 30% превышает таковой показатель для активированного угля.

В условиях минимального объема сорбирующего пространства (25 см³ сорбента) и без учета престеночных эффектов лабораторного оборудования, сорбционная емкость по нефтепродуктам, извлеченным из водно-нефтяной эмульсии, для Диамикс Аква составляла 4,2-4,5 г/г сорбента, для БАУ-А – 2,7-3,0 г/г.

Причины сорбционной активности

При адсорбции загрязнений, содержащихся в сточных водах, имеют место три процесса: внешняя диффузия молекул из жидкой фазы к поверхности адсорбента, осуществляемая за счет броуновской диффузии или перемешивании жидкости за счет турбулентной диффузии; внутренняя диффузия молекул по макропорам к поверхности микропор, скорость которой определяется строением адсорбента и размером молекул сорбируемого вещества; собственно адсорбция молекул растворенного вещества. При адсорбции играют роль как физические, так и химические взаимодействия между адсорбентом и адсорбируемым веществом.

Эффективность и длительность работы фильтрующей загрузки на основе диатомита объясняется ее особой структурой.

Диатомит, на основе которого изготавливается Диамикс Аква, является опал-кристобалитовой породой, состоящей из кремниевых скелетов диатомовых водорослей и бесструктурных глобул опала.

По химической структуре опалкристобалитовые породы (диатомиты) – это кремнезем содержащие материалы с гидратированной и не гидратированной поверхностью и включениями алюмосиликатов.

Такая особая структура поверхности диатомита позволяет использовать его в качестве основы как сорбционных, так и фильтрационных материалов.

Поверхность диатомита содержит следующие активные центры: не полностью координированный атом Al, силанольную ≡SiOH  и силоксановую =Si=O группы, адсорбированные молекулы воды и мостиковые OH- группы.

Взаимодействие происходит по типу донорно-акцепторной связи  и электростатического взаимодействия за счет Ван-дер-Ваальсовых сил, а так же водородных связей.

Высокая и разноразмерная пористость диатомита позволяет сорбировать загрязнители разной крупности. А наличие участков разной природы и разного заряда позволяют работать с разными типами загрязнителей.

В процессе фильтрации загрязнитель формирует на поверхности Диамикс Аква пористый слой, который длительное время является дополнительным сорбирующим пространством, не снижая проницаемости слоя в целом и позволяя загрузке эффективно работать на всю глубину.

Скорость процесса адсорбции обусловлена скоростью диффузии растворенного вещества к поверхности сорбента через жидкостную пленку, которая окружает частицы сорбента и может быть увеличена перемешиванием, при этом возрастает скорость диффузии растворенного вещества с поверхности в поры.

С целью увеличения эффективности сорбционного процесса при производстве фильтрующей загрузки в результате модифицирования получаютсясорбенты с отличной от исходного минерала природой поверхности и сочетающие в себе полезные свойства исходного материала и синтетическихсорбентов.

Так фильтрующий  материал Диамикс Аква изготовливается  на основе кизельгура, известного с 60-х годов по всему миру как эффективное сырье для создания фильтрационных материалов. Диамикс Аква изготавливается по особой технологии, которая позволяет увеличить удельную поверхность и общую пористость, снижая ионообменную емкость для более эффективной работы в качестве фильтрующего материала. Такая фильтрующая загрузка эффективно работает в сочетании с коагулянтами и флокулянтами, при этом количество химических компонентов, необходимых для осаждения растворенных веществ намного ниже, чем при общепринятом осветлении песчаным фильтром.