CC BY
85
УДК 628.34
И. Г. Шайхиев, Г. А. Минлигулова
ИССЛЕДОВАНИЕ ОЧИСТКИ КИСЛЫХ МОДЕЛЬНЫХ СТОКОВ, СОДЕРЖАЩИХ ИОНЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, СТОЧНЫМИ ВОДАМИ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Ключевые слова: ионы тяжелых металлов, кислые сточные воды, очистка, стоки нефтехимических
производств.
Исследовано удаление ионов меди и никеля из кислых модельных сточных вод щелочными серосодержащими стоками нефтехимических производств. Найдено, что ионы никеля эффективнее удаляются при обработке стока сточными водами ОАО «Казаньоргсинтез», а ионы меди - сточными водами ОАО «Нижнекамскнефтехим».
Key words: heavy metals, acidic waste water purification, wastewater petrochemical industries.
The removal of copper ions and nickel from acidic waste water model sulfur-containing alkaline wastewater petrochemical industries was investigated. It was found that nickel ions are effectively removed in the processing of wastewater flow "Kazanorgsintez", and copper ions - sewage OJSC "Nizhnekamskneftekhim".
Тяжелые металлы относятся к одной из наиболее опасных групп веществ, загрязняющих биосферу. Наибольший ущерб они наносят, пожалуй, гидросфере, а максимальный сброс в водоемы - до 80 % обеспечивают гальваностоки. Со стоками ежегодно в окружающую среду сбрасывается до 1 куб. км. токсичных гальванических стоков, содержащих 50 тыс. т тяжелых металлов. При этом 25-30 % этих стоков попадает в реки, озера и другие водные объекты.
Кроме эффективных, но дорогостоящих физико-химических методов очистки сточных вод от ИТМ, в настоящее время применяются и менее ресурсо- и энергоемкие методы, использующие в качестве реагентов отходы других производств. Ввиду дешевизны подобных реагентов, данное направление видится в наше время весьма перспективным.
В этой связи поиск малозатратных способов повышения эффективности очистки в рамках существующих технологических схем представляется весьма актуальным. Весьма интересным видится использование для очистки стоков какого-либо производства сточных вод других производств. В этом случае процессы очистки сточных вод различными химическими и физико-химическими способами заменяются простым смешением двух стоков, естественно, в определенных пропорциях.
В продолжение ранее проведенных исследований [1-6] по удалению ионов тяжелых металлов, в частности, ионов Ni2+ и Cu2+, проведены работы по изучению очистки из модельных растворов в кислых средах сточными водами нефтехимических производств. Данное обстоятельство обусловлено тем, что в реальных условиях гальваностоки в большинстве своем имеют значения рН < 3 и первоначальной стадией их очистки является нейтрализация щелочными реагентами, приводящая к выделению в осадок малорастворимых гидроксидов соответствующих металлов. В этой связи модельные воды, содержащие ионы никеля (НСС) и меди (МСС) в концентрации 100 мг/л, подкислялись раствором серной кислоты до значения рН = 1,5. В качестве нейтрализующей жидкости применялись щелочные серосодержащие сточные воды, образующиеся на различных производствах ОАО «Казаньоргсинтез» (ЩСВОС), ОАО «Казанский завод интетического каучука» (ЩСВСК) и ОАО « Нижнекамскнефтехим» (ЩСВНХ) с показателями, приведенными в таблице 1.
Сущность эксперимента заключалась в следующем: в мерные цилиндры наливалось по 100 мл модельных кислых металлосодержащих стоков. Затем в каждый цилиндр приливались
щелочные сточные воды (ЩСВ) названных производств, в соотношении: модельный сток : ЩСВ = 100 - 0,25-10.
Таблица 1 - Физико-химические показатели щелочных сточных вод ОАО
Казаньоргсинтез», ОАО «Казанский завод синтетического каучука», ОАО
«Нижнекамскнефтехим»
Показатель Наименования щелочных сточных вод
ЩСВОС ЩСВСК ЩСВНХ
pH 12,4 12,51 11,95
ХПК, мг О2/л 7 720 16 050 7 883
Светопропускание (Т) % 0,01 0,01 82
Оптическая плотность (Б) ю ю 0,14
Цвет Серо-зеленый Темно-бурый Желтый
После смешения модельных стоков и щелочных сточных вод во всех цилиндрах наблюдалось образование осадка, который удалялся известными способами, сушился и взвешивался, фильтрат подвергался анализам: измерялись значения рН, ХПК,
светопропускание (Т), содержание сульфид-ионов и остаточная концентрация ИТМ.
Отмечено, что образующийся осадок имеет сложную цветовую гамму с присутствием черных и зеленых включений, обусловленных совместным осаждением сульфидов и гидроксидов никеля и меди.
Зависимости изменения остаточных количеств ионов никеля и меди в зависимости от дозировок щелочных стоков нефтехимических производств приведены на рисунке 1 а и 1 б. Как
следует из приведенных графиков с увеличением количества приливаемых ЩСВ содержание исследуемых ионов в фильтрате понижается, что, впрочем, вполне закономерно.
Однако следует отметить, что наряду со снижением остаточной концентрации ионов металлов, остальные показатели имеют тенденцию к увеличению показателей с повышением дозировок добавляемых щелочных стоков, что демонстрируется данными, приведенными в таблице 2 и на рисунках 2а и 2б, отображающих графики изменения содержания сульфид-ионов.
Как следует из данных, приведенных в таблице 2, значения рН фильтратов повышаются, что связано с нейтрализацией серной кислоты в составе модельных стоков щелочными реагентами, входящими в состав ЩСВ.
Изменение значений ХПК смесевых стоков показывает, что исследуемый параметр также повышается с увеличением дозировки щелочных сточных вод, но, тем не менее ниже таковых при смешении стоков в нейтральной среде [1]. Последнее обстоятельство объясняется окислением части органических веществ, содержащихся в ЩСВ, серной кислотой, содержащейся в подкисленном модельном стоке.
Рис. 2 -Кривые изменения сульфид-ионов в фильтратах в зависимости от дозировки ЩСВ: а- для ^-содержащего раствора; б- для Си2+ - содержащего раствора
По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- использование щелочных сточных вод ОАО «Казаньоргсинтез», ОАО «Нижнекамскнефтехим» и ОАО «Казанский завод синтетического каучука» является приемлемым для снижения содержания никеля и меди;
- наибольшая эффективность достигнута при удалении ионов никеля из модельных стоков. Содержание ионов меди и никеля в смесевых композициях, где дозировка щелочных сточных вод равна 10 мл на 100 мл НСС и МСС, находится в пределах, разрешающих сброс сточных вод на биологические очистные сооружения. Невысокое содержание сульфид-ионов также не может нарушить работу биоценоза активного ила сооружений биологической очистки.
К тому же ЩСВНХ, по имеющимся данным, из года в год имеют практически постоянный состав, чего нельзя сказать о ЩСВСК.
Таблица 2 - Физико-химические показатели фильтратов в зависимости от дозировки щелочных сточных вод для ^-содержащего раствора и Си2+ - содержащего раствора
Показатель Наименование щелочных сточных вод Соотношение модельный сток/ЩСВ
100/0,25 100/0,5 100/1 100/2,5 100/5 100/10
НСС МСС НСС МСС НСС МСС НСС МСС НСС МСС НСС МСС
ХПК, мг О2/л ЩСВОС 95,2 53 144,7 112,68 186 142,82 272 186,2 418,44 344,0 535,6 470,0
ЩСВСК 23,1 88,74 107,2 147,53 181,24 223,1 274,3 389,1 450,6 638,63 601,5 905,6
ЩСВНХ 0 64,25 48,1 105,68 83,67 239,02 125,38 386,2 248,09 472,52 461,11 591,2
pH ЩСВОС 1,5 1,53 1,6 1,64 1,68 1,8 1,8 2,39 1,92 2,92 2,3 4,05
ЩСВСК 1,6 1,57 1,64 1,64 1,69 1,77 1,77 1,96 1,89 2,49 2,0 3,55
ЩСВНХ 1,55 1,55 1,65 1,67 1,72 1,9 1,83 2,5 1,96 3 2,38 4,16
Масса осадка, г/л ЩСВОС 2,769 0,8 2,4 0,9 2,61 1,002 2,67 1,288 2,81 1,55 2,92 1,93
ЩСВСК 0,677 0,568 0,798 0,796 0,832 0,951 1,132 1,239 1,362 2,162 2,236 3,055
ЩСВНХ 0 0,838 2,269 1,0 2,499 1,1 2,612 1,3 2,673 1,7 2,818 2,0
Таким образом, по результатам работы можно рекомендовать проводить очистку и доочистку медьсодержащих и никельсодержащих сточных вод щелочными сульфидсодержащими сточными водами ОАО «Казанский завод синтетического каучука», ОАО «Казаньоргсинтез», ОАО «Нижнекамскнефтехим», что позволит существенно сэкономить материальные ресурсы.
Литература
1. Шайхиев, И.Г. Исследование очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов ОАО «КамАЗ», стоками нефтехимических производств /И.Г. Шайхиев, Г.А. Минлигулова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т.14, № 6. - С. 166-171.
2. Шайхиев, И. Г. Исследование очистки металлосодержащих гальванических стоков производства ОАО «КамАЗ» щелочными стоками нефтехимических производств / И.Г. Шайхиев, Г.Ш. Зарипов, А.Г. Зарипова // Вестник машиностроения. - 2007.- № 11.- С. 72-73.
3. Шайхиев, И.Г. Очистка производственных сточных вод стоками других производств. 1. Смешение сточных вод кислого и щелочного состава / И.Г. Шайхиев, Г.А. Минлигулова // Вода и экология: проблемы и решения, 2008.- № 3.- С. 3-12.
4. Шайхиев, И.Г. Очистка производственных сточных вод стоками других производств. 2. Очистка сточных вод гальванических производств / И.Г. Шайхиев, Г.А. Минлигулова // Вода и экология: проблемы и решения, 2008.- № 4.- С. 16-30.
5. Шайхиев, И.Г. Исследование очистки хромсодержащих гальваностоков ОАО «КамАЗ» щелочными сточными водами нефтехимических производств / И.Г. Шайхиев, А.Г. Зарипова, Г.А. Минлигулова, Г.Ш. Зарипов // Материалы III научной конференции «Промышленная экология и безопасность», Казань, 2008.- С. 60-62.
6. Шайхиев, И.Г. Изучение удаления ионов хрома (VI) из стоков сточными водами производств органического синтеза / И.Г. Шайхиев, Г.А. Минлигулова // Тезисы доклада IV научной конференции «Промышленная экология и безопасность», Казань, 2009.- С. 64-65.
© И. Г. Шайхиев - канд. техн. наук, зав. каф. инженерной экологии КНИТУ, ildars@inbox.ru; Г. А. Минлигулова - асп. той же кафедры.
