CC BY
28
Нацюнальний лкотехшчний ун1верситет Украши
2. ЕКОЛОГ1Я ДОВК1ЛЛЯ
УДК 628.4:544.4 Проф. Л.1. Челядин, д-р техн. наук -
1вано-Франшвсьшй НТУ нафти i газу
ТЕХНОГЕННИЙ ВПЛИВ НА ДОВК1ЛЛЯ ТА ДОСЛ1ДЖЕННЯ ОЧИЩЕННЯ ХРОМОВМ1СНИХ СТ1ЧНИХ ВОД ПРОМИСЛОВИХ
ОБ'ектш
Наведено кiлькiсть спчних вод та аналiз методш очищения стоюв забруднених хромом. Дослiджено зменшення хрому 6 у стоках методом сорбци на вуглецевомше-ральних матерiалах (ВММ). На основi експериментальних даних побудовано iзотерми адсорбци та показано, що методом подачi оптимально! кшькосп травильного розчину у стiчнi води, забруднеш хромом та !х фшьтраддею через ВММ, ступiнь очищення шдви-щуеться до 85- 95 %.
Ключовi слова: довкiлля, адсорбцiя, стчна вода, ступiнь очищення, коагулянт.
Вступ. Дiяльнiсть виробничих об'екпв спричиняе забруднення довюлля внаслiдок таких чинниюв, як: забруднення атмосфери викидними газами, забруд-неними стiчними водами i техногенними твердими побутовими i промисловими вщходами - золошлакошламами. Основну частину вiдходiв I-IV класiв небезпе-ки, яка утворилася [1], становлять вiдходи згоряння 708,2 тис. т (64,5 %), на де-ревнi вiдходи припадае 9,6 % або 105,1 тис. т, а на тваринш та рослинш вщхо-ди - 93,2 тис. т (8,5 %) та на осади вщ промислових стоюв - 4,7 % або 51,2 тис. т, що утворюються внаслвдок очищення спчних вод. Утворення тако! велико!' кшь-кост! шлам1в пов'язано з використанням застарших енерго- i матерiалозатратних технологiй, як! не дають змоги яккно i швидко очищувати воду, а також iснуе певна проблема, що пов'язана з вщсутшстю очисних споруд на об'ектах.
Невпинний розвиток сусшльства та урбашзащя ведуть до збшьшення промислового виробництва, а отже, кшьккть спчних вод, яка становила, зпдно з [2], в УкраЫ у 2011 р. близько 6900 млн м3. Отож, забруднення пдросфери збшьшуеться, що негативно впливае на стан здоров'я людей, а також на розвиток фауни i флори. Отже, важливою проблемою сьогодення е очищення спчних вод, адже промислов! виробництва скидають спчш води, що мктять р!зш забруднення.
Особливо небезпечними для водних ресурав е спчш води, забруднеш хромом, оскшьки хром належить до забруднень I класу небезпеки. Так! спчш води утворюються на ВАТ "Водоекотехпром", ВАТ "Шюряник", ВАТ "Тисме-ниця", Болех1вський шюр завод, що, за даними [1], скидаються у поверхнев! води 1вано-Франк1всько! обл. за 2008 р. близько 20 млн м3. Найбшьш! об'еми спч-них вод та з вмктом 1,086^2,432 мг/дм3 хрому [3] скинуто такими шд-приемствами: ВАТ "Штряник" (м. 1вано-Франювськ) - 0,151 млн м3; ТОВ "Свгг шири", м. Болех!в - 0,026 млн м3/рш, що пов'язано з недостатньо ефек-тивною роботою очисних споруд на цих об'ектах, а отже, вони негативно впли-вають на пдросферний фактор еколопчно! безпеки.
102
Зб1рник науково-техшчних праць
Науковий вкпик НЛТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.12
З метою зменшення вмiсту хрому у спчшй вод деяких об'eктiв Прикар-паття i запобiгання 1х скиду у воднi ресурси, провели комплекснi до^дження з очищения стiчноí води вщ хрому.
Аналiз останнiх дослщжень. Для очищення хромовмкних спчних вод застосовують реагентний, йонообмiнний, електрохгшчний та бюлопчний мето-ди [4]. Найбшьшого поширення в практищ очищення спчних вод вiд хрому на-були реагентш методи, якi використовують дороп реагенти - натрда сульфiт, пдразин, солi феруму (II) тощо, при яких ступiнь очищення становить 65-80 %. Вiдомий також бiльш ефективний - iонообмiнний, але його не використовують через довготривалкть, перiодичнiсть та високозатратнкть. Стiчнi води очища-ються вщ хрому також електрохiмiчним методом [5] з використанням стальних електродав, при якому йони Fe2+, що утворюються пiд час електричного розчи-нення стальних анодш, вщновлюють дихромат i хромат йони. Метод мае недо-лiк - вщбуваеться бiльш нiж чотириразове збiльшення вмкту твердо1 фази в осадi, тому що на 1 частину (за масою) осаду хром (III) пдроксиду додатково утворюеться 12 частин осаду феруму (III) пдроксиду. Бюхгшчний споаб очищення стiчних вод ввд хрому [6] полягае у використанш спецiальноí культури мiкроорганiзмiв, яш здатнi використовувати зв'язаний кисень хромапв у свош життедiяльностi в анаеробних умовах. Ця культура вiдновлюе хромат i дихромат йони до хрому (III) пдроксиду.
У дисертацшнш робоп [7] запропоновано утилiзацiю спчних вод галь-ванiчного виробництва та 1х нейтралiзацiю проводити методом електрохгшчно-го обробляння у спецiально розробленому електрокоагуляторi. Сорбцiйний спо-сiб застосовують на деяких шдприемствах, де утворюються невелит кiлькостi хромовмiсних стiчних вод, який [8] полягае у фшьтруванш хромовмкних попе-редньо пiдкислених спчних вод через активоване вугiлля. Цей метод перспек-тивний, але його широке впровадження обмежуеться дорогою вартктю адсорбента, а також е складним техиологiчно та потребуе багатьох фiльтрiв i системи 1х регенерацп.
Очищення стiчних вод методом фшьтрацп переважно виконують на початку технолопчного процесу очищення стiчних вод як попередшй, а фшьтра-цп-адсорбцц для кiнцевого доочищення - шсля основних стадiй очищення з метою досягнення фiзико-хiмiчних показникiв спчних вод, згiдно з нормативними вимогами до вмiсту шкiдливих компонентiв в очищених вод для скидання 1х у воднi об'екти.
Методика та виклад результатiв дослiджень. Дослiджения проводили на двох рiзних лабораторних установках, що залежало ввд методiв i цшей очищення - попередне, кшцеве чи комплексне.
Для попереднього очищення спчно1 води вiд хрому використовували реагентний метод з реагентом-вщновником Ев804, який присутнш у великiй кшь-костi у травильних вiдходах, i оскiльки ввдновлення Сг6+ сульфатом залiза е до-сить швидкою реакцiею не тшьки в кислому, але й в нейтральному i лужному середовищi. Для визначення вмiсту iнгредiентiв у спчшй водi до i пiсля очи-
2. Екологiя довкiлля
103
Нащональний лкотехшчний унiверситет Укра'ни
щення використовували загальноприйнятi методики [9], i, зокрема, хром визна-чали переведенням хрому (6) у хром (III) з використанням персульфату.
Методом фтьтруванням через ВММ провели експериментальш досль дження сорбцií хрому пiд час очищення стiчних вод на установцi, яка скла-даеться з буферно' емносп, двох фтьтрувальних колонок дiаметром 0,1 м, в як на висоту 0,5 м завантажено вуглецево-мшеральний матерiал фракцiею 1-3 мм, та емносп збирання очищених стiчних вод. Результати дослщжень зi сорбци (А) хрому (VI) на ВММ, яю проводили за наведеною вище методикою, та те-оретичних розрахункiв зображено на рис. Вмют хрому (VI) у пробах визначали на початку та тсля закiнчення експериментiв. На основi одержаних даних по-будували графк у координатах Ск = х/т i А.
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Ск мг/дм3
Рис. 1зотерми адсорбци хрому (VI) на ВММ з рiзною питомою поверхнею:
1) ВММ-5(17,5м2/г); 2) ВММ-9(14,6); 3) ВММ-15(10,1)
На основi проведених експерименлв адсорбци хрому (VI) на ВММ з рiз-ною питомою поверхнею та ''х графiчного вщображення встановлено, що вони мають параболiчний характер та адекватнi за формою з теоретичними.
Дослiдження з фiзико-хiмiчного очищення хромовмiсних стiчних вод проводили в лабораторних умовах на установщ для комплексного очищення, що складаеться з емностi (1) для спчно'* води, бюретки для коагулянта (2), змь шувача (3), горизонтального вщстшника з можливiстю встановлення похилих площин (4), емностi збирання шламу водоочищення (5), емностi для збирання очищено'' води (6). Методика дослщжень з технологш очищення була наступ-ною. Для очищення використовували 10 л модельно' та реально'' спчно'* води типу 1, 2, 3, яка з емносп (1) поступала у вщстшник (4) протягом години через змшувач (3), а попм - у емнiсть очищено'' води. Аналопчно проводили дослi-дження при переобладнанш горизонтального вiдстiйника у вщстшник з похили-ми площинами, який в кшцевш частинi вмiщае фшьтрацшно-адсорбцшний блок, що завантажений гранулами ВММ рiзних розмiрiв.
Табл. Фiзико-хiмiчнi показники проб очищено'1 води
Показники Проба
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ХСК, мг О2/дм3 650 218 113 127 106 74 92 41 45
Маса домiшок, мг/ дм3 1,1081 0,5468 0,3004 0,3267 0,2057 0,144 0,163 0,041 0,045
Стушнь очищення, % 0,0 50,6 72,8 70,5 81,5 87,0 85,2 96,2 95,5
104
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий вкпик II.ЛТ У Украши. - 2013. - Вип. 23.12
Висновки:
1. За результатами проведених експериментальних i промислових дослiджень встановлено, що пiд час очищення стiчних вод ВАТ "Плай", згiдно з запро-понованою новою технологieю очищення сичних вод, в як1й застосовували 10 % розчин сульфату феруму (II), ыльысть завислих зменшуеться на 31,02 мг/дм3 (37,6 %), вм1ст хрому - на 14,7-21,9 % i ХСК - на 17,7-25,5 %.
2. Таким чином, дослвдження очищення слчних вод одного з1 шырообробних об'eктiв Прикарпаття, яы м1стять хром-юн (VI), шляхом фтьтрування через ВММ та використання коагулянта - розчину солей травлення електрон-них плат, показали, що цим методом можна досягти очищення на 80-92 % в1д сполук хрому.
Лггература
1. Статистичний зб. "Довкшля 1вано-Франк1вщини у 2010 рощ" 1вано-Франк1вськ. - 2011. -
152 с.
2. Довкшля Украши. Статистичний зб. Кшв. - 2012. - 285 с.
3. Правила охорони поверхневих вод вщ забруднення зворотними водами / Затверджен Постановою Кабшету Мiнiстрiв вщ 25.03.1999 р., № 465.
4. Пляцук Л.Д. Анал1з технологий очищення гальватчних стокв в Укршт / Л.Д. Пляцук, О.С. Мельник // Вкник СумДУ. - 2008. - № 2. - С. 116-121.
5. Pollard S.J.T. Дешевые сорбенты для очистки сточных вод / S.J.T. Pollard, G.D. Fowler, C.J. Sollars, R. Perry // Sci. Total Environ. - 1992. - Вып. 116, № 1-2. - С. 31-52.
6. ШевченкоТ.В. Очистка сточных вод нетрадиционными сорбентами / Т.В. Шевченко, М.Р. Манзий, Ю.В. Тарасова // Экология и промышленность России, январь 2003. - С. 35-38.
7. Мельник О.С. Утшизацш стчних вод галъватчного виробництва та !х нейграл1зацш : ав-тореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук / О.С. Мельник. - Суми, 2011. - 20 с.
8. Голоушкина В.В. Исследование процесса восстановления шестивалентного хрома в при-суствии добавок нитрата меди и железа / В.В. Голоушкина [и др.] // Сотрудничество для решения проблемы отходов : матер. Междунар. конф. - Харьков. - 2007. - С. 277-280.
9. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод / Ю.Ю. Лурье. - М. : Изд-во "Химия". - 1984. - 448 с.
Чэлядын Л.И. Техногенное воздействие на окружающую среду и исследования очистки хромосодержащих сточных вод промышленных объектов
Приведены количество сточных вод и анализ методов очистки стоков, загрязненных хромом. Исследовано уменьшение хрома 6 в стоках методом сорбции на углеродо-минеральных материалах (ВММ). На основе экспериментальных данных построены изотермы адсорбции и показано, что методом подачи оптимального количества травильного раствора в сточные воды, загрязненные хромом, и их фильтрацией через ВММ, степень очистки повышается до 85-95 %.
Ключевые слова: окружающая среда, адсорбция, сточная вода, степень очистки, коагулянт.
Cheliadyn L.I. Man-made environmental impact study and treatment of wastewater contaminated with chromium industrial facilities
The reduced amount of wastewater and analysis methods for wastewater treatment contaminated with chromium. Investigated reduction of chromium 6 in wastewater by adsorption on carbon-mineral materials (AMM). Based on the experimental data of adsorption isotherms constructed and it is shown that the optimal method of feeding of etching solution in waste water contaminated with chromium and filtration through AMM, the degree of purification rises to 85-95 %.
Keywords: Environment, adsorption, waste water, the degree of purification coagulant.
2. Екологя довкшля
105
