Когда говорят про Китай очистка сточных вод металлургического производства заводы, многие представляют стандартные системы с отстойниками и фильтрами. Но в реальности там, где плавят сталь или производят цветные металлы, состав стоков меняется каждый час - то цианиды от промывки кокса, то тяжёлые металлы из охладительных систем. Мы в ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии десять лет назад начинали с типовых решений, пока не столкнулись с провалом на заводе в Таншане - система UASB работала стабильно до тех пор, пока не начали использовать новый флюс с молибденом.
В 2018 году мы устанавливали анаэробный реактор LIC на чугунолитейном предприятии в Ухани. Расчёт был на органику - БПК около 3000 мг/л. Но через месяц эффективность упала с 85% до 40%. Оказалось, в стоках было 120 мг/л аммонийного азота, который мы не учитывали - металлурги добавляли аммиак в системы охлаждения. Пришлось экстренно дорабатывать систему денитрификации.
Именно тогда мы поняли, что для металлургического производства нужны гибридные решения. Сейчас наш LC-AnDen реактор специально адаптирован под такие колебания - он выдерживает скачки pH от 2 до 11 без потери эффективности. Но путь к этому был через три неудачных проекта, где мы недооценили специфику производства.
Кстати, на сайте https://www.kitay-lchj.ru мы теперь специально указываем, что все расчёты делаются только после анализа технологической карты производства - не просто общих показателей стоков, а именно пооперационного контроля. Это дороже, но предотвращает ситуации, когда система проектируется под усреднённые показатели, а реальные стоки содержат неучтённые компоненты.
На алюминиевом заводе в Шаньси столкнулись с проблемой фторидов - 280 мг/л при норме 10. Стандартные методы не работали, пришлось разрабатывать каскадную систему с электрокаталитическим окислением. Интересно, что здесь помог опыт с гальваническими производствами - технология оказалась адаптируемой, хотя изначально не предназначалась для металлургии.
Сейчас наш фентонный псевдоожиженный слой показывает стабильные результаты по удалению цианидов - с 150 до 0.5 мг/л. Но первоначально мы переборщили с реагентами - расход перекиси водорода был экономически невыгодным. Только после полугода испытаний на опытной установке в Цзинане подобрали оптимальное соотношение катализатора и окислителя.
Особенность очистки сточных вод в металлургии - необходимость учитывать температурные режимы. Стоки из систем охлаждения коксовых батарей поступают при 65-70°C, что убивало обычные биоценозы. Пришлось разрабатывать термофильные штаммы для анаэробных мембранных биореакторов - сейчас они стабильно работают до 75°C.
Наш LICMAX реактор изначально создавался для пищевой промышленности, но оказался эффективен для стоков с высоким содержанием сульфатов - проблема многих металлургических предприятий. Ключевым было решение с двухстадийной сепарацией сероводорода - обычные UASB не справлялись при концентрациях сульфатов выше 5000 мг/л.
Биологические реакторы для удаления запахов - казалось бы, стандартное оборудование. Но на сталелитейных заводах пришлось полностью пересматривать конструкцию биофильтров - сероводород в смеси с фенолами и аммиаком требует особых условий для бактериальных культур. Сейчас используем трёхступенчатую систему с разными штаммами в каждой секции.
Электрокаталитические окислительные реакторы показали неожиданно хорошие результаты по удалению комплексонов - трилона Б и других хелатообразователей, которые мешают осаждению тяжёлых металлов. Хотя изначально эта разработка предназначалась для разложения устойчивых органических соединений.
Самая распространённая ошибка - недоучёт пиковых сбросов. На одном из заводов в Ляонине система работала идеально, кроме двух часов в сутки - когда происходила промывка газоочистного оборудования. Концентрация цинка и свинца в эти часы превышала расчётную в 15 раз. Пришлось устанавливать буферные ёмкости и систему автоматического дозирования реагентов.
Ещё один момент - экономия на контроле pH. Многие предприятия ставят дешёвые электроды, которые выходят из строя через месяц в агрессивной среде. В результате дозирование щёлочи или кислоты происходит некорректно, осаждение металлов нарушается. Сейчас мы всегда рекомендуем устанавливать резервные датчики и систему автоматической калибровки.
Недооценка стоимости эксплуатации - классическая проблема. Предприятия экономят на проекте, а потом не могут содержать систему из-за высоких затрат на реагенты или энергию. Поэтому мы в ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии всегда предоставляем реалистичный расчёт эксплуатационных расходов на 5 лет вперёд.
Сейчас тестируем комбинацию анаэробных мембранных биореакторов с электрокатализом для стоков, содержащих одновременно органику и ионы тяжёлых металлов. Пока стабильность работы оставляет желать лучшего - мембраны быстро загрязняются, несмотря на предварительную обработку. Возможно, придётся возвращаться к многоступенчатой схеме с промежуточными отстойниками.
Интересное направление - использование отработанных растворов травления в других технологических процессах. На одном заводе в Цзянсу нам удалось наладить рециклинг сернокислых стоков для приготовления коагулянтов. Экономический эффект оказался значительным, хотя первоначально это была вынужденная мера из-за проблем с нейтрализацией.
Главная нерешённая проблема - очистка стоков от редкоземельных металлов. Существующие методы недостаточно эффективны при низких концентрациях, а требования к сбросу ужесточаются. Возможно, потребуются принципиально новые подходы - возможно, мембранные или сорбционные технологии следующего поколения.
Первое - никогда не экономить на предпроектных исследованиях. Минимум месяц мониторинга стоков с отбором проб каждый час - только так можно выявить реальный состав и динамику изменения загрязнений. На сайте https://www.kitay-lchj.ru мы выложили подробный протокол отбора проб специально для металлургических предприятий.
Второе - предусматривать резервные мощности. Опыт показывает, что через 2-3 года производства обычно модернизируют, меняют технологию, соответственно, меняется и состав стоков. Система должна иметь запас по производительности хотя бы 20-30%.
Третье - не пренебрегать обучением персонала. Самая совершенственная система будет работать плохо, если операторы не понимают принципов её работы. Мы всегда проводим обучение на русском языке с привязкой к конкретному оборудованию - это значительно снижает количество эксплуатационных проблем.
За десять лет работы в области очистки сточных вод для металлургической отрасли Китая понял главное - универсальных решений не существует. Каждый завод уникален, каждая технологическая линия требует индивидуального подхода. Даже успешный опыт на одном предприятии не гарантирует результата на другом, даже если производство аналогичное.
Сейчас мы в ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии отошли от типовых решений - каждый проект разрабатывается с нуля, с учётом специфики производства, доступных реагентов, квалификации персонала и бюджета. Это дольше и дороже, но зато системы реально работают и соответствуют требованиям экологического законодательства.
Если бы пять лет назад мне сказали, что мы будем использовать электрокатализ для очистки стоков от цианидов или разрабатывать специальные штаммы бактерий для термофильных условий, я бы не поверил. Но практика заставляет искать нестандартные решения - и это, пожалуй, самый интересный аспект работы в этой области.
