CC BY
23
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_июнь. 2022 г.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
УЗБЕКИСТАНА
Урунова Хуршида Шодиевна
преподаватель кафедры "Безопасность жизнедеятельности " Навоийского государственного горного и технологического университета
Республика Узбекистан, г.Навои E-mail: [email protected]
Ахмедова Назира Махмудовна
доц. кафедры "Безопасность жизнедеятельности " Навоийского государственного горного и технологического университета
Республика Узбекистан, г.Навои E-mail: nazira. axmedova@bk. ru
Муртозаева Мохинабону
студент
Навоийского государственного горного и технологического университета
Республика Узбекистан, г. Навои
Уткирова Шахноза
студент
Навоийского государственного горного и технологического университета
Республика Узбекистан, г. Навои
№ 6 (99)
OPTIMIZATION OF INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY
IN UZBEKISTAN
Khurshida Urunova
Lecturer at the Department of Life Safety Navoi State Mining and Technological University Republic of Uzbekistan, Navoi
Nazira Akhmedova
Associate Professor of the Department of Life Safety Navoi State Mining and Technological University Republic of Uzbekistan, Navoi
Mokhinabonu Murtozaeva
Student,
Navoi State Mining and Technological University Republic of Uzbekistan, Navoi
Shakhnoza Utkirova
Student
Navoi State Mining and Technological University Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются проблемы очистки промышленных сточных вод, а также приводятся результаты теоретического изучения, термодинамического обоснования и практической перспективы использования оксидов азота (NO2, NO) в место SO2 в регенерации цианистых растворов производства благородных металлов.
ABSTRACT
The article deals with the problems of industrial wastewater treatment, as well as the results of a theoretical study, thermodynamic justification and practical prospects for the use of nitrogen oxides (NO2, NO) instead of SO2 in the regeneration of cyanide solutions in the production of precious metals
Библиографическое описание: ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД УЗБЕКИСТАНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Урунова Х.Ш. [и др.]. 2022. 6(99). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13965
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_июнь. 2022 г.
Ключевые слова: сточные воды, очистка, очистные сооружения, промышленные предприятия, промышленные стоки, загрязнения, окружающая среда, утилизация, методы обработки, негативное влияние
Keywords: wastewater, treatment, treatment facilities, industrial enterprises, industrial effluents, pollution, environment, disposal, treatment methods, negative impact
№ 6 (99)
Актуальность
На сегодняшний день в Узбекистане крайне актуальна проблема, связанная с загрязнением окружающей среды ввиду повсеместного наличия и образования сточных вод. И проблема не ограничивается большими объемами хозяйственно-бытовых сточных вод, которые неизбежны и в небольших городах и, тем более, крупных городах. Большую опасность представляют сточные воды заводов и фабрик Узбекистана. Поэтому очистка сточных вод промышленных предприятий - это глобальная задача, которую необходимо решать.
В настоящее время по всему миру существует много промышленных предприятий, очистные сооружения которых, работают неэффективно, выведены из эксплуатации или вообще отсутствуют [1]. Это приводит к тому, что сточные воды без необходимой предварительной очистки попадают на городские очистные сооружения, наносят значительный вред окружающей среде, результатом чего являются большие штрафы, налагаемые на предприятия за превышение нормативов сброса загрязняющих веществ. Совершенно недопустимой является ситуация, когда сточные воды сбрасываются в водный объект вообще без какой-либо очистки.
В Узбекистане появляется широкое многообразие промышленных стоков, требующих особого изучения относительно каждой отрасли промышленности. Сточные воды производственных предприятий Узбекистана, при попадании в окружающую экосистему наносят непоправимый ущерб экологии. Исходя из указанного фактора, на каждом предприятии является важным решение задач, связанных с их очисткой. Несомненно, именно промышленные предприятия выступают основным источником экологических проблем, связанных со сбросом сточных вод, которые существуют в современном мире. Ведь производственные предприятия на примере ГМЗ Навоийского горно-металлургического завода и АО Навоиазот используют химические вещества в различных технологических процессах, которые и попадают в стоки после неполной очистки и далее в водоемы. Тем самым наносится колоссальный вред окружающей среде Навоийской области.
Очистка промышленных сточных вод, а также промышленных стоков в целом строго регламентированы действующим законодательством Узбекистана, основываясь на которые становится понятно, что каждое предприятие, на котором образуются сточные воды, обязано минимизировать негативное влияние и последствия от утилизации стоков.
Методология и результаты
Но установленные законом требования в полном объеме зачастую предприятиями не выполняются,
в подавляющем большинстве случаев показатели загрязненности сточных вод во многом превышают установленные нормы. И одним из ключевых факторов превышения норм по содержанию загрязнений в сточных водах на предприятиях является использование достаточно устаревших физическом отношении очистных сооружений, которые не выполняют свои функции. А также не подлежат модернизации или какой-либо реконструкции, потому что технологически не способны провести очистку до современных требований по очистке.
Очистка сточных вод предприятий требует внедрения новых технологий, способных свести к минимуму негативное влияние на экологию, а также необходимо строительство собственных локальных очистных сооружений.
При разработке проекта строительства очистных сооружений целесообразным является использование методов обработки сточных вод, которые позволили бы извлечь из них все загрязнения. Первый вопрос, который возникает перед собственником предприятия - какие капитальные и эксплуатационные затраты необходимые для реализации проекта и какова экономическая целесообразность таких инвестиций?
В то же время, значительное уменьшение эксплуатационных затрат при незначительном влиянии на конечный результат очистки является важной задачей как для природоохранных органов, так и для собственников предприятия. Это объясняется тем, что с ростом объемов использования реагентов и энергоносителей, где возрастают не только прямые затраты, но и степень вторичного загрязнения окружающей среды. Поэтому реализация проекта очистных сооружений требует достижения баланса между минимизацией использования ресурсов и эффективностью предложенных технологических процессов очистки, что становится возможным благодаря внедрению современных научно-технических достижений и разработок.
Рассматривая промышленные объекты, надо отметить, что существует множество факторов, которые влияют на состав стоков. Рыночные отношения требуют от каждого производителя широкого и оригинального ассортимента продукции. Поэтому на состав сточных вод в первую очередь влияют технологии производства и используемое в них сырье. В качестве второстепенных факторов, свое влияние могут оказывать качество воды, климатические условия, утилизация побочных продуктов и т.п. [2].
Именно поэтому для внедрения эффективной технологии очистки сточных вод и строительства локальных очистных сооружений на промышленных предприятиях невозможно пользоваться устаревшими источниками информации и справочниками, или же общими решениями и разработками. Для того чтобы предложенная технология была действительно
№ 6 (99)
A UNI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июнь, 2022 г.
эффективной, необходимо проведение тщательного первичного обследования, которое условно можно разделить на три основных этапа: сбор исходных данных, полевые работы и выполнение расчетов.
В нашей исследовательской работе приводятся результаты теоретического изучения очистки сточных вод промышленных предприятий ГМЗ и АО Навоиазот, термодинамического обоснования и практической перспективы использования оксидов азота (N02, N0) в место 802 в регенерации цианистых растворов производства благородных металлов.
Известно, что в процессе выщелачивания драгоценных металлов из обогащенной руды применяется метод цианирования, в конечной стадии после извлечения основного металла цементацией цинковой пылью, в образовавшемся отвальном растворе, остаются в значительном количестве свободный цианид и цианистые комплексы цинка, и другие сопутствующие металлы в переработанной руде [3]. Данный этап производства характеризуется большим удельным расходом цианистого реагента и для предотвращения этого отвальный цианистый раствор подвергается регенерации под действием двуокиси серы. Сущностью процесса заключается в том, что 8О2 растворяясь в отвальном растворе превращается в средней силы кислоту - Н28О3 (К1 =1,7 10-2, К2 = 6,8 10-8), которая
в 1,3 107 раз сильнее и способна вытеснить из раствора более слабую кислоту - НСN (К = 1,32 10-9). Вытесненный НСN (газ) поглощается в растворе щелочи и в дальнейшем повторно используется в процессе цианирования.
Сравнение константы диссоциации сернистой и синильной кислот с Кдисс= 4,6 10 -4 азотистой кислоты, которая образуется при поглощении оксидов азота (N0^ N0), показывает, что хотя НN02 в 37 раз слабее Н28О3, однако в 3,5 105 раз сильнее ИСК К тому же если процесс проводится в присутствии кислорода воздуха, то поглощения оксидов азота становится полноценной с образованием более сильной кислоты NN03. Это означает, с точки зрения теории, что продукты поглощения оксидов азота способны вытеснить из водных растворов HCN и позволяет предполагать о возможности использования промышленных выбросных нитрозных газов (хN02+уN0, х:у > 0,6:0,4) вместо 802 в регенерации цианистых растворов.
Для проверки этого предположения, в соответствии технологии регенерации цианистых отвальных растворов, нами изучены следующие возможно протекающие реакции в 1 -5 стадиях между компонентами цианистых растворов и нитрозных газов:
1. Нейтрализация защитной щелочи:
Са2+ + 2 0Н- + 2Ш2 + 0,502 = Са2+ + 2^з- + Н20 и Са2+ + 2 0Н- + 2Ш + 0,502 = Са2+ + 2^2- + Ш0
2. Вытеснение свободного цианистого водорода: 2С№ + 2Ш2 + 0,502 + Н20 = 2Шз-+ 2HCN и 2С№ + 2Ш + 0,502 + Н20 = 2^2- + 2HCN
3. Разложение цианистых комплексов металл-ионов: |Тл(С^4]2- + 4^2 + 02 + 2Н20 = 7п2+ + 4^3- + 4HCN |Тл(С^4]2- + 2Ш + 0,502 + Н20 = 7п2+ + 2^2- + 2HCN + 2С№ [Си(С^3]2- + 2N02 + 0,502 + Н20 = CuCN + 2N0з- + 2HCN [Cu(CN)з]2- + 2N0 + 0,502 + Ш0 = CuCN + 2^2- + 2HCN
4. Разложение смешанных (цианистороданистых) комплексов металл-ионов: [Ag(CN8)(CN)2]2- + 2Ш2 + 0,502 + Н20 = А§СШ + 2N0з- + 2HCN [Ag(CN8)(CN)2]2- + 2N0 + 0,502 + Н20 = AgCN8 + 2^2- + 2HCN [Cu(CN8)(CN)з]3- + 4^2 + 02 + 2Н20 = CuCN8 + 4N0з- + Н+ + 3HCN [Cu(CN8)(CN)з]3- + 4Ш + 02 + 2Ш0 = CuCN8 + 4N02- + Н+ + 3HCN
5. Поглощение выделяемого циановодорода раствором щелочи:
пНС^газ) + Мп+ (раствор)) + П 0Н- (раствор) п CN■ (раствор) + Н20 + Мп+(раствор)
(Мп+ = №+, К+ , Са2+)
Для установления термодинамической возможности реакций в 1-4 стадиях вычислены величины изобара-изотермического потенциала (Д0298) и Кравн, исходя из величин ДЕовр - электродвижущей силы и Ео - окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП) реагирующих веществ. Так как в реакциях 1-4 стадий, в отличие от способа использования 802, идущего только по ионообменному механизму, особенностью протекания регенерационного процесса является сопряженность двух - окислительно-восстановительной (ОВ) и ионообменной реакций между компонентами барботируемой (хN02+уN0,
х:у > 0,6:0,4) смеси и цианистых соединений обрабатываемого отвального раствора. Исходя из этого, за основной характеристики, как главный фактор, определяющий протекания предполагаемых реакций, для расчетов использованы величины ОВП следующих реакций:
Е°2Ш2 + 2Н20 - 2е- = 2Ш3- + 4Н+ = +0,755 в;
Ео N0 + Н20 - е- = N02- + 2Н+ = +1,00 в;
Ео 02 + 4Н+ + 4е- = 2Н2О = +1,228 в;
№ 6 (99)
A UNI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июнь, 2022 г.
Цианистые соединения отвального раствора в ОВ реакциях не участвуют, поэтому их ОВП здесь учитываются.
В расчетах использованы фундаментальные соотношения термодинамики ОВ процессов:
для случая поглощения NO:
ДЕовр Е
- Ео
- Е в
окислитель - е восстановител;
ЛG298 = - ЛЕовр-т F; lgKравн = (ЛЕовр^ F) /2,3ЯТ
По результатам расчета выявлены, следующие величины:
для случая поглощения N02:
ЛЕовр = + 0,473 в > 0; ЛG298 = -45,644 Кдж < 0 и Кравн = 1 -108
ДЕо
+ 0,228 в > 0;
ЛG298 = -22,0 Кдж < 0 и Кравн = 1 -103 Выводы
По полученным данным можно сделать заключение, что под действием компонентов выбросных нитрозных газов термодинамически и кинетически возможно, осуществить регенерацию цианистых растворов гидрометаллургических производств, благородных металлов, что указывает на практическую перспективность предлагаемого способа. Также надо отметить, что глубина и скорость процесса зависят от количественного соотношения хN02/уN0, т.е. наибольшее количество двуокиси азота в смеси способствует протеканию процесса с повышенной производительностью.
Список литературы:
1. Грищенко С.В., Ищейкина Ю.О. Гигиеническая оценка состояния окружающей среды Донецкой области: проблемы, факторы риска и территории повышенной экологической опасности. // Медицинские перспективы. - 2009. - Т. 14, № 3. С. 109-116.
2. Ковальчук В.А. Состав и особенности сточных вод предприятий молокоперерабатывающей промышленности // Вестник Национального университета водного хозяйства и природоиспользования. Технические науки: сборник научных работ. 2012, вып. 1 (57), с. 59-66.
3. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф., Никитин М.В., Стрижко Л.С. «Металлургия благородных металлов». Москва, Изд-во «Металлургия» 1987 г., с. 431.
