Очистка ионизирующим излучением

В последние годы развивается новый безреагентный метод очистки сточных вод путём деструкции содержащихся органических примесей. -излучение от радиоактивных изотопов (⁶⁰Со, ¹³⁷Cs и др.) производит такое же действие, как и сильнейшие окислители (озон, хлор, пероксид водорода и др.). Но вместо изотопов сейчас применяют пучки электронов, генерируемых ускорителями с энергией электронов 5 – 6 МэВ. При ионизирующем излучении нарушается агрегативная устойчивость коллоидных систем (радиационная коагуляция), разрушаются и окисляются практически все органические и некоторые неорганические вещества (радиационная деструкция) с образованием простейших соединений, гибнет или инактивируется широкий круг вирусов и микроорганизмов (радиационное обеззараживание). Ещё больший эффект дает сочетание сорбционного реактора (фильтра) с облучением пучком ускоренных электронов.

Современные работы по внедрению и эксплуатации электроннолучевой технологии показали, что достаточной для очистки сточных вод является энергия электронов, равная 1,0 – 2,5 МэВ. Мощность ускорителя, равная 80 кВт, создаёт ток пучка, равный 50 мА, а его производительность составляет 700 – 1000 м³/ч.

Создание замкнутых водооборотных систем

Системы водообеспечения промышленных предприятий в зависимости от водных технологических процессов могут быть прямоточного, повторного (последовательного) и оборотного водоснабжения. При прямоточном водообеспечении вся забираемая из источника вода Q_ИСТ сбрасывается в приёмник сточных вод Q_СБР за вычетом воды, израсходованной в производстве Q_ПОТР, т. е.

Q_СБР = Q_ИСТ – Q_ПОТР.

Схема последовательного водопользования является более совершенной; она может быть двух-, трёх-, четырёхкратной. Тогда Q_СБР уменьшается на величину суммарных потерь на ряде производств (заводов, цехов) и на очистных сооружениях со шламами Qшл:

Q_СБР = Q_ИСТ – (Q_{ПОТР 1} + Q_{ПОТР 2} + Q_ШЛ)

Вполне очевидно, что при повторном водоиспользовании качество сточных вод первого водопользователя должно удовлетворять технологическим требованиям к воде второго водопользователя и т. д. Необходимость создания замкнутых водооборотных систем обусловлена рядом факторов:

1) обострением дефицита пресной воды, на что влияют не только непрерывный рост водопотребления, но и деградация качества природных водоисточников в результате поступления в них сточных вод. Подсчитано, что 1 м³ неочищенных стоков может загрязнить сотни кубометров чистой воды;

2) исчерпанием самоочищающей и разбавляющей способности водоёмов, в которые сбрасываются сточные воды;

3) экономическими преимуществами по сравнению с очисткой сточных вод до соответствующих нормативов, позволяющих их сброс в открытые водоёмы. Если стоимость 90 %-ной очистки сточных вод принять за единицу, то очистка на 99 % обойдётся примерно в 10 раз дороже, а очистка на 99,9 %, которая часто и требуется для достижения ПДК, будет дороже в 100 раз. В результате локальная очистка сточных вод с целью их повторного использования в производстве в большинстве случаев оказывается значительно дешевле их полной очистки в соответствии с требованиями санитарных органов. В целом рецикл оказывается более выгоден, чем прямоточная система водоснабжения: он позволяет в 10 – 50 раз снизить потребление чистой воды.

Вода в системе оборотного водоснабжения в зависимости от технологического назначения может быть подвергнута различной обработке. Так, если она является теплоносителем и в технологическом процессе только нагревается, перед последующим использованием её охлаждают. В том случае, если вода выполняет роль транспортирующей и поглощающей примеси среды, то перед подачей в оборотный цикл её кондиционируют на очистных сооружениях. Возможен вариант предварительной обработки воды перед повторным использованием путём её очистки от загрязнений и охлаждения. В системах оборотного водообеспечения безвозвратные потери воды (производство, испарение, унос ветром, разбрызгивание, шлам, продувочный расход) компенсируются дополнительным, так называемым подпиточным количеством свежей воды из источника Q_ИСТ, т. е.:

Q_ИСТ = Qпод + Q_УН + Q_ШЛ + Q_СБР.

Общее количество подпиточной воды обычно не превышает 5 – 10% от циркулирующего в системе. При разработке оборотных систем водоснабжения промышленных предприятий необходимо планировать очистку и повторное использование поверхностных сточных вод с учётом следующих требований: – обеспечение локализации стока с отдельных участков территории предприятия и его отвода либо в общезаводские очистные сооружения, либо (после предварительной очистки) в общую схему очистки поверхностных сточных вод;

– создание раздельной организации стоков с водосборных участков, отличающихся по составу и количеству примесей, поступающих в поверхностные сточные воды;

– обеспечение очистки поверхностного стока совместно с производственными сточными водами;

– применение локальных очистных сооружений для поверхностных сточных вод.

При разработке замкнутых водооборотных систем для всех отраслей экономики в качестве общих выступают следующие задачи: – максимальное применение воздушного охлаждения вместо водяного: на многих предприятиях на охлаждение расходуется до 70 % всей используемой воды;

– размещение комплекса производств на промышленной площадке таким образом, чтобы было возможно многократно (каскадно) использовать воду в технологических производствах;

– последовательное многократное использование воды в различных или идентичных производствах должно по возможности приводить к образованию небольшого объёма максимально загрязнённых сточных вод, для обезвреживания которых можно подобрать достаточно эффективные методы очистки;

– использование воды для очистки газов только тогда, когда из газов извлекаются и используются ценные компоненты; применение воды для очистки газов от твёрдых частиц допускается только в случае замкнутого цикла;

– обязательная регенерация отработанных кислот, щелочей и солевых технологических растворов с использованием извлекаемых продуктов в качестве вторичного сырья.

При создании замкнутых водооборотных систем промышленных предприятий водоподготовка и очистка сточных вод должны рассматриваться как единая система. Проектирование замкнутых систем проводится одновременно с проектированием основного производства. Образующиеся при очистке сточных вод осадки перерабатываются в товарную продукцию или выдаются в виде вторичного сырья.