CC BY
17
ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТОКСИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Каримова З.У.1, Нурмуродов Т.И.2, Хусенов К.Ш.3
1Каримова Зарифа Умаровна - стажёр-исследователь; 2Нурмуродов Тулкин Исомуродович - доктор технических наук, проректор по научной работе и инновациям;
3Хусенов Кахрамон Шойимович - доцент, кафедра химической технологии, Навоийский государственный горно-технологический университет, г. Навои, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье рассматриваются эффективные методы глубокой очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от токсичных соединений. В частности, кратко описаны способ извлечения сорбента из скорлупы грецкого ореха и способы очистки сточных вод с его использованием. Ключевые слова: сточные воды, поверхностно-активные вещества, сельскохозяйственные отходы, фруктовые косточки и скорлупы орехов, территориальные ресурсы.
EFFECTIVE METHODS OF DEEP PURIFICATION OF DOMESTIC AND INDUSTRIAL
WASTEWATER FROM TOXIC COMPOUNDS Karimova Z.U.1, Nurmurodov T.I.2, Khusenov K.Sh.3
1Karimova Zarifa Umarovna - Trainee researcher;
2Nurmurodov Tulkin Isomurodovich - Doctor of Technical Sciences, Vice-rector for Research and Innovation;
3Khusenov Kakhramon Shoyimovich - Associate Professor, DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY, NAVOI STATE MINING AND TECHNOLOGY UNIVERSITY, NAVOI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this article discusses effective methods for deep purification of household and industrial wastewater from toxic compounds. In particular, a method for extracting a sorbent from a walnut shell and methods for treating wastewater using it are briefly described.
Keywords: sewage, surfactants, agricultural waste, fruit pits and nut shells,territorial resources.
Природная вода - это вода, которая качественно и количественно формируется под влиянием естественных процессов при отсутствии антропогенного воздействия. Однако вследствие хозяйственной деятельности людей природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества, под которым понимается совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей. Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими и радиоактивными примесями. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных как неорганических примесей (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органических (нефть, нефтепродукты, смазочно-охлаждающие жидкости - СОЖ, поверхностно-активные вещества - ПАВ, пестициды, органические растворители). И, наконец, биологическое загрязнение заключается в изменении свойств водной среды в результате увеличения количества не свойственных ей видов микроорганизмов, растений и животных, привнесенных извне.
Значительный ущерб водному бассейну в загрязнении его нефтепродуктами (НП), СОЖ и моющими средствами наносит также автотранспортный комплекс (АТК). Основным источником загрязнения водного бассейна являются сточные воды моечных установок, автотранспортных предприятий, станций технического обслуживания автомобилей, автостоянок, автозаправочных комплексов, которые, как правило, очистными сооружениями не оснащены.
Большую долю в общий объем загрязнения водного бассейна СОЖ, ПАВ и нефтепродуктами вносят сточные воды промышленности, энергетического комплекса и предприятий жилищно-коммунального хозяйства.
Адсорбцию широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биологической очистки, значительно реже - для очистки от ионов тяжелых металлов. Использование адсорбции для удаления гетерогенных примесей экономически не оправдано и не практикуется. Блок адсорбционной очистки, как правило, включают в схему на заключительной стадии обезвреживания воды, когда из неё отстаиванием, фильтрацией, коагуляцией уже удалена основная масса взвешенных частиц, эмульгированных смол и масел и вода освобождена от крупных мицелл коллоидных систем.
Адсорбционная очистка эффективна во всем диапазоне концентраций примесей в воде, однако более всего её преимущества сказываются на фоне других методов очистки при низких концентрациях загрязнений. Основные области применения адсорбционных процессов в очистке воды - подготовка питьевой воды и доочистка сточных вод.
Таким образом, сохранение гидросферы при непрерывном увеличении водопотребления и загрязнения водоемов промышленными и бытовыми отходами является одной из основных экологических проблем современности. В этих целях в настоящее время разрабатываются и внедряются безводные и маловодные технологические процессы; совершенствуются действующие предприятия с целью комплексного использования всех компонентов сырья и обеспечения соблюдения предельно допустимой концентрации (ПДК) и предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ в отходящих потоках; внедряются аппараты воздушного охлаждения; используются локальные методы эффективной очистки и доочистки сточных вод с утилизацией воды и всех уловленных веществ; внедряются оборотные и замкнутые системы водоснабжения предприятий. Последнее направление является наиболее перспективным и практически разрабатывается во всех отраслях промышленности. Использование сточных вод в таких системах связано с необходимостью создания эффективных локальных методов, аппаратов и оборудования для глубокой очистки и доочистки промышленных стоков.
С нашей точки зрения наибольший интерес среди перечисленных методов очистки сточных вод, используемых для извлечения НП, СОЖ и моющих средств, представляют так называемые рекуперационные процессы, позволяющие достигать высоких степеней обеззараживания органических соединений с одновременным получением ценной продукции. К ним относятся экстракционные, ректификационные, адсорбционные процессы, а также мембранные методы. Среди последних наиболее глубокую и экономически приемлемую очистку стоков от перечисленных соединений обеспечивают адсорбционные методы, особенно рациональные при необходимости обработки многокомпонентных по органическим загрязнениям сточных вод.
Однако широкому внедрению адсорбционных методов для процессов экологической безопасности препятствует высокая стоимость адсорбентов - активных углей и цеолитов.
Тем не менее, как свидетельствуют библиографические данные, применение углеродных адсорбентов для глубокой очистки бытовых и промышленных сточных вод от токсичных органических примесей весьма перспективно для нефтеперерабатывающих, целлюлозно-бумажных и текстильных предприятий, а также заводов органического синтеза.
Весьма перспективным сырьем для производства углеродных адсорбентов являются сельскохозяйственные отходы и, прежде всего, фруктовые косточки и скорлупа орехов, т.е. того сырья, которое весьма доступно. Практически все эти материалы имеют относительно высокое содержание углерода, низкую зольность и характеризуются высоким выходом летучих соединений.
Среди методов водоочистки от органических примесей обращает на себя внимание адсорбция, позволяющая доводить степень очистки загрязненных вод при необходимости практически до 100 %. Широкое внедрение этого метода лимитируется экономическими соображениями - высокой стоимостью самих адсорбентов, как правило, получаемых для этих целей из углеродсодержащего сырья.
Другая экологическая проблема, стоящая перед современным обществом состоит в резком загрязнении биосферы твердыми отходами, и в частности сельскохозяйственными отходами в виде скорлуп орехов и фруктовых косточек. Последние могут служить с успехом в качестве исходного сырья для получения активных углей, столь необходимых для синтеза активных углей, используемых в процессах водоочистки.
Таким образом, учитывая объемы сточных вод от автопромышленного комплекса, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости, производственные стоки и необходимость создания замкнутого водооборота, с одной стороны, и количество сельскохозяйственным отходов в виде косточек фруктов и скорлуп орехов в Республике, с другой, создания систем водоочистки с применением углеродных адсорбентов, синтезированных из данного сырья.
Свойства и состав сырья для получения адсорбентов
Анализ библиографических данных позволил сделать заключение о том, что одним из перспективных видов углеродсодержащего сырья для синтеза активных углей являются различные сельскохозяйственные отходы растительного происхождения, а именно скорлупы орехов и фруктовые косточки. В связи с этим в качестве исходных материалов для синтеза углеродных адсорбентов была использованы чрезвычайно распространенный отход сельскохозяйственной продукции Узбекистана скорлупа грецкого ореха (СГО).
Элементный состав и физико-химические свойства СГО по литературным данным представлены в табл. 1.
Таблица 1. Физико-химические свойства растительного углеродсодержащего сырья
Влага, % Зола, % Летучие, % Плотность г/см3 Удельная поверхность, м2/г Элементный состав, %
С Н 8 N о
7,2 0,3 76,1 1,42 15,6 56 ,4 6, 5 0 ,2 0 ,3 36 ,6
Анализируя экспериментальные данные, можно заключать, что содержание углерода в скорлупах довольно высокое и достигает 54-57 %. Минеральная часть этого вида сырья представлена соединениями серы и азота. Однако их суммарная концентрация низка и не превышает 0,5 %.
Все материалы характеризуются значительным выходом летучих (~76 %). Содержание золы низко и не превышает 0,5 %. Плотность варьируется в диапазоне 1,39-1,42 г/см3. Содержание влаги в материалах находится в пределах ~ 6-7 %.
Химический состав сырья представлен в табл. 2. Анализируя данные таблицы, очевидно, что основными составляющими скорлупы орехов являются лигнин, целлюлоза и гемицеллюлозы, концентрация которых изменяется в довольно узких пределах. Кроме того, материалы включают в себя также некоторые количества жирных веществ и протеинов.
Таблица 2. Химический состав скорлупы грецкого ореха
№ Вещество Формула Концентрация, % масс.
1 Целлюлоза (СбНю05)п 50,3
2 Лигнин (C10H12O3)n 29,5
3 Гемицеллюлоза (пентозаны и гексозаны) (С5Н804)п 18,7
Таким образом, основываясь на физико-химических свойствах исходного углеродсодержащего растительного сырья, можно ожидать получения на его основе достаточно прочных углеродных адсорбентов с развитой пористостью, которые могли бы быть использованы в процессах как очистки и разделения газов, так и жидких сред.
Список литературы /References
1. КинлеХ., Бадэр Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984. 216 с.
2. Савельева Л.В., Умникова В.И. и др. О влиянии параметров процесса карбонизации и активации на формирование адсорбционных и молекулярно-ситовых свойств адсорбентов на основе слабоспекающегося угля. Химия твердого топлива, 1977. № 5. С. 17-22.
3. Багреев А.А.., БрошникА.А. и др. Активный уголь на основе скорлупы грецких орехов. Журнал прикладной химии, 1999. Т. 72. № 6. С. 942-946.
4. Автомобильный справочник. Перевод с англ. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. 896 с.
