У роботі вивчений хімічний склад відходів машинобудівного підприємства. Досліджено можливість використання даного відходу в якості адсорбентів для очищення стоків від іонів важких металів. Вивчено токсичність стічних вод до і після очищення адсорбентами на основі відходів.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Ульянова В. В., Собгайда Н. А., Степанова С. В.


Chemical composition of machine-building enterprise wastes is studied in the paper. Possibility of given waste as adsorbents for sewage purification application is investigated. Toxic properties of sewage before and after purification with adsorbents on the base of waste are researched.


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2012


    Журнал: Вісник Казанського технологічного університету


    Наукова стаття на тему 'Адсорбенти на основі відходу машинобудівного підприємства'

    Текст наукової роботи на тему «Адсорбенти на основі відходу машинобудівного підприємства»

    ?В. В. Ульянова, Н. А. Собгайда, С. В. Степанова

    Адсорбенти працюють на відходах МАШИНОБУДІВНОГО ПІДПРИЄМСТВА

    Ключові слова: адсорбенти, очищення стічних вод, іони важких металів.

    У роботі вивчений хімічний склад відходів машинобудівного підприємства. Досліджено можливість використання даного відходу в якості адсорбентів для очищення стоків від іонів важких металів. Вивчено токсичність стічних вод до і після очищення адсорбентами на основі відходів.

    Key words: adsorbents, sewage purification, heavy metals ions.

    Chemical composition of machine-building enterprise wastes is studied in the paper. Possibility of given waste as adsorbents for sewage purification application is investigated. Toxic properties of sewage before and after purification with adsorbents on the base of waste are researched.

    Екологічні нормативи, що діють на території Росії, диктують жорсткі вимоги до якості стічних вод, що надходять у природні водойми. Допустимі концентрації забруднюючих речовин у багатьох випадках встановлюються на рівні ГДК для водойм рибогосподарської категорії водокористування. Забезпечення відповідної глибини очищення стоків вимагає застосування високоефективних технологій і обладнання. В даний час застосовується велика кількість методів очистки стічної води, як найбільш ефективний виділяють адсорбційний метод. До переваг адсорбційного методу відносяться: можливість видалення забруднень надзвичайно широкої природи практично до будь-якої залишкової концентрації незалежно від їх хімічної стійкості, відсутність вторинних забруднень і керованість процесом. Перспективні і економічно вигідні адсорбенти можна виготовляти з вторинної сировини, що дозволить одночасно вирішити відразу дві проблеми: очищення води та утилізацію відходів.

    Створенню адсорбентів на основі відходів виробництв присвячено безліч робіт російських [1-3] і зарубіжних авторів [4,5].

    Співробітниками Казанського національного дослідницького технологічного університету (КНІТУ) створений сорбційний композитний матеріал на основі відходів зернових культур (лушпиння гречки, рису, соняшнику) в комплексі з пінополіуретаном. Композиційний матеріал застосовують для збору нафти, нафтопродуктів і масел. Введення в його склад до 45% лушпиння гречки дозволяє отримати сорбент з гідрофобними і оле-профільними характеристиками [1].

    Для вилучення іонів важких металів (^ 2 +, №2 +, Zn2 +) в роботі вчених КНІТУ застосовується сорбент, виготовлений з відходів валяльновойлочного виробництва кнопа і очеса вовни [2]. Для збільшення сорбційних параметрів відходи обробляють сірчаної кислотою з наступною термообробкою. Сорбційна ємність кнопа для іонів кобальту 225 мг / г, нікелю - 173 мг / г.

    Автори [3] отримали високоефективні матеріали для очищення води шляхом нанесення бентонітових глин на мінеральні базальтові волокна. Отриманий сорбент відрізнявся невисокою

    механічною міцністю. Тому в якості матеріалу каркаса були використані деревна тирса, на основі яких був синтезований новий сорбент «Беном». Відзначено, що всі метали на «Беном» з натрієвого бентоніту і тирси мають максимальну обмінну ємність в межах 6-9 мг / г.

    Дослідники з малазійського інституту хімічних і біоінженерних технологій пропонують використовувати для очищення стічних вод дешеві сорбенти на основі відходів виробництва чаю -чайние листя [4]. Такі сорбенти дозволяють витягати важкі метали: нікель, кадмій, хром, цинк і свинець, а також придатні для усунення каламутності води. Поряд з листям кави і чаю, в Пакистані широко використовуються листя фікуса як сорбенту для очищення стічної води. Ця рослина виявляє хороші сорбирующие властивості для органічних і неорганічних сполук, завдяки своїм складом (целюлоза, геміцелюлоза, пектин і лігнін). Листя також містять хлорофіл, каротин, антоцианин, танін, функціональні групи яких (карбоксильні, карбонільні, амино- і нітрогрупи) хемосорбіруют важкі метали. Листя містять іони кальцію, магнію, натрію, які обмінюються на іони свинцю в процесі сорбції.

    Відомий спосіб отримання сорбційної матеріалу з почорнілою шкірки банана. Для виготовлення потрібно відокремити шкірку від міздрі, а потім обробити кислотою, промити і висушити. Отриманий сорбент застосовують для очищення стоків від ІТМ [5].

    Мета цієї роботи полягала у вивченні адсорбційних властивостей відходу утворюється на підприємстві ВАТ "Роберт Бош Саратов» при очищенні стоків (м Енгельс, Саратовської області).

    У зв'язку з цим потрібно було вирішити такі завдання:

    • провести екологічний моніторинг, очищення стічних вод на підприємстві ВАТ "Роберт Бош Саратов»;

    • вивчити хімічний склад і адсорбційні властивості відходу, що утворюється на підприємстві ВАТ "Роберт Бош Саратов» при очищенні стоків;

    • розробити технологічну схему очищення стічних вод на підприємстві ВАТ "Роберт Бош Саратов».

    ВАТ «Роберт Бош Саратов» м Енгельс Саратовської області зареєстровано у вересні 2004 р на базі заводу «запальний Автономних Свічок» і спеціалізується на виробництві автотракторних запальних свічок, товарних ізоляторів, сердечників і елементів електронного уприскування. На підприємстві ВАТ «Роберт Бош Саратов» при промиванні обладнання для обробки керамічних деталей (керамічний цех) утворюються стічні води, забруднені великою кількістю зважених речовин, що перевищують ГДК. Плата за утилізацію цієї води дуже висока, внаслідок чого підприємство несе збиток. А скидання цієї води без очищення чинить негативний вплив на навколишнє середовище.

    Раніше до 2010 року води, після промивання устаткування надходять в ємність для збору промивних вод, потім вода вивозилися в МУП «Ен-гельс-Водоканал» за допомогою асенізаторської машини. Результати аналізу складу стічних вод підприємства ВАТ «Роберт Бош Саратов», що проводяться щоквартально в рамках програми виробничого екологічного контролю представлені в табл.1.

    Таблиця 1 - Склад стічних вод без очищення ВАТ «Роберт Бош Саратов» та після фільтр преса

    Найменування інгредієнтів Результат аналізу, мг / дм3 ГДК, мг / дм3 ТСК, мг / дм3 НТД на методику дослідження

    рН 8,85 ± 0,2 6,5 -9,0 6,5 -9,0 ПНДФ14.12 34121-97

    Зважені речовини 150 945 71 260 ПНДФ 14.12.110-97

    Сухий залишок 1549 ± 139 790 790 ПНДФ 14.12 .114-97

    Фосфати 0,815 ± 0,082 0,43 1,87 ПНДФ 14.12 .112-97

    Хлориди 124,1 ± 11,2 21,0 223,8 ПНДФ 14.12 .96-97

    Сульфати 273,7 ± 21,9 65,9 205,1 ПНДФ 14.12 .108-97

    Склад стічних вод після фільтр-преса

    Найменування інгредієнтів Результат аналізу, мг / дм3 ГДК, мг / дм3 ТСК, мг / дм3 НТД на методику дослідження

    рН 8,85 ± 0,2 6,5 -9,0 6,5 -9,0 ПНДФ 14.12 34121-97

    Зважені речовини 5003,0 71 260 ПНДФ 14.12.110-97

    Сухий залишок 1549 ± 139 790 790 ПНДФ 14.12 .114-97

    Фосфати 0,815 ± 0,082 0,43 1,87 ПНДФ 14.12 .112-97

    Хлориди 124,1 ± 11,2 21,0 223,8 ПНДФ 14.12 .96-97

    Сульфати 273,7 ± 21,9 65,9 205,1 ПНДФ 14.12 .108-97

    З таблиці видно, що після промивання устаткування стічні води містять велику кількість зважених речовин - 150945 мг / дм3.

    У 2010 році екологічним відділом підприємства і співробітниками кафедри «ЕКОС» Енгельського-го технологічного інституту (філія) Саратовського державного університету була запропонована двоетапна система очищення стічних вод для видалення зважених речовин [6]. На першому етапі

    - промивна вода, що містить велику кількість зважених речовин, відразу надходить на рамний фільтр - прес, а на другому - промивна вода, з меншим вмістом зважених речовин, надходить у відстійник. Потім осад, що утворюється в відстійнику, також очищається на фільтр - пресі. Освітлена вода з відстійника повторно використовується в технологічному процесі. Вода, що пройшла через фільтр - прес очищається від зважених речовин і вивозиться в МУП «Енгельс - Водоканал». Склад стічних вод після очищення на фільтр - пресі представлений в табл.1.

    Рамний фільтр - прес (рис.1) призначений для фільтрації рідин і суспензій під тиском з одночасним досягненням максимально можливої ​​сухості фільтруючого коржа, тобто залишилися твердих частинок, уловлених всередині камери фільтр-преса. Суспензія подається діафрагми-ним насосом під тиском в межплітное простір камер фільтр - преса. Фільтрація здійснюється в камерах фільтр - преса, при цьому на фільтрувальних серветках з поліпропіленової тканини осідають зважені речовини, присутні в зневоднюється шламі, або осаді, перекачується з відстійника. Освітлена вода по стоків фільтрувальних плит надходить в накопичувальну ємність для подальшого очищення.

    Мал. 1 - Принципова схема рамного фільтр

    - преса

    Основним елементом рамного прес -фільтра є набір фільтрувальних плит з поліпропілену (рис. 1.) (хімічно стійкого і зносостійкого пластика), встановлених на опорах з нержавіючої сталі між притискною і впускний системами. На першій фільтрувальної плиті закріплений від'їжджаючий гідроциліндр зі стопорною гайкою на його поршневому штоку. На несучій рамі фільтр - преса змонтований ручної або автоматичний (пневматичний привід) гідравлічні-

    ський упор для гідравлічного циліндра, затискає фільтрувальні плити. Відведення фільтрату закритий.

    Проходячи через фільтр-прес кількість зважених речовин в стічній воді зменшується до 5003 мг / дм3, ефективність очищення становить понад 75% (табл. 2). Віддалений осад є відходом і у підприємства виникає проблема його утилізації. Відхід являє собою сипучий порошок білого кольору. При вивченні хімічного складу даного відходу виявилося, що основна масова частка (понад 90%) це оксид алюмінію, який, як відомо з літератури, проявляє високі адсорбційні властивості [7].

    Співробітниками кафедри «ЕКОС» була вивчена можливість використання даного відходу в якості адсорбенту для очищення стоків від іонів важких металів (ІТМ). Для цього виготовляли модельні стічні води, що містять катіони міді (Си2 +), нікелю (№ + 2), заліза (Ре 2+). Вибір ІТМ обумовлений тим, що на підприємстві ВАТ «Роберт Бош Саратов» в гальванічному цеху утворюються стоки з вмістом саме цих іонів металів.

    Були встановлені час сорбційної рівноваги, яке склало 30 хв, і оптимальне співвідношення маси адсорбенту до обсягу стічних вод, яке склало 20г / л. Початкова і кінцева концентрація катіонів металів фіксувалася фотоколориметричним методом, за допомогою КФК - 03, із застосуванням тестованих методик. Адсорбцію проводили в статичних умовах, при постійному перемішуванні, потім розчини профільтрували через фільтрувальну папір, виміряли оптичну щільність і кінцеву концентрацію катіона металу. Дані по ефективності очищення стічних вод від ІТМ (табл. 4.) показали можливість використання відходу, цеху обробки корпусу деталей для очищення стоків гальванічного цеху підприємства ВАТ "Роберт Бош Саратов».

    Таблиця 3 - Таблиця ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів

    ІТМ Початкова концентра- ція, снача, мг / л Кінцева концен- трація, Скон, мг / л Ефективна ність очищення, Е%

    C Чо + 2,5 G, 6 76

    Ni2 + 2,5 G, 5 8G

    Fe2 + 2,5 G, 4 84

    Була проведена оцінка гострої токсичності стоків до і після очищення від ІТМ, відповідно до методики ПНД Ф Т 14.1: 2: 4.12-G6. Як тест - об'єктів використовувалися ракоподібні (Daphnia magma straus). Кратність нешкідливого розведення НЕ очищених стоків дорівнює 9, а після очищення розбавлення стоків не було потрібно, що підтверджує можливість зниження токсичності стоків за рахунок застосування в якості адсорбенту відходів підприємства ВАТ "Роберт Бош Саратов».

    В результаті проведеної роботи була запропонована технологічна схема очищення стічних вод керамічного і гальванічного цехів підприємства ВАТ "Роберт Бош Саратов» (рис.2). За даною схемою стічні води керамічного цеху очищаються за допомогою відстійника (3) і рамного фільтр - преса (4) , виділений осад в якості адсорбенту надходить в адсорбер (5). Стічні води гальванічного цеху, проходять адсорбционную очистку. Все очищені води по даній схемі не досягають значення ГДК, тому надходять на очистку МУП «Енгельс Водоканал» або використовуються в технологічних процесах на даному підприємстві . Відпрацьований адсорбент надходить в шламонакопитель (6), а потім використовується при виготовленні керамічних виробів, які застосовуються на даному підприємстві (керамічний корпус запальних свічок).

    стічні стічні

    «Енпег'с - Водоканал»

    Мал. 2 - Схема очищення стічних вод різних цехів підприємства ВАТ "Роберт Бош Саратов»: 1,2-усреднители; 3 відстійник; 4 фільтр-прес; 5 - адсорбер; 6 - шламонакопитель

    В результаті проведеної роботи була показана принципова можливість використання відходу керамічного цеху підприємстві ВАТ «Роберт Бош Саратов», як адсорбент для очищення стоків цеху гальваніки даного підприємства.

    література

    1. Н.С. Чикина, А.В. Мухамедшин, Л. А. Зенітова, А.С. Сироткін і ін., Вісник Казанського технологічного університету, 6,184 - 192 (2011);

    2. Г.Р. Нагімулліна, І.Г. Шайх, А.І. Шмиков, С.В. Фридланд, Безпека життєдіяльності, 12, 32 - 36 (2008);

    3. В.А. Сомин, Л.Ф. Комарова, Екологія і промисловість Росії, 9, 2 - 5 (2009).

    4. К. Sabrina // International Conference on Environmental Research and Technology ICERT, 2008. Р. 32 - 35.

    5. Salatul, Md. Islam Mozumder / Asia-Pasific Journal of Chemical Engineering, 2008. P. 452 - 455.

    6. Н.І. Метальникова, Е.А. Татаринцева, О.О. Кисельова, в сб. Матеріали Всеросійського науково практічнской конфепенціі, Изд-во СГТУ, Саратов, 2010р. С. 257-258.

    7. Пат. 2026733, Російська Федерація Рачковская Л.М .; Бородін Ю.І .; Асташова Т.А .; Рачковський Е.Е .; Нікітін О.М .; Блохін О.І .; Саркісян А.Т.; опубл. 20.02.1999.

    © В. В. Ульянова - асп. каф. екології та охорони навколишнього середовища Енгельського державного технологічного інституту, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Н. А. Собгайда - д-р техн. наук, доц. тієї ж кафедри, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; С. В. Степанова -канд. техн. наук, доц. каф. інженерної екології КНІТУ, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..


    Ключові слова: адсорбенти /ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД /ІОНИ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ /ADSORBENTS /SEWAGE PURIFICATION /HEAVY METALS IONS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити