Ағынды сулардан фторды жою қалай жүзеге асырылатынын және оның тиімділігін арттыру жолдарын талқылайық.

Құрамында фтор қосылыстары бар химиялық, металлургиялық және басқа да кәсіпорындардың ағынды сулары зиянды деп жіктеледі. Мұндай ағынды сулардан фторды жою қиыншылықтармен байланысты және айтарлықтай шығындар мен қымбат химиялық агенттерді қажет етеді. Ағынды сулардан фтордың шағын концентрациясын жою әсіресе қиын. Бұл қиындықтар фтор қосылыстарының химиялық қасиеттерімен байланысты.

Ағынды сулардан фторды жою — негізгі әдістер

Ағынды сулардан фторды жою үшін әдетте екі әдіс қолданылады:

• химиялық әдіс (әртүрлі химиялық агенттерді қосу);
• сорбция әдісі.

Ағынды суларды химиялық әдіспен тазарту үшін келесі химиялық агенттер қолданылады: әк, кальций, магний және қорғасын тұздары, негізгі алюминий хлориді және т.б.

Кальций тұздарын химиялық агент ретінде қолданудың басқа тұздарға қарағанда артықшылығы бар, өйткені жақсы коагуляцияланатын тұнбалар түзіледі. Бейтараптандыру өнімі (кальций фториді) коммерциялық өнім ретінде пайдалануға болады және салыстырмалы түрде төмен ериді (оның суда ерігіштігі шамамен 15,6 мг/дм3). Фтор иондарының ең тиімді тұндырғышы өнеркәсіптік әк болып табылады, оның құрамында белсенді кальций оксидінің мөлшері үлкен маңызға ие.

Фтордың басқа химиялық тұнбалары олардың айтарлықтай мөлшерде пайдаланылған кезде де тазартылған ағынды суларда қалады. Тұтастай алғанда, ағынды сулардан фторды толығымен жою тек химиялық тұндыру реакциясы негізінде мүмкін емес.

Ағынды суларды тазартудың сорбциялық әдісі сорбенттердің абсорбциялық қасиеттерін қолдануды қамтиды. Дегенмен, «қатты-сұйық» интерфейсінде неғұрлым аз еритін қосылыстар түзілсе, иондардың сорбциясы соғұрлым толық болады. Сондықтан «нашар еритін» фтор тұздарының жоғары ерігіштігі тіпті осы тұрғыдан алғанда оларды толық жоюға жол бермейді.

Әк пен бор негізінен кәсіпорындарда ағынды суларды бейтараптандыру және фторды тазарту үшін химиялық агент ретінде қолданылады. Сонымен қатар, химиялық түрлену нәтижесінде CaF2, CaHPO4, CaSO4, Ca3(PO4)2, SIO2 «шама еритін» және «ерімейтін» қосылыстар тұнбаға түседі.

Ағынды суларды бейтараптандыру және фторды жою келесідей жүргізіледі. Белсенді СаО мөлшері 1–3% әк сүті әк сөндіргіште дайындалады және түсетін ағынды сулардан фторды алдын ала тазарту жүргізілетін реакторға беріледі. рН 10–13 жартылай фторсыздандырылған ағынды сулар аралық резервуарға түседі, содан кейін ағынды суларды одан әрі фторсыздандыру жүзеге асырылатын каскадта бір-бірімен қосылған реакторларға тартылыс күшімен ағады. Бейтараптандырылған және фторсыздандырылған ағынды сулар тұнбаға түсетін тұндырғышқа түседі. Залалсыздандырылған ағынды сулардағы фтордың қалдық мөлшері 50–60 мг/дм3, рН деңгейі 8–12, кальций мөлшері 2500–6000 мг/дм3. Реакторларда залалсыздандыру уақыты 30 минут. Химиялық агент ретінде борды пайдаланған кезде судағы фтордың қалдығы 1,5-3 есе, ал фосфат иондары әк сүтін пайдаланған кездегіден 10-20 есе жоғары болады. Мұндай тазарту тиімділігі фторсызданған ағынды суларды сумен жабдықтау көздеріне жіберуге мүмкіндік бермейді, өйткені фтордың шекті рұқсат етілген концентрациясы 1,5 мг/дм3 аспауы керек.

Ағынды суларды фторсыздандыру үшін құйынды қабат құрылғыларын қолдану перспективалары

Операциялық камерадағы процестердің оң әсері құйынды қабат құрылғысы бұрыннан белгілі. Естеріңізге сала кетейік, құйынды қабат құрылғысы – айналмалы электромагниттік өріс индукторынан, магнитті емес материалдан жасалған жұмыс камерасынан және ине тәрізді ферромагниттік бөлшектерден тұратын құрылғы. Индуктор орамасына кернеу берілгеннен кейін жұмыс камерасында айналмалы электромагниттік өріс пайда болады және ферромагниттік бөлшектерді қозғалысқа келтіреді. Бөлшектер бір-бірімен және жұмыс камерасының қабырғаларымен үнемі соқтығысады; сондықтан олар күрделі траекториялар бойымен қозғалады және әрбір бөлшек үшін қозғалыс траекторияларының жиынтығын қарастырсақ, ол құйынды қабат деп аталатын қабатты құрайды.

Құрылғының жұмыс камерасына ағынды суларды химиялық заттармен қамтамасыз ету кезінде тазарту процесіне қолайлы әсер ететін бірқатар процестер мен құбылыстар пайда болады. Оларға мыналар жатады:

• электромагниттік өріс (суды химиялық заттармен араластыру);
• су электролизі;
• ферромагниттік бөлшектердің магнитострикциясы;
• акустикалық тербеліс;
• кавитация;
• жоғары жергілікті қысым және т.б.

Дегенмен, бұл факторлардың фтор мен оның қосылыстарын ағынды сулардан тазарту процесіне қолайлы әсері туралы гипотезаны растау тәжірибелік сынақтарды қажет етеді.

1-сурет – Қытайдағы ағынды сулардан фторды жою. Құйын қабаты құрылғысы бар GlobeCore мобильді өңдеу кешені

Эксперимент нәтижелері

Өндірістік ортада ағынды сулардан фторды тазарту тәжірибелік қондырғыда жүргізілді, онда өндірістік цехтардан шығатын сарқынды сулар теңгерімдеуші резервуарға, ал әк сөндіргіште дайындалған әк сүті жеткізу резервуарына түседі.

Орташа алынған ағынды су теңгерімдеуші резервуардан құйынды қабат құрылғысына үздіксіз айдалды, онда әк сүті, сондай-ақ мөлшерлегіш сорғы арқылы жеткізу резервуарынан жіберілді. жылы АВС құрылғысы, олар қарқынды араласып, дисперсті болды және электромагниттік өңдеуге ұшырады және сол жерден олар тазарту цистернасына жіберілді. Ағынды суларды және әк сүтін тұтыну шығын өлшегіштермен, ал ағынды сулардың рН деңгейі — рН метрлермен бақыланды. Зерттеулер барысында ағынды суларды тазартудың тиімділігі мен оңтайлы шарттары анықталды. Зерттеулердің нәтижелері 1-кестеде көрсетілген.

Ағынды суларды тазарту тиімділігіне құйынды қабат құрылғысында өңдеудің әсері

Құйынды қабат құрылғысында ағынды суларды залалсыздандыру және фторсыздандыру бойынша жүргізілген зерттеулер бұл құрылғылардың көптеген өнеркәсіптік кәсіпорындарда қолданылатын жабдықпен салыстырғанда тиімдірек жабдық екенін көрсетті.

Фосфаттарды фторсыздандыру және суда ерімейтін қосылыстарға айналдыру бір кезеңде жүзеге асырылады. Оңтайлы жағдайларда (рН = 10–11) тазартылған ағынды сулардағы фтордың мөлшері 1,5 мг/дм3 аспайды; құрамында фосфаттар жоқ. Құрылғыдағы ағынды суларды тазарту ұзақтығы бар болғаны 1-3 секундты құрайды. Теориялық қажеттіге қарсы 5-10% СаО артық тұтынылатын әкті химиялық агент ретінде пайдалану орынды. Ағынды суларды фторсыздандыру процестерінде АВС қолдану химиялық заттар мен электр энергиясын тұтынуды азайтуға, өндірістік алаңдарды азайтуға және ағынды суларды тазарту сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.