CC BY
31
Література
1. Екологія та автомобільний транспорт [Текст] : навч. посіб. / Ю. Ф. Гунтаревич, Д. В. Зеркалов, А. Г. Говорун та ін. — К. : Арістей, 2006. — 292 с.
2. Хомяк Я. В. Автомобильные дороги и окружающая среда. [Текст] / Я. В. Хомяк, В. Ф. Скорченко. — К. : Вища школа, 1983. — 198 с.
3. Методика виявлення, оцінки та ранжування потенційних екологічно небезпечних місць автомобільної дороги [Текст] : М 218-02071168-416-2005. — К. : Укравтодор, 2005. — 35 с.
4. РЭ 4381-003-76596538-06. Шумомер-анализатор спектра портативный 0КТАВА-110А. Руководство по эксплуатации [Текст] . — М. : ПКВ Цифрове приборы. — 10 с.
---------------------□ □------------------------
Описана теоретично та експериментально підтверджена нова технологія локальної очистки стічних вод гальвановиробництв від іонів важких металів на основі суль-фідомістячих реагентів-осаджувачів, працездатність та переваги якої перед існуючими технологіями показані на прикладі ЗАТ «Радіозавод» м. Пензи.
Ключові слова: очистка від важких металів, осаджувач, локальні системи очистки.
□-----------------------------------------□
Описана теоретически и экспериментально подтверждена новая технология локальной очистки стоковых вод гальванопроизводств от ионов тяжелых металлов на основе сульфидосодержащих реагентов-осадителей, работоспособность и преимущества которой перед существующими технологиями показаны на примере ЗАО «Радиозавод» г. Пензы.
Ключевые слова: очистка от тяжелых металлов, осадитель, локальные системы очистки.
□-----------------------------------------□
Described theoretically based and experimentally confirmed by the new technology of the local wastewater treatment in electroplating of heavy metal ions on the basis of sodium sulfide as a reagent-precipitant, efficiency and benefits of which over existing technologies are shown in the example of JSC «Radio Plant» Penza-sity.
Keywords: cleaning from heavy metals, reagent, local in-plant systems of cleaning. ---------------------□ □------------------------
УДК 628.34
НОВА технологія
ЛОКАЛьНОГО
очищення стічних ВОД
ГАЛьВАНОВИРОБНИцтВ
С. Ю. Андреев
Доктор технических наук, професор Кафедра водоснабжения и водоотведения* Контактный тел.: (841) 2769177 E-mail: andreev@pguas.ru
В. Г. Камбург
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Кафедра прикладной математики и информатики* Контактный тел.: (841) 2496152 E-mail: kamburg@rambler.ru
В. В. Демидочкин
Кандидат технических наук, доцент Кафедра гидротехнического строительства* Контактный тел.: (841) 2494953 E-mail: demidochkin@gmail.ru
*Пензенский государственный университет архитектуры и строительства ул. Г. Титова, 28, г. Пенза, 440028
Актуальність
Серед промислових підприємств, стічні води яких негативно впливають на відкриті водойми, особливе місце займають машинобудівні заводи, що мають галь-вановиробництва. Стічні води гальвановиробництва, що містять іони важких металів, повинні піддаватися в обов’язковому порядку глибокому очищенню. Висока токсичність і здатність до накопичення в живих організмах пояснює необхідність істотного зниження концентрацій іонів важких металів у стічних водах, що скидаються у водойоми. Тому розробка більш ефективних способів і технологій стічних вод гальвановиробництв є актуальним завданням.
Постановка завдання
Основним стандартним технологічним прийомом знешкодження стічних вод, що містять іони важких металів, протягом багатьох років є метод нейтралізації (хімічного осадження), що передбачає підвищення рівня рН стічних вод до 9—10. При наявності надлишку іонів ОН-, що виникає за рахунок підвищення величини рН, відбувається молярізація іонів важких металів і випадання їх в осад у вигляді гідроксидів [1—3]. Багаторічна практика експлуатації локальних очисних споруд гальванічних виробництв показала, що метод нейтралізації не дозволяє знизити концентрацію іонів важких металів в очищених стічних водах менш десятих часток міліграма на літр,
Е
внаслідок чого потрібно їх глибока доочищення. Ефективність хімічного осадження важких металів із стічних вод обернено пропорційна розчинності сполук, що утворюються. Малорозчинні у воді гідроксиди важких металів мають досить велику залишкову розчинність, що не дозволяє отримати концентрації іонів важких металів в очищених стічних водах менш десятих часток міліграма на літр, що суттєво перевищує величину ГДК. Метою роботи є теоретичне обґрунтування та розробка нової технології локального очищення стічних вод гальванови-робництв з використанням сульфіду натрія, як реагента-осаджувача.
основна частина
Підвищити ефективність хімічного осадження іонів важких металів із стічних вод гальванічних виробництв можливо, використовуючи реагенти-осаджувачі, що містять сульфідні сполуки. Сульфід-іони утворюють з важкими металами хімічні сполуки, розчинність яких має найменше значення (табл. 1).
Таблиця 1
Розчинність хімічних сполук важких металів у воді
МЕТАLSORBTM ZT маленька молекула
МЕТАLSORBTM BT середня молекула
МЕТАLSORBTM FT велика молекула
Метал Константа розчину у воді, моль-екв/л
гідроксід сульфід
Си 2,4 • 10-7 1,8 • 10-19
Fе (II) 1,6 • 10-5 2,0 • 10-10
Мп 2,1 • 10-5 3, 0 1 СО
№ 6,0 • 10-7 7 0 ,2
РЬ 5,5 • 10-5 5 7 0 ,2 8,
Zn 3,2 • 10-9 2,8 • 10-13
Розчинність сульфід-іоном хімічних сполук, що утворюються, настільки мала, що комплексні сполуки важких металів, що знаходяться у стічних водах, дестабілізуються, що сприяє їх очищенню. В даний час пропонується цілий ряд сульфдовмісних реагентів-осаджувачів для очищення стічних вод гальвановиробництва від іонів важких металів. Всі ці реагенти мають сульфідну ком-плексоутворюючу групу, яка щеплена на органічну молекулу. Використання реагентів-осаджувачів на органічній основі пояснюється можливістю роботи з ними у широкому діапазоні рН.
Компанією SNF FLOERGER SA був розроблений цілий ряд реагентів-осаджувачів важких металів серії МЕТАLSORBTM. Реагенти МЕТАLSORBTM являють собою речовини, що містять органічні молекули з прищепленими сульфідними комплексоутворюючими групами. Є кілька типів реагентів МЕТАLSORBTM, відповідних різним органічним складовим (рис. 1).
Кожна група реагентів-осаджувачів має свої характерні властивості. Реагенти, що містять маленькі органічні молекули (МЕТАLSORBTM ZT), мають найвищу активність і вигідні через високий вміст активної складової, але утворюють поганоосідаючі дрібні пластівці, які потребують додаткові коагуляційної та флокуляційної обробки. При збільшенні розміру органічною складовою молекули реагенту-осаджувача зміст активної частини
Рис. 1. Види реагентів МЕТАLSORBTM™
зменшується, проте осад, що утворився, може бути відразу відділений від оброблюваної води відстоюванням або додаванням невеликої кількості флокулянта. Реагенти МЕТАLSORBTM ефективні з великим рядом металів і одночасно видаляють різні комбінації важких металів. Сила комплексоутворення дітіокарбонатних груп дозволяє безпосередньо осаджувати метали що пов’язані в комплекси . Хімічно стійкий осад не виділяє вторинні забруднення.
Основним недоліком органічних реагентів-осаджува-чів є їх висока вартість і низька активність. Мінеральний реагент-осаджувач сульфід натрію позбавлений цих недоліків. Використання сульфіду натрію замість органічних реагентів-осаджувачів дозволить суттєво зменшити собівартість процесу очищення і знизити залишкові концентрації іонів важких металів в стічних водах, що очищені.
В основі впровадження запропонованої технології лежать результати досліджень кафедри «Водопостачання та водовідведення» Пензенського ДУАБ з інтенсифікації хімічного очищення промивних стічних вод гальванови-робництва за рахунок використання реагенту-осаджува-ча, що містить сульфідні сполуки [4].
Виробниче впровадження нової технології очищення стічних вод було виконано на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» м. Пенза продуктивністю 300 м3/добу В якості основного стандартного технологічного прийому знешкодження стічних вод, що містять іони важких металів, на локальних очисних спорудах використовувався реагентний метод хімічного осадження (нейтралізації), який передбачає підвищення рівня рН до 9—10 за рахунок додавання в стічні води вапняного молока і подальше осадження гідроксидів важких металів, що утворюються. При наявності надлишку іонів ОН-, що виникає за рахунок підвищення рівня рН, відбувається молярізація іонів важких металів і утворення малорозчинних гідроксидів. Через виносу пластівців гідроксидів важких металів з відстійника і наявності в очищених стічних водах металів, що знаходяться в розчиненому вигляді і в формі комплексних сполук, якість стічних вод, яки скидаються у міську каналізаційну мережу, не задовольняло пропонованим до них вимогам.
З метою підвищення ефективності реагентної очистки стічних вод гальвановиробництва було запропоновано використовувати на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» реагент-осаджувач, що містить сульфід (сульфід натрію), який зв’язує іони важких металів в нерозчинні з’єднання, яки випадають в осад, і флокулянт поліакриламід, що дозволяє збільшити гідравлічну крупність, утворилися після обробки стічних вод у реакторі пластівців. Рекомендована доза реагенту-осадувача — 10 мг/л і доза флокулянта — 0,5 мг/л.
Відповідно до розробленої технології очищення стічних вод гальвановиробництва з використанням реаген-ту-осадителя силами ВАТ «Радіозавод» була проведена
Э
реконструкція локальних очисних споруд. У ході проведення реконструкції на локальних очисних спорудах були змонтовані розчинно-видаткові баки сульфіду натрію і полі акрил аміду, а також пневмобаком-дозатори реагентів.
Загальний вигляд пневмобаків-дозаторів сульфіду натрію і поліакриламіду представлений на рис. 2.
Технологічна схема знешкодження стічних вод галь-вановиробництва після проведення реконструкції на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» представлена на рис. 3.
Розчин сульфіду натрію приготовлялся в розчинно-видатковому баці (12). Робоча концентрація розчину сульфіду натрію становила СП = 2,5 г/л. При відкритті вентиля на лінії (14) і вентиля на повітряному патрубку (16) розчин сульфіду натрію самопливом надходив у пневмобак-дозатор (15). При піднятті рідини у пневмобак-дозаторі (15) до розрахункового рівня вентилі на лініях (14) і (16) закривалися. Після проведення технологічного процесу лужної обробки стічних вод гальвановиробництва розчином вапняного молока у реактор (6) з пневмобака-дозатора (15) подавався розчин сульфіду натрію. Розрахунковий обсяг реагенту-осаджува-ча (сульфіду натрію) видавлювався з пневмобака-дозатора (15) стисненим повітрям при відкритті вентилів на лініях (17) і (18). Тривалість обробки стічних вод реагентом-осаджу-вачем в реакторі 10 хвилин. У стічні води, що пройшли обробку реагентом-осаджувачем, з пневмобака-дозатора (22) дозувався розчин флокулянта — поліакриламіду. Тривалість флокуляційної обробки стічних вод 5 хвилин. Робоча концентрація розчину поліакриламіду СП = 0,5 г/л.
16 — повітряний патрубок, 17 — подача стиснутого повітря у пневмобак-дозатор; 18 — подача сульфіду натрію в реактор; 19 — розчинно-видатковий бак флокулянта (поліакриламіду); 20 — пневматична система перемішування; 21 — подача поліакриламіду у пневмобак-дозатор; 22 — пневмобак-дозатор поліакриламіду; 23 — повітряний патрубок; 24 — подача стиснутого повітря у пневмобак-дозатор; 25 — подача поліакриламіду у реактор.
Результати, яки отримані від впровадження технології очищення стічних вод гальвановиробництва з використанням реагенту-осаджувача на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод», представлені в табл. 2.
Рис. 3. Технологічна схема знешкодження стічних вод гальвановиробництва після проведення реконструкції на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» м. Пензи (мова орігіналу)
Таблиця 2
Результати впровадження технології очищення стічних вод гальвановиробництва з використанням реагенту-осаджувача на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» м. Пенза
Рис. 2. Загальний вигляд пневмобаків-дозаторів сульфіду натрію і поліакриламіду на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» м. Пензи
Пояснення до рис. 3: 1 — усреднювач; 2 — насос, що подає стічні води у реактор; 3 — видатковий бак вапняного молока; 4 — насос-дозатор, 5 — система перемішування витратного бака; 6 — реактор; 7 — розподільна система; 8 — патрубок відводу повітря, 9 — запірна арматура; 10 — відстійник періодичної дії; 11 — насос, що подає стічні води у міську каналізаційну мережу; 12 — розчинно-видатковий бак сульфіду натрію, 13 — пневматична система перемішування; 14 — подача сульфіду натрію у пневмобак-дозатор; 15 — пневмобак-дозатор сульфіду натрію;
Показники Концентрації забруднень в стічних водах, що поступають на очищення, мг/л Концентрації забруднень в стічних водах, що очищено до проведення реконструкції, мг/л Ефект очищення до проведення, реконструкції, % Концентрації забруднень в стічних водах, що очищено, після проведення реконструкції, мг/л Ефект очищення після проведення реконструкції, %
1 2 3 4 5 6 7
1 Зважені речовини 12—27 21 7—10 9 57,1 3 85,7
2 Цинк 1,8—3,9 2,7 0,35—0,52 0,41 84,2 0,06—0,11 0,08 97,1
3 Нікель 2,3—6,4 4,8 0,47—0,58 0,52 89,2 0,08—0,13 0,09 98,1
4 Мідь 4,5—11,2 8,1 0,21—0,34 0,29 96,4 0,04—0,09 0,06 99,3
5 Залізо 3,1 —7,6 5,2 0,62—0,81 0,72 86,2 0,08—0,19 0,12 97,7
Примітка: У знаменнику показано середнє значення аналізованого показника.
и
висновки
1. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливості нової технології локального очищення стічних вод гальвановиробництв з використанням реагенту-осаджувана.
2. Впровадження нової розробленої технології на локальних очисних спорудах ВАТ «Радіозавод» м. Пенза дозволило:
■ збільшити гідравлічну крупність пластівців , що утворюються у реакторі, з 0,4 мм/с до 0,7 м/с;
■ скоротити тривалість освітлення у відстійнику періодичної дії стічних вод, що пройшли процес реагентної обробки, з 2,5 до 0,8 години;
■ зменшити вміст іонів важких металів в очищених стічних водах: цинку в 5,1 рази; нікелю в 5,8 рази; міді в 4,8 рази; загального заліза в 6,0 разів;
■ підвищити ефект очищення стічних вод гальвано-виробництва від іонів важких металів з 84,8—96,4 % до 97,1—99,3 %.
3. Підтверджений середньорічний економічний ефект від впровадження склав понад 200 тис. руб (50 тис. гр.)/рік у цінах 2010 року.
Література
1. Виноградов С. С. Экологически безопасное гальваническое производство [Текст] / С. С. Виноградов; под ред. В. Н. Кудрявцева; изд. 2-е, перераб. и доп. — М. : Производственно-издательское предприятие «Глобус», 2002. — 352 с.
2. Запольский А. К. Комплексная переработка сточных вод гальванического производства [Текст] / А. К. Запольский, В. В. Образцов. — Киев : Техника, 1989. — 200 с.
3. Андреев С. Ю. Новая технология очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов [Текст] / С. Ю. Андреев, М. В. Бікунова, А. М. Исаева, А. С. Кочергин // Информационный бюллетень «Строй-инфо» № 23. — Самара : ИСНЦ РАН, 2008.
4. Андреев С. Ю. Новая технология интенсификации работы локальных очистных сооружений цехов гальванопокрытий [Текст] / С. Ю. Андреев, Б. М. Грішин, М. В. Бікунова, А. С. Кочергин // Известия высш. учеб. заведений. Строительство. — Новосибирск, № 1, 2010.
----------------□ □------------------
Досліджено вплив електророз-рядної обробки на процес коагуляції та флокуляції. Наведені результати експериментальних досліджень впливу кавітації на ступінь очищення стічних вод.
Ключові слова: коагуляція, флокуляція, електророзрядна обробка, кавітація.
□-------------------------------□
Исследовано влияние электро-разрядной обработки на процесс коагуляции и флокуляции. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния кавитации на степень очистки сточных вод.
Ключевые слова: коагуляция, флокуляция, электроразрядная обработка, кавитация.
□-------------------------------□
The effect of electrical discharge machining on the coagulation and flocculation. The results of experimental studies of the effect of cavitation on the degree of wastewater treatment.
Keywords: coagulation, flocculation, electro-bit treatment, cavitations. ----------------□ □------------------
УДК 628.314.2
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ НА ОЧИСТКУ
СТОЧНЫХ ВОД В ПРОЦЕССАХ КОАГУЛЯЦИИ
И ФЛОКУЛЯЦИИ
Е. Г. Кузнецова
Аспирант*
Контактный тел.: 095-131-02-81 Е-mail: romantic14@mail.ru
Ю. Г. Сарибекова
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского сектора, докторант* Контактный тел.: 050-318-80-16 Е-mail: a-ermolaeva@mail.ru
*Кафедра химической технологии и дизайна волокнистых материалов Херсонский национальный технический университет Бериславское шоссе, 24, г. Херсон, Украина, 73008
введение
Очистка природных и сточных вод тесно связана с охраной окружающей среды и является актуальной проблемой современности. В последнее десятилетие вследствие сброса недостаточно очищенных сточных вод
промышленными предприятиями отмечено значительное повышение в водах содержания тяжелых металлов, нефтепродуктов, трудноокисляемых органических соединений, синтетических поверхностно-активных веществ, пестицидов и других загрязнений. Существующие на сегодняшний день методы очистки производственных
50^
