Шламовые воды что это
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Шламовые воды
Регенерированный из шламовых вод катализатор приготовляли и испытывали на опытной установке и в производственных условиях, для чего использовали шламовые воды с различным кислотным числом и содержанием марганца, полученные от применения щелочной двуокиси марганца. [17]
К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания ( ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации; регенерационные и шламовые воды от водоочистительных ( водоподготовительных) установок; нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут. [19]
Промытый шлам продувается на вакуум-фильтре воздухом, разбавляется водой в сборнике шлама 15, снабженном мешалкой, и перека-чивается на станции абсорбции и дистилляции ( стр. Отсюда шламовые воды отводятся вместе с дистиллерной жидкостью. [22]
Промытый шлам продувается на вакуум-фильтре воздухом, разбавляется водой в сборнике шлама 15, снабженном мешалкой, к перека чивается на станции абсорбции и дистилляции ( стр. Отсюда шламовые воды отводятся вместе с дистиллерной жидкостью. [23]
Обычное соотношение между расходами шлама н расходом золовой гидропульпы равно 1: 20, из чего следует, что сколько-нибудь существенного влияния шламовые воды на систему гидрозолоудаления энергоустановок оказывать не могут. [24]
Для лучшего контакта газов с водой камера разделена на отсеки, в которых вращаются распылители, создающие плотную завесу из брызг воды. Непоглощенные газы ( в основном хлор) удаляются из камеры воздушным эжектором и передаются в колонну 18, орошаемую известковым молоком. Шламовые воды из колонны, имеющие кислотный характер, направляются в отстойники-нейтрализаторы. [27]
Состав и виды шламов, влияние на окружающую среду, способы утилизации
Производство состоит из многочисленных этапов, при которых применяются разные технологические процессы. Обработка сырьевого материала сопровождается образованием отходов в виде осадка. Выделяемый при обработке шлам – это остаточный продукт и один из источников негативного влияния на окружающую среду.
Что такое шлам?
Понятие «шлам» происходит из немецкого языка, где слово «Schlamm» переводится как «грязь». Под данным определением понимается остаточный продукт добычи (пыль) и производства, состоящий из мельчайших пылевых частиц. Он образуется при промывке угля или руды и выпадает в виде осадка.
Пыль, выделяемая при осуществлении различных технологических процессов, представляет собой коллоидные системы, которые состоят из нерастворимых мелкодисперсных частиц. Внутри жидкости они находятся во взвешенном состоянии. Содержание твердых осадков в составе жидкости при промывке зависит от производства.
Как образуется шлам?
Отходы образуются при разнообразных технологических процессах, при которых на комбинате обрабатываются сырьевые материалы. Основными источниками выступают нефтеперерабатывающие, металлургические, горно-обогатительные, химические предприятия. Помимо этого, пыль формируется при буровых работах.
На металлургическом предприятии основная часть пыли формируется при улавливании и осаждении выбросов пыли. На заводах нефтепереработки количество пыли не превышает 1% от объема переработанного продукта.
При обработке фосфора процент отходов достигает 30. На многих предприятиях остаточная пыль содержит ценные компоненты. На предприятиях химической промышленности производится откачка шлама, содержащего цинк, железо, медь и другие полезные металлы.
Формированием осадка сопровождается анодный процесс. Объем отходов достигает 5% от массы растворившихся анодов. В анодный шлам переходит до 1% железа, никеля, кобальта и до 20% меди, содержащихся в аноде.
Состав шламов
Представленный вид отходов производства содержит полезные компоненты. Поэтому утилизация твердого осадка в перерабатывающем цехе считается экономически целесообразной.
Элементы, содержащиеся в составе:
Концентрация элементов на разных производствах отличается. Крупные фракции обычно состоят из непластичных минеральных компонентов: кварца, кальция. В составе мелкофракционного осадка содержатся глинистые минералы, оксиды железа и алюминия.
Структурная единица шлама состоит из 3 зон:
Виды шламов
Представленный вид отходов классифицируется на основе разных критериев. Основной среди них – источник образования.
Виды производственного шлама:
По концентрации в составе железа выделяются виды осадков:
Обезвоживание шламов
Содержание в составе полезных компонентов делает остаточное сырье обработки руд ценным продуктом для вторичного применения. Однако для этого используют только обезвоженный твердый осадок.
Процесс состоит из 3 этапов:
Способ обезвоживания шлама зависит от состава пыли, размера твердых компонентов.
Способы утилизации шлама
Разработаны технологические методы, посредством которых проводится утилизация шлама. Действующие методы обработки шламов активно внедряются в промышленной сфере в зарубежных странах. В РФ утилизация в стадии разработки и полупромышленных испытаний. Производства, на которых из пылевых отходов изготавливают вторсырье пока нет, поэтому оно применяется только как компонент шихты.
Определенный процент такого отхода утилизируется посредством сброса в накопители или водоемы. Из-за этого загрязняются и поверхностные и подземные воды. При этом в воду попадает отход, который не был нейтрализован. При загрязнении нефтешламами только 0.5% отхода находится в обезвреженном состоянии.
Обезвреживание осуществляется преимущественно методом термической обработки. Пыль обжигается, в результате чего горючие компоненты нейтрализуются и остается только безвредные частицы и зола. В цехах утилизации шламов применяют процессы, при которых происходит отделение потенциально опасных элементов пыли, а также частиц, пригодных для повторного использования.
Наибольшей ценностью обладают процессы, при которых из осадка извлекают цинк, свинец и щелочные металлы. Эти методы распространены в Японии, где в качестве восстановителя при производстве металлизированных окатышей используется уголь.
Использование шламов
Остаточное сырье, образующееся при добыче и обработке лома применяется как добавка к аглошихту. Пыль используют повторно в качестве первичного рудного сырья. Характер применения зависит от факторов, в том числе содержания железа и других металлов в составе отхода.
Наличие вредных примесей также повышает его ценность, так как при дальнейшей обработке можно снизить негативное влияние шламов на окружающую среду и уменьшить стоимость добычи опасных элементов, таких как свинец, цинк и сера.
Методы извлечения металлов из шлама
На некоторых производствах концентрация металлических частиц достигает 80%. Поэтому вопрос об эффективных методах извлечения металлов из остаточного продукта крайне актуален. Твердые металлические частицы извлекаются несколькими способами.
Кислотно-щелочное выделение
Предварительно осадок переводят в растворимый вид, применяя серную кислоту. В результате окисленные металлы превращают в сульфаты. В дальнейшем полученный раствор очищают от остатков глины и песка. После этого раствор доводится до необходимого показателя рН, в результате чего металлические частицы начинают оседать.
Экстракция органическими веществами
Представленный метод используется для отделения цветных и благородных видов металла. При экстракции используются нетоксичные и негорючие экстрагенты. Исключается применение летучих растворителей.
На практике применяется система экстракции при помощи водного раствора с расплавом органического вещества. После экстракции и последующего охлаждения емкости образуется густая масса, которая легко отделяется от жидкости и долго хранится.
Влияние шламов на окружающую среду
Отходы, образующиеся при буровых работах, добыче и переработке руд, представляет опасность для окружающей среды и организма человека. Это объясняется тем, что пыль обладает токсичными свойствами. Менее опасным в данном контексте считается флотационный шлам (это остаток, образующийся при флотации, а не выпадении осадка).
К негативным последствиям относятся:
Шлам негативно влияет на почву и водные ресурсы, и загрязняет атмосферу. При испарении, легкие фракции попадают в атмосферу, откуда в дальнейшем выпадают на землю с осадками. В результате этого, металлическая пыль проникает в почву и подземные воды.
В местах, где пыль попадает в почву в больших количествах прекращается рост любых растений. Опасность в данном плане представляют остаточные продукты нефтедобычи и переработки.
Вода и почва способны самоочищаться от пыли и других видов загрязнений. Но из-за содержания большого количества нерастворимых частиц для восстановления нормального состава требуется время (до 30-50 лет).
Шлам – разновидность отходов, представляющая собой твердый осадок, содержащий нерастворимые компоненты. Главными источниками такого отхода выступают добывающие предприятия, заводы, где производится обработка руды, нефти, угля.
Производственный осадок применяется вторично, но предварительно подвергается нейтрализации. Шлам, не подвергающийся обезвреживанию, представляет угрозу для окружающей среды из-за токсичных свойств.
Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки
Утилизация бурового шлама: захоронение, переработка, центрифугирование
Переработка и хранение красного шлама: последствия и опасности
Сколько стоит килограмм меди и где чаще всего встречается?
Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации
Переработка и утилизация шлаков металлургического производства
Утилизация и переработка гальванического шлама
С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами
Загрязнение тяжелыми металлами окружающей среды
Шлам как продукт процесса очистки сточных вод и как сырье для последующей переработки
Потребление воды домохозяйствами используется для многих целей, вследствие чего происходит загрязнение воды продуктами жизнедеятельности человека. Бытовые сточные воды несут в себе разнообразные твердые и растворимые вещества, в частности, фекалии, бумагу, использованные средства личной гигиены, остатки пищи и прочие загрязнения. Кроме жилых массивов, канализационная система получает сточные воды и от офисных, производственных сооружений. Дождевая вода также отводится с улиц в канализацию, привнося свой характер загрязнений. Мощный поток сточной воды, объединяющий различные источники, проходит всю канализационную систему и, в конечном счете, попадает в очистные сооружения, где пройдет необходимые стадии очистки до нужного качества перед сбросом в реку или море.
Качество очищенной воды или степень требуемой очистки может варьироваться в зависимости от типа водоема и его роли в водоснабжении. Так, наивысшая степень очистки потребуется для обработки воды, имеющей потенциальную возможность попадания в новый цикл водоснабжения. Более низкая степень очистки приемлема для сбросов в прибрежных водах, где происходит быстрое разбавление и рассеивание. Наименьшие требования предъявляются к воде, сбрасываемой в муниципальные очистные сооружения, так как там она проходит дополнительную очистку перед попаданием в водоемы или систему водоснабжения.
Очистка сточных вод представляет собой процесс удаления твердых и жидких загрязнений различными методами: отстаиванием, фильтрацией, биологической очисткой, адсорбцией и т.д.
На рисунке справа отображена упрощенная схема очистки сточных бытовых и промышленных вод.
Шлам, при отсутствии его последующей переработки, для любого предприятия является, как правило, проблемой, суть которой в том, что он требует утилизации. Данный процесс несет дополнительные затраты на присвоение класса опасности, вывоз на полигон и является, по сути, источником загрязнения окружающей среды.
Современный взгляд на очистку сточных вод изменяет отношение и к продуктам очистки стоков – шламу. Сегодня шлам может выступать как ценное сырье и является источником снижения затрат на работу очистных сооружений. Одно из направлений экономической оптимизации работы локальных очистных сооружений – глубокая дальнейшая переработка шлама с получением таких продуктов как электроэнергия, теплоэнергия, сырье для производства кормов (мясокостная мука), удобрений для применения в сельском хозяйстве.
Применение специального оборудования, позволяет производить из биогаза электроэнергию, которую можно направить на уменьшение потребления электроэнергии из сетей энерго-снабжающих организаций. Часто наиболее ценным является не производство самого биогаза, а глубокая переработка шлама, который затем используется при производстве кормов и органических удобрений для нужд самого предприятия или для реализации на сторону.
В одной из следующих статей мы расскажем более подробно про шлам, подвергшийся химической обработке и нехимический шлам, биогазовую установку и уровне ХПК, начиная с которого биогазовая установка становится рентабельной.
Шламовое хозяйство. Оборотное водоснабжение
Практически при всех операциях обработки камня образуются отходы в виде окола, штыба и шлама.
Окол-обломки плит после распиловки, окантовки, шлифовки, полировки и других операций — являются товарной продукцией.
Штыб — отходы камня крупностью менее 6 мм.
Шлам (буквально грязь) — частицы камня крупностью менее 3—40 мкм в смеси с водой (пульпа, гидросмесь).
Наиболее экологически вредными отходами камнеобработки являются шламы.
Система производственного водоснабжения на предприятиях камнеобработки должна пополняться возвратом очищенной воды от шламов. Прямоточная система водоснабжения может применяться (как исключение) при согласовании с соответствующими органами санитарного надзора.
Гидротранспортировка шламов от технологического оборудования до зумпфов пульпонасосных станций осуществляется самотеком по магистральным каналам и тоннелям, которые прокладываются под полом цеха соответственно на глубине до 2 и более 2 м от отметки пола. Уклоны в магистральных каналах и тоннелях должны быть не менее 0,03-0,06. Каналы следует перекрывать съемными секционными решетками с прорезями 6 мм и массой каждой секции не более 30 кг.
Транспортировка шламов от каждой единицы технологического оборудования осуществляется самотеком по лоткам. Размеры сечения лотков определяются по наибольшему расходу пульпы, а геометрические уклоны — по наименьшему расходу. Уклоны лотков у фундаментов оборудования должны быть не менее 1,2 м/с. Повороты лотков выполняются радиусом более пятикратной ширины лотка. Сопряжения лотков осуществляются радиусом более 2 м.
Гидротранспорт пульпы из зумпфов или пульпосборников до шламохранилищ или очистных сооружений зависит от местных условий расположения предприятия и может быть как напорным, так и самотечным.
При применении напорного гидротранспорта пульпонасосные станции рекомендуется размещать внутри главных производственных корпусов.
В пульпонасосных станциях следует предусматривать резерв насосного оборудования в размере 100 % при двух рабочих насосах; при установке одного рабочего насоса дополнительно устанавливают один резервный и один ремонтный насос.
Минимальное число пульповодов от зумпфа до шламохранилища — два.
При переработке блоков различных пород (гранита, мрамора и др.) системы шламоудаления должны быть раздельными для каждого вида пород.
Внедрение новых пресс-фильтров и мобильных очистных установок позволили избавиться от дорогостоящих и занимающих большие площади систем осаждения шламов.
На рис. 8.22 приведено схематическое изображение системы очистки сточных вод с использованием пресс-фильтров.
Шлам после обработки горных пород на камнеобрабатывающих станках I (см. рис. 8.22) по отводным лоткам самотеком поступает в сточную емкость А, из которой грунтонасосом подается в седиментационный бак С (седиментация — оседание мелких частиц в жидкости под действием гравитации).
В системе очистки сточных вод предусмотрена емкость В, где находится флокулянт (специальное вещество, способствующее образованию осадка), добавляемый в шлам (см. рис. 8.22) при подаче его в седиментационный бак С.
В агрегате С под действием сил гравитации шлам осаждается на дно бака, а из верхней его части чистая вода подается в резервуар очищенной воды F.
Шлам, осажденный на дно агрегата С, через сток направляется для гомогенизации (придания материалу однородности) в емкость Д, где осуществляется тщательное его перемешивание для получения однородной густой массы. Последняя принудительно подается ка пресс-фильтры Е, где отделяется вода от шлама. Сухой шлам в виде сыпучего порошка расфасовывается в разовые пакеты и может быть утилизирован в различных производствах в качестве наполнителя. Чистая вода после пресс-фильтров E направляется в резервуар для сбора очищенной воды F, откуда насосом подается в сеть оборотного водоснабжения для подачи ее в зону работы камнеобрабатывающих станков.
Научная электронная библиотека
5.6.13. Шламы сточных вод
Шламы, образующиеся при очистке бытовых сточных вод, могут обладать характеристиками, способствующими улучшению качества почв. Кроме этого, они имеют энергетический потенциал и содержат определенные вещества, например фосфор. С другой стороны в шламах присутствуют компоненты, которые могут быть потенциально опасными как для почв, так и для грунтовых вод и оказывать патогенное воздействие на организмы. Поэтому при переработке шламов необходимо принимать особые меры предосторожности.
Рис. 5.99. Шламы очистных сооружений [54, 55]
Сбор. Так как шлам образуется в рамках механических и биологических процессов очистки воды, он поступает в первую очередь с очистных сооружений (по большей части с коммунальных очистных сооружений). Сбор шламов в большинстве случаев происходит непосредственно на месте образования, то есть на очистных сооружениях.
В некоторых регионах определенные объемы сточных вод и фекальных шламов собираются в выгребных ямах, цистернах или на небольших очистных установках и соответственно требуют транспортировки на очистные сооружения для дальнейшей переработки. Для этого используются вакуумные машины (ассенизаторы), оборудованные насосом для забора жидких шламов и их транспортировки.
Переработка. Методы переработки шламов включают в себя процессы сгущения, биологической стабилизации, обезвоживания, сушки и материальной переработки, в конце которой происходят гигиеническая обработка и связывание вредных веществ (например, минерализация органической составляющей). Следует отметить, что каждый этап процесса и каждый способ имеют свои преимущества и недостатки (которые могут быть связаны и с доступными возможностями дальнейшей переработки или использования), поэтому ни один из них не может рассматриваться как идеальный или предпочтительный. Важно при принятии решения по переработке и выборе способа/техники утилизации
наряду с экологическими и экономическими составляющими принимать во внимание и местные условия, и конкретные локальные потребности.
Целью сгущения является сокращение объема шламов посредством первого отвода жидкости. Загустители (как в случае отстойника) могут быть устроены таким образом, чтобы нерастворимые составляющие могли оседать на дно, что приведет к концентрации твердых веществ в нижних слоях. Возможно и механическое уплотнение шламов, в рамках которого жидкая субстанция отделяется от общего материального потока, например, посредством установки пластин или различных перегородок.
Сокращение объема шламов важно, прежде всего, с точки зрения эффективной нагрузки на складские и транспортные мощности и уменьшения объема отхода, подлежащего переработке. Зачастую дальнейшая переработка сырого шлама после его уплотнения не происходит, если он направляется на установку по его сжиганию.
Стабилизация шлама очистных сооружений может включать в себя химические, биологические и термические методы. Стабилизированный шлам, содержащий меньшее количество вредных веществ, является более безопасным материалом и для него существует больше возможностей утилизации и передачи другому лицу. Основными целями стабилизации являются сокращение объемов и реакционной способности шламов, а также возможность получения и использования биогаза. Для различных вариантов использования шламов требуются различные уровни стабилизации. Принципиально рекомендуется:
● стабилизация шлама, направляемого на термическую или биологическую переработку, не является срочной (если это не противоречит требованиям, касательно его транспортировки, хранения или сокращения выбросов неприятного запаха);
● для сельскохозяйственного использования шлам должен быть полностью стабилизирован (независимо от содержания твердой фракции на момент использования);
● для сельскохозяйственного использования шлам должен быть полностью стабилизирован (низкий уровень содержания твердой фракции на момент использования);
● обезвоженный шлам, применяемый для рекультивации или создания ландшафта, должен быть как минимум полустабильным;
● если шлам должен или может быть захоронен, он как минимум должен быть обезвожен или высушен, а также пройти частичную или полную стабилизацию (в зависимости от применяемой техники).
Стабилизация с использованием химических веществ, особенно негашёной извести, обеспечивает относительно быстрый, стабильный, долгосрочный результат и иной уровень эффективности, чем при использовании биологических процессов. Биологические процессы стабилизации подразделяются на аэробные (протекающие с участием кислорода) и анаэробные (протекающие без доступа кислорода).
Предварительный либо включенный в процесс анаэробной стабилизации химический или термический гидролиз увеличивает объемы образования биогаза и способствует достижению лучшего результата.
Следовательно, если в дальнейшем планируется сжигание шлама, применение анаэробных способов стабилизации является контрпродуктивным, так как понижает его теплотворную способность.
Нитрификация может закрепить процесс стабилизации и способствовать снижению конце нитрификаций нежелательных веществ, особенно если после нее предполагается использование аэробного способа. Уже на стадии стабилизации необходимо учитывать возможное применение методов по получению вторичного фосфора.
Снижение доли содержания воды в шламах повышает эффективность их переработки и обеспечивает более экономичную транспортировку иловых масс. После сгущения обезвоживание является следующим техническим этапом, в рамках которого значительно снижается уровень жидкости в шламе, а доля содержания твердого вещества повышается. Осадок после фильтрации называется кеком. Обезвоживание может происходить с использованием разных методов, например, посредством текстильных тканей на фильтр-прессах или путем применения отстойной центрифуги, шнекового или дискового пресса.
Решающее значение для термической переработки и связанных с этим затрат имеет повышение теплотворной способности после обезвоживания. При использовании механических методов обезвоживания шлама концентрация твердых веществ в сухом остатке колеблется в пределах 20–45 %. Обезвоживание шлама очистных сооружений до сухого остатка 5–35 % требует энергетических затрат 3–5 кВт на килограмм H2О.
Существуют несколько причин, по которым необходима дополнительная сушка шлама после обезвоживания. Вот некоторые из них:
– уменьшение объема шлама для дальнейшей переработки/утилизации;
– увеличение теплотворной способности шлама;
– более высокая степень стабилизации/обеззараживания;
– более эффективное складирование и упрощение транспортировки.
Главными недостатками сушки являются повышение расходов и дополнительные энергозатраты, которые на практике действительно существенно возрастают, так как остаточная жидкость удаляется из шлама посредством нагревания и испарения. Степень сушки зависит от того, каким способом шлам будет перерабатываться в дальнейшем. Поэтому прежде чем отправлять шлам на сушку, рекомендуется проводить экономическую оценку (анализ затрат и эффективности). Обеспечить экономическую эффективность сушки можно только при наличии избыточного тепла, поступающего от других процессов или использованием солнечной энергии при условии, что продукт сушки будет использован или реализован как вторичный топливный ресурс.
Шлам очистных сооружений горит при энергетической ценности от 4 500 до 5 000 кДж/кг. После сушки сброженного шлама его энергетическая ценность может повыситься до 13 000 кДж/кг, что уже соответствует теплотворной способности высушенной древесины или бурого угля.
Сушка может проводиться, как на отдельных, так и на интегрированных установках. В основном применяются следующие технологии сушки и их комбинации:
– контактная сушка (например, с использованием сушилки для высушивания в тонком слое, дисковые или центробежные сушилки);
– конвективные или терморадиационные сушилки (например, с использованием ленточных, барабанных, сушилок, сушилок с псевдоожиженным слоем или с сушкой холодным воздухом);
– сушка с использованием солнечной энергии.
Сушка с использованием солнечной энергии подразумевает нагревание и высушивание шлама в светопрозрачных конструкциях, напоминающих теплицы (рис. 5.100). Эта технология получает все более широкое распространение, хотя ее производительность значительно ниже (особенно по сравнению с технологиями, которые предусматривают использование дополнительного тепла), а занимаемая площадь больше.
Сушка шламов очистных сооружений происходит, как правило, в следующих градациях:
– частичная сушка, до доли сухого остатка 60–80 %;
– полная сушка, до доли сухого остатка 80–90 %.
Высушенный шлам по своим характеристикам напоминает гранулированный продукт и в зависимости от других свойств и разрешений на использование может быть применен в качестве дополнительного топлива на электростанциях (не обязательно использовать полностью высушенный шлам) или цементных заводах (в этом случае шлам должен быть полностью просушен).
Рис. 5.100. Сушка шламов очистных сооружений
с использованием солнечной энергии [56]
Существуют также другие направления переработки, использования шламов очистных сооружений, например, моносжигание или совместное сжигание шламов на электростанциях и в промышленных печах, а также биологическая переработка с целью производства биогаза и сельскохозяйственное использование [27].
Также возможно получение фосфора на различных стадиях обработки сточных вод, как в рамках системы очистки, так и вне ее. Обычно большая часть фосфора в образующихся шламах находится в связанном виде, поэтому целью большинства технологий является получение фосфора из указанной среды. Большое значение имеют форма химических соединений и концентрация фосфора в шламах, которые влияют на затраты и степень извлечения фосфора.
Многие пилотные проекты, использующие различные способы получения вторичного фосфора, показали свою состоятельность, но до сегодняшнего дня не были массово представлены на рынке. До настоящего момента наряду с методиками, находящимися на стадии разработки, существовало три возможности обогащения шламов очистных сооружения для последующего извлечения фосфора:
● Осаждение и кристаллизация илистой воды или сапропеля (например, технология AirPrex®).
● Жидкостное химическое обогащение и разложение шламов очистных сооружений или их зол с использованием кислот или щелочей (например, технология Seaborne).
● Термохимическое получение фосфора из зол шламов очистных сооружений [27].