В июне 2022 года ООО «Квант Минерал» провело активацию адсорбента ГЛИНТ на объекте «Совершенствование водооборотной системы УК МК ТОО «Казцинк» Реконструкция очистных сооружений для очистки сточных вод. I очередь». Тем самым была успешно завершена большая и интересная работа по созданию узла доочистки сточных вод на базе сорбционной технологии ГЛИНТ.
Производственные воды от охлаждения технологического оборудования, загрязненные тяжелыми металлами централизовано собираются со всей производственной площадки УК МК ТОО «Казцинк», обрабатываются известью и выдерживаются в коридорных отстойниках для осаждения полученных взвесей. Осветленная вода подается обратно на производственные нужды.
Избыток воды ранее сбрасывался в реку Ульба без дополнительной очистки, что наносило существенный экологический вред. Теперь избыточная вода перед сбросом очищается. Это позволило снизить объем попадания тяжелых металлов в реку: по цинку в 5 раз, по свинцу в 2,5 раза, по кадмию в 6 раз, по меди в 4 раза. Удалось выполнить требования норматива качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения по тяжелым металлам за одну стадию очистки без использования дорогостоящих ионообменных смол и других затратных технологий!
Проектная производительность узла фильтрации до 700 м3/ч. В специально спроектированном здании построено 5 безнапорных однослойных фильтров с загрузкой из активированного алюмосиликатного адсорбента «ГЛИНТ». Безнапорный фильтр представляет собой прямоугольный в плане резервуар, высотой 6 м, внутри которого размещены водораспределительные и водосборные системы. Фильтрование в безнапорных фильтрах осуществляется под действием гравитационных сил в направлении сверху вниз. Высота слоя загрузки была увеличена (относительно стандартной 1,5 м) до 2,5 м для повышения качества очистки по тяжелым металлам.
Адсорбент «ГЛИНТ» – многоцелевой промышленный алюмосиликатный сорбционный материал, который представляет собой продукт термической модификации глины с использованием магнийсодержащих добавок. Собранный на поверхности зерна адсорбента осадок имеет слабую связь с поверхностью и легко удаляется при обратной промывке. Из промывной воды осадок эффективно отделяется отстаиванием и последующим обезвоживанием.
Особенностью адсорбента «ГЛИНТ» в отличие от других сорбционных материалов является возможность активации (восстановления) сорбционных свойств адсорбента. В процессе активации происходит насыщение зерен адсорбента ионами магния, взамен перешедших в раствор в течение предыдущих циклов фильтрования. Активация фильтрующей загрузки осуществляется в случае снижения качества очистки от тяжелых металлов на основании результатов лабораторного контроля.
Активация сорбента производится последовательно 1-4% растворами едкого натра NaOH и сульфата магния MgSO4 в циркуляционном режиме в направлении снизу-вверх. Пористая структура зерен адсорбента обеспечивает быструю активацию и в дальнейшем постепенное продвижение активирующих компонентов к поверхности зерна во время фильтрации.
Завершена большая работа, которая началась более 10 лет назад, когда мы по заявке Заказчика разработали, поставили и запустили УСД-250 – узел сорбционной доочистки производительностью 200-250 л/ч. Используя данную установку, Заказчик под руководством специалистов ООО «Квант Минерал» провел серию опытно-промышленных испытаний по доочистке сточных вод.
Объектом испытаний являлась оборотная промышленная вода на участке водоснабжения и очистки промстоков ТСО СЦ УКМК (сток № 3), поступающая на сброс в реку Ульба, состав которой жестко регламентируется нормами предельно-допустимых сбросов (ПДС) и предельно-допустимых концентраций (ПДК) в стоке № 3 до норм ПДС и ПДКР.Х.
Исследования проводили в разные сезоны года по следующим направлениям:
- – выбор оптимальной скорости потока пропускаемой через пилотную установку сточной воды для достижения регламентируемых норм по тяжелым цветным металлам;
- – определение периодичности регенерации и водных промывок сорбента.
Проведенная статистическая обработка ежесуточных анализов проб воды до и после очистки на фильтрующей установке позволила установить, что очистка до нормативов ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения достигается по следующим примесям тяжелых цветных металлов: кадмий, медь, железо, свинец, цинк и марганец. Установлено, что ключевым показателем, по которому необходимо проводить расчеты при проектировании и контролировать качество работы узла фильтрации является цинк. При достижении нормативного качества очистки по цинку также выполняются ПДК по всем выше перечисленным тяжелым металлам.
Поскольку все испытания воды проводил персонал Заказчика, отбор проб и аналитический контроль проводила лаборатория Заказчика, то полученные результаты испытаний вызвали высокий уровень доверия, что способствовало выделению ресурсов на проектирование и строительство узла фильтрации.
В апреле 2017 года мы преступили к проектированию узла фильтрации дебалансных вод водооборотной системы перед сбросом их в речку Ульба. К концу года успешно сдали проектную документацию. В июле 2019 года приступили к работам по шеф-монтажу, в октябре 2020 года к технологическому руководству пуско-наладочными работами (ПНР) и обучению персонала.
Результаты эксплуатации
Узел фильтрации эксплуатируется с декабря 2020 года в круглосуточном режиме с производительностью 200-300 м3/ч. Два фильтра работают постоянно, третий подключался периодически. В периоды паводков и длительных дождей объем фильтрации поднимается до 500 м3/ч. В этом случае в работу включаются 4 фильтра одновременно. На полную проектную мощность (700 м3/ч) узел фильтрации не включался. Фильтры регулярно промывались обратным током 1 раз в сутки. Производительность одного фильтра была от 110 до 125 м3/ч.
Кратковременные пиковые повышения концентрации тяжелых металлов на входе в фильтр не оказывали существенного влияния на качество очищенного стока. Так в декабре 2021 года был зафиксирован проскок необработанной известью воды с пониженным показателем рН 6,8 и повышенным содержанием цинка в 48 мг/л. После фильтрования через слой адсорбента ГЛИНТ рН воды поднялся до 8,9, а содержание цинка в фильтрате упало до 0,019 мг/л, т. е. снижение концентрации составило 2500 раз. Удалось предотвратить экологическое загрязнение реки Ульба цинком. В этот период работали два фильтра, объем фильтрации составлял 230 м3/ч. За один час работы фильтры задержали более 11 кг ионов цинка! Подобные ситуации повторялись еще несколько раз в течение года.
По результатам производственного контроля необходимость в регенерации загрузки стала проявляться только весной 2022 года, более чем через год эксплуатации, когда остаточные концентрации цинка подошли вплотную к нормативу, а меди стали регулярно превышать норматив.
После проведенной регенерации адсорбент ГЛИНТ восстановил свои сорбционные свойства и степень очистки сточной воды. При этом важно отметить, что регенерация проводилась без выгрузки адсорбента, непосредственно в фильтрах, с применением штатного оборудования и системы автоматизации узла.
Узел безнапорной фильтрации стока через адсорбент ГЛИНТ показал себя как экономичное, удобное в эксплуатации и надежное решение. Успешный опыт эксплуатации узла в реальных производственных условиях позволяет уверенно рекомендовать его для очистки оборотных сточных вод металлургических предприятий и других подобных вод.
