3421

19

- использование песка увеличивало продолжительность фильтроцикла в 5 раз, полистирола в 7-8 раз, при общем увеличении объема очищенной воды (более чем в 2 раза при использовании песка, и в 3.5 раза больше при использовании полистирола).

Применение полистирола более целесообразно и по экономическим соображениям.

Использование в качестве загрузки активированного угля или дробленого антрацита целесообразно при необходимости решения задачи дехлорирования. Применение дехлорирующих материалов (активированного угля, антрацитовой крошки) в качестве заполнителей полостей фильтрующих элементов, эффективно при концентрации «активного» хлора в электрохимически обработанной жидкости 8-12 мг/л. При больших значениях наблюдается проскок хлора в очищенную жидкость. В этом случае после мембранных фильтров в технологической схеме целесообразно устройство автономных мутационныхфильтров.

Наиболее эффективно фильтр работает в режиме 3, с подключением к фильтрующим элементам электрического тока по двухстадийной схеме:

-в фильтрационном режиме (ia= 0.01-0.02 А/дм2);

-в регенерационном режиме (ia= 0.1-О.ЗА/дм2).

Вэтом случае удельная производительность фильтрующих элементов увеличивается практически в два раза. Продолжительность фильтроцикла достигает 100 и более часов. Процесс доочистки фильтрованием с использованием фильтрационных мембран значительно упрощается. В ходе реализации процесса фильтрования при повышенных плотностях тока (i > 0.3 А/дм2) отложения взвешенных веществ на мембранах практически не происходит, но возникает возможность разрушения материала мембран, за счет их электрохимического растворения, что приводит к увеличению размера пор мембран. В результате этого происходит увеличение производительности фильтрующих элементов, но снижение эффекта задержания взвешенных веществ.

20

Изучение механизма фильтрования через пористые цилиндрические элементы позволило уточнить ряд параметров процесса.

Анализируя обобщенное уравнение фильтрования через пористые перегородки

К - константа, характеризующая интенсивность возрастания общего сопротивления осадка;

η - показатель степени, установлено:

-фильтрование через пористые цилиндрические перегородки может быть отнесено к фильтрованию с образованием осадка (уменьшением удельной производительности), т.е. n = 0;

-фильтрование через взвешенный слой гранулированного пропилена может быть отнесено к фильтрованию промежуточного вида (n = 1);

-фильтрование с подведением электрического тока к фильтрующим элементам может быть классифицировано как фильтрование при постоянном

сопротивлении (ia > 0.1 А/дм2) и фильтрование при условно постоянном сопротивлении (ia =0.01-0.015 А/дм2).

В ходе этих исследований определено:

-доочистка фторсодержащих сточных вод от взвешенных веществ, прошедших стадию предварительной очистки, может быть успешно решена путем фильтрования через фильтрационные цилиндрические токопроводящие мембранные элементы;

-применение фильтров из токопроводящих цилиндрических элементов с использованием инертных зернистых заполнителей - активированных углей, снабженных электрорегенерационными устройствами, обеспечивают высокую степень доочистки от взвешенных веществ, органических веществ и

21

остаточного хлора, соответственно: ЭВ.В = 98 - 99.8 %, ЭН.П. = 50 - 60 %, ЭХЛОР=100%;

-регенерацию фильтрующих элементов целесообразно осуществлять электрохимическим путем - подключением элементов к плюсу источника тока ( ia= 0.01-0.3 А/дм2);

-определен вид фильтрования при различных режимах процесса, в режиме фильтрования «под напряжением». Он может быть отнесен к фильтрованию с постоянным сопротивлением, без отложения осадка и закупорки пормембраны;

-разработана конструкция фильтра на основе ПНС с электрохимической регенерацией мембран, производительностью 5.0 куб.м/час;

-разработан проект доочистки сточных вод на основе предложенных

фильтров.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ

ФТОРСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД

На основании результатов проведенных исследований рекомендуется следующая схема глубокой очистки фторсодержащих стоков (рис. 5). Сточные воды поступают в резервуар (1) и, далее, насосом (2) под давлением 0.2 - 03 МПа, подаются в модуль электрохимической очистки (5), состоящий из блока с нерастворимыми электродами и блока с растворимыми электродами (электрокоагулятора).

Обработанная жидкость направляется в камеру флотации (6), (конструкции ННГАСУ), где происходит отделение взвесей в поверхностный слой камеры. Осветленная жидкость собирается в промежуточном резервуаре (8), откуда насосом (3) подается в фильтровальный модуль с элементами из ПНС. Полости фильтрующих элементов заполнены активированным углем или дробленым антрацитом для дехлорирования. Очищенная вода соответствует показателям ГОСТ 9305-84 «Вода техническая». Питание электрохимического модуля осуществляется от выпрямителей переменного тока (10).

очищенная вода в производство

подача исходной

жидкости

шлам на дальнейшую

обработку

Рис. 5. Принципиальная схема глубокой очистки фторсодержащих сточных вод

1— резервуар исходной сточной жидкости; 2,3,4 - насосы подачи;

5 - блок-модуль электрохимической очистки с нерастворимыми и растворимыми электродами; 6 - камера флотации;

7 - модуль фильтров на основе ПНС;

8 - резервуар осветленных стоков;

9-резервуар чистой воды;

10 - блок выпрямителей для питания блоков электролиза и электрокоагуляции; 11 - выпрямитель тока для регенерации элементов фильтра ПНС

23

Для регенерации фильтрующих элементов предусмотрен выпрямитель тока (11). Шлам после камеры флотации (6) и осадок после промывки фильтров (7) отводится на дальнейшую обработку. Периодическая промывка фильтрующих элементов и загрузочного материала производится очищенной водой из резервуара (9).

ВЫВОДЫИРЕКОМЕНДАЦИИ

На основании выполненных автором научно-исследовательских работ, формулируются следующие основные выводы.

1. Фторсодержащие сточные воды гальванических производств - сложная многокомпонентная система, включающая механические примеси, растворенные органические и минеральные вещества, которая требует сложных методов очистки.

2. Существующие технологии отведения и очистки фторсодержащих сточных вод гальванических производств неэффективны - не обеспечиваются требования к качеству очищенных сточных вод при сбросе их в водоемы или возврате в технологический процесс предприятия. Обезвреживание стоков осуществляется с использованием реагентов, что повышает общее солеобразование. Отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору, расчету, проектированию систем водопользования участков фторирования.

3. Разработаны математические модели процессов, на основе которых созданы методы инженерного расчета установок, включая создание замкнутых систем водного хозяйства.

4.Разработаны новые технологии и конструкции аппаратов по очистке и доочистке фторсодержащих сточных вод: напорные электролизеры (одно - и двухступенчатые) с растворимыми и нерастворимыми электродами; фильтры из ПНС с электрохимической регенерацией фильтровальных элементов (патент № 2124948).

5.Определены оптимальные технологические параметры процессов,

втом числе:

24

•для электролизеров с растворимыми алюминиевыми электродами:

•рабочее давление процесса 0.05 - 0.3 МПа;

•скорость движения жидкости между электродами 0.5 - 3 м/сек;

•плотность тока на аноде до 10 А/дм2;

-для электролизеров с нерастворимыми электродами:

•рабочее давление процесса 0.05 - 0.3 МПа;

•скорость движения жидкости между электродами 0.5 - 1 м/сек;

•плотность тока на аноде 2-3 А/дм2;

•для фильтров (ПНС) с цилиндрическими элементами:

•давление фильтрования 0.1 - 0.3 МПа;

• плотность регенерационного тока на фильтрующем элементе от

0.01 до 0.3 А/дм2;

•продолжительность фильтроцикла до 100 ч.

6.Разработаны математические модели процесса электролиза с растворимыми (алюминиевыми) электродами; уточнены модели фильтрования через пористые цилиндрические перегородки в различных режимах.

7.Установлена целесообразность очистки фторсодержащих стоков электролизом по двухступенчатой схеме: электролиз (с нерастворимыми электродами) — электрокоагуляция (с растворимыми электродами). При использовании такой технологии достигается следующий эффект очистки: по фтору - 100%, по ионам тяжелых металлов 95-98%, по ХПК до 85%.

8.Определены наиболее представительные продукты электрохимической деструкции органической части фторсодержащего потока сточных вод. В основном они представляют собой сложные соединения продуктов электрохимического окисления - ароматические эфиры, карбоновые кислоты, гидро- ксил-содержащие соединения. Наряду с продуктами окисления обнаружены и продукты восстановления, например дициклогексил и сульфонафталин.

9.Дана токсикологическая оценка очищенных сточных вод на различных стадиях обработки. После электрохимической очистки степень токсичности возрастает. После доочистки на фильтрах ПНС, с заполнением

25

фильтровальных элементов активированным углем или дробленым антрацитом, вода становится нетоксичной. Определены условия сброса стоков в городскую канализацию и водоем.

10.Разработаны рекомендации по очистке фторсодержащих сточных вод на основе электролиза и фильтров из ПНС.

11 .На установку по доочистке сточных вод из ПНС разработана проектная документация. Модуль доочистки производительностью 10 куб.м/час запущен в эксплуатацию на Нижегородском велосипедном заводе ОАО «ГАЗ» в 2001г.

12.Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 380 000 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Очистка сточных вод гальванических производств от фторсодержащих соединений. /Городское хозяйство и экология. Известия жилищно-коммунальной академии- M., 1996, с. 37-40.

2. Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Применение пористых тонкостенных фильтрационных мембран для доочистки сточных вод гальванических производств. /Известия жилищно-коммунальной академии «Городское хозяйство и экология» № 2,1998 г., с.42-47.

3. Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Электрохимическая регенерация механических фильтров из пористой нержавеющей стали. /Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава аспирантов и студентов. «Строительный комплекс-96». Тезисы докладов, часть 5. «Исследования по рациональному использованию природных ресурсов и защите окружающей среды.» Нижний Новгород, 1996 г., с.21-22.

26

4.Губанов Д.Л. Технология очистки фторсодержащих сточных вод предприятий приборостроения. /Труды аспирантов. Сборник 4, г. H. Новгород, 1998, с. 19-24.

5.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Определение концентрации веществ электролитов в ваннах промывки после нанесения гальванопокрытий. /Труды аспирантов. Сборник 4, г. H. Новгород, 1998, с. 24-28.

6.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л., Машенков А.А. Исследования метода ультрафильтрации при очистке сточных вод. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава аспирантов и студентов. Тезисы докладов, часть 5. «Исследования по рациональному использованию природных ресурсов и защите окружающей среды.» Нижний Новгород, 1995 г.

7.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Электрохимическая регенерация токопроводящих фильтрационных мембран. /Научно-техническая конференция профес- сорско-преподавательского состава аспирантов и студентов. «Строительный комплекс-97». Тезисы докладов, часть 5. «Исследования по рациональному использованию природных ресурсов и защите окружающей среды.» Нижний Новгород, 1996 г., с.28-29.

8.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Рациональное использование воды в гальваническом производстве. /Научно-техническая конференция профессорскопреподавательского состава аспирантов и студентов. «Строительный ком- плекс-98». Тезисы докладов, часть 6. «Исследования по рациональному использованию природных ресурсов и защите окружающей среды.» Нижний Новгород, 1998 г., с.86-87.

9.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л., Рыжечкина О.Н. Создание экологически безопасных систем водопользования промышленных предприятий. /Научно-

27

техническая конференция профессорско-преподавательского состава аспирантов и студентов. «Строительный комплекс-98», Тезисы докладов, часть 6, Ю.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л., Колесов Ю.Ф. Особенности очистки фторсодержащих сточных вод электродиализом. /Международная научнопрактическая конференция «Вторичные ресурсы: Социальноэкономические, экологические и технологические аспекты». Сборник мате-

риалов, Пенза, 1999 г., с. 30-32.

П.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Исследования по доочистке сточных вод от процессов гальванопокрытий на мембранных фильтрах и регенерация последних. / Вода и экология. Проблемы и решения. № 4/2000 г. Водоканалпроект. Гипрокоммуналводоканал,Санкт-Петербург,с.48-53.

12.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Расчет концентрации загрязнений на основе решения систем дифференциальных уравнений. / Вода и экология. Проблемы и решения. № 4/2000 г. Водоканалпроект. Гипрокоммуналводоканал, СанктПетербург, с. 32-36

1З.ГубановЛ.Н., Губанов Д.Л., Лампси Н.Л. Изучение продуктов деструкции фторсодержащих стоков в процессе электрохимической обработки. /Экологические исследования и проблемы экологического образования в Европейских регионах России. По материалам Всероссийской научнопрактической конференции, Арзамас, 5-7 октября 2000 г., с. 57-59.

Н.Губанов Л.Н., Губанов Д.Л. Мероприятия по повышению экологической безопасности в гальваническом производстве. /Известия жилищнокоммунальной академии «Городское хозяйство и экология» № 4, 1999 г., с.44-49.

15. Найденко В.В., Губанов Л.Н., Лукичев Ю.Ф., Губанов Д.Л. Патент на изобретение № 2124948,1996 г. Фильтр для очистки жидкости.

ЛP № 020823 от 21.09.98

Подписано в печать 17.10.01. Формат 60x90 1/16 Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 1 печ. л. Тираж 1OO экз. Заказ № 276

Нижегородский государственный архитектурно - строительный университет, 603600, г. H. Новгород, ул. Ильинская, 65.

Полиграфцентр ННГАСУ , 603600, г. H. Новгород, ул. Ильинская, 65.