ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение ионного обмена для обезвреживания промышленных сточных вод из "Cинтетические ионообменники" В последние годы муниципальные власти промышленных районов Англии сильно понизили допустимое содержание ионов металлов в промышленных сточных водах. Там, где эти воды поступают на очистные сооружения, допускаемое содержание было понижено до уровня, которое несколько лет назад считалось бы почти невероятным достижением. К тому же муниципальные власти слишком часто устанавливают очень ограниченный срок для принятия мер по обезвреживанию сточных вод. [c.176] Промышленные предприятия, которые сталкиваются с внезапной необходимостью понизить содержание ионов металлов в своих сточных водах, имеют сейчас тенденцию обращаться к какой-нибудь из крупных фирм химического машиностроения и передают ей на разрешение всю проблему. Однако это приводит к очень большому напряжению в работе этой фирмы и влечет за собой иногда задержку на несколько месяцев. [c.176] Кроме того, фирмы химического машиностроения склонны сооружать сложные установки, которые заводские работники используют скорее механически, чем творчески. Эти установки спроектированы так, что их работу нельзя расстроить даже при неквалифицированном обращении в результате они оказываются также очень дорогими. Таким образом, заводы, обращающиеся за немедленной помощью, часто сталкиваются с длительными задержками и большими затратами. [c.176] Данное промышленное предприятие производит в широком ассортименте легкие металлические изделия для парфюмерных фабрик, из которых многие изготовлены из сплава меди с цинком (70% Си и 30% 2п). Эти изделия подвергают травлению в ванне, содержащей 40% Н2504, 13% НМОз, 0,1% НС1 и 47% Н2О, после чего их промывают проточной водой. В результате получается много сточных вод, сильно загрязненных медью и цинком. К тому же в другом цехе предприятия травят в разбавленной серной кислоте латунные контейнеры, что дает дополнительное количество сточных вод, содержащих медь и цинк. В среднем в час получается около 2,73—3,18 вод, в которых находится меди 600 частей на миллион, а цинка — 200 частей на миллион. Допускаемый же предел был понижен муниципальными органами с 2 частей на миллион до I части и, наконец, до 0,5. [c.177] Столкнувшись с проблемой такого масштаба, инженеры фирмы рассмотрели несколько способов, предложенных им для удаления меди и цинка и основанных на хорошо известных принципах. В результате была сооружена цементированная канава длиной 9,15 м и глубиной 1,83 м, наполненная скрапом из железных стружек через канаву стали пропускать сточные воды. Первые порции вытекающих вод содержали меди всего 3 части на миллион, но затем ее концентрация очень быстро стала подниматься и достигла 80 частей. Через неделю работы содержание меди в вытекающих водах установилось в 200 частей на миллион. [c.177] Вслед за этой неудачей попытались использовать методы, в которых сточные воды собирались в бассейны емкостью в десятки кубометров, где их обрабатывали раствором едкого натра до значения pH 11, при котором осаждаются гидроокиси меди и цинка. Дав отстояться осадкам, раствор фильтровали через фильтры с большой поверхностью и затем спускали в дренажную канаву. [c.177] Рассмотрение такого процесса очистки сточных вод показало, что он требует очень больших капитальных затрат и обширных производственных площадей, кото-рые предприятие с трудом может выкроить. Кроме того, расходы на каустик, требующийся для нейтрализации кислот, составит в сутки около 7 ф. ст., не считая других эксплуатационных расходов. Вдобавок ко всему выдвигавшие эту схему очистки не гарантировали, что содержание металлов в воде будет меньше 4 частей на миллион. [c.178] На этой стадии работ создалось очень серьезное положение, так как муниципальные власти стали угрожать закрыть предприятие вследствие этого автора книги попросили рассмотреть возможность применения ионообменных смол для решения проблемы. [c.178] Со склада фирмы были получены основание и четыре секции, из которых быстро собрали на месте колонну, установив ее на кирпичном фундаменте. Места стыков тюбингов были скреплены кислотоупорным цементом и оказались герметичными в эксплуатации. Ложное дно колонны толщиной 6 мм и диаметром 915 мм, изготовленное из слоистого пластика туфнол и имевшее отверстия диаметром 3 мм, расположенные друг от друга на расстоянии 12 мм, покоилось на выступающем кольцевом бортике. На ложном дне был насыпан на высоту 300 мм промытый крупный гравий диаметром от 6 до 24 мм (наиболее крупный гравий внизу), на котором находился слой стеклянной ваты высотой 125 мм. Подготовленную таким образом колонну наполняли ионообменной смолой. [c.179] Таким образом, было закуплено около 0,71 смолы дуолит С-20, загружено в колонну, обработано 5 н. соляной кислотой и, наконец, промыто водой. [c.180] Заказанная на стороне установка такого размера и производительности определенно стоила бы около 5000 ф. ст. Правда, она работала бы под давлением, а не под действием только силы тяжести и была бы снабжена всякими усовершенствованиями, вроде клапанов для взмучивающей воды и автоматическим контролем содержания ионов металлов. [c.180] НОЙ емкости, пока не установлена нужная кислотность в коллекторе. Если этого требует экономия, можно отказаться от этой промежуточной емкости при условии контроля за тем, чтобы концентрация кислоты в коллекторе сточных вод никогда не превышала 0,1 н. При некоторой практике очень легко поддерживать кислотность в коллекторе сточных вод около 0,1 н., при которой смола легко поглощает ионы металлов из раствора. [c.181] Для перекачки раствора применялись кислотоупорные насосы и шланги из пластиков, что обеспечивало большую надежность в эксплуатации установки. На расстоянии 300 мм над уровнем смолы была установлена перфорированная плита из туфноля таких же размеров, что и ложное дно. По центру над плитой располагалась труба, отстоящая от нее на 150 мм, по которой подавалась орошающая колонну жидкость. Это устройство способствовало равномерному орошению поверхности смолы жидкостью и исключало образование промоин в колонне. Конечно, слоистый пластик как материал для этих перфорированных плит можно заменить любым другим химически стойким пластиком, например пер-спексом или полиэфирной смолой, армированной стекловолокном. [c.181] Скорость подачи жидкости в колонну и вытекания из нее легко регулировать шаровым поплавковым затвором в первой емкости. Однако на практике, если пространство в колонне над слоем смолы позволяет, чтобы там находился достаточно высокий столб жидкости, поддержание равномерной скорости не составляет больших затруднений. Для этого рекомендуется установить в колонне еще одну керамическую секцию (т. е. увеличить ее высоту на 915 мм), что будет давать возможность поддерживать очень хороший напор жидкости. [c.181] Сперва регенерацию смолы производили 2 н. соляной кислотой, но она оказалась неэффективной и пришлось перейти на 5 и. кислоту с помощью этой кислоты был достигнут высокий уровень регенерации, а именно 75%. Выгоднее применять соляную кислоту, чем несколько более дешевую серную, потому что с последней образуются шламы из нерастворимого сульфата кальция, от которых большие колонны трудно очищать. [c.182] Обычно для регенерации требовался объем кислоты, в полтора раза превышающий объем смолы в колонне это обеспечивало продолжительность работы от регенерации до регенерации 30—32 час, что находилось в соответствии с ожидаемой продолжительностью при данной степени регенерации. Попытки осуществлять каждый раз 100%-ную регенерацию были бы экономически невыгодными. [c.182] Как и следовало ожидать, при работе с экспериментальной колонной таких размеров не обошлось и без неожиданных затруднений среди них главными были осложнения, наблюдавшиеся при периодическом взмучивании смолы в колонне. При продолжительной работе слой смолы в колоннах имеет тенденцию уплотняться и замедлять скорость потока, особенно если над смолой находится около О, 5 т воды. Взмучивание смолы очень легко производить следующим образом. Из колонны спускали жидкость и под ложное дно вводили шланг, через который под давлением подавали воду это повышало более чем в два раза скорость потока, которая падала за счет уплотнения слоя до 1,6 м 1час. Однако при этом было обнаружено, что стеклянная вата частично всплывает вверх после нескольких взмучиваний под слоем смолы вообще не оказывается стеклянной ваты, и зерна ионита начинают проникать сквозь гравий и теряться с отходящими водами. [c.182] Другой неожиданной трудностью оказалась необходимость борьбы с грязью. На полу цеха всегда имеется некоторое количество грязи, вносимой на ботинках рабочих, со стеклянными бутылями и т. п. вся эта грязь смывается затем в емкость для кислых вод. Для задержания крупных частиц грязи служила ткань из терилена, которой был прикрыт вход в емкость, но мелкие частицы грязи проходили через эту ткань и поступали в колонну, где, легко задерживаясь и обволакивая зерна смолы, начинали препятствовать ионному обмену. При работе с первой колонной оказалось необходимым после длительной работы выгрузить всю смолу и отмыть ее от грязи и жира, прежде чем вторично наполнить колонну. Последующие наблюдения показали, что грязь начинает собираться в первых по ходу жидкости слоях смолы. Поэтому задача оказалась значительно облегченной достаточно было при каждой регенерации снимать несколько сантиметров верхнего слоя смолы и промывать ее, прежде чем загружать обратно в колонну. Это мероприятие препятствует проникновению грязи далеко в колонну и превращению ее в источник всяких осложнений. Возможно, это говорит в пользу применения простых колонн с открытым верхом, так как вряд ли такую процедуру можно осуществить в случае колонны, работающей под давлением. [c.183] Установки, используемые для такой обработки, очень сложны и дороги они не оправдывают себя, если только количества смолы не очень велики. Отсюда единственным решением этой проблемы является предотвращение в возможно большей степени самого попадания грязи в колонну. [c.184] Опыт показал, что для регенерации описанной здесь колонны необходимо выпустить из нее всю жидкость, закрыть запорный кран и залить в колонну 450 л 5 н. соляной кислоты. Через полчаса кислоту из колонны спускают, собирая в стеклянные бутыли, а смолу заливают еще 225 л кислоты ей также дают постоять полчаса и собирают кислоту в бутыли. После этого смолу промывают водопроводной водой, как описано ранее. [c.185] Вернуться к основной статье