автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка метода сорбционной доочистки сточных вод от ионов свинца

г

ЯКИМОВА Наталия Игоревна

На правах рукописи

О*

РАЗРАБОТКА МЕТОДА СОРБЦИОННОЙ ДООЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ СВИНЦА

Специальность 05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны

водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель —

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор, академик РААСН ДИКАРЕВСКИЙ Виталий Сергеевич

Научный консультант — доктор технических наук, старший научный сотрудник ПЕТРОВ Евгений Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, академик РАЕН ВЕНИЦИАНОВ Евгений Викторович;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, академик ЖКА НОВИКОВ Марк Григорьевич

Ведущее предприятие — АО ПИ «Ленинградский Водо-каналпроект».

Защита состоится « .27. » июня 1997 г. в II' час на заседании диссертационного совета К 114.03.04 Петербургского государственного университета путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС, аудитория 8-108.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан « » мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Е. Г. ПЕТРОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рациональное использование водных ресурсов предполагает разработку и освоение новых малоотходных технологий с минимальным воздействием на окружающую среду. Промышленные сточные воды являются отходами производства. Наряду о большими экономическими издержками (оплата водопотреСления и во-доотведения) попадание в водоем даже нормативно очищенных сточных вод является экологически нежелательным. Это связано с тем, что такие загрязнения, как ионы тетелых металлов (свинца, цинка, меди, кадмия, хрома, никеля и т.д.) дзт.э в малых концентрациях являются высокотоксичными и обладает способностью накапливаться в тканях человека, животных и растений.

Характерным и наиболее распространенным (хотя и не самым опасным) представителем этих элементов является свинец. Поступление с еодой и накопление свинца в организме человека призодит к заболеванию нервной системы, ухудшегага состава крови, вызывает нарушение физиологии зрения и призодит к психическим отклонениям.

В связи с этим наиболее рациональным решением этой экономической и экологической проблемы является создание замкнутого цикла водопользования без выпуска сточных вод в водоем.

Однако, многие существующие сооружения не обеспечивает такого качества очистки, которое позволяет повторно использовать очищенные воды в замкнутом цгаше технического водоснабжения. В последние годы такая возможность появилась в связи с развитием сорО-ционных методов очистгаг и доочистки сточных вод, в частности, благодаря созданию и промышленному освоению активированного алю-мосиликатного адсорбента.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка метода доочистки промышленных сточных вод от ионов светца путем фильтрования их через активированный аломосиликатный адсорбент.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследования:

- исследовать физико-химический механизм адсорбции ионов свикцз на поверхности раздела жидкой и твердой фаз в процессе фильтрования сточных вод через алюмосиликатный адсорбент;

- построить феноменологическую модель процесса сорбционного

- г -

извлечения конов свинца ив сточных под на алвыосиликатном адсорбенте;

- - обосновать соответствие процесса очистки промышленных сточных вод от ионов свинца на алшосшшкатноы адсорбенте общим закономерностям динамики сорбции из жидких сред;

- разработать способ восстановления адсорбционной емкости алшосшшкатного адсорбента по извлечению ионов свинца;

- разработать метод расчета и технологические схемы по доо-чистке сточных вод от ионов свинца на алшосшшкатноы адсорбенте в промышленных условиях.

Работа выполнена в раыкзх целевой научно-технической прог-раымы "Создать, и освоить прогрессивные системы водного хозяйства промышленности и населенных мест, предотвращающее загрязнение водных объектов" по разделу "Разработка технологии сорбционной доочистки сточных вод от ионов тяжелых металлов". Кроме того, в содружестве с Государственным научно-исследовательским и проект-но-конструкторским институтом "Атомэнергопроект" были проведены исследования в' соответствии с Государственной научно-технической программой "Экологически чистая энергетика".

Научная новизна работы заключается в следующем:

- исследован физико-хиаичеокий механизм сорбции ионов свинца и образования коллоидных структур на поверхности раздела жидкой и твердой фаз в процессе фильтрования сточных вод через алшосили-катный адсорбент;

- построена феноменологическая модель процесса сорбцконного извлечения ионов свинца из сточных вод на алюмосиликатом адсорбенте;

- обосновано соответствие процесса очистки .промышленных сточных вод от ионов свинца на ашоыосиликатном адсорбенте общим закономерностям динамики сорбции из гадких сред;

- разработан способ восстановления адсорбционной емкости адзомосиликатного адсорбента по извлечению вюнов свинца;

- разработаны метод расчета и технологические схемы по доо-чистке сточных вод от ионов свинца на адшосиликатном адсорбенте в громшленных условиях.

Практическая значимость. На основе разработанного метода доочистки промышленных сточных вод от ионов свинца путем фильтрования через активированный алямосшшкатный адсорбент даны рекомен-

дацли, которые использованы:

- при реконструкции очистных сооружений завода "Еалтэлектро" с целью возвращения очиценных проышдэнннх сточных вод в систему технического водоснабжения;

- в проекте производственно-технического водоснабжения энергоблоков нового поколения ВВЭР-640 строящегося Научно-производственного центра атомной энергетики (НЩ A3) с оборотной схемой охлаждения с использованием доочиценных городских (промышленных в смеси с бытовыми) стоков в качестзе исходной воды.

Дппробация работы. Основные полояения работы были доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Петербургского государственного университета путей сообщения (1934-1995гг.), на 53-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работника и аспирантов Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (1996 г.), на семинаре Меддународпой Академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности (1995 г.), на Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 75-лет:к> Строительного факультета Петербургского университета путей сообценпя (1996г.), на Российской научно-практической конференции "Организация природоохранной деятельности ка предприятиях л путл ресурсосбережения" (Санкт-Петербург, 1996 г.). на 50-й международной научно-технической конференции молодых ученых и студентов Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного унизерситета (1995 г.), на конференции молодых специалистов института "Атомзнергопроект".

Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ.

Объём работы. Диссертация содержит 180 страниц текста и состоит иэ введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 1S6 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и дана ее общая характеристика.

В первой главе проанализировали современные способы очистки сточных .вод от ионов тяжелых металлов и, в частности, от ионов свинца, а именно: безреагентная очистка, химические, электрохими-

чеокие, ионообменные, Биохимические и сорбционные способы очистки сточных вод. На основе анализа сделан вывод, что одним кэ перспективных методов глубокой доочистки сточных вод от ионов свинца является фильтрация через адсорбенты.

Существенный вклад в развитие теории и практики фильтрационной очистки воды внесли отечественные и зарубежные учете: Д.М.Минц, С.А.Шуберт, В.А.Клячко, В.В.Кленов, Ю.М.Шехтман, Л.А.Кудьский, В.Т.Турчанозич, Р.И.Аюкаев, М.Г.Еурба, Е.В.Еенициа-нов, Е.Г.Петров, М.Г.Новиков, В.З.Мельцер, К.Айвес, В.Мацкрле, Т.Ивсаки, Р.Элиассен, К.Деб, К.Лерк и другие.

Из известных сорбциощшх фильтрующих материалов (активированные угли, цеолиты, ионо обменные спали, волокнистые высокомолекулярные сорбенты и др.) наибольшими преимуществами обладает' активированный алшосшшкатний адсорбент, разработанный Е.Г.Петровым. Этот адсорбент имеет высокую сорбционную емкость, сравнительно дешев, изготовлен на основе природных материалов и хорошо ' регенерируется, что обеспечивает его длительное использование.

На основе проведенного анализа поставлена задача разработки метода доочистки промышленных сточных вод от ионов свинца путем фильтрования их через активированный алтюотнп^атный адсорбент с целью их повторного использования в системе технического водоснабжения предприятия.

Вторая глава посвящена разработке феноменологической модели процессов сорбционнего извлечения ионов свинца при фильтровании сточных вод через активированный алюшсшшкатный адсорбент.

Основу алюмооиликатного адсорбента составляют минералы группы каолинита с добавкой 15 X доломита СаМг(С0з)г.

Группа каолинита составляет основу осадочных каолиновых глин. У осадочных каолинитов в разной степени проявляется неупорядоченность структуры, связанная с хаотическим смещением единичных слоев. В группу каолинита входят несколько минералов, типичным представителем которых является каолинит, тлеющий формулу: А12[31205](ОН)4

В результате замещения части трехвалентного алюминия двухвалентным магнием в каолинитовых слоях возникает общий дефицит положительных зарядов, который балансируется извне другими кати-она.т, обычно, в случзэ присутствия, катионами кальция Са2+ и магния Ми2+. Последние относятся к числу обменных. Эти дополни-

тельные катионы кальция и магния составляют большую часть обменного комплекса неупорядоченных каолинитов.

Другую часть кзтионного обменного комплекса составляют так навиваете "разорванные связи" (ненасыщенные валентности). Дело в тем, что на плоских поверхностях структуры каолинита валентности кислорода и гидроксилов в основном насыщены. На ребрах же кристаллитов имеются частично свободные валентности иснов алюминия, кремния, кислорода н гидроксила. Такие ненасыщенные валентности заполняются внешними противоионами, не входящими в решетку кристаллита. При добавлении доломита и создании специальных условий этими протиЕоионами становятся катионы кальция и магния.Эта особенность минерального строения данного адсорбента обеспечивает как высокую активность к катонному обмену, так и большую адсорбционную способность.

Важной особенностью аиомосиликзтного адсорбента, отличающей его от большинства фильтрующих материалов, является его больной положительных дзета-потенциал, достигающий + 14,5 мЗ. Это связано, как уже указывалось выше, с заменой трехвалентного алюминия двухвалентным магнием (атом на атом), что приводит к общему отрицательному заряду кристаллической решетки. Необходимая электронейтральность достигается появлением внесших по отношению к реиетке катионов, которые и создают высокий положительный дзета-потенциал. Этими катионами являются в основном йены кальция и магния, декодирующие изнутри к поверхности и создающими щелочную среду вокруг зерен адсорбента за счет притягивания катионами ионов гидроксила. Положительный дзета-потенциал создает также благоприятные условия для увеличения грязеемкости алюмосиликатного адсорбента, как фильтрующего материала.

Создание щелочной среды в очищаемой жидкости вокруг зерен алюмосиликатного адсорбента является важным технологическим достоинством адсорбента. Щелочная среда пг.нрщчт к коагуляции коллоидов, большинство которых имеет отрицательный заряд ядра мицеллы, а тасте к диссоциации поликремнеегих и органических кислот (гуми-новых,таниновых и др.) по кислотному характеру с возникновением отрицательного потенциала и последующим образованием комплексных соединений И коллоидных структур. Щелочная среда препятствует также обрастании зерен адсорбента биолог¡мелкими образованиями, что особенно важно при фильтровании сточных вод после биологичес-

1С0Й очистки.

В этой щелочной среде осоОекно аффективно происходит процесс вывода иояое тк.жлых металлов из сточных вод.

Катионы тяжелых металлов диффундируют из жидкой среди к поверхности зерна за счет общего электроотрицательного заряда кристаллита и оказывается в щелочной среде сдоя жидкости, расположенного в непосредственнй близости от поверхности зерна.

Катион тяжелого металла, попадая в щелочную среду, вступает в реакция с образованием труднорастворимых гидроксидоз по схеме: Мэ г+ + 20Н" -> Ме(ОН)г Например, ионы свинца реагируют следукедсл образом: РЬ2+ + 20Н~ -> РЬ(ОН)2*

В водной среде в определенном интервале значений водородного показателя рн гкдроксид свинца РЬ(ОН)й является практически нерастворимым и образует кристаллы, становящиеся ядрами ыицелл. Мицеллы закрепляптся кз внезкеи поверхности зерен, иезо- и макропор с последующа образованием коллоидных структур, а иногда и с образованием комплексных соединений в зависимости от состава очида-емой воды.

Таким образом,процесс очистк: сточных вод от ионов свинца происходит по следующей схеме:

- внешняя диффузия ионов свинца к поверхности зерен алвмоси-ликатного адсорбента;

т. внутренняя диффузия коцов сеинцз по мэбо- я макропорам зерна;

- внутренняя диффузия ионов магния к поверхности зерен загрузки;

- химическая реа-'эдяя в, щелочной среде на поверхности зерен с образованием ядер мицэлл и твердой фазы в виде комплексных соединений;

- закрепление образоваапкся мицелл и водонерастворимых соединений на поверхности зерна л ка поверхности мезо- и макропор в форме коллоидных структур.

Из приведенной схемы следует, что процесс очистки сточных в;;,ч осуществляется как за счет знешлей диффузии ионов свинца к поверхности зерна адсорбента, так и внутренней диффузии ионов по мезо- и макропорам внутрь зерна . т.е. протекает в смешанно-диффузионной области кинетики сорСч.ш.

Для математического описания данной схегы сорбщш используется феноменологический подход, который основан на предположении, что описание гетерогенной системы допустшо в рамках модели сплошной среды. Это описание осуществляется на двух уровнях: глобальном и локальном.

Физической основой для осреднения на глобальном уровне яз-ляется то, что рагмер эереп адсорбента значительно меньше характерного размера фильтра. На локальной уровне рассматривается процессы, происходящее внутри и ка поверхности зерна, причем, как правило, принимается модель зерна в виде пара, а осреднение характеристик проводится по сфзрическим слоям з ¡зависимости от радиуса. Такая феноменологическая модель процесса сорбции позволяет достаточно полно списать прсцесо очистки сточных вод от ионов свинца..

Математическая модель процесса собционного извлечения ионов свинца основана на' теории динамики сорбщш из жидких сред, в развитие тторой больной вклад внесли Е.В.Веницпаноз, Е.Г.Петров и другие исследователи.

Процесс описывается следующей системой дифференциальных уравнений с соответствующими граничными и начальными условияни: Уравнение материального баланса до За За

V — + — +е — •» 0 (1)

йх дЬ ЗЬ Уравнение внутренней диффузии в зерне сорбента <?аСз> 1 3 да™

- „--(г2 0- у (2)

ЗЬ тг дг дг

Уравнение, связывающее глобальную концентрацию ионов свинца в фильтре с локальной концентрацией в зерне 3(1 -2) к

а -- X а(в'(гЛ,х) г2 ¿г (3)

Я3 о Граничные условия: в центре зерна

ЗаСз) (хД.О)

- - О

Эг

на поверхности зерна 3(1 - е) с?а(3) (хД.Ю

к • Зг

- в (с - гЧа - с) аСз) (И)3) (5)

на входе в фильтр

с(0Д) - с0 (6)

Начальные условия в начале процесса сорбции из чистой адсорбенте:

а(х;0) - (1-Оа(г) (х,г;0) -0 (7)

В этих уравнениях приняты следующие обозначения: с - концентрация ионов свинца в фильтруемой воде; с0- начальная концентрация ионов свинца; Ь - время;

х - координата, измеряемая от поверхности фильтра; Я - радиус зерна;

г - координата в зерне сорбента, 0 < г С И; с - пористость загрузки; О - коэффициент внутренней диффузии; V - скорость фильтрования;. Е - коэффициент внешней диффузии; а - глобальная концентрация ионов свинца в фильтра; аСз)- локальная концентрация ионов свинца в зерне. Для удобства решения полученной системы уравнений обычно ей придают безразмерный вид, вбодя безразмерные переменные и критерии:

безразмерную концентрация сорбируемого компонента в растворе

с

и--; (8)

Со

безразмерную Толщину слоя адсорбента

х

X - в — ; (9)

v

безразмерный коэффициент распределения (коэффициент Генри)

ао

Г - - , (10)

Оо

где яо - концентрация адсорбированных ионов свинца, равновесная начальной концентрация ионов свинца в воде с0; безразмерную продолжительность сорбционного процесса

¡1

Т - - t ; (11)

■п X

безразмерный критерий, характеризует",™ относительный вклад внепнедиффузионного и внутрвдиффуэионного массопереноса (критерий Био)

3 R2

Н - --(12)

D Г

При линейной изотерме адсорбции резеине системы уравнений (1) - (7), приведенной к безразмерному виду, было найдено Е.В.Ве-ницгсеяовым в виде тригонометрического ряда и представлено зависимостью

U - Fi(X,T,H) (13)

На основе зависимости (13) по специально составленной прог-paji?.:e был построен атлас теоретических кривых вида

U - F(X,T) при Н - const (14)

для различных постоянных значений критерия Н, даягай всзмслпость на основании дашшх лабораторных экспериментов рассчитывать параметры работы реального фильтра.

Третья глава посвядена технологическому моделировании процесса сорбционного извлечения ионов свинца из сточных вод алюмосиликатам адсорбентом.

■Исследование адсорбция аит.юспликзтаым адсорбентом ионов свинца в статических условиях показало, что рн раствора влияет на извлечение ионов свинца, прстем наиболее полное извлечение происходит при значении водородного показатели а пределах от 8 до 9. В связи с этим все опыты по технологическому моделирования проводились с соблюдением этого условия.

Изотерма адсорбции, полученная в широком диапазоне концент-

раций ионов свинца, является выпуклой, однако начальный участок ее до разновесной концентрации с0» 8 иг/дм3, который наиболее важен для инженерных расчетов, практически может Сыть принят линей-шм.

Одним из методов, позволяющих определить продолжительность фнльтроциклз на основании результатов лабораторных исследований, является метод фильтрования через короткие слои адсорбента.

Полученные в розультате фильтрования на коротких слоях экспериментальные точки, согласно методике Е.Г. Петрова, были сопоставлены с атласом теоретических кривых. Результаты наложения эко-першентальных точек на теоретические кривые для опыта 3, в .качестве примера, приведет на рис.1. Аналогичная картина была получена и для остальных опытов.

Как видно из рис.1, экспериментальные точки удовлетворительно (с отклонением в пределах 10Х) располагаются вдоль теоретической кривой ё довольно большом диапазоне концентраций. Из этого можно сделать вывод, что процесо адсорбции ионов свинца укладывается в рамки обцэй теории динамки сорбции в смешанно-диффузионной области кинетики.

Полученный вызод позволяет опредэлпть основные параметры, характеризующие взаимодействие системы сорбент - сорбат при фильтровании стока, содерасщего ионы свинца, а именно определить коэффициенты шеанея и внутренней д;;йузк;:, безразмерные критерии, а также емкостной параметр - коэффициент Генри. Далее по специальной методике, блок-схема которой приведена на рис.2, определяют расчетное время защитного действия загрузки. Фильтроза-ние реального стока па ошлсло-промышленной установке показало удовлетворительное (с расхождением до 5%) согласие между расчет-нц,-,: и фактическим вреыонеы защитного действия загрузки. Это позволяет сделать вывод, что математическая модель динамики сорбции кг жидких сред, а также метод рачега параметров сорбции и времени защитного действия фильтра применимы для расчета сорбционкой оч!;сткп стоков от ионог сышца.

Были проведена также исследования по регенерации алшосшш-к:-,ного адсорбента, которые показали его хорошую способность к восстановлении сорбциопных свойств.

По ыере накопления загрязнений на поверхности и в порах зерен, а такде в пространства м^дкду зернами, снижается адсорбцисп-

Рис. 2 Блок-схема расчета оорОциоккых фильтров для извлечения иоков свинца из сточных вод

нал активность аасмосиликатного адсорбента и возникает необходимость в его регенерации.

Первой стадией регенераций является водная промывка фильтра (интенсивность подачи промывной воды 13-14 ди3/(с*м2) при продолжительности промывки 5-6 мин.), при которой удаляются загрязнения в виде коллоидных структур. Промытый адсорбент может снова использоваться для фильтрования, но с пониженной сорбциоююй емкостью, Tait как в процессе работы происходит обеднение адсорбента ионам магния.

Поэтому, для восстановления адсорбционной активности алюмо-сшшкатного адсорбента, применяется специальная обработка его ро-генерзционны/Я раствора1«!, в частности, адсорбент предложено активировать 3-4Л раствором соли магния (сульфатом ¡irai хлоридом магния), что восстанавливает его адсорбционную емкость. Однако экспериментально било установлено, что наиболее эффективной схемой активации является двухстадга'шая, т.е. последовательна!, обработка фильтрующей загрузки 3-4Х раствором соды и последующая обработка 3-4% раствором сульфата га хлорида магния.

Технология регенерации адсорбента с периодической активацией его позволяет длительно и высокоэффективно (с сохранением адсорбционной емкости по ионам свинца на уровне 3,0-4,0 г/кг) использовать алюмосилигсатный адсорбент в фильтрах с небольшим пополнением (5 - 10 7. от объема загрузки в год) за счет выноса при промывке фильтров. Это подтверждает опыт эксплуатации сооружений по очистке промышленных сточных вод ряда гальванических производств с повторным использованием води в технологическом цикле.

В четвертой главе приведены результаты реализации сорбцион-ной доочистки сточных вод алшосиликатным адсорбентом и технико-экономическая и экологическая эффективность его применения.

Доочистка свинецсодержащих промышленных сточных вод реализована на очистных сооружениях завода "Езлтзлектро", основным профилем которого является производство свинцово-кислотных аккумуляторов. Существовавшая схема использовала реагентнкй способ выведения ионов свинца из стокое с помощью кальцинированной соды. Несмотря на непрерывное улучшение технологии очистки, этот способ не позеолил достичь нормативных требований по сбросу сточных вод в горколлектор. (Концентрация ненов свинца в очищенной воде составляла 3-4 мг/дм3).

Доочистка была осуществлена путем фильтрования сточных вод через алюмосиликзтшй адсорбент, загруженный в имеющиеся на очистных сооружениях, ко неисполъзовавпиеся до этого фильтры. При продолжительности фильгроцикла 8 часов очищенная Еода по содерлт-нию ионов свинца отвечала нормативным требованиямпо сбросу сточных вод в горколлектор, а также требованиям к технической воде, что позволяет ее использовать на вспомогательных операциях в производстве. (Концентрация ионоз свинца в очищенной воде не превышала 0,2 мг/дм3). Экономический эффект от повторного использования доочшценных сточных вод составляет порядка 1 млрд. руб в год.

Было предложено также использовать алюмосиликатныи адсорбент для доочистки биологически очищенных городских (промешенных в смеси с бытовыми) сточных вод г. Сосновый Бор в связи с тем, что в соответствии с программой развития атомной энергетики России "Атомэнергопроект" разрабатывает проект АЭС нового поколения о энегоблоками ВВЭР-640, в частности, такие энергоблоки будут установлены в строящемся Научно-производственном центре атомной энергетики (НПЦ АЭ) в г.Сосновый Бор.

В системах производственно-технического водоснабжения НПЦ АЭ предполагается использовать сточные воды г.Сосновый Бор после их очистки. При согласовании проекта возникла необходимость в дополнительных мерах по удалению из очищенных сточных вод остаточных концентрации ионов тяжелых металлов. В связи с этим в качестве варианта был предусмотрен блок доочистки о применением аламэскли-катного адсорбента.

Исследования, выполненные в 1396 г. на канализационных очистных сооружениях г. Сосновый Бор на опытно-промышленной установке по доочистке сточных вод от ионов тяжелых металлов путем фильтрования через алюмосшшкатный адсорбент под руководостваи Е.Г. Петрова, показали что, использование этого адсорбента позволяет получить качество воды, которое удовлетворяет требованиям по содержанию ионов тяжелых металлов в технически! воде.

Результаты проведенных исследований применены при разработке проекта технического водоснабжения НПЦ АЭ с оборотной схемой охлаждения с использованием доочиценных городских отоков в качестве исходной воды.

Проект АЗС нового поколения с энергоблоками ВВЭР-640 разрабатывается в соответствии с Государственной научно-технической

программой "Эколоппески чистая энергетика" по договору с Главным управлением развития атомной энергетики Минатома РФ.

Таким образом, применение алю.чоспликатнсго адсорбента для доочистки сточных вод обеспечивает эконсмичесгаш и экологичесгай эффект за счет их повторного использования в системе производственно-технического водоснабжения предприятии.

OEEJÍE ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. На основе применения активированного алЕмоспликатного адсорбента, предложенного Е.Г.Петровым, разработан метод сорбцион-ной доочистки промышленных сточных вод от ионов свинца.

2. Соглзсно теории, разработанной Е.Г.Петрова,«, и результата« проведенных исследований установлено, что процесс очистки сточных вод осуществляется как за счет внешней диффузии ионов свинца к поверхности серна адсорбента, так н внутренней диффузии ненов по неэо- и макропорам внутрь зерна , т.е. протекает в сме-Езкно-дзгЭДузионнои области кинотгасп сорбции.

3. Рекомендовано описывать процесс адсорбции ионов свинца из сточных вод адсорбентом на основе математической модели динамики сорбции иэ жидких сред, разработанной Е.В.В?ницианозкм и другими исследователями.

4. Для численного решения системы дифференциальных уравнений дамки оорбц:гл из жидких сред момно рекомендовать использовать программу на языке ТШВО-PASCAL, из основе расчета по которой получен атлас репений этой системы уравнений.

5. Исследования адсорбционных свойств ашомосилккатного адсорбента в статических условиях доказали его способность к выведения конов свинца из стсчних вод.

6. Технологическое моделирочянн» в дянййггесгеях условиях путем фильтрования модельного стеля в лабератегиж условиях на коротких слоях адсорбента и лжаяпхчеекгя обработка результатов показали, что процесс извлечения кзнов езтвд из сточных вод при фальтровши через ажшостшвсатикй абсорбент удовлетворительно укладывается в paira сбвих законом*рностеп динамики сорбции из жидких сред в смеязнно-диффузионпси области кинетики.

Применен;^ математической модели динамики сорбции из хид-

ких сред в смешанно-диффузионной области кинетики позволило определить на основе экспериментальных данных параметры сорбционного извлечения ионов свинца из сточных вод алюмоскликатным адсорбентом, что необходимо для инженерных расчетов конструктивных и технологических параметров сорбционных фильтров очист1шх сооружений.

8. Исследования по регенерации алшосйдикагного адсорбента показали его хорошую способность к восстановлении сорбционных свойств.

9. Экспериментально установлено, что наиболее эффективной схемой активации является двухстадийная, т.е. последовательная, обработка фильтрующей загрузки 3-4Х раствором соды и последующая обработка 3-4Х раствором сульфата или хлорида магния. Активация загрузки проводится в циркуляционном режиме. Регенерационные растворы используются многократно в течение пяти-вести циклов регенерации.

10. Исследования на лабораторной и опытно-промышленной фильтровальных установках, проведенные на реальных стоках завода "Балтэлектро",' показали высокую эффективность применения адамоси-ликатного адсорбента для доочистки сточных вод от ионов свинца. На основе этих исследований разработана технологическая схемз доочистки сточных вод фильтрованием через алшосшшкатный адсорбент.

11. Опытная эксплуатация реконструированных очистных сооружений завода "Балтэлектро" показала, что они обеспечивают очистку сточных вод до требований ВДК Центральной станции аэрации ГП "Водоканал - Санкт-Петербург". Качество очистки сточных вод позволяет их испольвовать в системе технического водоснабжения завода.

12. Применение алвмоскликатного адсорбента для доочистки сточных вод даэт высокий технпко-зшномэтесккй и экологический эффект, в частности, на заводе "Еалтэлег.тро" он оценивается величиной порядка 1 млрд.руб в год.

13. Опытно-промышленные исследования на крупномасштабной фильтровальной установке, проведенные на реальных биологически очищенных стоках КОС г. Сосцэеыи Бор, пся:азали возможность применения алвмосиликатного адсорбента для доочистки сточных под от широкого'спектра загрязнений (вэвеиэнких веществ, фосфатов, органических загрязнений, нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов и др.) и, в частности, от ионов сышцз ло требований, предъявляемых

к технической воде системы охлаздения строящегося комплекса НЩ АЭ. На основе этих исследований разработана технологическая схема, примененная ГПНИЙ "Атомэнергопроект" в проекте доочистки городских сточных вод с целые их использования в системе производственно-технического водоснабжения НЩ АЭ в качестве исходной воды.

14. Применение апомосиликатного адсорбента для доочистки сточных вод на вышеназванных и других предприятиях позволяет осуществить малоотходную (за счет повторного использования доочищен-ных сточных вод) технологию очистки от широкого спектра загрязнений, в особенности от ионов тяжелых металлов, что обеспечивает техш:ко-Э1«зномическую эффективность его применения и повышает экологическую культуру производства.

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ. Основные положения диссертации отражены в следующих 11 работах:

1. Якимова Н.И. Экологическая опасность загрязнения природных вод тяжелыми металлами. // Молодые ученые, аспиранты и докторанты Петербургского государственного университета путей сообщения: Тезисы я доклады второй межвузовской конференции; ПГУПС.-СПб, 1995 - с. 42-44.

2. Якимова Н.И. Технологические испытания сорбционных свойств алюмосиликатных ' фильтрующих материалов.■ //55-я научно-технической конференция с участием студентов, аспирантов и ученых: Программа и тезисы докладов; ПГУПС.- СПб, 1995 - с. 67.

3. Якимова Н.И. Метод расчета продолжительности защитного действия алюмосиликатных сорбентов. //55-я научно-техническая конференция с участием студентов, аспирантов и ученых: Программа и тезисы докладов; ПГУПС.-СПб, 1995 - О. 69.

4. Якимова Н.И. Современное состояние вопроса очистки сточных вод от попев свинца. //Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте: Сборник научных трудов. /ПГУПС; Ред. В.С.Дикаревский. - СПб, 1995 - 0.48-51.

5. Петров Е.Г., Фадеев А.О., Якимова Н.И. Технологические схемы доочистки сточных вод с применением алюмосиликатного адсорбента. //56-я научно-техническая конференция о участием студентов, молодых специалистов и ученых: Программа и тезисы докладов; ПГУПС.- СПб, 1996 - с. 74.

6. Петров Е.Г., Якимова Н.И. Экономическая эффективность применения алямосиликатного адсорбента для доочистки сточных вод. //56-я научно-техническая конференция с участием студентов, молодых специалистов и ученых: Программа и тезисы докладов; ПГУПС,-СПб, 1996 - с. 75.

7. Петров Е.Г., Якимова Н.И. Способ защиты водной среды на основе применения алимосиликатного адсорбента , активированного соединениями магния. // Семинар Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности: Эргономика, Дизайн, Безопасность. (Тезисы докладов). 1-3 февраля 1995 г. - СПб., 1996 -с. 7-8.

8. Петров Е.Г., Якимова H.I1. Феноменологическая модель процесса сорбционного извлечении ионов свинца из прокшленных сточных вод на алшэсшикзтном адсорбенте. // 75 лет Строительному факультету: Сборник докладов Юбилейной конференции./ПГИС;Ред. Иванов В.Г. - СПб, 1996 - с. 183-1В6.

9. Петров Е.Г., Якшоза Н.И. Технология сорбцисниой доочистки сточных вод. // Сборник "Молодые ученые, аспиранты и докторанты Петербургского государственного университета путей сообщения"./ПГУПС; Ред. В.В.Саподникова, Л.Н.Плвлоьа. - СШб, 1993 -с.38 - 44.

10. Якимова К.И. Обоснование применимости основных закономерностей динамики сорбции из жидких сред к процессу сорбционного извлечения ионов свинца из промышленных стофшк вод. //53-я научная конференция профессоров, преподавателей, научных работников и аспирантов университета. 31 января - 2 Февраля 1936г. Тезисы докладов. - СПб ГАСУ, 1936 - с. 107.

11. Петров Е.Г., Якимова U.E. Малоотходная технология очистки промышленных стоков сорбционным методом.//Организация природоохранной деятельности на предприятиях и пути ресурсосбережения: Тезисы докладов Российской научно-практической конференции 23-24 апреля; - СПб, 1996 - с. 17-18.

Н.И. Якимова

Подписано к печати 1с,05.9^г. /сл.-гсеч.л. - 1,12

Печать офсетная. Ьунагс для мномт. апп. Формат 60x84 I/I6 Тирпж 100 экз. '•>..Заказ Л?-/

190и31,С-Петербург, Московский пр, 9