Что такое шламовая вода
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.
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]
Водно-шламовое хозяйство
ВОДНО-ШЛАМОВОЕ ХОЗЯЙСТВО (а. water slurry circuit; н. Wassersch lammwirtschaft; ф. circuit des eaux schlammeuses; и. servicio de las aguas у lodos circuito) — технологический комплекс водоснабжения, обработки сточных и оборотных вод, а также шламов и мелких отходов (хвостов) обогащения. Действует на обогатительных фабриках, применяющих мокрые методы обогащения.
На установках водно-шламового хозяйства достигаются осветление и очистка вод, сгущение, обезвоживание и складирование шламов и отходов обогащения, извлечение из шламов ценных компонентов. На фабриках, обогащающих угли для коксования, выделяют три основных типа схем водно-шламового хозяйства: одно- и двухстадиальные, комбинированные. Одностадиальная схема применяется для фабрик, расходующих не более 2 м 3 воды на 1 т обогащаемого угля; шламовая вода после удаления из неё частиц угля крупностью более 0,5 мм поступает на флотацию без предварительного сгущения.
При двухстадиальных схемах вся шламовая вода после классификации твёрдой фазы поступает в сгуститель; на флотацию подаётся сгущённый продукт, а слив сгустителя возвращается в технологический цикл гравитационного отделения. Недостатки схемы связаны с размещением аппаратов осветления оборотной воды на значительной площади и при этом не обеспечивается достаточной степени очистки, т.к. применение флокулянтов для ускорения осветления нарушает технологию последующей флотации. Наиболее перспективны комбинированные схемы, в которых перед флотацией сгущается только часть шламовой воды, позволяющая обеспечить оптимальную плотность пульпы. Во всех технологических схемах флотация — обязательное звено водно-шламового хозяйства. Концентрат флотации обезвоживается, суспензия отходов флотации сгущается, отходы уплотняются или обезвоживаются, осветлённая вода возвращается в технологический процесс или сбрасывается в наружные водные объекты, как правило, после предварительной очистки. По такой же схеме обрабатываются шламовые воды фабрик, обогащающих энергетические угли, с непосредственным использованием необогащённого обезвоженного шлама в качестве энергетического топлива.
Реклама
На углеобогатительных фабриках отходы обогащения и шламы направляются чаще всего в наружные секционные отстойники. По заполнении очередной секции осадок уплотняется в течение длительного времени и после достижения влажности не более 45% удаляется грейфером для дальнейшего складирования или использования. Слив отстойников осветляют в илонакопителях. Слив последних, так же как и радиальных сгустителей, возвращается в оборот либо после очистки сбрасывается в поверхностные водные объекты. В некоторых случаях суспензию мелких отходов обогащения направляют для хранения в выработанные пространства шахт. Иногда водно-шламовое хозяйство включает упрощённую схему, в которой сгущённые в радиальном сгустителе отходы флотации и шламы спускают непосредственно в илонакопитель (хвостохранилище).
Процессы осветления воды, обезвоживания шламов и мелких отходов обогащения интенсифицируют добавками коагулянтов, высокомолекулярных флокулянтов, поверхностно активных веществ. Вместимость илонакопителей углеобогатительных фабрик обычно рассчитывают на 10 лет; на рудных обогатительных фабриках хвостохранилища рассчитываются на 10-20 лет непрерывной работы. Площадь одного илонакопителя и хвостохранилища, особенно при отсутствии предварительного сгущения, достигает 300-500 га. На углеобогатительных фабриках удельный вес основных фондов, связанных с операциями обработки оборотных и сточных вод, включая обезвоживание продуктов обогащения, 37-55%. Эксплуатационные расходы на водно-шламовое хозяйство и операции обезвоживания (механические и термические) 34-48%. Трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство и обезвоживание составляют 16,5-18% общих трудовых затрат обогатительных фабрик. Без учёта классификации трудовые затраты на водно-шламовое хозяйство примерно в 3 раза выше, чем на обогащение.
В схемах водно-шламового хозяйства предусматривается предотвращение загрязнений отходами обогащения грунтовых и поверхностных вод, а земельных угодий, прилегающих к хвостохранилищам, — от заболачивания и засоления. Специальными правилами в CCCP регламентируется содержание минеральных солей, флотационных реагентов и флокулянтов, тяжёлых металлов, цианидов и других примесей в сточных водах обогатительных фабрик, сбрасываемых в водные объекты. Для предотвращения фильтрации (достигает 50%) применяют водонепроницаемую изоляцию ложа хвостохранилищ, дренаж. Предусматривается окончательное обезвоживание сгущённых мелких отходов обогащения в пределах обогатительной фабрики с помощью осадительных центрифуг, дисковых и ленточных фильтров, камерных фильтр-прессов, сгустителей с осадкоуплотнителями. При этом отпадает необходимость в наружных отстойниках и илонакопителях, обезвоженные мелкие отходы обогащения транспортируются в породные отвалы.
Широко используются схемы водно-шламового хозяйства с замкнутыми общефабричными или локальными циклами оборотного водоснабжения. Кроме высоких природоохранных качеств, их отличает незначительный расход свежей воды, относительно небольшой — флотореагентов.
Шламы нефтяные
Нефтяные шламы образуются в основном при разведке и добыче, реже при переработке и транспортировке нефти.
Нефтешламы токсичны и представляют большую опасность для окружающей среды, подлежат захоронению или переработке.
Образовываться нефтешламы могут как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов).
В зависимости от способа образования и, соответственно, физико-химического состава нефтяные шламы подразделяются на несколько групп или видов:
Это представляет реальную угрозу токсичного экологического загрязнения почв, подземных вод, рек и морей в зонах их складирования.
Существует и потенциальная опасность остановки некоторых нефтеперерабатывающих предприятий из-за фактического переполнения нефтяных амбаров нефтешламами в результате зачистки резервуаров от остатков нефтепродуктов.
Строительство же новых современных полигонов и амбаров для хранения нефтешламов дорого и не решает проблему.
Очевидно, что все сложности, возникающие при переработке нефтешламов, обусловлены, в большинстве случаев, неоднородным поликомпонентном составом этих смесей: в них присутствуют нефть, вода, нефтяные эмульсии, асфальтены, гудроны и ионы металлов, различные механические примеси, иногда даже радиоактивные элементы.
Кроме того, нефтяные шламы имеют 3 ярко выраженных фракции: водную, нефтяную и твердую, что также значительно осложняет процессы переработки.
Унифицированного способа переработки нефтешламов нет, однако любая технология базируется на 2-х последовательных этапах: предварительная подготовка (обезвоживание и удаление механических примесей) и непосредственно переработка.
Существует несколько методов конечной переработки нефтешламов:
Так, например, методом термического крекинга (высокотемпературная переработка нефти, смол и нефтешламов) удается получать легкие моторные и котельные топлива, высокоароматизированное сырье, нефтяной кокс.
Подбором углеводородного и фракционного состава сырья, а также температуры, давления и продолжительности процесса крекинг направляют в сторону получения заданных целевых продуктов.
Термический крекинг дает бензины с недостаточно высоким октановым числом (65-68 по моторному методу).
С повышением температуры реакции термического крекинга не только увеличивается скорость процесса, но и несколько возрастает октановое число бензина.
Но, как правило, не более чем на 2,5 пункта.
Цетановое число полученных при крекинге дизельных фракций равно 47-50.
При переработке нефтешламов применяется также метод пиролиза. В результате на выходе получаются твердые, газообразные и жидкие продукты сложного состава.
Выход и состав жидких продуктов в большой мере зависит от сырья.
С ростом атомарного отношения водород/углерод значительно увеличивается доля органической массы, переходящей в жидкий продукт.
Однако наиболее современным и эффективным из существующих технологических методов следует признать электроогневую технологию утилизации нефтешламов. Сущность ее состоит в комплексном подходе, включающем последовательные операции отделения и изъятие из нефтешламов верхнего слоя чистых нефтепродуктов, и последующее чистое электроогневое сжигание прочих тяжелых фракций нефтешламов в сильном электрическом поле.
Данная технология может быть использована как для утилизации нефтешламов из нефтяных амбаров, так и во всех безотходных производственных технологиях переработки нефтепродуктов.
Тем не менее, на данный момент в результате утилизации нефтешламов уже получают много полезных продуктов: товарную нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы.
Известны также технологии и специальное оборудование для переработки нефтяных шламов с извлечением остаточной нефти и утилизацией твердых отходов (кека) в материалы для дорожного строительства.
Итого можно выделить 3 основных области применения нефтешламов: