СОВМЕЩЕННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

Секция

«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

УДК 621.628

СОВМЕЩЕННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

В. М. Бутина, А. В. Хилюк

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: h-anna7@bk.ru

Методы очистки сточных вод, образующихся в различных отраслях производства, в том числе ракетно-космической техники с применением гальванических технологий не обеспечивают необходимые показатели предельно-допустимых концентраций ионов металлов в очищенной воде, а также являются дорогостоящими. Металлы, попадающие в организм живых существ способны в них кумулироваться, вызывая патогенез болезней внутренних органов.

В статье представлена методика проведения экспериментов, рассмотрены методы совмещенной очистки сточных вод, включающий электрохимическое воздействие, адсорбцию и отстаивание. Предлагаемый совмещенный метод очистки требует не дорогих и доступных материалов и прост в эксплуатации.

Ключевые слова: совмещенный метод, степень очистки, переменный ток, постоянный ток, сорбенты.

COMBINED METHOD OF WASTEWATER TREATMENT

V. M. Butina, A.V. Khilyuk

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: h-anna7@bk.ru

Methods of wastewater treatment generated in various industries, including rocket and space technology with the use of electroplating technologies do not provide the necessary indicators of maximum permissible concentrations of metal ions in purified water, and are also expensive. Metals entering the body of living beings are able to accumulate in them, causing the pathogenesis of diseases of internal organs.

The article presents the methodology of experiments, the methods of combined wastewater treatment, including electrochemical action, adsorption and settling, are considered. The proposed combined cleaning method requires inexpensive and affordable materials and is easy to operate.

Keywords: combined method, degree of purification, alternating current, direct current, sorbents.

Введение. В производстве с применением гальванических технологий, происходит загрязнение сточных вод ионами металлов [1]. Методы очистки сточных вод не

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 2

обеспечивают необходимые показатели предельно-допустимых концентраций ионов металлов в очищенной воде, а также являются дорогостоящими. Одним из часто встречающихся загрязняющих компонентов является ионы железа и меди, входящего в состав сточных вод большинства отраслей промышленности, в том числе и гальванических производств, что требует повышенного контроля и разработки эффективных методов очистки сточных вод. Обезвреживание производственных сточных вод гальванических производств является наиболее актуальным вопросом, в значительной степени определяющим экологическую обстановку в водных бассейнах нашей страны [2] и риски для здоровья населения [3], что предполагает наличие оптимальных параметров при внедрении в технологический процесс и высокую эффективность применяемых методов.

Методика проведения эксперимента.

Совмещенный способ очистки на установке № 1. Первое исследование влияния постоянного электрического поля на адсорбционную очистку воды от ионов железа проводили в ячейке с использованием пар пластинчатых электродов. Ячейка выполнена из диэлектрического материала в виде цилиндрической трубы, в которой поочерёдно установлены анод и катод. Электроды выполнены из нержавеющей стали (4 пластины толщиной 1 мм каждая). В пространство между электродами засыпали сорбенты (кварцевый песок или природные цеолиты). Электроды подключали параллельно к источнику постоянного тока. В воде растворяли соли Бе (III) при средней концентрации иона 2,5 мг/л.

Совмещенный способ очистки на установке № 2. Второе исследование влияния постоянного электрического поля и удельного количества электричества на степень очистки воды от ионов металлов совмещенным способом проводили в ячейке с использованием графитового плоского электрода с отверстиями, выполняющего роль анода и сетки из нержавеющей стали, выполняющей роль катода, расположенные последовательно. Ячейка выполнена из диэлектрического материала в виде цилиндрической трубы. В пространство между электродами засыпали сорбенты (кварцевый песок). В воде растворяли соли Бе (III) при средней концентрации иона 1,65 мг/л.

Результаты исследований. На рис.1 представлены результаты очистки сточных вод первым и вторым способом

Сравнение способов очистки

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

Рис. 1. Результаты очистки сточных вод

Секция «Экологическая безопасность»

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что эффективность совмещенного способа зависит от удельного количества электричества, проходящего через очищаемую воду, напряженности электрического поля и времени отстаивания. Степень очистки улучшается с увеличением времени отстаивания [4,5,6].

Высокие результаты очистки показал совмещенный способ с применением графитового электрода.

Заключение. Зависимость степени очистки от количества электричества пропорционально напряженности электрического поля. В работе [8] исследовался комбинированный метод очистки воды с использованием в качестве анода нержавеющей стали, которая подвергалась анодному растворению, поэтому удельные энергозатраты по расчету больше, чем в представленном во втором методе. Степень очистки в работе [8] составила 80%, так как наблюдался переход растворенного железа с анода в воду в гидроокись, которая выступала в качестве коагулянта.

Для достижения степени очистки более 80% необходимо повысить в несколько раз: напряженность электрического поля, удельное количество электричества и время отстаивания, что в конечном счете повлияет на удельные энергозатраты и снизит эксплуатационную стоимость предлагаемого метода.

Библиографические ссылки

1.Семенов Артем Федорович, Либерман Елена Юрьевна, Колесников Владимир Александрович Обзор современных методов очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов // Успехи в химии и химической технологии. 2020. №4 (227). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-sovremennyh-metodov-ochistki-stochnyh-vod-galvanicheskih-proizvodstv-ot-ionov-tyazhelyh-metallov (дата обращения: 26.03.2022).

2.Золотокопова С.В., Чан Хоан Куок, Нго Тхе Кыонг Сравнительный анализ накопления тяжелых металлов в мышцах гидробионтов реки Шерепок (Вьетнам) // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2018. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-nakopleniya-tyazhelyh-metallov-v-myshtsah-gidrobiontov-reki-sherepok-vietnam (дата обращения: 26.03.2022).

3.Галимова А. Р., Тунакова Ю. А. Поступление, содержание и воздействие высоких концентраций металлов в питьевой воде на организм // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №20. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/postuplenie-soderzhanie-i-vozdeystvie-vysokih-kontsentratsiy-metallov-v-pitievoy-vode-na-organizm (дата обращения: 26.03.2022)

4. Патент РФ 2519383. Способ очистки воды и водных растворов от анионов и катионов / Шестаков И. Я., Раева О. В. ; опубл.10.06.2014, Бюл. № 16. 3 с.

5. Шестаков И. Я., Хилюк А. В. Зависимость степени очистки воды от удельного количества электричества, напряженности электрического поля и времени отстаивания // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22, № 3. С. 536-542. Doi: 10.31772/2712-89702021-22-3-536-542.12.

6. Шестаков И. Я., Хилюк А. В. Влияние постоянного электрического поля на адсорбционную очистку воды от ионов железа // Сибирский журнал науки и технологий. 2020. Т. 21, № 1. С. 136-141. Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-1-136-141

© Бутина В.М., Хилюк А. В., 2022