Совместный проект по увеличению эффективности работы предприятий
Тематические издания
Получение и продвижение информации
Тематические выставки
Новости
г. Форум "Передовые технологии России" Подписка на новости Поиск на сайте
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДОСТУПНЫЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В СИСТЕМЕ АБОНЕНТСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯРегистрация...

Эколого-экономическая оценка регенерационных методов очистки сточных вод. Критический анализ.

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2003 - 2004 г.г.

А.А. Пашаян, "МаВР-Брянск", С.В. Лукашов, Ал.А. Пашаян, "БГИТА"
241037, г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3, БГИТА.     pashal@onlaine.debrynsk.ru


Требования к качеству воды постоянно ужесточаются. При сопоставлении действующих ПДК загрязнителей со средними значениями их концентраций в промышленных стоках можно убедиться, что для очистки таких вод необходимо осуществить практически 100%-ную конверсию каждой компоненты (см. табл. 1).

Рис. 1. Зависимость времени достижения ПДК от его значений и начальной концентрации загрязнителя.

Если рассмотреть сС+rR -» P как процесс уничтожения (очистки СВ) загрязнителя С в результате реакции с реагентом R, с образованием продукта Р;
то  Wрасх С = dC/dt = К[C]c[R]r;     При С -» 0, Wрасх С -» 0;

Для достижения ПДК необходимо, чтобы [R] >> [C]. Это означает, что для стимулирования процесса необходимо применять реагенты в избыточных количествах, что чревато загрязнением СВ. В результате такой "очистки" образуются более загрязненные СВ. Такая ситуация продиктована тем, что при химическом способе очистки СВ, с целью достижения требуемых предельных концентраций по определенному загрязнителю, приходится осуществить химический процесс при малых концентрациях последнего (10-6- 10-8 моль/л).

Зависимость степени конверсии* загрязнителей от значений ПДК
и их концентрации в СВ
№ п/пЗагрязнительСодержание (г/л)ПДК, мг/л (моль/л)Конверсия, Х, %
1Формальдегид3-100,1 (3,3х10-6)99,997- 99,999
2Бензиндо 1,50,199,993
3Бензолдо 1,70,5 (6,4х10-6)99,97
4Толуолдо 0,50,5 (5,43х10-6)99,9
5Фенолдо 1000,001 (1,06х10-8)99,99999
6Нефть прочаядо 0,50,399,94
7Хром (VI)до 3,00,1 (1,92х10-6)99,997
8Хром (III)до 1,50,5 (9,6х10-6)99,96

* Степень конверсии рассчитывали по формуле: Х = 100{(Со- СПДК)/Со}

При очистке СВ деревообрабатывающего завода, имеющего при себе цех по варке карбамидно-формальдегидной смолы, ежегодно уничтожаются по 150-200 тонн ФА и до 300-400 тонн карбамидно-формальдегидной смолы. При этом, очищенная вода имеет ХПК на уровне 18000 мг мл-1О2, при нормативном показателе ХПК в водоемах не более 5-8 мг мл-1О2 (более чем 2000 кратное превышение). Таким образом, можно констатировать факт, что ныне действующие технологии по очистке сточных вод от ФА крайне неэффективны.

Между тем, в последние десятилетия в развитых странах в сельскохозяйственной практике интенсивно внедряются азотные удобрения пролонгированного действия (мало растворимые в воде), на основе карбамидно-формальдегидных соединений.

С учетом вышеприведенного анализа можно заключить, что для осуществления качественной очистки СВ от загрязняющих компонентов необходима предварительная процедура их концентрирования. Для достижения этой цели в каждом отдельном случае необходимо рассмотреть приемлемые технологии. В качестве таковых можно предусмотреть процессы экстракции и сорбции. Эти процессы способствуют увеличению локальных концентраций загрязнителей либо на поверхности сорбента, либо в элюенте. Далее, в зависимости от реакционной способности молекул загрязнителя, можно его регенерировать из элюента перегонкой, или с применением гетерогенного катализатора стимулировать процесс химического преобразования загрязнителя на поверхности сорбента, не введя в СВ дополнительных реагентов-загрязнителей. В этой связи наилучшим сочетанием надо признать ситуацию, при которой происходит одновременная очистка двух СВ различных производств. То есть, следует подобрать такие оптимальные условия ведения процесса, при которых загрязнители одних стоков уничтожают загрязнители других стоков.

С учетом вышеизложенных соображений, наилучшие показатели эффективности взаимной утилизации и очистки СВ могут быть достигнуты при использовании гетерогенных катализаторов - сорбентов, способных одновременно осуществить катализ и сорбцию.

Нами исследована и оптимизирована реакция поликонденсации ФА с мочевиной в кислой среде, приводящая к образованию в воде нерастворимых полимеров [1,2], позволяющая снизить концентрацию ФА < 0,1г/л.

После удаления нерастворимой в воде КФС (азотное удобрение пролонгированного действия) остаточные количества ФА и мочевины конденсируются на кислых сорбентах. При этом происходит полное исчезновение формальдегида. Нами также рассмотрен и процесс совместной утилизации формальдегид-хром (VI) содержащих сточных вод. Показано, что на кислых сорбентах, в гетерогенной фазе, весь хром (VI) восстанавливается формальдегидом и в виде Cr+3 остается на сорбенте, откуда может быть элюирован кислым раствором и выделен в виде оксида хрома (III) [3].

При внедрении разработанной технологии, в зависимости от начальных концентраций формальдегида и КФС, от одного завода, в среднем, можно получать ежегодно до 240 – 300 тонн полимерного осадка (КФС), который можно использовать как азотное удобрение. При этом, очищенная вода, удовлетворяющая требованиям ПДК по хрому и ФА, может быть использована в водооборотном цикле, что позволит резко сократить расход технической воды. При этом убыточные очистные сооружения становятся рентабельными.

Нами показано [4], что сочетание экстракционных и адсорбционных методов позволяет осуществить высокоэффективную регенерационную очистку сточных вод от углеводородов. Все бензиновые компоненты, будучи неполярными органическими соединениями, обладают неограниченной растворимостью в минеральных водонерастворимых маслах различного назначения (моторные, трансформаторные и т.п.) и практически нерастворимы в воде. Это обстоятельство позволяет использовать отработанные масла в качестве экстрагентов, что позволит осуществить высокоэффективную очистку сточных вод от углеводородов. После насыщения масел бензинами (проскок углеводорода в процессе очистки СВ) экстрагент регенерируют вакуум перегонкой, что позволяет выделить бензин в чистом виде. Такая технология позволяет сохранить эксплуатационные качества и масла, и бензина на прежнем уровне, а также обеспечивает многократное использование экстрагентов. Незначительные количества масла, унесенные водным потоком в экстракционном процессе, улавливаются в специальной многосекционной адсорбционной камере, заполненной сорбентами. Таким образом, для количественной очистки СВ необходимо концентрирование загрязнителей в воде, а это в свою очередь позволяет осуществить регенерацию загрязнителей в виде ценных продуктов, обладающих спросом на рынке.

Для регенерационной утилизации и очистки промышленных сточных вод, содержащих неорганические соли и кислоты, могут быть применены и чисто химические подходы, основанные на различии физико-химических свойств компонентов. К примеру, нами показано, что возможно практически полное полезное использование компонентов сточных вод хрустальных заводов. Исходя из эколого-экономической целесообразности, наиболее приемлемым вариантом следует считать дробную нейтрализацию:

Первая стадия:

После выделения осадка сульфата кальция (гипса) нейтрализацию водного раствора, содержащего HF, H2SO4, осуществить гидроксидом натрия.

Вторая стадия:

На этой стадии в начале происходит параллельная нейтрализация следов серной кислоты и всего количества HF. При этом, все количество СaSO4 (~5 тонн/сутки) может быть полезно использовано (либо на самом хрустальном заводе, либо как строительный гипс в любом варианте). Водному раствору солей будет соответствовать следующий примерный состав: 2500 кг NaF и 450 кг Na2SO4. После удаления основного количества NaF из растворов в виде кристаллов (пользуясь низкой растворимостью NaF), маточный раствор можно вернуть для осуществления новых циклов дробной нейтрализации. Фторид натрия находит широкое применение в различных отраслях (мировое производство фторида натрия - более 10 тыс.т/год). Таким образом, регенерационная утилизация сточных вод хрустальных заводов за счет реализации гипса и фторида натрия позволит исключить образование известковых шламов, получить строительный гипс и фторид натрия.

Литература
[1]. А.А. Пашаян, А.Л. Осиновский, В.П. Гамазин. Очистка сточных вод, содержащих формальдегид. Экология и промышленность России. Москва, октябрь, 2001г., с.20-22;
[2]. А.А Пашаян, В.П. Гамазин, С.В. Лукашов. Способ очистки сточных вод. Заявка № 2002127966/12 от 17.10.02г;
[3]. А.А. Пашаян, С.В. Лукашов, Ф.А. Пряхин. Совместная утилизация формальдегид и хром (VI) содержащих сточных вод. Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Брянск, БГИТА,2002г. стр. 297-299;
[4]. А.А. Пашаян, И.А.Кулеш, М.М. Фетисов. Разработка технологии регенерационной очистки бензин содержащих сточных вод. Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Брянск, БГИТА, 2002г. стр. 183-184.


 

 Последние поступления

Поиск на сайте

Направить запрос

Абонементное обслуживание

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2003 - 2004 г.г.

Наверх