Инновационные методы очистки сточных вод современного гальванического производства Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки». Современные технологии очистки сточных вод

Новые технологии по очистке питьевой воды и сточных вод

От качества воды, которую ежедневно пьёт человек, зависит не только его пищеварение. Эта жидкость влияет на самочувствие, здоровье, иммунитет, внешний вид, качество сна и ещё массу факторов. Уже давно человечество не стремится к получению для своих нужд дистиллированной воды, которая когда-то считалась эталоном. Теперь требования стали более современными и зависят от целевого направления: для ежедневного употребления в пищу, для изготовления лекарств, для полива растений и т.д.

Очистка для любых целей начинается с ликвидации механических частиц, которые видны невооружённым взглядом. Такая мера не только улучшает конечный результат, но и уберегает тонкие фильтры. Важно понимать, что в любом методе существуют как сильные стороны, так и недостатки. Все современные инновации и прогрессивные технологии направлены на то, чтобы достичь оптимального качества очищающейся жидкости, обеспечив минимальное количество недостатков, присущих процессу.

Для пищевых целей

К качеству питьевой воды предъявляют самые высокие требования, поскольку оптимальные значения конечного продукта влияют и на вкусовые характеристики различных блюд и напитков, и на организм человека.

Нанофильтрация

Одна из самых современных технологий в первую очередь нашла применение в таких странах, как Франция, Голландия и США.

Нанофильтрация обладает следующими преимуществами:

• идеально удаляет цветность;
• избавляет от галогенных примесей органики;
• выводит ионы хлора безреагентным методом.

Главным плюсом считается высокоэффективная борьба с хлорсодержащими остатками, которые нередко присутствуют в воде, подаваемой по общему трубопроводу после обеззараживающей очистки.

Среди недостатков новой методики можно выделить необходимость в обеспечении многоступенчатой предварительной обработки, которая выведет из раствора все механические частицы и взвешенные вещества.

Для получения продукции экстра-качества перед нанофильтрами могут оборудовать установки обратного осмоса и коагуляционные системы.

Выполнение всех этих требований автоматически делает нанофильтрацию самым дорогим методом, что не позволяет использовать её в массовых масштабах. Такая технология используется для особых категорий: недоношенных детей, в постоперационных реабилитационных периодах, для приготовления искусственного питания грудных детей и т.д.

Фотокатализация

Ещё одна технология подготовки питьевой воды, которая изобретена недавно, но получила одобрение всех мировых специалистов в данной индустрии.

Главные её преимущества:

• отсутствие предварительной обработки химическими или другими методами;
• эффективное удаление взвешенных веществ;
• выведение органических примесей.

Первые подобные очистные приборы выпущены в Великобритании и Нидерландах. В тубе находится одна или несколько капиллярных мембран, которые пропускают очищаемые потоки. Чем больше таких мембран, тем выше производительность установки. Трубчатая система способствует тому, что в установке не возникает застойных зон, в которых могут образоваться донные залежи.

Низкая производительность (до 200 кубов в сутки) не даёт наладить серийное производство для высокомощных потребителей. К тому же, высокое потребление электроэнергии, за счёт которой обеспечивается достаточная скорость потока, обращает на себя внимание. Фотокатализаторы целесообразно применять в производствах, получающих электроэнергию от солнечных батарей или от ветра.

Рулонные аппараты

Очередная новинка водоочистки – рулонные аппараты. Тестирования в лабораториях для таких установок уже завершены, теперь они поступают в производство.

Их преимущества:

• эффективность в борьбе с высокой цветностью (до 150) и взвешенными веществами;
• возможность регулировки скорости потока и производительности;
• простота схемы;
• лёгкость монтажа.

Рулонные аппараты имеют небольшое гидравлическое сопротивление, а на отдельном участке оборудованы открытым каналом, который позволяет легко удалять образовавшийся осадок. Очистка проводится также при помощи повышения скорости потока, который выносит из рулонного аппарата отложения.

Минусом является то, что систему нужно оборудовать специальной механической доочисткой, чтобы содержащиеся твёрдые элементы не засоряли узкие места в трубе. Зато энергопотребление рулонных аппаратов довольно скромное – 0,5 КВт на 1 метр кубический очищенной воды.

Опреснители

Пресные водоёмы не всегда доступны для водоснабжения, что становится всё большей проблемой. Недостаток пресной воды заставляет учёных постоянно разрабатывать и совершенствовать новые методы опреснения.

Опреснение электрическим током

В Массачусетсе разработана новая принципиальная схема опреснения, которая основана на разделении ионов и чистых молекул без использования любых мембран.

При шоковом электродиализе, предложенном учёными, поток проходит через пористую керамику, по обе стороны которой оборудованы мощные электроды. Между ними подаётся сильный разряд, образующий ударную волну, которая режет поток на 2 части. В одной из них сосредоточена пресная, а во второй – солёная вода. Перегородка, которая установлена дальше по мере продвижения, изолирует эти части друг от друга.

Система такой инновационной очистки не засоряется, не производит осадка, поэтому не нуждается в периодическом очищении. Кроме того, сильные разряды убивают бактерии и все биологические загрязнители, из-за этого дополнительное обеззараживание и стерилизация не проводится.

Материалы для производства установки имеют умеренную стоимость, что даёт надежду на скорый массовый запуск такой системы по берегам солёных водоёмов.

Наномембрана

Метод отделения соли при помощи пористого материала нанотолщины предложен в Иллинойском университете.

Материал, из которого изготовлена мембрана – дисульфид молибден. Его раскатывают до толщины в несколько нанометров, что позволяет значительно снизить затраты на электроэнергию, необходимую для перемещения потока сквозь керамический слой. Тонкая мембрана позволяет обходиться минимальным давлением внутри системы, что снижает частоту засорения. Химические свойства молибдена дисульфида заставляют воду проницать фильтр с высокой скоростью за счёт притяжения к молибдену и отталкивания от серы.

Такая быстрая и высокоэффективная технология взята на вооружение многими крупными фермерскими хозяйствами, которые легко и недорого смогут решить проблему с поливом обширных территорий в береговой зоне.

Промышленные и сточные воды

Очистка бытовых- или промстоков является необходимым условием для многих предприятий и частных домов. Для бытовых нужд эта мера позволяет избавиться от запаха, который распространяется по участку от выгребной ямы, и препятствует образованию донных осадков, ухудшающих просачивание жидкости в грунт. Стоки промышленных производств тем более должны подвергаться предварительной обработке и очистке до входа в общую систему канализации, чтобы не нанести ущерб городским очистным сооружениям.

УФ-облучение

Такая технология очистки позволяет обеззараживать стоки от потенциально опасных объектов, таких как специфические производства биологических веществ или инфекционные больницы. Облучение для обеззараживания не влияет на здоровье человека, но надёжно устраняет бактерии, вирусы, грибки и прочие микроорганизмы.

Недостатком методики является то, что ультрафиолет влияет на большинство микробов, но не на все без исключения. При высокой мутности ультрафиолет может поглощаться загрязнённым слоем, поэтому эффективность водоочистки снизится. Это требует применения добавочных механических или химических фильтров для повышения надёжности. К тому же, система не имеет высокой мощности, поэтому на крупных предприятиях она не применяется.

Медно-цинковая технология

Прогрессивная разработка промышленной водоподготовки основана на применении гранул, содержащих медь и цинк. Эти два металла имеют разные заряды, поэтому загрязнители притягиваются либо к одному, либо к другому полюсу, оставаясь на поверхности гранул.

Кроме очищения, медно-цинковая технология убирает ионы жёсткости, делая воду умягчённой.

Недостатком является то, что в технологическом процессе образуется много обратной жидкости с высокой концентрацией загрязняющих металлов, которые должны утилизироваться через дренаж. Это повышает общий расход воды по счётчику, что сказывается на затратах производства.

Кроме того, медно-цинковая мембрана не оказывает во время очистки влияния на микроорганизмы, поэтому грибок, поселившийся на ней, сначала снижает эффективность, а потом сводит её к минимуму. Это вынуждает часто менять сработанные мембраны.

Септики

Эта технология используется для частных домов и небольших производств уже давно, но в последнее время она претерпела ряд изменений и стала более дешёвой и эффективной.

Современные септики содержат в своём составе бактерии, которые не реагируют на хлор в стоках, что раньше представляло большую проблему. Туалеты, находящиеся на участке, не требуют никаких затрат электричества для содержания и обогрева, исключается и необходимость даже редкой откачки содержимого выгребных ям.

Современный септик включает в себя 2 части: гравитационный отстойник и биологический очиститель. После отстойника, в котором оседают все взвеси, стоки попадают в объём, насыщенный микроорганизмами, перерабатывающими большинство органических и неорганических загрязнителей.

Эффективность современных септиков равняется 98%. Ил, который образовывается в отстойниках, используется в качестве органического удобрения, повышающего фракционные характеристики плодородных почв.

Анаэробные и аэробные микроорганизмы, которые содержатся в новых септиках для очистки бытовых стоков, являются устойчивыми к агрессивным средам и не погибают от резкого изменения рН среды.

Особая водоподготовка

Для изготовления сверхчистых растворов в медицине и лабораторных исследованиях необходима вода, свободная от различных примесей. И хотя известно, что идеальной чистоты на практике добиться невозможно, учёные без устали совершенствуют очистные системы для получения воды экстра-класса.

Бидистиллирование

Продукт выхода – бидистиллят – приближается к химической чистоте. В новых бидистилляторах соединены несколько ступеней фильтров: ультрафильтрация, двухкаскадный осмос и обмен ионов в фильтрах смешанного действия.

После прохождения всех этапов очистки раствор носит статус высокоомного, что означает уникальное значение удельного сопротивления (17-18 МОм/см). Именно такие характеристики необходимы для получения сверхточных результатов лабораторных и медицинских экспериментов и исследований.

Деминерализация и деионизация

Современные технологии сделали возможным получение воды с минимальным содержанием минералов и ионов, приближающимся к нулю. Новые приборы, обеспечивающие такой результат, при помощи электрических зарядов на пластинах в колонках дистиллятора выводят максимально возможное количество загрязнителей, понижая их концентрацию до возможного на нынешнее время минимума.

Кроме того, в системе содержится мембрана обратного осмоса и комплексная смола для ионного обмена.

С применением деминерализованной и деионизованной составляющей реактивы дают минимальную погрешность во время анализов и практически не оказывают действия на живые ткани во время экспериментов.

Таким образом, можно сделать вывод, что технологии очистки во всех сферах активно развиваются, исследователи не останавливаются на достигнутом, внедряя в эту область новые достижения химической, механической, биологической и других видов обработки. Прогресс и возникновение современных методов позволяет улучшать результаты, а комплексный подход в использовании предложенных методик позволяет надеяться на удешевление получения чистой воды в будущем.

qwizz.ru

Современные методы очистки сточных вод

Способы очистки сточных вод

Способы очистки загрязненных промышленных вод можно объединить в следующие группы: механические, физические, химические, физико-химические, биологические (биохимические), комплексные.

Механические способы очистки применяются для очистки стоков от твёрдых, нефтяных, масляных загрязнений. Механическая очистка производится одним из следующих способов:

­ дробление крупных загрязнений в более мелкие различными устройствами механического воздействия на загрязнения;

­ отстаивание загрязнений истоков с помощью нефтеловок, песколовок и других типов отстойников, конструкции которых приводятся в специальное литературе;

­ разделение загрязнений и воды с помощью различных центрифуг и гидроциклонов;

­ устреднение стоков чистой водой с целью снижения концентрации вредных веществ и примесей до уровня, при котором стоки можно сбрасывать в водоёмы или канализацию;

­ извлечение механических примесей и стоков с помощью различных элеваторов, решёток, скребков и других устройств;

­ фильтрование стоков через сетки, сита, специальные фильтры, а чаще всего по средствам пропускания стоков через песок;

­ осветление воды путём пропускания её через песок или специальные устройства, наполненные композициями или минералами, способными поглощать взвешенные частицы.

Выбор схемы очистки воды от взвешенных частиц и нефтепродуктов зависит от вида и количества загрязнений, требуемой степени очистки, устройств для очистки стоков. Стоимость сооружений механической очистки сточных вод очистных комплексов предприятия составляет 20-30 % капитальных вложений и 15-20 % эксплутационных расходов очистных устройств. Эффективность работы механических очистных устройств особенно ощутима в замкнутых системах водопользования предприятий. Их применение позволяет сокращать количество потребляемой воды в 1,5-2,5 раза.

Флотация – процесс молекулярного прилипания частиц загрязнений к поверхности раздела двух фаз(вода-воздух, вода-твёрдое вещество). Процесс очистки сточных вод от СПАВ, нефтепродуктов, волокнистых материалов флотации заключается в образовании системы «частицы загрязнений – пузырьки воздуха», которых всплывает и поверхность и утилизируется

Обратный осмос (гиперфлотация) – процесс фильтрования сточных вод через полупронецаемые мембраны под давлением.

Ультрафильтрация – мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Применяется для очистки сточных вод от высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц и коллоидов.

Электродиализ – процесс сепарации солей в мембранном аппарате, осуществляемый под действием постоянного электрического тока. Электродиализ применяется для деминерализации сточных вод.

Коагуляция – процесс соединения мелких частиц загрязнения в более крупные с помощью коагулянтов. В качестве коагулянтов используют известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, сернокислый кальций, углекислый газ и др.;

Флокуляция – процесс агрегации мелких частиц загрязнений в воде за счёт образования мостиков между ними и молекулами флокулянтов. В качестве флокулянтов используют активную кремниваю кислоту, эфиры, крахмал, целлюлозу, синтетические органические полимеры;

Электрокоагуляция — процесс укрупнения частиц загрязнения под действием постоянного электрического тока;

Сорбция – процесс поглощения загрязнений твёрдыми и жидкими сорбентами (активированным углём, залой, мелким коксом, торфом, силикагелем).

При очистки сточных вод могут извлекаться с помощью экстрагентов ценные вещества. Этот процесс называется экстракция .

Химические методы очистки

Химическая очистка применяется как самостоятельный метод или как предварительный перед физико-химической и биологической очисткой. Его применяют для снижения коррозионной активности сточных вод, удаления из них тяжёлых металлов, очистки стоков от гальванических участков, для окисления сероводорода и органических веществ, для дезинфекции воды, её обесцвечивания и других случаев.

К химическим методам относятся хлорирование, озонирование, обработка соединениями серебра.

Физические методы применяются для обеззараживния воды от биологических агентов.

К ним относятся нагревание (пастеризация, кипячение, стерилизация), обработка ультрафиолетовым излучением.

Биологические (биохимические) методы

Биологическая (биохимическая очистка) основана на естественный природных механизмах утилизации и снижения загрязняющих веществ посредством биологических объектов – гидробионтов (растений, животных, микроорганизмов). Биологическая очистка проводится на биофильтрах, аэротенках (с помощью активного ила), в окислительных каналах. Активный ил — ил, образующийся при очистке сточных вод в аэрационном бассейне — аэротанке и очищающий сточные воды. Активный ил создаётся из взвешенных в сточной жидкости частиц, не задержанных первичным отстойником, и адсорбируемых коллоидных веществ с размножающимися на них микроорганизмами (бактериями, простейшими, водорослями и др.). Активный ил значительно ускоряет процессы окисления и очистки сточных вод в результате поглощения его частицами органических веществ и бактерий. Микробы сточной жидкости, в том числе и болезнетворные, адсорбируются активным илом, погибают или становятся активными агентами ила.

Биологическая очистка может осуществляться и в естественных условиях на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах.

Чаще всего применяются комплексные методы очистки, включающие различные сочетания механических, химических, физико-химических, биологических способов.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Илюшина Виктория ВладимировнаКалужский филиал Московского государственного технического университета имени Н. Э. Бауманастудент кафедры «Промышленная экология

АннотацияВ статье рассмотрена природа сточных вод, проведена оценка степени их загрязнения, а также предложен ряд методов по водоочистке, ставшей одной из лидирующих и наиболее актуальных проблем нашего времени.

MODERN METHODS OF WASTEWATER TREATMENT

Ilyushina Viktoria VladimirovnaKaluga Branch Moscow State Technical University named after N.E. BaumanStudent of the Department of Industrial Ecology

AbstractThe article describes the nature of waste water, it’s degree of pollution was assessed and the number of waste water purification methods were offered which has become one of the leading and the most pressing problems of our time.

Библиографическая ссылка на статью:Илюшина В.В. Современные методы очистки сточных вод // Современная техника и технологии. 2017. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/02/12446 (дата обращения: 27.05.2017).

В связи с ситуацией, сложившейся в настоящее время: бурное развитие различных отраслей промышленности (металлургических, нефтеперерабатывающих, химических), сельского хозяйства, транспортной инфраструктуры и других видов антропогенной деятельности, водоочистка сточных вод является одной из лидирующих и актуальных проблем наших дней. Необходимость в очищении сточных вод от всевозможных типов загрязнений возникает, если качество исследуемой воды не соответствует общепринятым регламентированным требованиям.

Сточные воды – это пресные воды, поступившие с разных видов антропогенной деятельности и в результате претерпевшие некоторые изменения своих физико-химических свойств. Основная характеристика, по которой производят классификацию сточных вод, – их происхождение. По этому критерию сточные воды подразделяют на большие 3 группы:

Бытовые сточные воды – это сточные воды, образующиеся в жилых, административных и других помещениях и поступающие в водоотводящую сеть от различных санитарных объектов. В бытовых водах содержатся загрязнители минерального и органического характера, последние из которых являются наиболее опасными с санитарной точки зрения. Бытовые воды имеют БПК = 100-400 мг/л; ХПК = 150-600 мг/л, в результате чего их расценивают как сильно загрязнённые сточные воды. [1, с. 9]

Производственные сточные воды – это сточные воды, образующиеся в результате производства всевозможных видов продукции (использованные технические жидкости, технологические и промывные воды и др.). В зависимости от типа рассматриваемой сферы промышленности в сточных водах могут присутствовать как органические виды загрязнителей, так и неорганические, растворимые и нерастворимые. [1, с.9]

Атмосферные (дождевые) сточные воды – это сточные воды, образующиеся в процессе выпадения осадков на жилых, промышленных территориях, АЗС и т.д. В атмосферных водах преимущественно содержатся нерастворённые минеральные загрязнения и примеси органического происхождения. БПК данных сточных вод равняется 50-60 мг/л. [1, с.9]

Перейдём непосредственно к самому процессу водоочистки. Методы очистки сточных вод поддаются классификации и бывают 3 видов:

Механическая водоочистка – это, как правило, предварительная стадия перед последующей биологической очисткой. К элементам механической очистки сточных вод относят: решётки, сита, песколовки, отстойники, фильтры различных конструкций. При необходимости снижения концентрации взвешенных веществ в сточных водах на 40-50% и БПКполн – на 20-30% ограничиваются механической очисткой. [2, с. 85-120]

Рисунок 1. Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод

Такая схема (рис. 1) применяется при расходе сточных вод не более 10 тыс. м 3 /сут. При механическом методе водоочистки также используют комплексные установки, сочетающие в себе все выше изложенные технологические операции. Ярким примером такой установки является пластинчатый фильтр (рис. 2). Работа с пластинчатыми фильтрами значительно снижает энергозатраты, шумовое загрязнение, трудоёмкость процесса водоочистки и сокращает время очистки на 20%, что делает установку один из наиболее эффективных оборудований нашего времени.

Рисунок 2. Пластинчатый фильтр

Основная область применения методов физико-химической водоочистки – очистка производственных сточных вод. Данный вид очистки применяется для водных расходов – 10-20 тыс. м 3 /сут. Схема технологического процесса данного вида очистки представлена ниже (рис.3). [5]

Рисунок 3. Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод

Физико-химическая очистка удаляет из сточных вод тонкодисперсные и растворенные неорганические вещества, уничтожает трудноокисляемые и органические соединения. К методам данной очистки относят: адсорбцию, коагуляцию, флотацию, и др. Одними из наиболее эффективных методов обеззараживания сточных вод являются: термический метод (рис.4), электрокаталитический (рис.5), плазмохимический (рис.6).

Рисунок 4. Термический метод очистки сточных вод том.

Рисунок 5. Электрокаталитический метод очистки сточных вод

Рисунок 6. Плазмохимический метод очистки сточных вод

Термический метод применяют до производительности 50 м 3 /сут. электрокаталитический – до 200 м 3 /сут. плазмохимический – от 100 м 3 /сут. и выше. Все перечисленные виды водоочистки достаточно широко используются на практике и имеют ряд преимуществ перед остальными методами физико-химической водоочистки: возможность полной автоматизации процесса очистки сточных вод, снижение энергозатрат, сооружения водоочистки быстро выходят на режим. [7]

Биологические же методы очистки сточных вод основываются на жизнедеятельности микроорганизмов, которые минерализуют растворённые органические соединения, являющиеся для микроорганизмов источниками питания. Сооружения по очистке данным методом можно разделить на два направления. К первому виду относят сооружения, в которых процесс биологической очистки протекает в условиях близких к естественным. Ко второму же – сооружения, где аналогичная очистка осуществляется в искусственно созданных условиях (в аэротенках и биофильтрах). Последний вид очистки (искусственный) является наиболее эффективным и часто применяемым в наше время.

Рисунок 7. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах

Такие схемы (рис. 7) используются для расходов сточных вод порядка 10-20 тыс. м 3 /сут. При биологической очистке используют активный ил, что представляет собой совокупность различных микроорганизмов. В настоящее время использование активного ила стало широко применяться при обработке стоков, отчего считается одним из наиболее актуальных методов современной очистки сточных вод. На основе проведённых исследований в сфере водоочистки была произведена модернизация сооружений искусственной биологической очистки сточных вод за счёт переоборудования действующих аэротенков в режим нитриденитрификации. [8]

Рисунок 8. Схема традиционной искусственной биологической очистки сточных вод

Рисунок 9. Схема модернизированной искусственной биологической очистки сточных вод

Внедрение подобной технологии (рис.9) значительно повысит эффективность процесса очистки сточных вод от соединений азота, сократит эксплуатационные затраты, уменьшит массу загрязняющих веществ. [9]

Ввиду стремительно развивающихся отраслей промышленности, роста населённых пунктов, численности населения потребление водных ресурсов неминуемо растёт, также в результате процесса водопользования увеличиваются объёмы сточных вод. Именно поэтому особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую степень защиты окружающей нас среды от всевозможных загрязнений. Предпосылками успешного решения этих задач являются разработки, выполняемые высококвалифицированными специалистами, использующими новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоотводящих сетей и очистных сооружений. Таким образом, эффективное удаление всевозможных видов загрязнений из сточных вод позволит обеспечить наиболее благоприятные условия использования водных ресурсов во всех сферах антропогенной деятельности.

Библиографический список

1. Яковлев С.В. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. 2004.
2. Яковлев С.В. Ласков Ю.М. Канализация. 1978. № 6.
3. Мешалкин А.В. Дмитриева Т.В. Шемель И.Г. Экологическое состояние гидросферы. под редакцией д.т.н. проф. академика РАЕН Коржавого А.П. 2007.
4. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях. Бюро НТД. 2015.
5. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2013. №1 (17). Журкин Н.Н. Алибеков С.Я. Усовершенствование механической очистки сточных вод.
6. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (Техносферная безопасность). 2010.
7. Башкирский химический журнал. 2007. №4. Т.14. Назаров В.Д. Гараев И.Ф. Назаров М.В. Физико-химические методы очистки и обеззараживания сточных вод туберкулёзных и инфекционных больниц.
8. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010. №2. Зайцева И.С. Зайцева Н.А. Воронина А.С. Методы интенсификации биологической очистки сточных вод в аэротенках.
9. Вестник МГСУ. 2012. №11. Гогина Е.С. Кулаков А.А. Разработка технологии модернизации сооружений искусственной биологической очистки сточных вод.

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи .

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Способы очистки бытовых сточных вод и нормы

Тщательной очистке должны подвергаться не только стоки от промышленных предприятий, но даже бытовые нечистоты от обычного загородного дома. Сточные воды даже от такого небольшого объекта способны серьёзно навредить окружающей природе, если не будут должным образом очищены перед сбросом в открытые водоёмы или грунт. Ещё не так давно для сбора нечистот от частного дома или дачи сооружались выгребные ямы. Но в последнее время они практически не используются из-за несоответствия санитарным нормам. Теперь стоки собираются в специальных сооружениях, где после тщательной переработки они очищаются на 95-99 % и могут свободно сбрасываться в водоёмы или почву. В нашей статье мы рассмотрим, как проходит очистка хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод.

Особенности стоков

Тщательной очистке должны подвергаться не только стоки от промышленных предприятий, но даже бытовые нечистоты от обычного загородного дома

Для начала стоит разобраться в составе и особенностях хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод. Так называется вода, которая использовалась в хоз. нуждах или на производстве. Помимо этого, к стокам относятся атмосферные воды, которые собираются с поверхности земли.

Для правильного подбора технологии очистки хоз. и промышленных сточных вод нужно знать характер загрязнения. Так, выделяют три разновидности загрязнений стоков:

1. Загрязнители минерального происхождения. Сюда относятся все неорганические примеси, например, частички грунта, соли различного происхождения, а также разные неорганические химические элементы и соединения. Такие загрязнители могут присутствовать как в хозяйственно-бытовых стоках, так и в составе сточных вод, получаемых от промышленных предприятий.
2. Органические загрязнители в большом количестве присутствуют в хоз. стоках. Сюда относятся сложные элементы животного и растительного происхождения. Также к этой группе загрязнителей причисляют различные химические и полимерные органические соединения. Что касается хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод, то они на 80-90 процентов состоят из примесей органического происхождения. В составе хоз. стоков такие загрязнители присутствуют в виде фекальных масс, остатков пищи, очисток от овощей и фруктов.
3. Биологические загрязнители – это различные микроорганизмы, которые обитают в сточных водах и питаются за счёт элементов, содержащихся в стоках. Так, в нечистотах в большом количестве обитают бактерии, грибы, вирусы, есть яйца гельминтов и другие простейшие.

Важно знать: концентрация биологических загрязнителей зависит от их присутствия в окружающей среде, а также от состава сточных вод. Так, в неблагоприятных условиях производственных стоков концентрация микроорганизмов может быть минимальной, а вот в хоз. стоках есть необходимая питательная среда, поэтому биологических загрязнителей может быть в разы больше.

Нормы очистки

Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения

Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения. Строжайшие нормативы существуют только для сточных вод, образующихся от промышленных предприятий. При этом нормами оговаривается допустимая концентрация в очищенной воде каждого конкретного вещества.

Для хозяйственно-бытовых канализационных стоков такие строгие требования не предъявляются. Однако нормами всё равно запрещено сбрасывать хоз. стоки без очистки в открытые водоёмы или почву. За это владельцев домов могут привлечь к ответственности.

Для стоков хозяйственно-бытового происхождения законодательно регулируется концентрация тех или иных веществ только в том случае, если они сбрасываются в водоём. То же самое касается и сточных вод, сбрасываемых после очистки на рельеф, ведь в этом случае они рано или поздно всё равно попадут в водоём.

К стокам, сбрасываемым после очистного сооружения в грунт, такие строгие требования не предъявляются, поскольку в этом случае владелец дома сам заинтересован в тщательном очищении жидкости. Иначе он рискует ухудшить состояние своего участка до такой степени, что в доме станет невозможно проживать.

Способы очистки бытовых стоков

Современные технологии очистки хоз. сточных вод настолько эффективны, что воду после очистного сооружения можно использовать повторно, то есть поливать ей огород или брать для технических нужд

Современные технологии очистки хоз. сточных вод настолько эффективны, что воду после очистного сооружения можно использовать повторно, то есть поливать ей огород или брать для технических нужд. Так, применяются следующие технологии очистки:

• Механическая очистка – отстаивание и фильтрация.
• Биологическое очищение – переработка органических компонентов канализационных сточных вод бактериями.
• Физико-химические способы – адсорбция, коагуляция, флокуляция и т.п. а также химические методики очистки, которые осуществляются за счёт введения в стоки различных химических соединений.

Важно: для очистки хоз.-бытовых стоков обычно применяются механические и биологические методы очищения. Технология процесса очищения зависит от выбранного очистного сооружения.

Механические методы

При использовании любой технологии очистки на начальном этапе обычно используются механические методы

При использовании любой технологии очистки на начальном этапе обычно используются механические методы. Главная задача данного этапа – отделить от жидкости крупнодисперсные составляющие стоков. Обычно это выполняется благодаря использованию фильтров грубой очистки или в отстойниках за счёт оседания на дно тяжёлых компонентов под действием сил гравитации.

Важно: механическая очистка позволяет удалить из бытовых стоков около 60-70 процентов загрязнителей. Отстойники также используются для очищения канализационных сточных вод, образующихся от промышленных предприятий.

Поскольку в процессе отстаивания удаётся избавиться от большей части нефтепродуктов, которые содержатся в производственных стоках, данная методика активно используется на автомойках и нефтеперерабатывающих заводах.

Технология механической очистки самая простая и доступная. Для её реализации используется одни из трёх методов:

Механические методы очистки используются в ливневых канализационных сооружениях. Этот способ здесь особенно эффективен, поскольку в составе атмосферных вод, собранных с поверхности земли, присутствуют частицы почвы, ветки, листья и другие крупные загрязнители, которые отлично задерживаются специальными пескоуловителями. Это особые сооружения, которые не допускают попадания мусора в канализационную систему.

Биологические методики

Для очистки стоков в сооружениях автономной канализации, а также для хозяйственно-бытовых канализационных стоков от населённых пунктов обязательно используется биологическая очистка

Для очистки стоков в сооружениях автономной канализации, а также для хозяйственно-бытовых канализационных стоков от населённых пунктов обязательно используется биологическая очистка. Данная технология основана на применении аэробных и анаэробных организмов, для которых бытовые стоки являются прекрасной средой обитания.

В основу этой методики положены принципы самоочищения среды в естественных условиях, ведь эти бактерии постоянно присутствуют в почве. Эти микроорганизмы перерабатывают сложные органические составляющие сточных вод, разлагая их на газ и воду. Причём аэробные организмы для своей жизнедеятельности нуждаются в кислороде, поэтому для более эффективной очистки в сооружении необходимо создать подходящие условия, обустроив систему аэрации.

В отличие от них анаэробные бактерии не нуждаются в доступе кислорода, поэтому могут обитать в герметичных резервуарах. Однако они выделяют газ (метан), поэтому сооружения, в которых проходит очистка с использованием этих организмов, должны оборудоваться системой вентиляции.

В настоящее время применяется несколько видов ЛОС биологической очистки:

1. Септики – это герметичные ёмкости, в которые попадают стоки после выполнения механической очистки. В септиках обитают анаэробные бактерии, которые перерабатывают осадок и способствуют очищению воды. Однако вода после септика нуждается в доочистке, например, в фильтрационном колодце, перед её сбросом в водоём или грунт.
2. Септики с биофильтрами. Принцип работы биофильтра основан на просачивании жидкости через слой специального крупнозернистого материала (щебня или песка), покрытого плёнкой из особых бактерий. Этот принцип работы используется в фильтрационном колодце и на полях фильтрации. При протекании нечистот через биофильтр благодаря бактериям активизируются процессы окисления и переработки органических составляющих.
3. Биопруды – это неглубокие (до 1 м) искусственные водоёмы, в которых стоки, прошедшие механическую очистку, перерабатываются за счёт анаэробно-аэробных процессов. Для эффективности процессов важно, чтобы пруды прогревались солнцем, поэтому в зимнее время такие водоёмы малоэффективны и почти не используются. Аэробные процессы в биопруде могут поддерживаться за счёт поступления кислорода из воздуха или искусственной аэрации.
4. Аэротенки и метантенки – это герметичные конструкции биологического очищения канализационных сточных вод. В зависимости от используемых бактерий в конструкции может использоваться принудительная аэрация (аэротенки). Здесь для ускорения процессов переработки стоков используется активный ил, который содержит в своём составе необходимые бактерии.

Важно: любые методики биологической очистки используются только после выполнения механического очищения стоков, то есть их отстаивания.

Химические и физико-химические методики

Химические методы обработки подразумевают обеззараживание стоков, прошедших предварительную очистку, путём их обработки перманганатом калия

Для переработки и обеззараживания хозяйственно-бытовых канализационных отходов химические и физико-химические методы практически не используются. Они применяются только при возведении сооружений для очистки промышленных стоков.

К данной технологии очищения можно отнести следующие способы:

• Коагуляция позволяет повысить скорость образования осадка за счёт слипания мелких частиц в более крупные элементы, которые под действием сил земного притяжения быстрее будут выпадать в осадок. В качестве коагулянтов обычно используют соли железа, известь и алюминий. Вместе с коагулянтами могут использоваться и флокулянты.
• Особенно эффективно работает методика адсорбции. С её помощью удаётся отделить большое количество вредных составляющих, содержащихся в промышленных сточных водах.
• Безреагентная методика очищения стоков подразумевает использование тепловой обработки, замораживания и оттаивания, электрокоагуляции и радиационного облучения для очищения стоков.

Химические методы обработки подразумевают обеззараживание стоков, прошедших предварительную очистку, путём их обработки перманганатом калия, хлором или другими веществами, которые могут нейтрализовать патогенные организмы.

Источники: http://studopedia.ru/5_27762_sposobi-ochistki-stochnih-vod.html, http://technology.snauka.ru/2017/02/12446, http://vodakanazer.ru/kanalizaciya/ochistka-bytovyx-stochnyx-vod.html

septikman.ru

Инновационные методы очистки сточных вод современного гальванического производства Текст научной статьи по специальности «Экономика и экономические науки»

УДК 620.193

И. О. Исхакова, В. Э. Ткачева

ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СОВРЕМЕННОГО ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Ключевые слова: гальваническое производство, сточные воды, ионы тяжелых металлов, методы мембранной фильтрации, адсорбция на адсорбентах нового поколения, электродиализ, фотокаталитические технологии очистки, комбинирование

методов очистки.

Рассмотрены инновационные методы очистки сточных вод гальванического производства. Показано, что современное гальваническое производство должно балансировать между выпуском качественной продукции, соблюдением экологических норм и вопросами ресурсосбережения. Представлены современные системы очистки гальванических сточных вод.

Keywords: galvanic production, wastewater, heavy metal ions, membrane filtration methods, adsorption on the adsorbents of new generation, electrodialysis, photocatalytic treatment technologies, combined cleaning methods.

The innovative methods of wastewater treatment of galvanic production are considered. It is shown that the modern galvanic production must balance between quality products, respecting environment and resource issues. The modern systems treatment wastewater of galvanic production are presented.

Современное гальваническое производство является основным поставщиком качественных покрытий для автомобильной, авиационной, аэрокосмической, химической, ювелирной, судостроительной и других отраслей промышленности. Оно также занимает лидирующие позиции в производстве печатных плат для электронных устройств и химических источников тока, необходимых для питания электроприборов. В то же время гальваническое производство является носителем загрязняющих окружающую среду вредных и токсичных веществ в виде его сточных вод и гальваношламов [1]. В последние десятилетия современное гальваническое производство переживает инновации как в сфере производства новых гальванических линий и необходимого соответствующего оборудования, так и в методах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и органических соединений [2-5].

Цель работы заключалась в представлении современных методов очистки сточных вод гальванического производства и выявлении основных особенностей использования

инновационных методов нового поколения.

Современное гальваническое производство на протяжении последних лет постоянно сталкивается с вызовами со стороны экологической безопасности окружающей среды и экономической обоснованности применения инновационного оборудования, основанного на блочно-модульном принципе [2], систем автоматизации гальванических процессов, безопасных электролитов и современных систем очистки с соблюдением стандартов технологий очистки и выполнением установленных нормативов.

На сегодняшний день на первый план выходят физико-химические методы обработки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и различные органические примеси. Особое внимание уделяется следующим физико-химическим процессам удаления вредных веществ из отходов гальванического производства: адсорбция на

адсорбентах нового поколения, мембранная фильтрация, электродиализ и фотокатализ.

Наиболее изученными и широко применяемыми методами очистки загрязненных гальванических сточных вод являются методы мембранной фильтрации и использование адсорбентов нового поколения, наиболее перспективными методами обработки - фотокаталитичекие, основанные на процессе поглощения легких фотонов из видимой области ультрафиолета, позволяющие

минимизировать количество загрязнителей и разделить органические примеси от ионов тяжелых металлов.

В таблице 1 приведены основные преимущества и недостатки различных методов очистки сточных вод, которые имеют значительный вес для большинства гальванических предприятий. Некоторые из них все более утверждаются на рынке гальванических услуг (в частности, мембранные технологии), часть методов уходит в прошлое из-за неспособности отвечать экологическим критериям (химическое осаждение), другие только начинают вводиться в эксплуатацию (фотокатализ).

Рассмотрим современные методы очистки сточных вод и примеры их применения.

Адсорбция на модифицированных природных материалах. Значительный интерес получили природные цеолиты, обладающие ионообменной способностью. Среди наиболее часто изучаемых природных цеолитов клиноптилолит, проявляющий свойство высокой селективности в отношении некоторых ионов тяжелых металлов, таких как РЬ (II), Сс1 (II), гп (II) и Си (II).

Различные типы синтетических цеолитов используют для удаления ионов тяжелых металлов, при этом учитывают обязательно значения рН исследуемых систем для повышения селективной адсорбции ионов тяжелых металлов, находящихся в сточных водах гальванического производства. Природные глинистые минералы могут быть модифицированы полимерными материалами, что значительно повышает их селективность. Такие

виды адсорбентов называются полимерными композитами [5].

глинисто-

Таблица 1 - Сравнительная оценка физико-химических методов очистки сточных вод

Метод обработки Достоинства Недостатки

Химическое осаждение [6] Низкие капитальные затраты, простота в эксплуатации Поколение шлама, дополнительные затраты на его утилизацию

Адсорбция на адсорбентах нового поколения [7] Недорогой способ обработки, легкие условия Низкая

эксплуатации, варьирование в широком диапазоне рН, высокий выход металла селективность, большое количество отходов

Высокая

Мембранная Малые занимаемые эксплуатационная стоимость за счет

фильтрация технологические площади, обрастания

[2, 6] низкое давление, высокая мембран,

селективность разделения дополнительные расходы на обслуживание

Высокая

Электроди- эксплуатационная

ализ Высокая селективность стоимость за счет

[8] разделения обрастания мембран и потребления энергии

Высокая степень очистки

Электрофлотация [3] (96-98 %), непрерывный режим эксплуатации, отсутствует вторичное загрязнение воды Расход сменных элементов -анод)

Вторичное

загрязнение воды и

Электрокоагу ляция [2, 4] Степень очистки 80-90 % твердых отходов, высокие энергозатраты, периодический режим работы

Вакуумное выпаривание [2] Отсутствие отложений на Высокий удельный

поверхности нагрева; расход тепла и

меньшие капитальные расход

затраты электроэнергии

Удаление металлов и

Фотокатализ [9] органических загрязнителей Долгая продолжительность,

одновременно, меньше ограниченное

вредных побочных применение

продуктов

Адсорбция на промышленных побочных продуктах. Многие промышленные отходы или побочные продукты, такие как летучая зола, железные шлаки, водный оксид титана и другие, могут быть модифицированы и использованы в качестве адсорбентов для удаления ионов металлов из сточных вод (пример использования схематично представлен на рис. 1) [5].

I

II'

1г

✓ \ N. /ОН

-Си-

ОН

N ^ —Си—ОН

/ N

ч /ОН Си-ОН ОН

I I

1

■О-ЧГи^-

N ,-ОН

■О—Си—

. ЧУ'

он

О-Си-ОН

ч /ОН ■Си-ОН он

4 Л

да-О-Си-

Рис. 1 - Механизм процесса адсорбции на водном диоксиде титана ТЮ2

Адсорбция на модифицированных отходах сельскохозяйственного и биологического назначения (биосорбция). В последнее время для очистки сточных вод метод адсорбции ориентирован на применение сельскохозяйственных побочных продуктов в качестве адсорбентов. Очистка гальванических стоков происходит путем связывания и концентрирования ионов тяжелых металлов с неактивными микробными биомассами и последующей их утилизации.

Адсорбция на модифицированных

биополимерах и гидрогелях. Биополимеры и гидрогели являются предпочтительными промышленными адсорбентами, поскольку позволяют минимизировать концентрации ионов переходных металлов, широко распространены и экологически безопасны. Содержащие в себе функциональные группы (амины, гидроксилы и др.), биополимеры повышают эффективность

поглощения ионов металлов. Модифицированные биополимерные адсорбенты на основе полисахарида (получены из хитина, хитозана и крахмала) также используют для удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод как адсорбенты нового поколения.

Электродиализ - метод мембранного разделения, основанный на прохождении ионов в растворе через ионообменную мембрану под действием приложенного электрического поля. Мембраны представляют собой тонкие листы из полимерных материалов с анионными или катионными характеристиками. При прохождении ионов в растворе через отсеки электролизера анионы мигрируют в направлении анода, а катионы в сторону катода, пересекая анионообменные и катионообменные мембраны соответственно. На рисунке 2 показаны принципы электродиализа.

Некоторые интересные результаты рассмотрены в работе [5], в которой оценивали эффективность ионного обмена мембран для электродиализа ионов N (II) и Со (II) из синтетического раствора. При использовании катионообменной мембраны (перфторсульфоновый Нафион-117) эффективность удаления ионов Со (II) и № (II) составила 90% и 69% с начальными концентрациями металлов 0,84 и 11,72 мг / л соответственно.

а

f

1га1

в

Рис. 2 - Схематичная модель процесса электродиализа

Эксперименты были проведены также для разделения ионов цинка, свинца и хрома. Было установлено, что производительность

электродиализатора практически не зависит от типа ионов и зависит только от условий эксплуатации и

структуры электролизера [5]. Метод электродиализа представляет собой мембранный процесс, требующий очищенной загрузки, бережной эксплуатации и периодического технического обслуживания.

Фотокатализ. Фотокаталитические технологии очистки основаны на том, что под действием квантов света с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны полупроводникового

фотокатализатора, происходит образование электронно-дырочных пар в объеме фотокатализатора. Образовавшиеся электрон и дырка могут мигрировать к поверхности и принять участие в окислительно-восстановительных процессах с адсорбированными соединениями. Самым известным полупроводниковым

фотокатализатором является диоксид титана, который недорог и практически нетоксичен. Окислительный потенциал дырки на поверхности ТЮ2 составляет порядка +3 В относительно нормального водородного электрода и это значит, что с его помощью можно окислить до С02 и воды практически любые органические соединения [5].

Гетерогенное фотокаталитическое окисление арсенита до арсената в водных суспензиях ТЮ2 является эффективным и приемлемым с экологической точки зрения для рекультивации загрязненных мышьяком сточных вод. Процесс был проведен с использованием адсорбента, разработанного на основе оксида железа и ТЮ2 с использованием твердых отходов на примере очистки гальванического шлама [5]. Арсенит (концентрацией 100 мг / л) полностью был окислен до арсената в течение 3 ч в присутствии адсорбента под действием светового УФ-облучения.

В работе [5] рассмотрен фотокаталитический процесс с использованием суспензий ТЮ2, облученных квантами света УФ-области для разрушения цианидных комплексов с согласованным разделением меди. Результаты показали, что свободная медь была полностью выделена в течение 3 часов.

Исследование фотокаталитического окисления Сг (VI) на ТЮ2 - катализаторах показано как в отсутствии, так и в присутствии органических соединений [5]. Новый фотокатализатор, диоксид титана ТЮ2, легированный неодимом ЫС, используется для фотокаталитического окисления Сг (VI) при УФ-освещении. Результаты показали, что наличие ЫС (III) в ТЮ2 - катализаторах существенно повышает окисление

фотокаталитической реакции Сг (VI) [5].

Методы мембранной фильтрации. Данная группа методов получила значительное внимание для обработки неорганических сточных вод, так как она позволяет удалять не только ионы тяжелых металлов, взвешенные твердые частицы и органические соединения, но и неорганические примеси. В зависимости от размера удаляемых частиц методы мембранной фильтрации можно разделить на микрофильтрацию (0,02-10 мкм), ультрафильтрацию (0,01-0,1 мкм), нанофильтрацию (001-0,01 мкм) и обратный осмос (0,0001-0,001 мкм).

Метод ультрафильтрации (рис. 3) использует мембрану для разделения ионов тяжелых металлов, макромолекул и взвешенных твердых частиц из неорганических растворов на основе размера пор (520 нм) [5].

Рис. 3 - Современная ультрафильтрационная система очистки сточных вод (Огайо, США)

В работе [7] показано удаление ионов ^ (II) и Zn (II) из синтетических сточных вод с использованием фильтрующей мембраны, обогащенной хитозаном. Результаты показали, что хитозан, содержащий аминогруппы в своей цепи, значительно повышает удаление ионов металлов в 6-10 раз за счет координации мест связывания металла.

Применение одновременно технологий обратного осмоса и нанофильтрации для очистки сточных вод, содержащих ионы меди и кадмия, было исследовано в работе [5]. Результаты показали, что высокая эффективность удаления ионов тяжелых металлов может быть достигнута путем интеграции процесса обратного осмоса и метода нанофильтрации (98% и 99% для меди и кадмия, соответственно).

Другой комбинированный метод мембранной фильтрации - комплексообразование-

ультрафильтрация, является перспективной альтернативой технологиям, основанным на осаждении и ионном обмене. Использование водорастворимых металлсвязывающих полимеров в сочетании с методом ультрафильтрации представляет собой гибридный подход к технологии селективного извлечения ценных элементов, как ионы тяжелых металлов. В процессе комплексообразования-ультрафильтрации катионные формы тяжелых металлов, в первую очередь, образуют комплексы макролигандов с целью увеличения их молекулярного веса и размера частиц по сравнению с размерами пор выбранной мембраны, удерживающей проникновение очищенного количества воды от ионов тяжелых металлов. Преимуществом данного метода является высокая селективность разделения, достигаемая за счет использования селективного связывания и низких значений энергии, необходимых для протекания этих процессов.

Карбоксиметилцеллюлоза, диэтиламино-

этилцеллюлоза и полиэтиленамин были использованы в качестве эффективных водорастворимых металлсвязывающих полимеров в комбинации с методом ультрафильтрации для

селективного удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод [5, 6].

Новый интегрированный метод - объединение методов адсорбции, мембранной фильтрации и флотации - был разработан для селективного разделения ионов тяжелых металлов из сточных вод. Процесс разделяется на следующие три этапа: 1) связывание иона тяжелого металла (адсорбция) связующим агентом, 2) фильтрация сточных вод для разделения загруженного связывающего агента по двум путям: использование микрофильтрации для низко загрязненных сточных вод, или процесс объединения флотации и микрофильтрации для сильно загрязненных сточных вод, 3) регенерация связующего агента. Синтетический цеолит Я был выбран в качестве связующего агента для разделения цеолита от ионов металла.

В работах [5, 6] рассмотрен новый разработанный гибридный процесс флотации и мембранного разделения путем интеграции специальных погружных микрофильтрационных модулей непосредственно в флотационный реактор. Это позволило объединить преимущества двух методов -флотации и мембранного разделения. Целесообразность этого гибридного процесса была доказана путем использования порошкообразных синтетических цеолитов в качестве связующих веществ. Токсичные металлы, медь, никель и цинк, были снижены от начальных концентраций 474, 3,3 и 167 мг / л, соответственно, до уровня ниже 0,05 мг/л.

Другой гибридный процесс заключается не только в сочетании с процессом экстракции или процессом абсорбции, но оба процесса полностью интегрированы и включены в единое целое для того, чтобы использовать преимущества обеих технологий [5]. Выбор соответствующей мембраны в этом случае зависит от целого ряда факторов, таких как характеристики сточных вод, значения концентраций ионов тяжелых металлов, рН и температуры. Кроме того, мембраны должны быть совместимы с технологическим раствором и составом моющих средств для сведения к минимуму загрязнение поверхности.

Таким образом, применение инновационных методов очистки сточных вод гальванического производства и их сочетание друг с другом позволяют добиться хороших экологических показателей и установить баланс между эксплуатационными затратами и качеством выпускаемой продукции.

Выводы

1. Рассмотрены инновационные методы очистки сточных вод гальванического производства.

2. Показаны основные достоинства и недостатки физико-химических методов очистки.

4. Показано интегрирование физико-химических процессов в современные технологии очистки сточных гальванических вод.

5. Выявлено доминирование методов мембранной фильтрации в современных гальванических производствах.

Литература

1. Виноградов, С.С. Экологически безопасное гальваническое производство / С. С Виноградов // Экологически безопасное гальваническое производство.

- Под ред. проф. В.Н. Кудрявцева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Глобус, 2002. - 352 с.

2. Ильин, В.И. Модульные установки очистки сточных вод / В.И. Ильин, В.А. Колесников, Е.А Кузнецова // Экологические системы и приборы. - 2007. - № 9.- С.20-22.

3. Ильин, В. И. Электрофлотационное извлечение ионов металлов, находящихся в составе многокомпонентных систем, из сточных вод гальванического производства / В.И. Ильин, А.В. Колесников, В.А. Колесников, Л.А. Крючкова // Гальванотехника и обработка поверхности.

- 2015. - Т. 23. - № 1. - С. 51-59.

4. Вараксин, С.О. Комбинированная технология очистки сточных вод гальванических производств / С. О. Вараксин, В. А. Колесников // Водоочистка. - 2012. - № 7. - С. 43-47.

5. Barakat, M.A. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater / M.A. Barakat // Arabian Journal of Chemistry. - 2011. -№ 4. - рр. 361-377.

6. Kurniawan, T.A. Physicochemical treatment techniques for wastewater laden with heavy metals // T.A. Kurniawan, G.Y.S. Chan, W.H. Lo, S. Babel // Journal of Chemical Engeneering. - 2006. - № 118. - рр. 83-98.

7. Babel, S. Cr(VI) removal from synthetic wastewater using coconut shell charcoal and commercial activated carbon modified with oxidizing agents and/or chitosan / S. Babel, T.A. Kurniawan // Chemosphere. - 2004. - Т. 54. № 7. рр. 951-967.

8. Modeling of metal ion removal from wastewater by electrodialysis / T. Mohammadi, A. Mohebb, M. Sadrzadeh, A. Razmi // Sep. Purif. Technol. - 2005. - № 41. - рр. 73-82.

9. Kajitvichyanukula, P. Solgel preparation and properties study of TiO2 thin film for photocatalytic reduction of chromium(VI) in photocatalysis process / P. Kajitvichyanukula, J. Ananpattarachaia, S. Pongpom // Sci. Technol. Adv. Mater. - 2005. - № 6. - рр. 352-358.

© И.О. Исхакова - канд. химических наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств КНИТУ, [email protected]; В.Э. Ткачева - канд. технических наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств КНИТУ, [email protected].

©1 O. Iskhakova - phD in Chemical Sciences, Associate professor, Department of Electrochemical engineering, KNRTU, [email protected]; V. E. Tkacheva - phD in Technical Sciences, Associate professor, the same Department, KNRTU, [email protected].

cyberleninka.ru

Технология очистки сточных вод и других

Кавитационно-ферментная технология очистки сточных, хозяйственно-бытовых и канализационных вод.

 

 

В основу кавитационно-ферментной технологии очистки сточных, хозяйственно-бытовых и канализационных вод положены физические и биологические принципы: процессы кавитации и ферментации. При этом отсутствует необходимость применения реагентов, иловых площадок и пр. Стоимость строительства станции кавитационно-ферментной очистки в 10 меньше традиционных систем и технологий. На выходе получается очищенная вода, возвращаемая в природную среду, а также техногенный гумус, используемый как органическое удобрение в сельском хозяйстве, для рекультивации земель и благоустройства.

 

Описание

Преимущества

Применение

 

Описание:

В основу кавитационно-ферментной технологии очистки положены физические и биологические принципы: процессы кавитации и ферментации.

Кавитационно-ферментная технология очистки сточных, хозяйственно-бытовых и канализационных вод состоит из 6 блоков.

1 блок. Механическая очистка. Удаление грубых включений (песка, крупных взвесей и пр.).

2 блок. Биореактор (1, 2 ступени). Окисление органических загрязнений с помощью процесса кавитации и ферментации.

3 Блок. Седиментатор. Отделение активного ила от очищаемой воды, а также дальнейшее окисление органических загрязнений.

4. Кавитационно-ферментная обработка осадка. Окончательное окисление органических загрязнений. Снижение класса опасности обрабатываемого осадка до природного состояния.

5. Доочистка. Доочистка воды до состояния чистой воды.

6. Обезвоживание. Отстаивание, уплотнение, выгрузка обработанного осадка, его обезвоживание.

На выходе получается экологически чистый продукт — отходы, которые можно использоваться в качестве удобрения.

 

Преимущества:

— размещение станции кавитационно-ферментной очистки непосредственно в жилой зоне, в едином компактном здании,

— отсутствие необходимости применения реагентов в кавитационно-ферментной технологии,

— отсутствие неприятных запахов,

— уменьшение площади, необходимой для размещения станции кавитационно-ферментной очистки, в 100 раз по сравнению с традиционными системами и технологиями,

— отсутствие иловых площадок,

— уменьшение санитарной зоны,

— снижение эксплуатационных расходов (сокращение персонала в 4-5 раз, затрат на электричество в 2-3 раза),

— отсутствие загрязнения воздуха, земли, грунтовых и поверхностных вод,

— полная автоматизация технологических процессов,

— возврат оставшейся очищенной (до состояния чистой) воды  в окружающую среду,

— стоимость строительства станции кавитационно-ферментной очистки в 10 меньше традиционных систем и технологий,

— 100% экологическая чистота технологии кавитационно-ферментной очистки и ее отходов,

— превращение сырого осадка и избытка активного ила в техногенный гумус, используемый как органическое удобрение в сельском хозяйстве, для рекультивации земель и благоустройства,

— герметичность оборудования, и как следствие, низкий уровень шумов, полное отсутствие выбросов в атмосферу и запахов.

 

Применение:

— Станция кавитационно-ферментной очистки используется для очистки сточных, хозяйственно-бытовых и канализационных вод.

— Отходом является чистая вода и техногенный гумус, который используется как органическое удобрение в сельском хозяйстве, для рекультивации земель и благоустройства.

 

отдел технологий

г. Екатеринбург и Уральский федеральный округ

Звони: +7-908-918-03-57

или пиши нам здесь...

карта сайта

Войти    Регистрация

Виктор Потехин

Поступила просьба разместить технологию обработки торфа электрогидравлическим эффектом.

Мы ее выполнили!

2018-04-06 19:21:11Виктор Потехин

Поступил вопрос о лазерной очистке металла. Дан ответ. В частности, указана более дешевая и эффективная технология.

2018-04-11 23:18:19Виктор Потехин

Поступил вопрос по термостабилизаторам грунтов в условиях вечной мерзлоты. Дан ответ.

2018-04-29 09:51:54Виктор Потехин

Поступил вопрос по стеклопластиковым емкостям. Дан ответ.

2018-05-04 06:47:56Виктор Потехин

Поступил вопрос по гидропонным многоярусным установкам. Дан ответ. В частности указаны более прорывные технологии в сельском хозяйстве.

2018-05-16 20:22:35Виктор Потехин

Поступил вопрос по выращиванию сапфиров касательно технологии и оборудования. Дан ответ.

2018-05-16 20:23:28Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно мотор-колеса Дуюнова и мотор-колеса Шкондина, что лучше. Дан ответ.

2018-05-16 20:30:50Виктор Потехин

Поступил вопрос об организациях, которые осуществляют очистку металла от ржавчины. Дан ответ: оставляйте свои заявки внизу в комментариях. Производители сами найдут вас и свяжутся.

2018-05-17 10:35:28Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно санации трубопровода. Дан ответ. В частности указана более инновационная технология.

2018-05-17 18:10:26Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно сотрудничества, а именно: определения направлений развития предприятия и составления планов будущего развития. В настоящее время ведутся переговоры. Будет проанализирована исходная информация, совместно выберем инновационные направления и составим планы.

2018-05-18 10:34:05Виктор Потехин

Поступил вопрос касательно электрохимических станков. Дан ответ.

2018-05-18 10:35:57Виктор Потехин

Поступил вопрос относительно пиролизных установок для сжигания ТБО. Дан ответ. В частности, разъяснено, что существуют разные пиролизные установки: для сжигания 1-4 класса опасности и остальные. Соответственно разные технологии и цены.

2018-05-18 11:06:55Виктор Потехин

К нам поступают много заявок на покупку различных товаров. Мы их не продаем и не производим. Но мы поддерживаем отношения с производителями и можем порекомендовать, посоветовать.

2018-05-18 11:08:11Виктор Потехин

Поступил вопрос по гидропонному зеленому корму. Дан ответ: мы не продаем его. Предложено оставить заявку в комментариях для того, чтобы его производители выполнили данную заявку.

2018-05-18 17:44:35Виктор Потехин

Поступает очень много вопросов по технологиям. Просьба задавать эти вопросы внизу в комментариях к записям.

2018-05-23 07:24:36

Для публикации сообщений в чате необходимо авторизоваться

sbr технология очистки сточных водинновационные технологии по очистке сточных водмембранные технологии для очистки сточных воднаилучшие доступные технологии очистки сточных водновые технологии очистки сточных водсовершенствование флотационных технологий очистки сточных водтехнологии биологической очистки сточных водсхема технологии очистки сточных вод города статьятехнологии очистки промышленных сточных вод тэс pdfтехнологии очистки сточных вод промышленных горнорудных предприятийсовременные технология биологической очистки сточных водсовременные технология очистки сточных вод от металлов mbr sbrтребования к технологии очистки сточных водфлотационные технологии очистки сточных вод

 

Похожие записи

Количество просмотров с 26 марта 2018 г.: 124

comments powered by HyperComments

xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Современные технологии очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

0

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ / Экология

Современные технологии очистки сточных вод

мясоперерабатывающих предприятий

Павел Акулов, ООО «ЭНВИРО-ХЕМИ ГмбХ»

Показатели производства и потребления мяса в России постоянно растут в течение последних лет. С ростом объемов производства увеличивается и объем сточных вод мясоперерабатывающих предприятий. В настоящее время многие производители испытывают трудности с очисткой сточных вод. Штрафы и ответственность за причинение ущерба водным объектам являются серьезными финансовыми издержками для тех, кто сбрасывает сточные воды предприятия без очистки или недостаточно очищенные. А в соответствии с принятой в 2009 году «Водной стратегией Российской Федерации до 2020 г.» платежи за сброс неочищенных стоков будут только возрастать. Поэтому развитие технологий и комплексное решение задачи очистки сточных вод на мясоперерабатывающих производствах являются важной социально-экономической задачей.

^ Особенности сточных вод мясокомбинатов

Сточная вода мясокомбината представляет собой сложную систему, состоящую из различных компонентов. Основные загрязнения -это жиры, ХПК, БПК, взвешенные вещества.

Особенностями сточных вод мясокомбинатов являются неравномерность поступления и колебания состава загрязнений и их концентраций. Эти особенности связаны со спецификой технологического процесса мясопереработки. А именно -мойка сырья, тары, оборудования. Также колебания связаны с использованием разных видов сырья, изменениями ассортимента готовой продукции, применением моющих средств. Поэтому, принимая во внимание все эти факторы, необходим комплексный подход к вопросу очистки сточных вод.

Во-первых, очистку необходимо осуществлять в несколько этапов. Механическая и физико-химическая очистка с применением напорной флотации - основные необходимые стадии. Для дополнительной очистки применяется биологическая очистка.

Во-вторых, из-за неравномерности потока по составу и объему сточных вод для обеспечения стабильной работы очистных сооружений необходима стадия усреднения. Для эффективной гомогенизации стоков объем смесителя-усреднителя реко-

УДК 637.513.1:628.3

Ключевые слова: сточные воды, очистные сооружения, сбросы, нормирование

мендуется рассчитывать на 12-часовой расход сточной воды.

Для максимально эффективного использования оборудования очистных сооружений необходимо рассчитывать производительность оборудования механической очистки на максимальный расход сточных вод, а все последующие стадии - на среднесуточный.

Данный подход и высокая степень автоматизации обеспечат стабильную круглосуточную работу очистных сооружений и максимальную степень очистки при минимальных инвестициях и эксплуатационных затратах.

Нормирование сбросов

Законодательством РФ установлены единые нормы при сбросе стоков в водоемы рыбохозяйственного назначения для всех предприятий. Однако при сбросе в сети городских канализаций нормы отличаются в зависимости от региона.

От того куда осуществляется сброс подбирается схема очистки, позволяющая достичь необходимых требований. Так в случаях сброса в канализацию бывает достаточно механической и флотационной обработки. При сбросе в водоем необходима биологическая обработка с дополнительной дезинфекцией.

Ужесточение требований сброса в канализацию - устойчивая тенденция последних 10 лет, также как и

рост тарифов на прием сточных вод. Поэтому экономия за счет применения современных технологий и оборудования - верный путь сокращения затрат.

Этапы очистки сточных вод мясоперерабатывающих предприятий

В технологии очистки сточных вод мясокомбинатов есть основные этапы, необходимые для достижения установленных параметров. Для каждой стадии применяется свое особенное оборудование. Так механическую очистку разделяют на грубую и тонкую. Для улавливания крупных включений, мусора, всевозможных остатков используют автоматические улавливающие решетки. Они устанавливаются в каналах и приямках с целью защиты насосного, контрольно-измерительного оборудования и запорной арматуры. За счет решетки происходит отделение крупных частиц от поступающих сточных вод, предотвращая засорение трубопроводов.

Для удаления мелких частиц применяются автоматические барабанные решетки, служащие для непрерывного удаления небольших твердых частиц. Особенностью данных устройств является наличие системы автоматической промывки и низкое потребление электроэнергии.

После механической очистки сточные воды поступают в смеситель-усреднитель. Усреднительная емкость

30

ё 0 МЯСЕ № 1 февраль 2013

Экология / ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

0

обеспечивает стабильность работы последующих стадий очистных сооружений, гарантируя усреднение сточных вод по расходу и концентрации. Во избежание процесса осаждения смеситель-усреднитель оборудуется электрической мешалкой. Для безопасности и контроля устанавливается уровнемер и защита от перелива. При необходимости в усреднителе осуществляется нейтрализация сточных вод и доведение уровня рН до нейтрального значения.

Основной и необходимой стадией очистки сточных вод на мясокомбинатах является физико-химическая обработка с применением напорной флотации. Наилучшие результаты очистки достигаются с помощью использования химических реагентов. Для очистки применяются коагулянты и флокулянты, которые при введении в дисперсные или кол-лойдные системы адсорбируются или химически связываются с поверхностью частиц дисперсной фазы и объединяют частицы в агломераты. Агломераты образуют хлопьевидный осадок, который впоследствии легко флотируется. Данные реагенты подаются при помощи дозирующих станций, а трубчатый флокулятор

обеспечивает достаточное перемешивание и взаимодействие реагентов со сточной водой.

Вариант совместного применения флокулянта и коагулянта - наиболее рациональное решение для очистки сточных вод, позволяющее достичь максимального качества очистки при минимальных затратах.

Процесс очистки во флотационной установке основан на способности мелких пузырьков воздуха присоединять нерастворенные в воде загрязнители, поднимая их на поверхность. Процесс образования мелких пузырьков воздуха состоит в следующем: часть потока очищенной сточной воды забирается из сливной камеры при помощи специального многофазного насоса и смешивается со сжатым воздухом. Благодаря высокому давлению в камере насыщения происходит интенсивный процесс перемешивания воздуха и сточной воды. Далее водо-воздушная смесь направляется во флотационную емкость. Происходит снижение давления, что, в свою очередь, приводит к высвобождению мелких пузырьков из растворенного в воде воздуха. Мелкие пузырьки, подхватывая частицы взвешенных веществ, жиров

и других загрязнителей, образуют флотат, поднимающийся на поверхность. Очищенная сточная вода направляется вниз, проходя через тонкослойные пластины, и далее, пройдя через перелив, попадает в емкость чистой воды.

Таким образом, флотационным способом, который является наиболее эффективным из применяемых ныне, очищаются сильнозагрязнен-ные сточные воды предприятий мясной промышленности.

В последние годы контроль нормативов очистки сточных вод предприятий мясной промышленности постоянно ужесточается. Перед производителями очень остро встает вопрос очистки стоков перед их сбросом. Очистные сооружения немецкой компании ЭНВИРО-ХЕМИ являются надежным решением вопроса очистки сточных вод на предприятиях мясной промышленности и позволяют достигать необходимые требования ПДК

Контакты:

Павел Акулов

+7(343)278-2780

http://www.enviro-chemie.ru

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М.Горбатова Россельхозакадемии

Более 80 лет ВНИИМП им В.М.Горбатова является ведущей научной организацией мясной отрасли в области разработки фундаментальных и прикладных проблем биологии, химии мяса, техники и технологии производства мяса и мясопродуктов, переработки побочного сырья.

Институт предлагает следующие услуги:

• всестороннее технологическое и консультативное сопровождение предприятий мясоперерабатывающей отрасли;

• независимая экспертиза и арбитражный контроль всех видов пищевой продукции, добавок, материалов и ингредиентов;

• разработка и внедрение в производство уникальных продуктов питания и технологических режимов в соответствии с требованиями заказчика;

• проведение работ по отбору и тестированию сенсорной чувствительности сотрудников предприятия и формированию группы дегустаторов для органолептической оценки мясной продукции;

• выполнение проектных работ по строительству новых и реконструкции действующих мясоперерабатывающих предприятий, предприятий по первичной переработке скота, предприятий по выпуску мясных и мясорастительных консервов, производственных лабораторий на предприятиях, заводов по утилизации биологических отходов;

• независимая экспертная оценка проектов предприятий пищевой отрасли;

• подготовка к введению и сертификация предприятий на соответствие системе обеспечения безопасности и управления качеством в системе добровольной сертификации ХАССП-МЯСО, GMP, ГОСТ Р 51705.1, ГОСТ Р ИСО 9001, ГОСТ Р ИСО 22000, IFS;

Институт также занимается обучением и повышением квалификации специалистов и руководителей мясоперерабатывающих предприятий, как на собственной научно-технической базе, так и на базе компании заказчика.

Всю необходимую информацию Вы можете найти на нашем сайте www.vniimp.ru. Ответы на все вопросы Вы можете получить на форуме www.vniimp.ru/forum.

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт мясной Адрес: 109316, Москва, ул. Талалихина, 26;

промышленности им. В.М.ГАрбатова Россельхозакадемии Тел.: +7(495)676-9511; Факс: +7(495)676-9551; e-mail: [email protected], [email protected]

cyberleninka.ru

Современные технологии очистки сточных вод на примере сорбционных материалов из отходов производства

Современные технологии очистки сточных вод на примере сорбционных материалов из отходов производства

Реферат

Современные технологии очистки сточных вод на примере сорбционных материалов из отходов производства

Введение

Масштабы антропогенного воздействия на гидроресурсы достигли катастрофических размеров. Многие предприятия РФ работают на грани возникновения катастрофы из-за износа оборудования, несовременных методов очистки и экономии средств на природоохранные мероприятия. В результате чего необходим поиск экономичных и эффективных технологических решений очистки сточных вод. Одним из таких методов является сорбционная очистка воды с использованием дешевых сорбционных материалов.

Очистка сточных вод, сорбционными методами, может достигать 100% и зависит от химической и физической природы адсорбента, от состава сточных вод [1].Адсорбционные методы широко применяют для доочистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика, и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными. Преимуществом сорбционного метода перед другими является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ, регенерация сорбента. Эффективность очистки достигает 80-95%.

1. Состояние сточных вод Байкальского региона

Ангара - одна из основных транспортных и рыбохозяйственных рек России, берет свое начало в оз. Байкал и через почти 2000 км впадает в Енисей. Площадь бассейна Ангары вместе с оз. Байкал - более 1000 км2. Уникальность Ангары во многом определяется зарегулированностью ее стока Байкалом и созданными на реке крупными водохранилищами, что обеспечивает достаточно высокую равномерность стока реки в течение всего года. Ангару можно разделить на три основных участка: І участок - от стока до г. Усолье-Сибирское; ІІ участок - до плотины Усть-Илимской ГЭС и Усть-Илимского водохранилища; ІІІ участок - ниже плотины Усть-Илимской ГЭС, где река протекает, в основном, по территории Красноярского края [1].

На первом участке сосредоточены крупнейшие города Иркутской области (г.г. Иркутск, Ангарск, Усолье-Сибирское, Шелехов, Свирск, Черемхово). На территории Ангарской промышленной зоны, сосредоточены предприятия цветной металлургии, нефтехимической и химической, машиностроения, теплоэнергетики, производства строительных материалов и др.

Водоснабжение в бассейне р. Ангары является вторым по значению компонентом водохозяйственного комплекса. Водозабор из природных источников составляет 1,4 км3/год - более 2% российской величины. Основные водопотребители: промышленность - 75%, городское хозяйство-22%, сельское хозяйство - 2%. Сброс сточных вод в целом по бассейну достигает 1,1 км3/год, из которых 85% приходится на загрязненные стоки, сбрасываемые без очистки или недостаточно очищенными.

Концентрация промышленности привела к обострению многих экологических и социально-экономических проблем бассейна реки Ангара. Основные проблемы связаны с ухудшением качества природных, поверхностных речных вод вследствие сбросов нормативно очищенных стоков, объем которых в среднем за последние три года составляет 0,6 км3/год, в том числе загрязненных неочищенных и недостаточно очищенных - 0,54 км3/год.

Среди приоритетных загрязнителей водных объектов можно выделить: фенолы, нефтепродукты, органические, азотосодержащие и взвешенные вещества. Особая роль принадлежит тяжелым металлам, основными поставщиками которых являются предприятия «Усольехимпром» (г. Усолье-Сибирское) [2], локомотивные и вагонные депо Восточно-Сибирской железной дороги.

Физический и моральный износ технологического оборудования основных производств и очистных сооружений привели к росту сброса тяжелых металлов. В приоритетный список по загрязнению поверхностных вод включено около 20 створов водных объектов, которые по индексу загрязнения воды отнесены к «грязным» и «очень грязным» и требуют незамедлительного проведения природоохранных мероприятий.

Братское водохранилище подвержено еще более интенсивному техногенному воздействию. Водохранилище характеризуется сложными гидродинамическими условиями, сильно загрязненным составом воды и донных отложений. Концентрация биогенных элементов в воде почти на порядок превышает их содержание в воде Иркутского водохранилища. За последние 5 лет наблюдается существенное загрязнение воды Братского водохранилища тяжелыми металлами - медью, цинком, свинцом и таким особенно опасным элементом как ртуть. В планктоне содержание свинца более чем в 10 раз, ртути в 5 раз, меди в 3 раза превышает кларк металлов в биомассе пресноводной биосфере. В донных отложениях Братского водохранилища происходит угрожающее накопление тяжелых металлов [1].

Большой объем загрязнений вносится в водную среду бассейна р. Ангары с атмосферными осадками, поверхностным стоком с территории городов и промышленных площадок основных отраслевых комплексов, тающим снежным покровом, который по данным геохимическим исследованиям загрязнен тяжелыми металлами - цинком, медью, свинцом, ртутью. По результатам мониторинга снегового покрова установлено, что индустриальные центры Приангарья, сосредоточенные в Ангарской промышленной зоне, являются мощными источниками тяжелых металлов. Вблизи этих центров наблюдаются ареолы глубокого преобразования окружающей среды с аномально высокими уровнями накопления таких тяжелых металлов как Zn, Pb, Cu, Hg, Cd и т.д. В промышленных зонах городов Иркутской области преобладают соединения углерода, карбонатов, карбидов и сульфидов металлов и сажа.

При огромных масштабах по использованию материала для топлива существующая ситуация по накоплению токсичных отходов, а также низкая доля малоотходных технологий в промышленности крайне не допустима. Технологические процессы получения тяжелых цветных металлов, как правило, водоемки и, соответственно, сопровождаются ощутимыми выбросами в окружающую среду [3].

Атмосферные выпадения на поверхность водохранилищ Ангарского каскада транспортируют тяжелые металлы техногенного происхождения в экосистемы водоемов и приводят к существенному изменению их содержанию в воде водохранилищ и в химическом составе планктона.

Таким образом, основной водохозяйственной особенностью р. Ангары является чрезвычайно высокая степень антропогенной нагрузки.

. Влияние тяжелых металлов на окружающую среду и человека

В своей работе «Химическое строение биосферы Земли и ее окружение» академик В.И. Вернадский писал: «… Ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все эти организмы неразрывно и непрерывно связаны - прежде всего, питанием и дыханием - с окружающей их материально-энергетической средой. Вне ее природных условий они существовать не могут». Вода, воздух и почва имеют свойство поглощать и очищать ядовитые выбросы. Однако, у всего есть предел.

Некоторые металлы необходимы для нормальной жизнедеятельности всех организмов. Потребность в таких металлах как: калий, натрий, кальций, магний высока, другие же необходимы в малых количествах это - железо, медь, цинк, марганец, селен и т.д. Еще одной особенностью живых организмов является то, что макроэлементы вымываются, а микроэлементы обладают кумулятивными свойствами.

Избыток тяжелых металлов, сосредотачиваясь в мягких тканях (в основном в печени и почках), нарушает их нормальную деятельность; костная ткань, накопившая тяжелые металлы, является источником отравления организма. Вследствие чего происходят необратимые изменения структуры всего организма и изменяется хромосомный набор. После того как организму не требуется такое количество металла он транспортируется через клеточные мембраны. Дальнейшие процессы идут по различным направлениям, приводящим к накоплению токсиканта в органах и тканях, а в дальнейшем к аллергии и мутации [4].

Такие тяжелые металлы, как свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец, ртуть являются одними из наиболее опасных для растительного и животного мира.

Рассмотрим металлы, которые в природных водах содержатся в больших и очень больших количествах. Свинец - кумулятивный яд. При интоксикации свинцом наблюдается воздействие на нервную и кроветворную системы, особенно чувствительны к свинцовым отравлениям дети. Соединения свинца поступают в организм человека через кожу и слизистые оболочки, через дыхательные пути и пищеварительный тракт. Легко всасывается в желудочно-кишечном тракте, хорошо растворяется в клетках тканей, а затем током крови разносится во все органы и ткани, и депонируется в костях. При интоксикации свинцом развивается поражение мозга (энцефалопатия), нарушается дыхательная функция крови в следствие разрушения эритроцитов, нарушение функции пищеварительного тракта в результате атрофии слизистой оболочки тонкого кишечника. За счет вытеснения свинцом цинка и меди происходит угнетение целого ряда ферментов. Содержание свинца в крови не приходит к норме даже спустя три года после нормализации его уровня в атмосфере региона. В организме человека в среднем содержится ~ 120 мг свинца. Наибольшая концентрация свинца в поверхностном слое океанических вод до 0,007 мг/м3 .

Самым распространенным элементом в сточной воде является железо. В природных водах содержание Fe колеблется в больших пределах от 0.01 до 26,0 мг/л. В результате того, что в природных объектах содержится большое количество солей железа, сброс стоков с превышением ПДК тем более недопустим. Превышение содержания железа в первую очередь приводит к деградации печеночных тканей, в результате чего прекращается процесс очистки от токсинов крови и нарушается процесс кроветворения. Большое содержание железа в крови приводит к резкому увеличению содержания красных кровяных телец - эритроцитов, что в свою очередь приводит к повышению гемоглобина крови и к ухудшению состояния всего организма [5].

Ртуть попадает в организм человека при дыхании, с пищей и через кожу. Особенно токсичны органические соединения ртути: метилртуть и моноэтилртуть. В организме человека ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками, частично откладывается в печени, почках, селезенке, ткани мозга. Соединения ртути легко проникают в плод через плаценту и в материнское молоко: поэтому они особенно опасны для грудных детей. Из организма ртуть выделяется через почки, кишечник, потовые железы. Суточная предельно допустимая доза ртути (для взрослого человека) - 0,05 мг, из которых метилртути не должно быть более 0,03 мг [6].

К одним из высокотоксичных металлов, обладающих широким спектром действия, относится медь. Соединения Cu очень токсичны. Они обладают мутагенными свойствами. Негативное воздействии меди на печень и почки проявляется в значительном снижении очищающей способности этих органов, что приводит к развитию хронических заболеваний, а в последствии к летальному исходу. При интоксикации соединениями меди поражаются легкие. Развивается гипертония. Возможны развития аллергии и расстройства нервной системы. Хроническая интоксикация медью приводит к функциональным расстройствам нервной системы, в результате чего появляется вялость, раздражительность, высокая утомляемость организма.

Цинк может представлять мутагенную и онкогенную опасность. Избыточное поступление Zn в организм сопровождается нарушением усвоения фосфора, падением содержания кальция, а это вызывает хрупкость костной ткани и ухудшение деятельности сердечной мышцы, приводящей к развитию аритмии и других серьезных заболеваний. Высокое содержание цинка в организме приводит к нарушению структуры хромосомного набора, а это в дальнейшем сказывается в мутации последующих поколений. Цинк обладает кумулятивным токсическим эффектом даже при весьма незначительных концентрациях, поражая жизненно - важные органы и вызывая в них органические изменения, которые ведут к образованию злокачественных опухолей.

Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну.

Из выше сказанного очевидным становится необходимость развития научных и практических работ, направленных на решение проблемы загрязнения водных объектов тяжелыми металлами, создание малоотходных и безотходных производств.

. Очистка сточных вод на основе отходов

За годы работы энергосистемы на золоотвалах ТЭЦ по данным ОАО «Иркутскэнерго» [111] накоплено более 76 млн. тонн золошлаков. Суммарный годовой выход ЗШО около 1,7 млн. тонн. Территориально золоотвалы располагаются в рамках муниципальных образований: Иркутск, Ангарск, Братск, Усолье-Сибирское, Саянск, Зима, Шелехов, Усть-Илимск.

Ново-Иркутской ТЭЦ предназначена для централизованного теплоснабжения г. Иркутска и покрытия электрических нагрузок энергосистемы АО ЭиЭ «Иркутскэнерго». Система способна вырабатывать 75 млрд. кВт*часов электроэнергии в год.

Основной технологический процесс происходит в главном корпусе, где установлены энергетические котлы (котлоагрегаты), в которых сжигается уголь для производства электрической энергии и тепла.

В котлоагрегатах сжигается в основном бурый уголь Азейского месторождения. Доля Ирша - Бородинского угля в структуре сжигаемых топлив находится в пределах от 11,5 до 37 %. Резервным (растопочным) топливом является мазут М-100. Характеристика и расход топлива, используемого на Ново-Иркутской ТЭЦ представлена в таблице 1.

Таблица 1.Характеристика и расход топлива, используемого на Ново-Иркутской ТЭЦ

Вид топливаХарактеристика топливаУсредненное значение за год, %Расход топлива, тонн в годСмесь Азейского и Ирша - Бородинского углейЗольность Серность Влажность12,8 0,34 26,51888793

Содержание микроэлементов в золошлаковых отходах Азейского и Ирша-Бородинского угля изложен в таблицах 2, 3. [111].

Таблица 2.Содержание микроэлементов в золошлаковых отходах

Наименование показателяСодержание, ppmНаименование показателяСодержание, ppmАзейский угольИрша-Бородинский угольАзейский угольИрша-Бородинский угольV321,065,0Hg0,060,07Mn1200,002430,00Pb82,0027,00Cu388,0041,00Sr768,002160,00Аs18,00<4Cr167,0061,00Ni203,0043,00Zn201,0077,00

Таблица 3.Состав золы и золошлаковых отходов

Наименование показателяЭлементный состав, масс.%SiO2TiO2Al2O3Fe2O3СаОMgOK2ONa2OSO3Зола-унос Азейского угля44,81,221,111,39,83,21,70,27,0ЗШО Азейского угля63,10,617,88,45,51,71,10,51,2Зола-унос Ирша-Бородинского угля39,80,612,612,226,57,20,50,50,1ЗШО Ирша-Бородинского угля48,70,613,39,919,34,60,50,21,8

На основании анализа таблиц можно сделать вывод, что в основном отходы от использования Азейского угля содержат такие микроэлементы, как V, Mn, Cu, Ni, Sr, Cr и Zn. Состав золы-уноса и шлака представлен, в основном, соединениями SiO2, Al2O3 и FeO3. Ирша-Бородинский уголь в составе имеет небольшое отличие от Азейского, поэтому отходы от его сжигания представлены следующим составом:

·по микроэлементам это, в основном, Mn и Sr;

·состав золы и золошлаковых отходов представлен соединениями SiO2 и СаО.

Складирование очаговых остатков производится в золошлакоотвал, расположенный в 2,5 км от площадки ТЭЦ. Золошлакоотвал овражного типа, фильтруемый, находится в эксплуатации с 1976 года. За время эксплуатации в золошлакоотвале накоплено 4,43 млн.м3 золошлакоотходов. Выход очаговых остатков за год составил 250,5 тыс.т.

Для получения твердого сорбента, имеющего достаточно однородный гранулометрический состав, использованы отходы производства многотонажного продукта - эпихлоргидрина, который является основным мономером при получении эпоксидных смол.

Утилизация хлорорганических отходов в настоящее время является сложной экологической задачей [7]. Это связано не только с огромным количеством накопившихся отходов, но и с активностью хлора, который способен связываться с другими элементами и образовывать сложные химические соединения. Эти соединения могут обладать кумулятивными, канцерогенными, мутагенными и другими свойствами по отношению к человеку. Но не нужно забывать и о влиянии этих соединений на окружающую среду в целом, которые разрушают экосистемы путем снижения генофонда, нарушения природного равновесия, деградации флоры и фауны.

В данной работе [8] дополнительно решается глобальная проблема: утилизация многотонажных хлорорганических и золошлаковых отходов.

В зависимости от места отбора образующиеся отходы обогащены 1,2-дихлорпропаном, трихлорпропанол, дихлорпропанолами и эпихлоргидрином. Состав отходов варьируется нормами технологического режима и стабильностью работы установки.

Эпихлоргидрин (ЭХГ) - важнейший мономер для производства эпоксидных смол, а также многих продуктов органического синтеза [2]. В промышленности его получают из пропилена в три химические стадии: хлорирование, хлоргидрирование хлористого аллила и щелочное дегидрохлорирование с замыканием эпоксидного кольца

Каждая из этих стадий сопровождается побочными реакциями, которые приводят к образованию до 0,5 т побочных хлорорганических продуктов на 1 т целевого эпихлоргидрина.

Серосодержащий сорбент (ССС) - это гранулированный сорбент, полученный поликонденсацией хлорорганических отходов производства эпихлоргидрина с полисульфидом натрия на поверхности золошлаковых частиц ТЭЦ в системе водный гидразин-щелочь. Атомы серы, входящие в состав органических молекул (сульфидов, ди - и полисульфидов, ксантогенатов и других соединений) способны к комплексообразованию с солями переходных металлов [9].

Серосодержащие сорбенты получали с использованием фракции хлорорганических отходов, обогащенной ТХП и имеющей следующий компонентный состав (масс %): ТХП - 76,6, дихлорпропанолов - 17,4, 1,2 - дихлорпропана - 2,0, дихлорпропенов - 2,1, остальных продуктов - 1,9.

Полисульфид натрия получали из элементной серы и едкого натра в водном растворе в присутствии, в качестве восстановителя, гидразингидрата [10].

Добавление хлорорганических компонентов (отходы производства эпихлоргидрина) приводит к образованию полимерных молекул, которые обволакивают частичку золы с образованием однородных гранул (рис. 1, 2).

При увеличении массы добавляемого зольного материала получаются более мелкие гранулы. При значительном увеличении содержания золы (10 г золы на 10 г NaOH) часть золы оказывается незадействованной и в неизменном виде присутствует в виде примеси к гранулам адсорбента. Снижение количества золы до 1 г на 10 г NaOH приводит к получению гранул неоднородных по величине. По-видимому, в этом случае помимо поликонденсации на поверхности частичек золы происходит образование полимера без включения золы.

Заключение

сточный вода очистка

По результатам мониторинга установлено, что индустриальные центры Приангарья являются мощным источником загрязнения тяжелыми металлами. При эксплуатации территории золошлакоотвала Ново-Иркутской ТЭЦ в достаточной мере не предусмотрены мероприятия, позволяющие не допустить загрязнения атмосферного воздуха, грунтовых, поверхностных вод, почвы выше установленных нормативов.

Анализ литературы показал, что сорбционный метод и сорбционная технология представляет большой интерес с точки зрения внедрения в технологические схемы очистки сточных вод от примесей. В результате, четко прослеживается необходимость выявления более дешевых и доступных сорбционных материалов.

За годы работы энергосистемы на золоотвалах ТЭЦ по данным ОАО «Иркутскэнерго» накоплено более 76 млн. тонн золошлаков, годовой выход ЗШО около 1,7 млн. тонн. Уголь представлен, в основном, из Ирша-Бородинского и Азейского разрезов.

Список использованных источников

1.Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2000 году.: Иркутск, 2001 - 383 с.

2.Анализ хлорорганических производств ОАО «Усольехимпром»: Сборник научных трудов Ангарской гос. тех. академии. Я.Н. Силинская, В.П. Томин, [и др.]. - Ангарск.: АГТА, 2000 - С. 89-93.

3.Защита биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования технологических процессов / А.И. Родионов, Ю.П. Кузнецов [и др.]. - М.: КолосС, 2007. - 392 с.

4.Экология человека. Основные проблемы: Сб. науч. тр. / М.: Изд-во Наука, 1988 - 224 с.

5.Голицын А.Н. Основы промышленной экологии. М.: Академия, 2004 - 239 с.

.Грушко Я.М. Ядовитые металлы и их неорганические соединения в промышленных сточных водах. - М.: Медицина, 1972 - 122 с.

7.Запорожских Т.А. Основные характеристики шлака и золоуносов Ново-Иркутской ТЭС, предъявляемые к сорбционным материалам / Т.А. Запорожских, Я.К. Третьякова // Химия и химическая технология. - 2006, С. 99-102.

8.Анализ возможности использования золошлаковых материалов в качестве сорбента / Т.А. Запорожских, Я.К. Третьякова // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте. - 2005 - С. 425-427.

9.Фролов В.Ф. Лекции по курсу Процессы и аппараты химической технологии / В.Ф. Фролов. - С-Пб.: Химиздат, 2003. - 608 с.

diplomba.ru

---

• 
  Аквааэробика ожерелье
• 
  Жидкость в систему отопления дома
• 
  Очистка от ила дренажного колодца
• 
  Соединение пластиковой трубы с чугунной
• 
  Акрил наливной пластол
• 
  Калибр скважинный насос
• 
  Процесс аэробный
• 
  Гидроизоляция труб водоснабжения
• 
  Гидромассаж в бассейне
• 
  Как правильно подключить насос на отопление
• 
  Санитарный измельчитель