Адсорбционно-каталитическая очистка оборотной воды

Необходимость сокращения потребления воды и ее отведения при помощи сооружения и эксплуатации оборотных систем водоснабжения (или ОСВ) на промышленных предприятиях обусловлена рядом признаков, к которым в первую очередь относятся постоянная нехватка пригодной для питья воды и рост платы за ее использование

 

ImageМногие предприятия промышленности за последнее время научились экономно расходовать воду и повысили качество очистки сточных вод, при этом почти 90 % воды используется в системе оборотного водоснабжения.
Эксплуатация ОСВ относится к наиболее экологически выверенным и с экономической точки зрения оправданным методам. Для этих целей предпочтительна целостная схема очистки и включения в водооборот вод со всех установок предприятия, которая дает возможность технологически сбалансированно очистить и вторично использовать воды, не сбрасывая их в открытые водоемы, что резко сокращает потребление воды из внешнего источника.
К сожалению, при эксплуатации ОСВ нельзя обойтись без некоторых трудностей. Часть свойств оборотной воды приводит к более или менее интенсивной коррозии системы, возможно отложение солей и взвешенных веществ, биологическое обрастание на внутренних поверхностях холодильников и подводящих трубопроводов. Последствиями могут стать нарушение теплового режима, нарастание коррозии и в конечном итоге - поломка оборотной системы. С данными негативными явлениями помогают бороться осветление, стабилизационная обработка воды при помощи очищения и обработки ингибиторами, дезинфектанты.
Система оборотного водоснабжения предприятий промышленности содержит от 20 до 100-400 мг/л взвешенных веществ разной степени дисперсности - от коллоидных до грубодисперсных примесей. Взвешенные вещества попадают в оборотные системы из атмосферной пыли, проникающей в воду в момент ее охлаждения в градирнях, из коррозии системного оборудования, из аппаратуры теплообмена и из продуктов биологических процессов. При соприкосновении воды с продуктами производства в ней аккумулируются и они.
Предотвратить накопление взвешенных веществ в воде оборотной системы помогает очистка на механических осветительных вертикальных фильтрах. Использование традиционных фильтрующих материалов (например, кварцевого песка или керамзита) эффективно лишь на 40-50%.
В связи с этим схему очистки следует дополнять новыми технологиями, которые позволили бы резко повысить ее рентабельность и производительность применяемого оборудования, а следовательно, увеличить долю воды в ОСВ до 95-97%, сокращая расход речной воды на ее подпитку, и уменьшить расход агента хлора, обладающего высокотоксичными свойствами и применяемого для обработки системы от обрастания продуктами биологических процессов.
Биоцидная обработка оборотных вод с помощью хлорирования ведет к образованию хлорорганических соединений, которые обладают мутагенными канцерогенными свойствами. Если оборотные воды сбрасывать на очистные сооружения, то биологическим методом эти соединения разложить нельзя, что приводит к их попаданию в открытые водоемы. Известна токсичность остаточного хлора для живого мира водоемов, что почти полностью прекращает процессы самоочищения.

Как следствие, в объеме жидкости происходят глубокие окислительно-восстановительные качественные изменения субстратов, обусловленные высокой скоростью реакции катализации, их радикальным протеканием и многопрофильностью катализатора-адсорбента.
Увеличение скорости окислительного процесса исходных соединений и продуктов их разложения повышает степень очистки воды от всего многообразия органических загрязнений по интегральным показателям. Обеззараживание на поверхности катализатора-адсорбента происходит за счет существенно большей скорости диффузии ион-радикалов, образующихся на его активных центрах, внутрь клеток микроорганизмов через мембраны клеток и активности в реакциях взаимодействия с энзимами внутри клеток по сравнению с молекулярным О2, С12. Результатом становится необратимое разрушение протоплазмы бактериальных клеток, которые при этом гибнут.
Синтез катализаторов-адсорбентов предполагает использование нескольких комбинаций оксидов переходных металлов, которые образуют при синтезе катализаторов шпинели, обладающие активностью в каталитических процессах окисления, сорбции и обеззараживания.
Применение адсорбентов-катализаторов шпинельного типа целесообразно как в силу их высокой каталитической активности, так и химической и гидролитической стойкости, что делает повторное загрязнение очищаемых вод полностью невозможным.
Экспериментальные данные позволили создать широкую серию адсорбентов-катализаторов на минеральном носителе для водоподготовки оборотной воды, которые обладают рядом достоинств, как то: возможностью удаления органических и минеральных загрязнений почти до любой желаемой остаточной концентрации, вне зависимости от их химической устойчивости, высокой эффективностью миокрофлорного обеззараживания, отсутствием повторного загрязнения воды, технологичностью и управляемостью процесса.
Таким образом, адсорбционно-каталитическая очистка оборотной воды повышает качество очистки оборотной воды, сокращает расход исходной речной воды на подпитку оборотной системы, уменьшает расход высокотоксичного агента хлора, применяемого для обработки системы от обрастания продуктами биологических процессов, применяет напорные скорые фильтры в качестве типового оборудования.