Обработка сточных вод титано-магниевых заводов

В Российской Федерации предприятиями титано-магниевой отрасли являются ОАО «Корпорация «ВСМПО-АВИСМА» и ОАО «Соликамский магниевый завод». Получаемая на данных предприятиях продукция обладает высоким качеством и ее используют в различных отраслях промышленности в нашей стране и за рубежом.

Особенностью используемых на отечественных титано-магниевых заводах производственных технологий является образование значительного количества твердых, жидких и газообразных отходов на всех стадиях производства.

В процессах переработки магний- и титансодержащего минерального сырья выделяются токсичные хлорсодержащие газы, пыль и возгоны металлов.

Одной из стадий очистки выбросов в атмосферу является последовательное орошение технологических газов в скрубберах водой и суспензией гидроксида кальция. В результате этого практически непрерывно образуются соляно-кислые сточные воды и сточные воды, содержащие активный оксид кальция, гипохлорит кальция и другие компоненты.

Указанные производственные сточные воды обезвреживают от хлора, нейтрализуют и направляют в отстойники. После частичного осветления вода со значительным количеством взвешенных веществ отводится в бассейн р. Кама, что наносит ущерб природной среде. По этой причине задача повышения эффективности очистки производственных сточных вод титано-магниевых заводов Российской Федерации является чрезвычайно актуальной.

Одним из наиболее распространенных методов интенсификации процесса осветления воды является флокуляционная обработка.

Нами проведены исследования по выбору типа флокулянта для повышения качества очистки воды от взвешенных веществ с оценкой технологических свойств образующихся осадков.

Объектами исследования являлись «реальные» производственные сточные воды титано-магниевого завода с содержанием соляной кислоты от 5 г/дм³ до 6,5 г/дм³ и производственные сточные воды с содержанием активного оксида кальция от 15 г/дм³ до 50 г/дм³.

Для реагентной обработки воды применены высокомолекулярные флокулянты марки Праестол производства ООО «Промхимсервис» (г. Пермь).

Регламент проведения экспериментов следующий.

1) Смешивание кислотосодержащих сточных вод и сточных вод с активным оксидом кальция. Смешивание осуществляли в течение 120 секунд с интенсивностью, обеспечивающей величину среднего градиента скорости перемешивания, равную 300 с^-1. рН нейтрализованной воды составляла 9,5–9,7 ед. рН.

2) Смешивание нейтрализованной воды с раствором флокулянта. Смешивание осуществляли в течение 120 секунд с интенсивностью, обеспечивающей величину среднего градиента скорости перемешивания, равную 300 с^-1. Концентрация рабочего раствора флокулянта составляла 1 г/дм³.

3) Хлопьеобразование в течение 120 секунд с интенсивностью, обеспечивающей величину среднего градиента скорости перемешивания, равную 60 с^-1.

4) Седиментация в гравитационных условиях.

5) Отбор и технологический анализ осветленной воды и выделившегося осадка.

В осветленной воде определяли содержание взвешенных веществ, а осадки обезвоживали методами фильтрования и центрифугирования.

Экспериментально установлено, что при обработке воды раствором флокулянта Праестол 2510 происходит лучшая агрегация дисперсной фазы с образованием более плотного осадка, занимающего меньший объем. При добавлении этого полиэлектролита наряду с флокуляцией имеет место реакция с противоположно заряженными частицами производственных сточных вод. Из-за этого образуются менее плотные, но более прочные хлопья, сжимающиеся в дальнейшем интенсивнее.

Оптимальный массовый расход флокулянта Праестол 2510, обеспечивающий наименьшую концентрацию взвешенных веществ в воде около 5 мг/дм³, составляет 0,4 г/кг твердой фазы сточных вод.

В таблице представлены основные технологические свойства образующихся осадков.

Сопоставляя полученные данные со значениями удельного сопротивления труднофильтруемых осадков, например природных вод (от 7?10¹² м/кг до 140?10¹² м/кг) и хозяйственно-бытовых сточных вод (от 5?10¹² м/кг до 50?10¹² м/кг), можно сделать вывод, что рассматриваемые осадки являются среднефильтруемыми.

При этом осадки с наибольшим удельным фильтрационным сопротивлением образуются при обработке воды раствором неионного флокулянта Праестол 2500, наименьшим – раствором катионного флокулянта Праестол 611 ВС.

Обрабатывать воду растворами катионных флокулянтов Праестол 611 ВС, Праестол 650 ВС или Праестол 853 ВС нецелесообразно, поскольку в этом случае более 50 % от объема очищенной воды будет составлять осадок.

Учитывая технологические свойства образующихся осадков, для флокуляции твердой фазы предпочтительнее использовать полиэлектролит Праестол 2510.

В процессе механического обезвоживания осадков определено, что ленточные и барабанные вакуум-фильтры не могут быть применены для обезвоживания из-за низкой удельной производительности по сухому веществу (около 1 кг/(м²?ч)) и высокой влажности осадков после фильтрования (более 80 %).

В случае использования осадительной шнековой центрифуги влажность осадков составила порядка 65 % при факторе разделения не менее 1500. Содержание взвешенных веществ в фугате – 50 мг/дм³.

Наилучший результат получен при механическом обезвоживании осадков в камерном фильтр-прессе. При давлении фильтрования от 0,3 МПа до 0,5 МПа влажность осадка – 50 %, удельная производительность по сухому веществу осадка – 9 кг/(м²?ч), содержание взвешенных веществ в фильтрате – 10 мг/дм³.

Таким образом, для механического обезвоживания осадков производственных сточных вод титано-магниевых заводов эффективны камерные фильтр-прессы.

Обезвоженный осадок может быть утилизирован, например, в производстве строительных материалов.