автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Очистка сточных вод кожевенных заводов в условиях Ирака

На правах рукописи

Хамад Аммар Тамир

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД КОЖЕВЕННЫХ ЗАВОДОВ В УСЛОВИЯХ ИРАКА

Специальность 05.23.04 - Водоотведение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете и лаборатории иракского кожевенного завода "Альфанния".

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Воронов Юрий Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Залетова Нина Анатольевна

кандидат технических наук Павлинова Ирина Игоревна

Ведущая организация: ГП "Союзводоканалпроект"

3°

Защита состоится «2-1»1& 2004 в' • * часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.10 в Московском государственном строительном университете но адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, Д. 26, ауд. 0 «Г' £_•

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета.

Автореферат разослан 21.05. 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Орлов В.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Кожевенная промышленность является весьма водоемкой, состав отработавших сточных вод агрессивным и сильно загрязненным, а их сброс в городскую водоотводящую сеть или водоемы требует соответственно предварительной или полной очистки.

В Ираке проблеме охраны водных ресурсов от загрязнения и истощения удаляется большое внимание, особенно за последнее десятилетие из-за падения уровня воды в реках, результатом которого явилось уменьшение количества осадков в регионе Ближнего востока.

Кожевенная промышленность является одной из самых распространенных в Ираке. Кожевенные заводы располагаются в основном в столице Багдад и в городе Мосул, где значительное число фабрик сбрасывает свои производственные сточные воды в городскую водоотводящую сеть и в водоемы практически без очистки, что подтверждает актуальность проблемы для Ирака.

Основной целью диссертационной работы являлось решение проблемы очистки сточных вод на кожевенных предприятий в условиях Ирака путем создания технологических систем обработки производственных сточных вод, позволяющих повторно использовать отработанные сточные воды в основных технологических операциях. В качестве объекта исследований был выбран иракский кожевенный завод "Альфанния".

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить количество и состав сточных вод от отдельных технологических операций в подготовительных и дубильных цехах;

- исследовать возможность повторного использования отработавших сточных вод;

- исследовать различные методы локальной и совместной очистки отработавших производственных сточ

- разработать технологические схемы очистки сточных вод кожевенных заводов по обработке шкур коров и баранов, которые обеспечивает качество воды, соответствующее предъявленным требованиям к сточным водам, поступающим в водоемы и городскую водоотводящую сеть в Ираке;

- составить рекомендации на проектирование локальных очистных сооружений кожевенных предприятий в Ираке.

Научная новизна работы заключается в следующим:

- показана целесообразность локальной очистки сточных вод от операции золения шкур коров и баранов методом аэробного окисления с применением катализатора сульфата марганца (MnSO4.H2O);

- получена зависимость продолжительности удаления сульфидов от состава сточных вод от процессов золения шкур коров и баранов, а также концентрации сульфата марганца;

- определено оптимальное значение рН, при котором достигается максимальный эффект извлечения трехвалентного хрома из отработавших дубильных растворов;

- доказано влияние корректирования величены рН на эффективность

осветления сточных вод кожевенных заводов и определены оптимальные величены рН;

- получена зависимость снижения органических веществ (по ХПК) от нагрузки на активный ил при обработке сточных вод кожевенных заводов, прошедших предварительную и физико-химическую очистку. Практическая значимость работы состоит в следующем:

- определен состав сточных вод кожевенного производства для различных видов сырья: шкур баранов и коров;

- определены удельные расходы воды на технологические процессы изготовления кож из шкур коров и шкур баранов;

- разработаны технологические схемы очистки сточных вод кожевенных заводов сбросе их в городскую водоотводящую сеть и в водоемы.

Проверка результатов работы осуществлялось в лабораторных условиях на реальных сточных водах иракского кожевенного завода "Альфанния". Результаты исследований использованы для разработки проекта очистных сооружений кожевенного завода. Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертации были доложены на научных конференциях в МГСУ:

1- технической конференции по итогам научно-исследовательских работ студентов МГСУ за 2003/2004 учебный год, Москва, 2004.

2- второй международной научно-практической конференции молодых ученых, Москва 26-27 мая 2004.:

Объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, изложена на 93 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 15 таблиц. Список использованной литературы состоит из 70 наименований. На защиту выносятся:

- результаты лабораторных исследований по очистке сточных вод кожевенного завода;

- технологические схемы очистки сточных вод кожевенного завода. Диссертационная работа выполнялось на кафедре водоотведения Московского Государственного университета и в лаборатории завода "Альфанния".

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертационной работы по очистке сточных вод кожевенных заводов в Ираке, и определяются цели и задачи исследований. Отмечена научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе был приведен анализ российских и зарубежных литературных данных по технологии производства кожевенных изделий;

составу и количеству сточных вод кожевенных заводов и наиболее распространенным в практике методам очистки сточных вод кожзаводов

Отмечается, что технология получения кожевенных изделий из шкур животных включает отмочно-зольные, преддуубильно-дубильные, красильно-жировальные и отделочные процессы.

Состав сточных вод кожевенных предприятий обусловлен технологией производства, а также видом сырья и химикатов, применяемых в различных операциях в соответствии с регламентом. Практически все процессы выработки кож осуществляются в водной среде, а наиболее загрязненными являются сточные воды от процессов золения и дубления. Сточные воды кожевенных заводов являются агрессивными и высококонцентрированными, как по органическим, так и по неорганическим растворенным и нерастворенным соединениям.

Значительный вклад в исследовании состава, количества и очистки сточных вод кожевенных предприятий внесли российские ученые, Ю.М Ласков, СВ. Яковлев. А.И. Мацнев, Т.Г. Федоровская, Н.Т. Легоцкий Г.Н Жмаков, И.Н. Чурбаьова и другие, а также зарубежные ученые KJ. Streeter, S.E. Jorgensen, D.R Refling, A.D. Roets, A. Folachier и другие.

В настоящее время очистка сточных вод кожевенных предприятий осуществляется методами механической, химической и физико-химической обработки. Подчеркивается, что в литературе по очистке сточных вод кожзаводов слабо освещены методы очистки сточных вод кожевенных заводов, сырьем для которых являются шкуры крупного рогатого скота и практически отсутствуют сведения о составе и очистке сточных вод на кожевенных заводах при использовании такого сырья как шкуры верблюдов и баранов.

Во второй главе описывается технология производства и водное хозяйства иракского кожевенного завода "Альфанния", являющегося объектом данных исследований; схема производственных операций, проведенных на заводе для изготовления кожевенных изделий и причины, по

которым был выбран этот завод в качестве объекта для исследований. Отмечается, что завод является крупнейшем в городе Мосул" и в отличие от других заводов, на нем проводится обработка различных видов кожевенного сырья (шкур баранов и коров).

Для установления фактических расходов сточных вод от различных производственных операций были проведены регулярные замеры летом 2003-го года. В таблицах 1 и 2 проведены результаты данных исследований при обработке шкур баранов и коров, которые являются средними величинами примерно 30 проб. Результаты исследований показывают, что расход сточных вод от подготовительных операций в много раз больше расхода сточных вод от дуби операций.

По результатам исследований был определен удельный расход воды на технологические нужды при обработке шкур коров - 609,5 л/кг сырья, а при обработке шкур баранов - 332,2 л /кг сырья.

Таблица 1

Расход воды при производстве кож из шкур баранов

Операция Продолжительность операции (час) Расход воды (л/кг сырья)

Отмока 18-24 145

Золение (в том числе промывка) 24-48 105

Мягчение голья (в том числе промывка) 8-10 78

Пикелевание 5 4.2

Таблица 2

Расход воды при производстве кож из шкур коров

Операция Продолжительность операции (час) Расход воды (л/кг сырья)

Отмока 16-24 300

Золение (в том числе промывка) 24-48 162

Мягчение голья (в 10 110

том числе промывка)

Пикелевание 5 —

Дубление 24-36 3

Промывка 3-4 25

Жирование и крашение 24 9.5

Следует отметить, что выпуск отработавших вод из аппаратов в основном производится залпом, поэтому средний коэффициент неравномерности сброса сточных вод на заводе в течение проведения исследования в среднем колебался от 1,7 до 2,9 тгри производстве кож баранов и коров соответственно.

Также исследован состав сточных вод различных производственных операций обоих видов производства (шкур баранов и коров); усредненные результаты анализа 30 проб проведены в таблицах 3 и 4. Для сточных вод от процесса отмоки характерно высокое содержание солей хлорида (6570 - 7735 мг/л) и взвешенных веществ (4100 - 5000 мг/л).

Наиболее загрязненными стоками от подготовительных операций являются сточные воды от процесса золения. Они характеризуется высокой щелочностью (рН - выше 11) из-за наличия в них большого количества извести. В их состав входят сульфиды (190 - 285 мг/л), являющиеся токсичным веществом, а также волос, жиры и др. Сточные воды от процесса

Таблица 3

Усредненные результаты санитарно—химических анализов стоков кожевенногс завода "Альфанния" при производстве кож из шкур баранов

Показатель Отмока Золение (включая промывку) Мягчение голья (включая промывку) Пикелевание

рН 7.0 11.1 6.7 4.6

Взвешенные вещества (мг/л). 5000 4650 2340 7200

Хлориды (мг/л) 7735 890 3000 26200

ХПК (мг/л) 1820 5000 4900 6200

БПКз (мг/л) 1480 1600 3200 4270

Сульфиды (мг/л) 30 190 75 50

Сульфаты (мг/л) 1300 1200 3120 4900 1

хромого дубления содержит большое количество хрома (до 3820 мг/л). Наличие такого количества трехвалентного хрома и сульфидов в отработанных технических растворах, которые являются токсичными веществами для микроорганизмов активного ила и обитателей водоемов, предопределило следующие направления в решении вопроса удаления этих веществ непосредственно из их растворов.

Для общего стока данного завода характерно высокое содержание органических веществ, большинство которых являются трудноокисляемыми (табл.5), Об этом и свидетельствует соотношение ХПК к БПК5, которое составило 2,3 и 2,7 при обработке шкур баранов и коров соответственно.

Таблица 4

Усредненные результаты санитарно-химических анализов стоков кожевенного завода "Альфанния" при производстве кож из шкур коров

1— Показатели Отмока Золение (включая промывку) Мягчение голья (включая промывку) Пикелевание и хромовое дубление Промывка Жирование и крашение

РН 7.8 11.5 6.2 4.0 6.8 5.2

Взвешенные вещества (мг/л) 4100 5910 1800 8500 3250 4500

Хлориды (мг/л) 6570 550 2270 34450 4250 1020

Жиры (мг/л) — ... — ... ... 1100

ХПК (мг/л) 2100 5270 5510 4950 820 5100

БПК5 (мг/л) 1730 1800 3100 850 310 2820

Сульфиды (мг/л) 24 285 60 120 ... ...

Сульфаты (мг/л) 1750 1350 2450 4380 2120 2000

Хром Сг (мг/л) — — ... 3820 220 ...

В третьей главе сформулированы основные задачи исследований очистки сточных вод в Ираке, описана методика их проведения, приведены результаты работы лабораторных установок и их анализ.

Для решения проблемы обезвреживания сточных вод кожевенного завода "Альфанния" была предложена технологическая схема очистных сооружений, включающая: механическую, физико-химическую, химическую и биологическую очистку, которые поэтапно исследовались в лабораторных условиях. Наряду с основными методами очистки, перечисленными выше,

Таблица 5

Результаты санитарно-химического анализа общезаводского стока кожевенного завода "Альфанния"

Показатель Производство кож из шкур баранов Производство Кож из шкур коров

РН 9.1 8.7

Плотный остаток (мг/л) 6100 9850

Взвешенные вещества (мг/л) 2630 2850

Сульфиды (мг/л) 38 54

Хром Сг (мг/л) — 25

Хлориды (мг/л) 2765 3640

Сульфаты (мг/л) 930 1440

БПК5 (мг/л) 960 1100

ХПК (мг/л) 2200 2970

целесообразно обеспечивать локальную обработку сточных вод от отдельных технологических операций до их подачи в усреднитель; это сточные воды от процессов золения и отработанные дубильные растворы.

Следует отметить, что сооружения механической очистки (решетки и усреднители) чаще всего являются стандартным решением вопроса очистки большинства видов производственных сточных вод. В практике очистки сточных вод кожевенных предприятий имеется значительное число исследований, посвященных этой теме. Это позволило автору не рассматривать вопросы предварительной механической очистки (решетки, сита, шерстеуловители и др.) и усреднения сточных вод кожевенных заводов.

С целью удаления сульфидов из отработавших зольных растворов были проведены исследования на лабораторной установке — модели каталитического окисления. Этот метод можно считать наиболее простым и в то же время достаточно эффективным по удалению сульфидов из сточных вод. Исследования проводились со сточными водами от зольных процессов с промывными сточными водам при обоих видах производства (кож баранов и

коров). Лабораторная установка (рис. 1) состояла из емкости для окисления 1; подача воздуха обеспечивалась компрессором 2; воздух диспергировался фильтросом 3, расположенным у днища емкости; расход воздуха измеряется газовым счетчиком 4. Объем пробы во всех экспериментах составила 4л, а интенсивность аэрации - 1 л/л.мин. В качестве катализатора был использован сульфат марганца M11SO4. Н2О. Результаты исследований показали, что процесс аэробного окисления сульфидов без применения катализатора шел медленно; так после 200 мин окисления сточных вод от процесса золения шкур коров и баранов снижение сульфидов составило 65% и 70% соответственно. На рис. 2 и 3 представлены результаты каталитического окисления, которые свидетельствуют о высокой эффективности (100% почти при всех дозах) удаления сульфида при применении марганца как катализатора. Продукты окисления в основном - сульфат 8 О/2 и тиосульфат

200 мм

1

1

2

Рис. 1 Схема лабораторной модели для каталитического окисления

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Время (мин)

Рис.2 Каталитическое окисление сульфидов в сточных водах от процесса золения шкур коров при начальной концентрации сульфида 285 мг/л.

Время (мин)

Рис.3 Каталитическое окисление сульфидов в сточных водах от процесса золения шкур баранов при начальной концентрации сульфида 190 мг/л

Для извлечения хрома из отработавших дубильных растворов был исследован метод его осаждения в виде гидроксида щелочным реагентом, что позволяет осуществить регенерацию хрома и его повторное использование в производстве. Исследования проводились со сточными водами от процесса хромого дубления. Лабораторная установка выполнена из стеклянного цилиндра емкостью 1,5 л. В качестве коагулянта использовалась известь СаО. Этот реагент широко распространен и достаточно эффективен; более того, он является одним из химматериалов, применяемых на кожевенных заводах в процессе золения. Время перемешивания добавленного раствора с пробой сточных вод составляло 4 мин при градиенте скорости G=200 с'1; продолжительность процесса хлопьеобразования составляла 30 мин при оптимальном градиенте скорости G=25 с"1; время осаждения - 60 мин. На рис.4 наглядно видно, что оптимальное значение рН, обеспечивающее минимальную остаточную концентрацию трехвалентного хрома Сг+3 равную 7 мг/л, составляет 9,5, соответствующее дозе извести 11 - 11,25 г/л. Было изучено также влияние длительности осаждеьия на эффективность удаления хрома Сг~3 и количество образующегося осадка при установленном оптимальном значении рН=9,5.

С целью снижения концентрации взвешенных веществ органического и неорганического происхождения проводились исследования по регулированию рН сточных вод общезаводского стока.

Для повышения эффективности снижения концентрации органических загрязнений в отработавших водах от подготовительных и дубильных операций проведены эксперименты по корректировке рН раствором серной кислоты или извести. После интенсивного перемешивания раствор отстаивался в течение 1 ч. Результаты исследований (рис.5 и 6) показывают, что оптимальное значение рН, при котором обеспечивалась максимальная эффективность снижения концентрации ХПК для сточных вод при обработке шкур баранов и коров, составляло 6,5-7 и 6-6,5 соответственно; эффективность снижения величины ХПК составляла 63 и 60%, а

концентрация взвешенных веществ снижалось до 370 и 480 мг/л соответственно. Анализ исследований также показал, что объем осадков составлял 10... 13% и 14... 18% от исходного количества сточных вод при

Рис. 4 График зависимости остаточной концентрации хрома от величены рН

очистке сточных вод от технологических операций по обработке шкур баранов и коров.

Исследования по биологической очистке сточных вод кожевенного завода "Альфанния" проводились на лабораторных моделях аэротенка - смесителя. Аэротенки более надежны в эксплуатации и способны выдерживать колебания, как по органическим, так и по гидравлическим нагрузкам.

Рис. 5 Эффективность снижения ХПК в зависимости от величены рН в пробах стопных вод от технологических операций при производстве кож из

шкур коров

Рис.6 Эффективность снижения ХПК в зависимости от величены рН в пробах сточных вод от подготовительных операций при производстве кож из

шкур баранов

Две модели емкостью 10 л каждая были запущены в работу одновременно. В первой модели исследовалась очистка сточных вод общезаводского стока при производстве кож баранов, а вторая - при производстве кож коров. Каждая модель (рис.7) состояла из аэротенка 1 и вторичного отстойника 2, которые отделяются друг от друга подвижной перегородкой 7. Сточная вода поступает из бака 10 в аэротенк через трубку 4. Ее расход регулируется зажимом 8. Воздух к модели подводится трубкой 3 и диспергируется с помощью фильтроса 5. Подача воздуха от компрессора регулировалась зажимом 9. Очищенная вода из вторичного отстойника выходит через трубку 6.

Рис. 7 Схема лабораторной модели биологической очистки сточных вод кожевенного завода "Альфанния "

Опыты проводились со сточными водами общезаводского стока. Пробы сточных вод от отдельных технологических операций смешивались пропорционально расходам; при этом сульфиды и хром предварительно

удалились разработанными методами. Смешанные пробы дальше подвергались корректированию рН, а затем отстаивались. Сточные воды поступали в аэротенк непрерывно. Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке составила 24 ч., что соответствует расходу воды 10 л/сутки. Подача воздуха постоянно регулировалась для поддержания аэробных условий в аэротенке (концентрации кислорода >1 мг/л). Для постоянного наблюдения за концентрацией кислорода в аэротенке использовался прибор DO-метр. Для пуска моделей был использован ил из городской канализационной сети; период адаптации ила к сточным водам кожевенных заводов составил 15 суток. За этот период расход сточных вод постепенно увеличивается до величины 10 л/сутки.

По результатам исследований было установлено, что удаление ХПК из сточных вод в значительной степени зависит от нагрузки на активный ил, т.е. от концентрации ила в аэротенке. На рис. 8 видно, что при низких нагрузках (меньше 200 мг/г.сут) обеспечивается удаление ХПК до 93 и 95% при очистке сточных вод кожевенных заводов от процессов обработки шкур коров и баранов соответственно. В таблице 6 представлены санитарно-химические показатели очищенной воды при нагрузке на ил 200 мг/г.сут, эго соответствует концентрации ила в аэротенке 5,8 и 4,1 г/л при обработке шкур коров и баранов соответственно. При этом величена илового индекса I, составляет 90 мл/г, что указывает на хорошо оседающий ил.

Результаты исследований позволяют отметить разную степень биологической окисляемости сточных вод обоих видов производства; особенно при высоких нагрузках на ил. Это объясняется различием в степени загрязненности (здесь большое влияние оказывают соли) между сточными водами обоих видов производства (табл.6).

В четвертой главе диссертации на основании обобщенных лабораторных исследований, проведенных автором и анализа литературных данных по очистке сточных вод заводов по производству кожевенных изделий из шкур коров и баранов разработаны технологические схемы

очистки сточных вод как в городских условиях при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод (рис.9), так и непосредственно на промышленных предприятиях (рис. 10).

Разработанные схемы очистки сточных вод от технологических операций по обработке шкур коров и баранов включают: сооружения механической, физико-химической, химической, биологической очистки и сооружения по обработке осадков,

Следуют отметить, что обезвоживание осадков целесообразно производить на фильтр-прессах. Перед обезвоживанием осадки обрабатывают в гравитационных уплотнителях, а перед подачей на фильтр-прессы их пропускают через решетки-дробилки.

Таблица 6

Санитарно-химический состав очищенной воды при нагрузке на ил

(200 мг/г.сут)

показатель При обработке шкур баранов При обработке шкур коров

ХПК (мг/л) 45 85

БПК5(мг/л) 20 25

рн 6,7 6,5

Взвешенные вещества (мг/л) 95 80

Общий азот (мг/л) 30 45

Рис. 8 Влияние нагрузки на активный ил на ХПК очищенной воды

Рис. 9 Технологическая схема очистки сточных вод кожевенного завода по переработке шкур баранов при сбросе сточных вод в городскую водоотводящую сеть:

I- общий сток; II- очищенная сточная вода.

1- решетки; 2- насосная станция; 3- шерстеуловитель (сита); 4- песколовка; 5-усреднитель; 6- реагентное хозяйство; 7- смеситель; 8- отстойник; 9- сооружение для каталитического окисления сульфида; 10- хлораторная установка; 11-илоуплотнитель: 12- сЬильто-шэесс: 13- песковые плошадки

У I > ,-----------^-^-Й----4---

—— СЯШ1 М» ---Ос*лм

------фят|П

Рис. 10 Технологическая схема очистки сточных вод кожевенного завода по переработке шкур баранов при сбросе сточных вод в водоемы:

I- общий сток; II- зольный сток; III- очищенная сточная вода.

1- решетки; 2- насосная станция; 3- шерстеуловитель (сита); 4- песколовка; 5-усреднитель; 6- реагентное хозяйство; 7- смеситель; 8- отстойник; 9- окислительный канал; 10-вторичный отстойник; 11- хлораторная установка; 12- сооружение для каталитического окисления сульфида; 13- илоуплстнитель; 14- фильтр-пресс; 15-песковые площадки

Общие выводы

1- Литературный анализ по очистке сточных вод кожевенных заводов показал практическое отсутствие сведений о составе и очистке сточных вод при использовании такого сырья как шкуры верблюдов и баранов.

2.Изучен состав сточных вод кожевенного производства для различных видов сырья (шкур баранов и коров) и определены удельные расходы воды на технологические процессы изготовления кож из шкур коров и шкур баранов, соответственно равные 609,5 и 332,5 л воды на 1 кг сырья.

З.Отмечена существенная разница, как по количеству, так и по составу сточных вод от производства кожевенных изделий и полуфабрикатов при обработке шкур коров и баранов.

4-Показана целесообразность локальной очистки сточных вод от операции золения шкур коров и баранов методом аэробного окисления с применением катализатора сульфата марганца (Мп804.И20).

5-Определено оптимальное значение рН, при котором достигается

максимальный эффект извлечения трехвалентного хрома из отработавших дубильных растворов.

6-Доказана необходимость корректирования рН сточных вод кожевенного завода "Альфанния" до величины 6,5 - 7 перед подачей сточных вод после 60 минутного отстаивания на биологическую очистку. В результате отстаивании снижение концентрации органических веществ по ХПК составило 60 - 63%, а взвешенных веществ - 80 - 84%.

7-Лабораторные исследования по биологической очистке сточных вод показали целесообразность применения аэротенка — смесителя при обработке сточных вод кожевенного завода "Альфанния", прошедших предварительную и физико-химическую очистку при обоих видах производства. В результате биологической очистки снижение концентрации органических веществ по ХПК составило 93 - 95% при нагрузке 200 мг ХПК на 1 г сухого вещества активного ила в сутки.

8-На основании приведенных исследований по очистке сточных вод заводов по производству кожевенных изделий из шкур коров и баранов разработаны технологические схемы очистки сточных вод как в городских условиях при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод, так и непосредственно на промышленных предприятиях.

9-Областью применения разработанных технологических схем очистки сточных вод кожевенных заводов могут быть страны средней Азии; Ирак; Иран; Сирия; Турция и другие азиатские страны, где производятся кожи из шкур баранов и коров, а также совместного производства.

Основные положения диссертации опубликованы в статье - Хамад А.Т., Воронов Ю.В. "Очистка сточных вод кожевенных заводов", Вторая международная научно-практическая конференция молодых ученых, Москва 2627 мая, книга 1, с. 168-172,2004 г.

КОПИ-ЦЕНТР св. 77:07:10429 Тираж 100экз. тел. 185-79-54

г. Москва м. Бабушкинская ул. Енисейская 36 комната №1 (Экспериментально-производственный комбинат)

Введение.

Глава 1. Анализ литературных данных.

1.1.Технология производства кожевенных изделий.

1.2. Сточные воды, количество и состав.

1.3.Методы очистки сточных вод кожевенных предприятий.

1.3.1. Механическая очистка.

1.3.2. Физико-химическая очистка.

1.3.3. Химическая очистка.

1.3.4. Биологическая очистка

Выводы.

Глава 2. Изучение состава и свойств сточных вод кожевенного завода.

2.1. Технология производства кожевенных изделий.

2.2. Состав сточных вод.

2.2.1.Водообеспечение технологических процессов

2.2.2. Водоотводящая система

2.2.3. расход сточных вод.

2.2.4. Состав и свойства сточных вод

Выводы.

Ф Глава 3. Исследования по очистке сточных вод кожевенного завода в лабораторных условиях.

3.1. Исследования локальной обработки сточных вод физико-химическими методами очистки.

3.1.1. Удаление сульфидов.

3.1.2. Удаление хрома.

3.2 Исследование по отстаиванию сточных вод.

3.3. Исследование биологической очистки сточных вод.

Выводы.

Глава 4. Разработка технологических схем очистки сточных вод кожевенных заводов.

4.1. Сравнение результатов биологической очистки сточных вод с правилами охраны поверхностных водных ресурсов от загрязнения. сточными водами в Ираке

4.2. Разработка технологических схем очистки сточных вод кожевенных заводов в условиях Ирака.

Выводы.

Кожевенная промышленность является весьма водоемкой, а состав отработавших сточных вод агрессивным и сильно загрязненным, а их сброс в городскую водоотводящую сеть или водоемы требует соответственно предварительной или полной очистки.

В Ираке проблеме охраны водных ресурсов от загрязнения и истощения уделяется большое внимание, особенно за последнее десятилетие из-за падения уровня воды в реках, результатом которого явилось уменьшение количества осадков в регионе Ближнего востока.

Кожевенная промышленность является одной из самых распространенных в Ираке. Кожевенные заводы располагаются в основном в столице Багдад и в городе Мосул, где значительное число фабрик сбрасывает свои производственные сточные воды в городскую водоотводящую сеть и в водоемы практически без очистки, что подтверждает актуальность проблемы для Ирака. В технологию производства кожевенных изделий предприятий входят отмочно-зольные, преддубильно-дубильные (минеральные или растительные) и красильно-жировальные процессы.

На иракских кожевенных предприятиях в основном проводят технологические операции, как по подготовке шкур баранов, так и по дублению шкур коров. Кожевенные изделия применяются для бытовых и технических целей, а также на нужды мебельной, обувной, автомобильной и других отраслей промышленности. В различных операциях кожевенной промышленности для превращения животных шкур в готовые кожи используются различные реагенты (некоторые из raix токсичные). Следовательно, состав сточных вод кожевенных предприятий обусловлен технологией производства и качеством химикатов, применяемых в различных операциях данной промышленности.

В сточные воды поступают разнообразные загрязнения: частицы мездры, шерсть, кровь, навоз, поваренная соль, известь., сульфиды и сульфаты, амины, хром, едкий натр и сода, минеральные кислоты, фенолы, соли 4 циркония и др. Кроме того, в отличие от большинства других отраслей промышленности, сточная вода кожевенных заводов содержит токсичные примеси (хром и сульфиды), что обусловливает ее обработку специальными методами для защиты не только воды в водоемах, но и самих очистных сооружений, так как эти токсичные примеси препятствуют жизнедеятельности микроорганизмов, играющих важную роль в окислении органических веществ в биологических окислителях, которые являются сутью очистных сооружений. Сточные воды кожевенных предприятий отличаются высокой концентрацией загрязнений и колебанием их состава в течение суток и по дням недели.

Очистка сточных вод кожевенных предприятий осуществляется в настоящее время физическими, физико-химическими, химическими и биохимическими методами. Наряду с основными методами очистки возникает необходимость подвергать отработавшие водные растворы от процессов золения и дубления локальной обработке до их подачи в усреднитель.

Основной целью диссертационной работы являлось решение проблемы очистки сточных вод на кожевенных предприятий в условиях Ирака путем создания технологических систем обработки производственных сточных вод, позволяющих повторно использовать отработанные сточные воды в основных технологических операциях. В качестве объекта исследований был выбран иракский кожевенный завод "Альфанния".

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучать количество и состав сточных вод от отдельных технологических операций в подготовительных и дубильных цехах;

- исследовать возможность повторного использования отработавших сточных вод;

- исследовать различные методы локальной и совместной очистки отработавших производственных сточных вод;

- разработать технологические схемы очистки сточных вод кожевенных заводов но обработке шкур коров и баранов, которые обеспечивает качество воды, соответствующее предъявленным требованиям к сточным водам, поступающим в водоемы и городскую водоотводящуго сеть в Ираке;

- составить рекомендации на проектирование локальных очистных сооружений кожевенных предприятий в Ираке.

Научная новизна работы заключается в следующим:

- показана целесообразность локальной очистки сточных вод от операции золения шкур коров и баранов методом аэробного окисления с применением катализатора сульфата марганца (M11SO4.H2C)).

- получена зависимость продолжительности удаления сульфидов от состава сточных вод от процессов золения шкур коров и баранов, а также концентрации сульфата марганца.

- определено оптимальное значение рН, при котором достигается максимальный эффект извлечения трехвалентного хрома из отработавших дубильных растворов.

- Доказано влияние корректирование величены рН на эффективность осветления сточных вод кожевенных заводов и определены оптимальные величены рН;

- получена зависимость снижения органических веществ (по ХПК) от нагрузки на ил при обработке сточных вод кожевенных заводов, прошедших предварительную и физико-химическую очистку при обоих видах производства.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- определен состав сточных вод кожевенного производства для различных видов сырья: шкур баранов и коров;

- определены удельные расходы воды на технологические процессы изготовления кож из шкур коров и шкур баранов;

- разработаны технологические схемы очистки сточных вод кожевенных • заводов при сбросе их в городскую водоотводящую сеть шш в водоемы.

Проверка результатов работы осуществлялось в лабораторных условиях на реальных сточных водах иракского кожевенного завода "Альфанния". Результаты исследований использованы для разработки проекта очистных сооружений кожевенного завода.

По теме диссертации была опубликована одна работа и сделаны два Ф доклада на научных конференциях в МГСУ. На защиту выносятся:

- результаты лабораторных исследований по очистке сточных вод кожевенного завода;

- технологические схемы очистки сточных вод кожевенного завода; Диссертационная работа выполнялось на кафедре водоотведения

Московского Государственного университета и в лаборатории завода Ф

Альфанния". Ф 1

Общие выводы

1-Сточные воды предприятий кожевенной промышленности - смесь различных веществ органического и минерального происхождения. Они являются агрессивными и высококонцентрированными, как по органическим, так и по неорганическим растворенным и нерастворенным соединениям.

2-Анализ литературы по очистке сточных вод кожевенных заводов показал недостаток информации по методам очистки сточных вод кожевенных заводов, сырьем для которых являются шкуры крупного рогатого скота и практически полное отсутствие сведений о составе и очистке сточных вод кожевенных заводов при использовании такого сырья как шкуры верблюдов и баранов.

3.Изучен состав сточных вод кожевенного производства для различных видов сырья: шкур баранов и коров и определены удельные расходы воды на технологические процессы изготовления кож из шкур коров и шкур баранов, соответственно равные 609,5 и 332,5 л воды на 1 кг сырья.

4. Отмечено существешюе отличие, как по количеству, так и по составу сточных вод от производства кожевенных изделий и полуфабрикатов при обработке шкур коров и баранов.

5-Показана целесообразность локальной очистки сточных вод от операции золения шкур коров и баранов методом аэробного окисления с применением катализатора сульфата марганца (MnS04.H20). Получена зависимость продолжительности удаления сульфидов от состава сточных вод при процессах золения шкур коров и баранов, а также концентрации сульфата марганца.

6-Определено оптимальное значение рН, при котором достигается максимальный эффект извлечения трехвалентного хрома из отработавших дубильных растворов.

7- Доказана необходимость корректирования рН сточных вод кожевешюго завод "Альфанния" до величины 6,5 - 7 перед их подачей после 60 минутного отстаивания на биологическую очистку. В результате отстаивании снижение концентрации органических веществ по ХПК составило 60 - 63%, а взвешенных веществ - 80 - 84%.

8-Лабораторные исследования по биологической очистке сточных вод показали ^ целесообразность применения аэротенка - смесителя при обработке сточных вод кожевенного завода "Альфанния", прошедших предварительную и физико-химическую очистку при обоих видах производства. В результате биологической очистки снижение концентрации органических веществ по ХПК составило 93 -95% при нагрузке 0,2 кг ХПК на 1 кг сухого вещества активного ила в сутки.

9-На основании приведенных исследований по очистке сточных вод заводов по производству кожевенных изделий из шкур коров и баранов разработаны технологические схемы очистки сточных вод при совместной очистке бытовых и производственных сточных вод, а также непосредственно на промышленных предприятиях.

Ю-Санитарно-химические показатели очищенных сточных вод позволяют частично использовать их повторно в технологических операциях обработки сырья (промывке, золении шкур).

II-Областью применения разработанных технологических схем очистки сточных * вод кожевенных заводов могут быть страны средней Азии, Ирак, Иран, Серия, Турция и другие азиатские страны, где производятся кожи из шкур баранов и коров, а также совместного производства.

1. Яковлев С.В. и Ласков Ю.М. "Очистка сточных вод легкой промышленности", Москва: изд. Литературы по строительству, 1972.

2. Федоровская Т.Г., Чурбанова И.Н. и Кудряшова И.Н. "Предварительная очистка сточных вод кожевенных заводов", Кожевенно-обувная промышленность, 1984, №11, с.9-14.

3. Божко Л.Д., Игнатенко А.В. и Шарыхина Т.В. "Безотходная интенсивная консервирования кожевенного сырья " науч. практ. конф. " Ресурсоберег. и экол. чист. Технол. ",1996, с. 273.

4. Еуе D. "Literature review of tannery wastewater", J.Water Pollution Control Fed., 1973, №6,p. 1175.

5. Яковлев C.B., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и Воронов Ю.В. "Очистка производственных сточных вод", Москва: стройиздат,1985.

6. Nandy Т. and others "Waste water management in cluster of tanneries in Tamil Nadu throush implementation of common efficient treatment plans, J. Sci. And. Res. 1999 № 7 p. 475-516.

7. Душин Б.П. и другие "Методы очистки сточных вод кожевенных заводов", Москва, 1978.

8. Жмаков Г.Н. "Об очистке сточных вод на меховых и кожевенных предприятиях ", Кожевенно-обувная промышленность, 1983г, №7, с. 5-8.

9. Жмаков Г.Н. "Очистка сточных вод меховых предприятий Болгарии", Кожевенно-обувная промышленность, 1977г, №4, с. 5155.

10. Байкиной Н.Д. и др. "Многократное использование отработанных зольных жидкостей", Кожевенно-обувная промышленность, 1979, №8,с.З-5.

11. Легоцкий Н.Т. "Очистка сточных вод кожевенных заводов на локальных сооружениях", Экспрес информация: кожевенная промышленность в СССР, М.: ЦНИИТЭИ легпром., 1977г, №1, с.8

12. Сьмеховски К. "Проблема сточных вод кожевенных промышленностей Польши", Кожевенно-обувная промышленность, 1996г, №3, с.30-31.

13. Samlie Т. "Package effluent treatment plant for tannery wastewater", Chemical engineering, vol.18, 1983, №ll,p.85-88.

14. Eye D. "Literature review of tannery wastewater", J. Water Pollution Control Fed, 1974, №6, p. 1283.

15. Манцев А.И. и Щербаков B.H. "Очистка сточных вод после золения шкур с целью повторного использования", М: легпромбыт издат, 1988,240с.

16. Мэм С.К., Каролинский А.М. и Фомина Т.И. "Очистка маслоэмульсионных сточных вод методом коагуляции ", Химия и Технология воды, 1984г, №5, с.451-452.

17. Ласков Ю.М., Федоровская Т.Г. и Жмаков Г.Н. "Очистка сточных вод предприятий кожевенных и меховых промышленностей", М: легкая и пшцевая промышленность, 1984, 164 с.

18. Федоровская Т.Г., Малаян М.А., и Мухина Л.М. "Исследование процесса отстаивания сточных вод кожевенных заводов в схемах локальных очистных сооружениях", в сб трудов МИСИ им. В.В.Куйбышева, Вопросы очистки сточных вод, М.: МИСИ, 1980, №175, с. 129-133.

19. Щербаков В Н. "Очистка и многократное ипользование сточных вод после золения шкур на кожевенных заводах", автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1984, 23с.

20. Горбатов С.А. и другие "Многократное использование отработанной жидкости после хромого дубления", Кожевенно-обувная промышленность, 1980г, №5.

21. Данилкович А.Г., Бухарский В.И. и Шкоранда И.Т. "Исследование возможность многократного использования красильно-жировальных растворов в производстве кожи", Кожевенно-обувная промышленность, 1984г, №11, с. 6-8.

22. Боравков В.М. и др. " Исследование возможность многократного использования хромсодержащих растворов для додубливания кож ", Кожевенно-обувная промышленность, 1984г, №11, с. 8-9.

23. Хамид Б.Х, " Рекуперация хрома (Ш) и повторное использование хромосодержащих растворов производства автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1983г.

24. Боровков В.М., Конопелькина JI.B, Романь А.С., Фица А.С. и Шкаранда И.Т. "Исследование возможности многократного использования хромосодержащих растворов для дублевания кож", Кожевенно-обувная промышленность, 1984, №11, с.8-9.

25. Мамков А.А. и др., "Электрофлотационная очистка сточных вод кожевенного завода от хрома и его регенерация из пенопродукта", бул. Ака. Штинце РССмолд. Изв. АН МолдССР сер Физ-техн. И Мат. Наук, 1973г. №1.

26. Дергунова Л.Н.- Научно-исследовательский институт научно-технической информации и техноэкономических исследований "Очистка сточных вод кожевенного производства", Экспрсс-информация Госплана узбекской ССР, 1985г.

27. Roets S.D. "A system developed for the treatment of tanning and others proteinaceous effluents", Wat. Sci. Tech., 1982,Vol. 14, p. 15471548.

28. Манцев А.И. и Щербаков B.H. "очистка сточных вод после золения шкур", Кожевенно-обувная промышленность, 1983г, № 7, с. 12-14.

29. De S.H. "Some aspects of tannery effluent control", Jour. Amer. Leather Chem. Ass, 1973, №8, p.316.

30. Giles M. "Chemical treatment solves tannery waste problems", Industrial Wastes, Vol. 26,1980, №2, p.30-31.

31. Чурбанова И.Н., Фёдоровская Т.Г. и Кудряшова И.Н "Очистка сточных вод кожзаводов от сульфидов "Водоснабжение и канализация, М. Б.и., 1984, с. 109-112.

32. Вебер Н.А. и Вакулова Н.А "Очистка кожевенных сточных вод от сульфидов", Кожевенно-обувная промышленность, 1983г, № 7, с. 8-10.

33. Начева П. М. , "Разработка схемы очистки высококонцентрированных сульфидсодержащих сточных вод кожевенных заводов", дессиртация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1985.

34. Гончаров B.C. "Активирование коагуляции стоков", Кожевенно-обувная промышленность, 2000г, № 2, с.35.

35. Геллер Т.Э. и Гаврилова Е.Д. "Исследование методов электрокоагуляционной очистки сточных вод", Кожевенная обувная промышленность, 1981г, №12.

36. Dickenson D. " Practical waste treatment and disposal", Applied science publisher LTD, London, 1974, p. 171-185.

37. Мацнев А.И. и Щербаков B.H. "Очистка сточных вод после золения шкур с целью повторного использования", Кожевенная промышленность, 1983г., №7. i

38. Sreeram K.J. and others " Use of hydrogen peroxide for tannery waste water treatment" J. Sci. And Ind. Res. 1998, № 2, p. 64 69.

39. Елфимова Г.И., Машников И.В."Способ очистки сточных вод от хрома", Унитр. Предприятие НИИ кожлегк. овтомиз. Легк. промети, 2000.

40. Неницеску К. Общая химия М.: мир. 1988, с.258, с.816.

41. Цао Ч.Х. "Очистка сточных вод кожевенных заводов от соединений хрома", автореферат дессиртации на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1995.

42. Легоцкий Н.Т. "Очистка сточных вод кожевенных заводов на локальных сооружениях", Экспресс -Информация: кожевенного пром. В СССР, М.: ЦНИИТЭИ легпро.,1977, №1, с. 8-21.

43. Jorgensen S.E. "Industrial wastewater management", Elsevier Scientific Publication Company, Amsterdam, 1979.

44. Dawood Z.F. "Recovery and reuse of some chemicals compound from tannery waste", Msc. Thesis, University of Mosul, Iraq, 1979.

45. United Nation ESCAP "Industrial pollution control Guide Lines-Tannery waste", Bangkok, 1982,p.3-28.

46. Пугачев E.A. "Методы и средства защиты окружающей природной среды в легкой промышленности ", -М: легпромбыт издат, 1988,240с.

47. Vlimmeren P. "New development in the line sulfide unhearing process improve the quality of tannery wastewater", XlV-congress, Barcelona, 1978.

48. Чурсин В.И. "Экологические аспекты нетрадиционных технологий", Кожевенно-обувная промышленность, 1999г, №5, с.42-43.

49. Преснякова О.В. и Репин А.Г. " Экологическая чистая технология дубления " ICSEC -96: Междунар. науч. практ. конф. по использ. достиж. Науки и техн. В развитии городов, посвящ. 850 летию основания Москвы, 1996, с. 275 - 276.

50. Maeda Y. "Preliminary studies on treatment of chromium tannery waste sludge by anaerobic digestion", J. Fermentation tech., Vol. 62, 1984, №5, p.421.

51. Kiman R.N. "Treatment of tannery wastewater from Bona Allen Inc., Buford, Georgia", Jour. Amer. Leather Chem. Ass., 1973, №8, p.308.

52. Флэрти Ф.О., Родди В.Т. и Поллэр P.M. , "Химия и технология кожи-Подготовительные к дублению опирации", Издательство научно-технической литературы РСФСР, М., 1960.

53. Refling D.R., Biesinger M.G., and Barber L.K. "Advanced biological treatment of tannery wastewater", Industrial wastes, Vol. 27, 1981, №3, p 16-18.

54. Шименович B.C. " Новый способ очистки кожевенных стоков " кожевенно-обувная промышленность, № 6, 1999.

55. Jorgenson S.E. "Industrial waste water management", Elsevier scientific publishing company, Amsterdam, 1979.

56. Жмаков Г.Н. "об очистке сточных вод на мыховых и кожевенных заводов", Кожевенная промышленность, 1983г, №7, с. 5-8.

57. Train R.E. "Quality criteria for water", Castle house publication ltd., London, 1979.

58. WHO "Guide lines for drinking water quality", Geneva, Vol.2, 1984.

59. Folachier A. et. Sanejouand H. "La pollution due aux compos'es toxiques et aux sels dissous", Technicuir, 10, 1976, №8, p. 134.

60. DohnaIek D.A. and Fitzpatrickm J.A. "The chemistry of reduced sulfur species and their removal from ground water supplies", J. AWWA, Vol.75, 1983, №6, p.298.

61. Brain D.J. and Brinker F.B. "Kinetics of oxygenation of reduced sulfur species in aqueous solution", J.Envir. Sci. And Tech., Vol.11, 1977, №12, p. 1114.

62. Wilmot P.D. and others " Kinetics of sulfide oxidation by dissolved oxygen", J. Water Pollution Control Fed, Vol.60, 1988, №7, p.1246.

63. Chen K.Y. " Oxidation of sulfide by O2 : catalysts and inhabitation", J. Sanitary inhabitation division, Vol.98, 1972, p.215.

64. Caneda F. and Peters R." Evaluation of chemical oxidation for hydrogen sulfide control", J. Water Pollution Control Fed, Vol.60, 1988, №7, p. 1269.

65. Eckenfelder W.W. "Industrial water pollution control", McGraw-Hill Company, New York, 1966.

66. Яковлев C.B. и Карюхина T.A Биологические процессы в очистке сточных вод Москва: стройиздат,1980.

67. Viessman W. and Hammer J. "Water supply and pollution control ", Harper international edition, New York, 1985.

68. Яковлев C.B и Воронов Ю.В. "Водоотведение и очистка сточных вод", Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2002.

69. Metcalf and eddy Inc. "wastewater engineering", McGraw-Hill Book company, New York, 1979.

70. Минздрав-Организация защиты окружающей среды" Правила охраны поверхностных водных ресурсов от загрязнения сточными водами", № 25,1967.