Пречистване на отпадъчни води от стъкларската и керамична промишленост

B зависимост от специфичните работни процеси предприятията, произвеждащи керамични продукти, отделят отпадъци и емисии във въздуха и водите. Също така вследствие на дейността им околната среда може да бъде засегната от шум и неприятни миризми.

Видът и степента на замърсяванията на въздуха, количествата отпадъци и отпадъчни води зависят от различни параметри. Сред тях са използваните суровини, спомагателни вещества, горива и прилаганите методи на производство.

Технологични отпадъчни води се генерират основно при отмиването на съдържащи глина материали по време на производствения процес, при почистването на оборудването или при пречистването на газове с мокър скрубер.

Водата, която е директно добавена към керамичната смес, впоследствие се изпарява по време на изсушаването и изпичането. Отпадъчните води съдържат главно минерални компоненти (неразтворими частици), както и неорганични материали, малки количества органични вещества, както и някои тежки метали.

Основното предизвикателство по отношение на околната среда в стъкларската промишленост са изпусканите във въздуха емисии и консумацията на енергия. Отделяните водни емисии са относително ниски. Сравнително малки са и количествата твърди отпадъци.

Керамична промишленост
Водата е много важна суровина в керамичната индустрия, но количествата вода, използвани в отделните производства и процеси, са много различни. Директно добавената към керамичната смес вода не води до проблеми с отпадъчни води, тъй като се изпарява в атмосферата при сушенето и изпичането на материала.

Системите за обработка на отпадъчни води в тази промишленост включват хомогенизация, аерация, утаяване, филтриране, адсорбция с активен въглен, химическо утаяване, коагулация и флокулация, йонообмен и обратна осмоза.

Резервоарите за хомогенизация се използват за получаване на постоянен състав на водата, която ще се пречиства, което предотвратява проблемите, създавани от измененията на съставните елементи. Използването на такива резервоари води до подобрение във всички последващи обработки, тъй като постигнатата хомогенност улеснява добавянето на продукти и осигурява постоянство в процеса на работа.

Аерацията е физически процес, често използван при третирането на води за различни цели, например за окисление на материалите за последваща флокулация, окисление на органичните съединения, съдържащи се в отпадъчната вода, отстраняване на миризми и др. Аериращото оборудване може да включва бъркалки или турбини.

Утаяването е частичното разделяне на твърди частици от течността по гравитачен път. В керамичната промишленост могат да се използват няколко вида утаители - правоъгълни, кръгли или ламелни. Както е известно, филтрирането включва отделянето на суспендирани твърди вещества от течност чрез пропускането на суспензията през пореста среда, която улавя твърдите частици, а течността преминава през нея.

Видовете съоръжения, използвани в керамичната индустрия, са дълбочинни филтри, филтър преси и ротационни вакуум филтри. Химическото утаяване пък e процес за отстраняване на различни разтворени елементи посредством добавянето на различни реагенти към отпадъчните води, например варно мляко.

Третирането с активен въглен се основава на свойството на активния въглен да адсорбира органичните молекули, съдържащи се във водата. Това е много подходяща система за отстраняване на органични субстанции, които не са биоразградими.

Целта на коагулацията и флокулацията е да се отделят компонентите на колоидните суспензии и да се получи агломерация на частиците посредством използването на стипца, полиелектролит и/или комбинация от варно мляко и метални соли.

Йонообменът и обратната осмоза пък се прилагат за отстраняване на бор от промивните води, натрупал се при глазирането. Обратната осмоза се използва също за намаляване обема на отпадъчните води, които ще бъдат изпуснати в околната среда.

Стъкларска индустрия
В стъкларската промишленост водата се използва предимно за почистване и охлаждане и лесно може бъде пречистена посредством стандартните методи.

Основните потенциални източници на замърсяване са дренажите на повърхностни води, разливи или течове на складирани суровини, дренажна вода от зони, където се наблюдава замърсяване с течни или твърди материали, вода, използвана за почистване на продукти, охлаждаща вода, вода от промивки на затворени системи, както и водни потоци от мокри скрубери.

Отпадъчните води съдържат най-вече твърди стъклени частици, масло, разтворими материали, използвани за производство на стъкло (напр. натриев сулфат) и химикали за системата за водно охлаждане.

При използването на потенциално опасни материали могат да се вземат мерки за предотвратяване проникването им във водния цикъл. Където е приложимо, могат да се използват затворени охладителни системи и да се минимизират количествата за промивка.

Ако е необходимо, за допълнително редуциране на емисиите могат да се използват стандартните техники за контрол на замърсяването като например утаяване, сепариране на масла, неутрализация и изпращане към градска пречиствателна станция.

Като цяло мониторингът на водните емисии се извършва на проби, взети в рамките на два часа, или на ден (средна дневна норма на четири от пет проби е референтната стойност в някои държави членки на ЕС). Общоприета практика е непрекъснатото измерване на рН и температурата.

Проблемите, които се считат за специфични за стъкларската промишленост, са системите за процесна вода при производството на минерална вата, водите от производството на стъклени влакна с непрекъсната нишка, специалните стъкла (за телевизори), стъклата за битови нужди (оловен кристал, кристално стъкло), охлаждането на фритовано стъкло.

Минерална вата
При нормални условия в процесите при производството на минерална вата се използват големи количества вода, основната част от която се изпарява в атмосферата главно при формоването и в по-малка степен при втвърдяването. За повечето процеси се използва система за технологична вода със затворен цикъл, като когато е практично охлаждащите и промивните води се отвеждат обратно в нея.

Почистващите води и разливите на свързващи вещества обикновено се рециклират в системата за технологична вода. Обикновено тя е с ограничен капацитет, но е възможно към нея да бъде свързан задържащ резервоар, в който да се събират допълнителните количества до подаването им обратно към системата.

Малки течни отпадъчни потоци може да се генерират от обваловките на резервоари, от разливи или от маслоуловители. В случаи, когато съставът на тези потоци не е съвместим с технологичната вода, те се събират в отделен резервоар.

Поради много малките им количества, те обикновено се пренасочват към градските станции за отпадъчни води или други пречиствателни съоръжения извън предприятието.

Големият обем на системата за технологична вода е предпоставка за риск от замърсяване на циклите за чиста вода като този за свежа вода или за вода за бързо охлаждане. Системите могат да бъдат проектирани и експлоатирани така, че този риск да се сведе до минимум.

Например системите за свежа вода трябва да бъдат запечатани на местата, където минават през зони, в които е възможно да възникне замърсяване.

В сектора за производство на минерална вата може да се прилага биологично третиране, за да се осигури разграждане на органичните материали от свързващото вещество, попаднали в системата.

Съдържанието на органични замърсители в процесните води може да се редуцира посредством биоскрубери, използващи бактерии, и промивни кули.

Стъклени влакна с непрекъсната нишка
Емисии се отделят от зоната на формоване, приготвянето и употребата на свързващото вещество, почистването, охлаждането, както и от водните скрубери. Основно отпадъчни води се генерират в зоната на формоване.

Поради високата скорост на работа на машините за навиване и движението на влакната при формовъчния процес, част от подаваното свързващо вещество се разпръсква. Основните замърсители в непречистените отпадъчни води са самите свързващи материали.

Процедурите за безопасност на работа, особено в зоната, където се приготвя свързващото вещество, могат да редуцират значително нивата на емисиите от цялостния производствен процес.

Видът и концентрациите на замърсителите варират в широки граници поради различните системи за свързващо вещество и работни практики. Понякога, заради разреждането с промивни води, концентрациите на замърсители в отпадъчните води са много ниски, но обикновено нивата на органични замърсители от свързващите материали в тях е винаги доста високо.

Отпадъчните води трябва да бъдат пречистени на територията на предприятието посредством комбинация от техники или да бъдат отведени към градската канализация. Ако отпадъчните потоци ще се изпускат директно в приемно водно тяло, биологичното третиране би било най-ефективният метод за пречистване в производствени условия.

Необходимо е обаче пречиствателните съоръжения да са правилно проектирани и функциониращи, тъй като ефективността на биологичното пречистване може да се понижи заради ниски концентрации на органични вещества или високо съдържание на полимерни замърсители.

Специално стъкло
Този отрасъл е толкова разнообразен, че не е възможно да се идентифицират всички потенциални водни емисии и подходящите техники за ограничаването им. Повечето дейности в този сектор включват само общите проблеми с отпадъчните води, описани по-горе.

Производството на определени продукти обаче, в частност стъкла за телевизори и оптични стъкла, включва мокро шлифоване и полиране. Вследствие на тези дейности се формира поток от отпадъчна вода с различни примеси (напр. цериев оксид, силициев карбид и др.), както и фини стъклени частици, които може да съдържат олово.

Този поток може да бъде пречистен, като се комбинират стандартните техники за отстраняване на твърди частици като утаяване, филтрация и др. Оловото в стъклото е неразтворимо, а общата му концентрация се определя от съдържанието на твърди частици.

Стъкло за битови нужди
При някои дейности, като производството на оловно стъкло и кристално стъкло, се отделят по-специфични емисии. Водата, която се използва при рязането, съдържа фини стъклени частици. Тези емисии могат да бъдат третирани със стандартните техники за отделяне на твърди частици.

За да се сведат до минимум нивата на емисиите, водата може да се използва повторно, макар че малка част от нея ще трябва да бъде изпусната от системата.

Ако за полирането се използва киселина, след потапяне в нея по стъклото ще има слой оловен сулфат. Този слой се отмива с топла вода, която придобива киселинен характер и съдържа разтворим оловен сулфат. Този отпадъчен поток може да се третира с комбинация от химично и физично пречистване.

Оловото от оловния сулфат може да бъде отделено чрез реакция (напр. с калциев карбонат, за да се поучи оловен карбонат), след което може да се отстрани, обикновено чрез коагулация и флокулация, последвани от физична сепарация. Посредством тези техники концентрацията на оловото може да се намали до <0,5 mg/l.

Преди да бъдат изпуснати, киселинните потоци от мокрите скрубери трябва да бъдат неутрализирани. Алтернативен метод е извличането на хексафлуоросилициева киселина от тях, която може да се продава като химична суровина.

Към киселинните води може да се добави калциев карбонат за отстраняване на флуориди от разтвора на хидрофлуорна киселина, който се използва за полиране.

Фритовано стъкло
Водните емисии са в резултат на нормално охлаждане, почистване и оттичане от повърхности. Системите за бързо охлаждане и шлифоване обикновено са затворени и към тях само се добавя свежа вода, но понякога им се прави и промивка, за да се предотврати натрупването на соли.

Нивата на емисиите са много ниски, но в тях може да се съдържат и механични примеси, включващи елементи, които да наложат третиране на отпадъчните води на място, с оглед повторното им използване в други производствени процеси.

Тези елементи обикновено са част от механичните примеси и могат да се отстранят заедно с тях например чрез утаяване. Ако се използва бор, съдържанието му в промивните води може да е по-високо от стандартните стойности за други сектори на стъкларската индустрия, което налага търсенето на други решения за третиране.