Данная статья содержит практическую и теоретическую информацию о применении Аппарата Вихревого Слоя АВС-100 производства ООО "Завод "Укрбудмаш", более известен под торговой маркой GlobeCore. новейшие методы очистки промышленных сточных вод от практически всех загрязнителей: шестивалентного хрома, фенолов, цианидов и цианатов, нитросоединений, фтора, мышьяка, органических загрязнителей. Для получение более детальной информации о АВС-100 - заходите на наш сайт www.globecore.ru (для русскоязычных), www.fuelcleaning.globecore.com (для англо и франкоговоряших)

1. Обеззараживание сточных вод при
использовании Аппарата Вихревого Слоя
Очистка сточных вод от шестивалентного хрома и других
тяжелых металлов.
Особенности вихревого слоя умело используются при очистке сточных
вод содержащих шестивалентный хром и другие тяжелые металлы, что
позволяет резко сократить расход реагентов, добиться более полной очистки и
перевести эти процессы на непрерывный режим.
Ферромагнитные частицы, которые находятся в рабочей зоне аппарата
вихревого слоя АВС, под воздействием электромагнитного поля совершают
интенсивное перемешивание поступающих в реакционную зону реагентов. Под
воздействием удара и трения происходит их измельчение до коллоидной
степени дисперсности. Образовавшийся коллоидный металл является хорошим
восстановителем. Одновременно с образованием коллоидного металла в
процессе диспергирования ферромагнитных частиц в вихревом слое идет
образование водорода за счет электролиза воды. Оба фактора существенно
влияют на реакцию восстановления шестивалентного хрома и других металлов
в сточной воде. Эта способность вихревого слоя позволяет значительно
сократить расход сернокислого железа на восстановление шестивалентного
хрома и даже добиться полного восстановления шестивалентного хрома и
других металлов в сточной воде только за счет коллоидного металла и
выделяющегося водорода.
Процесс восстановления в АВС длиться доли секунды, что обеспечивает
возможность непрерывного ведения процесса с большей скоростью.
Интенсивное перемешивание реагентов и воздействие электромагнитных
полей, а также диспергирование образовавшихся соединений приводит к тому,
что образовавшиеся гидроокиси металлов более дисперсны, чем полученные в
аппаратах с механическими мешалками.
Интересно, что увеличение дисперсности осадков не приводит к
замедлению процесса их отстаивания. Наоборот, осаждение частиц твердой
ООО «Завод «Укрстроймаш», 36034 ул. Садовского, 8, г. Полтава, Украина
Тел: +38 0532 668566, факс: +38 0532 668524, моб.: +38 066 5265207
www.fuelcleaning.globecore.com, www.globecore.ru контакт – Оксана Бичурина

2. фазы после реакции в АВС происходит в полтора-два раза быстрее, чем после
реакции в аппарате с мешалкой. Сказывается интенсивная магнитная обработка
образовавшейся суспензии, приводящая к изменению поверхностного
натяжения на границе жидкость-твердое тело.
Важнейшей особенностью вихревого слоя является тот факт, что после
обработки в нем изменяются физико-химические свойства вещества, что в
большой степени влияет на химическую активность обрабатываемого продукта.
Применение аппарата с механическими перемешивающими устройствами
требует больших производительных площадей и значительных капитальных
затрат. Длительность циклического прочеса очистки при использовании
данного метода составляет от 30 до 120 минут.
В противоположность этому в комплект установки с применением АВС
для очистки сточных вод от хрома методом химического восстановителя в
щелочной среде при одновременном осаждении хрома и других металлов в
виде гидроокисей входят лишь емкости для сернокислого железа и
известкового молока с дозаторами, один АВС и фильтр или шламонакопитель-
отстойник.
Рассмотрим результаты исследований аппарата вихревого слоя при
обеззараживании хромсодержащих сточных вод.
Таблица 1
Результаты обеззараживания
хромсодержащих сточных вод в АВС
Исходная
концентрация
Cr6+
, мг/дм3
pH процесса
Расход
сернокислого
железа, % от
стехиометрического
расхода
Масса
ферромагнитных
элементов, г
Остаточное
содержание
Cr6+
после
очистки,
мг/дм3
100 2
100
150
0
90 0
80 0,56
100 4
90
150
0
80 0,9
590 2
100
200
0
90 0
80 0,8
1000 2,5
100
200
0
90 0,11
80 1,1
200 7,5 100 150 0,012
200 9,0
100
150
0
90 0,05
80 0,98
750 7,5-8,5 90 200 0,1-0,01

3. Таблица 2
Результаты нейтрализации и очистки от ионов тяжелых металлов на
промышленной установке с использованием АВС
Исходная
концентрация
металлов,
мг/дм3
pH процесса
Расход
Ca(OH)2, % от
стехио-
метрического
расхода
Масса ферро-
магнитных
элементов, г
Остаточное
содержание
металлов,
мг/дм3
Fe2+;3+
= 130,0
7,5 90,0 200,
Fe2+;3+
0
Cu2+
= 50,0 Cu2+
0,12
Zn2+
= 45,0 Zn2+
0,063
Cd2+
= 10,0 Cd2+
0,07
Cr3+
= 120,0 Cr3+
0
Fe2+;3+
= 170,0
8,5 100,0 150
Fe2+;3+
0
Cu2+
= 40,0 Cu2+
0,018
Zn2+
= 28,0 Zn2+
0
Cd2+
= 5,5 Cd2+
0,011
Cr3+
= 100,0 Cr3+
0
Fe2+;3+
= 250,0
8,7 100,0 200
Fe2+;3+
0
Cu2+
= 65,0 Cu2+
trace
Zn2+
= 35,0 Zn2+
trace
Cd2+
= 2505 Cd2+
0
Cr3+
= 350,0 Cr3+
0
Параллельно проводилась промышленная очистка с механическим
перемешиванием мешалками, а также с использованием барботажа воздухом.
Расход известкового молока согласно промышленной технологии составил 115-
120% от стехиометрического. Длительность перемешивания сточных вод с
реагентом – 15-20 мин.
На рис. 1-3 показаны сравнительные зависимости эффективности очистки
от тяжелых металлов и осветления сточных вод в отстойниках при
использовании АВС и реакторов с мешалками.
Рис. 1.
Эффективность очистки
сточных вод от тяжелых металлов:
1 – реактор с мешалкой (расход
Ca(OH)2 – 115-120% от
стехиометрического);
2 – АВС (расход Ca(OH)2 –
92% от стехиометрического)

4. Рис. 2.
Зависимость
эффективности осветления
сточных вод в отстойниках
после образования
гидроокисей металлов: 1 – в
реакторе с мешалкой; 2 – в
АВС
Для сравнения эффективности очистки сточных вод от хрома в
промышленных условиях испытывалось также восстановление хрома обычным
реагентным методом в реакторе с использованием барботажа воздухом при
длительности обработки стоков с реагентом в течении 15-25 минут.
На рисунке 3 приведены сравнительные данные такого испытания.
Рис. 3
Эффективность
восстановления
шестивалентного хрома: 1,
2 – в реакторе (барботаж
воздухом) при
концентрации хрома 50 и
100 мг/дм3
; 3,4 – в АВС
соответственно
На основе проведенных исследований и промышленных испытаний АВС
на процессах очистки сточных вод были предложены и внедрены
технологические схемы очистки стоков на очистительных сооружениях
предприятий разных отраслей промышленности.
Рассмотренный метод очистки сточных вод является наиболее
экономичным из известных, что открывает широкие перспективы
использования его в различных отраслях промышленности.

5. Очистка сточных вод от фенола и других органических
загрязнителей
На большинстве предприятий для очистки
таких сточных вод применяют методы окисления
фенола и других органических примесей
пиролюзитом, бихроматом натрия или калия при
температуре 95-100º С. Процесс окисления длиться
от 3 до 5 часов при расходе окислителя до 5 г на 1 г
фенола. Станция очистки с 12 реакторами емкостью
по 25 м3
каждый обеспечивает очистку от 400 до 600
м3
воды в сутки. Используемые способы зачастую не
обеспечивают высококачественной очистки, степень
обесфеноливания составляет 75-90%.
Применение АВС позволяет значительно
упростить технологическую схему, снизить
температуру реакции окислителя до 20-25º С, сократить расход окислителя до
2-3 г на 1 г фенола и продолжительность реакции до сотых долей секунды
Нами был разработан новый беспрерывный способ комплексной очистки
сточных вод от фенола и других органических примесей при помощи Аппарата
вихревого слоя.
На основе проведенных испытаний было установлено, что в АВС можно
обеспечить качественную очистку сточных вод от фенола с меньшими
эксплуатационными расходами, чем при использовании известных способов.
При этом было определенно, что очистка сточных вод от фенола
концентрацией 0,5-10 г/дм3
, кислотности среды до 5 г/дм3
может проводиться
такими окислителями как пиролюзит, бихромат калия или натрия, перманганат
калия при длительности окисления в АВС τ = 0,1-2 с, температуре сточных вод
20-45º С до остаточного содержания фенола после проведения процесса
очистки: 1,2-10 мг/дм3
при окислении пиролюзитом, 0,2-5 мг/дм3
бихроматом
калия, 0,1-1,0 мг/дм3
перманганатом калия.
Технологическая схема установки очистки сточных вод от фенола с
использованием АВС (рис. 4) является более простой в аппаратном и
технологическом исполнении по сравнению с промышленной технологической
схемой.
Одновременно с окислением фенола наблюдается окисление
содержащихся в сточной воде других органических примесей. Так, содержание
формальдегида снижается до 50-100 мг/дм3
(исходная концентрация до 10
г/дм3
), метанола – до 2,3 мг/дм3
(исходная концентрация 6,4 г/дм3
),
дифенилолпропана – до 150 мг/дм3
(исходная концентрация 4,6 г/дм3
).
При очистке сточных вод от фенола в аппарате с вихревым слоем
рекомендуются следующие условия:
 кислотность исходной воды не ниже 3-5 г/дм3
;
 температура сточных вод при окислении 20-45º С (при наличии
смол в сточных водах необходимо повысить температуру до 45-
60ºС);
Молекула фенола

6.  расход окислителя – 2,5-3,0 весовых части на 1 г фенола;
 производительность аппарата – тип АВС-100 – до 10 м3
/час, АВС-
150 до 25 м3
/час.
Внедрение аппарата с вихревым слоем на процессе обесфеноливания вод
позволяет снизить энергозатраты в 10-15 раз, расход реагентов на окисление – в
1,5-2 раза, уменьшить необходимые производственные площади очистительных
сооружений в 1,5-2 раза.
Рис. 4. Технологическая схема обесфеноливания промышленных сточных
вод (рекомендуемая схема): 1 – усреднитель сточных вод; 2 – емкость для
окислителя; 3 – реактор окисления; 4 – емкость для хранения Na2SO4; 5 –
фильтр-пресс; 6,7,8 – насосы; 9 – АВС.
Очистка сточных вод от циансодержащих соединений
Наиболее ядовитыми производственными стоками являются воды,
содержащие как простые соединения – цианиды (с ионами CN—), так и
комплексные [Cu(CN2)—
], [Cu(CN3)-2
], [Zn(CN4)-2
] и др. Общая концентрация
простых и комплексных цианидов колеблется от 10-15 до 150-300 мг/л.
Наибольшее распространение в ниши дни получил реагентный метод
обезвреживания цианидов – окислением их гипохлоритом кальция Ca(OCl)2,
хлорной известью CaOCl2 или газообразным хлором.
На предприятиях наибольшее количество циансодержащих сточных вод
очищается на установках периодического действия, где обработка реагентами

7. ведется в поочередно заполняемых
емкостях. Большие количества сточных вод
очищаются на установках непрерывного
действия.
Реакция протекает в два этапа:
окисление цианидов до цианатов при
pH=10÷11,5, затем гидролиз цианатов до
азота и углекислого газа при pH=7÷7,5.
Использование аппарата с вихревым
слоем дает возможность провести реакцию
окисления цианидов и разложение последних до карбонатов и аммиака в одну
стадию в щелочной среде при pH=9÷10.
При промышленном осуществлении метода циансодержащие сточные
воды от источников их образования поступают в усреднитель, откуда насосом
подаются в аппарат вихревого слоя. Одновременно в рабочую зону аппарата
подается щелочной агент и окислитель. Контроль за pH среды в аппарате и
остаточным содержанием цианидов после окисления осуществляется pH-
метром и сигнализатором циана. Из аппарата сточные воды поступают в
коллектор, где смешиваются с нейтрализованными сточными водами от других
участков гальванопокрытий.
В качестве щелочного реагента применяются известь или сода в виде 5-
10%-ного раствора, в качестве окислителя – гипохлорит кальция или натрия,
хлор или хлорная известь. Расход окислителя составляет 110% от
стехиометрического расчета.
В таблице 3 представлены результаты анализов, полученных при
испытании аппарата АВС-100 на очистке цианосодержащих сточных вод при
производительности 12-15 м3
/ч.
Таблица 3
Результаты очистки циансодержащих сточных вод при использовании
аппарата вихревого слоя АВС-100
Исходное содержание циан-ионов,
мг/л
Содержание циан-иона после
очистки в АВС, мг/л
8000 0,12
2300 0,09
4320 0,02
50 0,02
62,4 0,0011
34,3 0,0014
Как видно из приведенных данных, качество очистки практически не
зависит от концентрации циан-иона в исходной сточной воде.
Цианат-ион

8. Очистка сточных вод от мышьяка
Актуальной проблемой
горноперерабатываемой и других
отраслей промышленности является
очистка сточных вод от мышьяка,
которое проводится осаждением его
гидроксидом ферума или
восстановлением Na2S, K2S, FeS2.
Процес осаждения
заключается в том, что соль
ферума, например FeCl3, в
щелочной среде образовывает
рыхлый аморфный осадок Fe(OH)3, который имеет большую активную
поверхность. При выпадении в осадок гидроксид ферума адсорбирует и
выносит с собой из раствора ионы арсенитов и арсенатов. Процесс заключается
в восстановлении AS5+
до AS3+
.
Нами были проведены исследования по определению использования
электромагнитных полей в процессах очистки сточных вод от соединений
мышьяка.
Исследования проводили по двум направлениям:
 осаждение мышьякосодержащих соединений в виде комплексов;
 восстановление мышьякосодержащих соединений.
Исследовались воды производства магния, ксантогенатного производства
и обработки пирита.
В качестве реагентов использовалось хлорное железо, нитритный
концентрат, серчаный калий и натрий, которые входят в состав отходов
ксантогенатного производства.
Как известно, качество очистки сточных вод зависит от pH среды,
количества реагентов и других факторов. Поэтому в процессе исследований
определяли зависимость осаждения или восстановления мышьяка от:
 количества реагентов;
 pH среды;
 продолжительности обработки в вихревом слое;
 длительность насыщения кислородом исследуемого объема воды с
целью улучшения условий протекания процесса.
При очистке сточных вод от мышьяка производства магния в качестве
реагента использовались хлорное железо в разных весовых соотношениях к
содержанию мышьяка в воде. По существующей заводской технологии
используется 10-ти кратный расход FeCl3, при которой получают предельно
допустимые концентрации мышьяка.
Для обработки данных сточных вод использовали аппарат вихревого слоя
АВС-100 (m = 150 г, τ = 3-5 с) с расходом реагента согласно заводской
технологии достигается полное отсутствие мышьяка. Использование 5-ти
кратного расхода реагента дает те же результаты, а при 3-х кратном расходе

9. реагента достигается значительное понижение концентрации от 2115 мг/дм3
исходной к 116 мг/дм3
остаточной.
При исследовании очистки сточных вод от мышьяка производства
обработки пирита условия процесса меняли следующим образом:
 загрузка реагента (пиритного концентрата) в воду без
предварительного измельчения в АВС;
 загрузка пиритного концентрата предварительно измельченного в
АВС (τ = 5-60 с, pH = 5-8), и подача воздуха в воду без обработки в
аппарате. Количество реагента менялось в зависимости от
концентрации мышьяка.
Для очистки сточных вод от мышьяка медеплавильного завода с
использованием АВС в качестве реагентов использовались Na2S, K2S, которые
входят в состав отходов ксантогенатного производства.
Параметры процесса очистки: τ = 1-3 с, pH = 3-4, m = 175 г, концентрация
AS5+
в исходной воде 1,6 г/дм3
, кислотность 5-6 г/дм3
.
Результаты исследований по очистке сточных вод от мышьяка разных
категорий приведены в таблице 4.
Таблица 4
Результаты исследований по очистке сточных вод от мышьяка в
АВС
Параметры феромагнитных
элементов
Концентрация
AS5+
в
исходной
воде,
мг/дм3
Расход
реагента,
г
Время
обработки
в
вихревом
слое, с
Содержание
мышьяка в
очищенной
воде, мг/дм3масса, г
длинна,
мм
диаметр,
мм
сточные воды производства магния
150 16-18 1,6 2115 (pH = 7-8)
10-кратное
количество
FeCl3
5 0
150 16-18 1,6 2115 (pH = 7-8)
5-кратное
количество
FeCl3
1-5 0
150 16-18 1,6 2115 (pH = 7-8)
3-кратное
количество
FeCl3
1-5 0,9-0
150 16-18 1,6 2115 (pH = 7-8)
3-кратное
количество
FeCl3
5 1,0
175 16-18 1,6 35 (pH = 7-8)
пиритный
концентрат
0,65 г
60
28 (без
барботажа
воздуха)
0 (барботаж
воздуха)
175 16-18 1,6 35 (pH = 7-8)
пиритный
концентрат
3,5 г
60
24 (без
барботажа
воздуха)
0 (барботаж

10. воздуха)
175 16-18 1,6 35 (pH = 7-8)
пиритный
концентрат
10,0 г
60
0,05 (без
барботажа
воздуха)
0 (барботаж
воздуха)
175 16-18 1,6 35 (pH = 5-6)
пиритный
концентрат
0,65 г
5
2,0 (без
барботажа
воздуха)
0,04
(барботаж
воздуха)
Сточные воды ксантогенатного призводства
175 16-18 1,6 2000 (pH3) 7,0 Na2S 0
175 16-18 1,6 2000 (pH3) 6,0 Na2S 0,9
175 16-18 1,6 2000 (pH3) 5,5 Na2S 1,5
175 16-18 1,6 2000 (pH3) 5,0 Na2S 12,0
Как показывают результаты исследований, использование аппарата
вихревого слоя при очистке сточных вод от мышьяка позволяет полностью
осадить мышьяк при длительности обработки в вихревом слое в течении 1-5
секунд при уменьшении расхода реагентов в 3-5 раз по сравнению с заводской
технологией, упростить технологическую схему очистки и перевести процесс
на беспрерывный.
Очистка сточных вод от фтора, нитросоединений,
Проведенные исследования по изучению обеззараживания и
обесфторивания сточных вод в АВС показали (таблица 5), что данные аппараты
являются более эффективным оборудованием по сравнению с используемым
оборудованием.
Обесфторивание и преобразование фосфатов в водонерастворимые
соединения осуществляется в одну стадию. Содержание фтора в очищенных
сточных водах при оптимальных условиях (pH = 10-11) до 1,5 мг/дм3
, фосфаты
отсутствуют. Длительность обработки сточных вод в аппаратах 1-3 с. В
качестве реагентов рационально использовать известь с расходом 5-10 %
избытка CaO от теоретически необходимого. Использование АВС на процессах
обесфторивания сточных вод разрешит снизить расход реагентов,
электроэнергии, уменьшить производственные площади, повысить качество
очистки сточных вод.
Удельная производительность АВС составляет около 30000 м3
/ч на 1 м3
рабочего объема, что соответствует производительности АВС-100 до 15 м3
/ч, а
АВС-150 – до 40 м3
/ч.

11. Таблица 5
Влияние обработки в АВС на эффективность очистки сточных вод
Исходные показатели
Показатели сточных вод
после обработки в АВССточная вода
Известковое
молоко
pH F, мг/дм3 P2O5,
мг/дм3 CaO, % pH
F,
мг/дм3
P2O5,
мг/дм3
3,65 350 2100 105 7,6 10 32
3,65 700 2250 105 8,2 7,5 8
5,9 1100 3200 105 9,2 5 0
3,0 1500 6500 105 11,5 1,2 0
3,0 1500 5100 110 11,6 1,15 0
3,95 750 5000 110 9,3 4,5 0
3,95 750 5050 110 8,6 7,1 0
3,95 750 5050 110 10,0 1,4 0
Представляет интерес использование АВС для очистки сточных вод от
ароматических нитросоединений путем восстановления их до соответствующих
аминов. Для этого процесса могут быть рекомендованы ферромангнитные
частицы из мягкой углеродистой стали диаметром 1-1,4 мм с соотношением l/d
от 12 до 16
Общий вид Аппарата Вихревого слоя АВС-100
Оксана Бичурина, менеджер ВЭД ООО “Завод «Укрстроймаш»
моб.: +38 066 5265207, e-mail: oksana@globecore.com, bichurina.oksana@gmail.com, skype:
bichurina_globecore