Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства

Ширинкина, Екатерина Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства"

На правах рукописи

ШИРИНКИНА Екатерина Сергеевна

□0348Э203

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ДЕ.К 2009

Пермь 2009

003489203

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Глушанкова Ирина Самуиловна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Загидуллин Сафар Хабибуллович

кандидат технических наук, Насыров Рамиль Рустамович

Ведущая организация:

Институт технической химии УрО РАН

Защита состоится 22 декабря 2009 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.188.07 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Пермском государственном техническом университете, по адресу: 614990 г.Пермь, Комсомольский пр., 29, ауд.423.

Тел. (342) 219-82-62,239-14-82, Факс (342) 239-17-72, e-mail: usu@pstu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета.

Автореферат разослан 20 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Рудакова JI. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технологии получения титана и магния связаны с потреблением значительного объема воды. При производстве магния и сплавов на его основе на тонну продукции образуется 4,5 м3 сточных вод, в производстве титана - 20,5 м3/т.

Традиционно обезвреживание сточных вод осуществляют реагентными методами с образованием малорастворимых соединений - гидроксидов тяжелых металлов (Кудрявский Ю.П., Кирьянов C.B., Пенский A.B.). Существующие технологии обезвреживания не обеспечивают требований, предъявляемых к качеству очищенной воды по содержанию ионов тяжелых металлов, взвешенным веществам, степени минерализации, что не позволяет сбрасывать их в открытый водоем без дополнительной обработки или разбавления. Эффективность реагентного обезвреживания и осветления сточных вод зависит от величины pH среды при реагентной обработке, типа применяемого флокулянта и его дозы.

Высокое содержание взвешенных веществ и ионов тяжелых металлов в очищенной воде часто обусловлено проведением процесса регентной обработки в неоптимальном режиме, а также использованием малоэффективных методов сгущения и обезвоживания осадка, например, гравитационных с возвратом образующейся при сгущении загрязненной воды на очистные сооружения.

В условиях ужесточения требований к качеству сбрасываемых сточных вод с высоким солесодержанием актуальна разработка способов их деминерализации с последующим возвратом в производственный цикл.

Снижение экологической нагрузки титаномагниевого производства на объекты гидросферы является актуальной экологической и технологической проблемой, требующей решения.

Цель работы: разработка ресурсосберегающей технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства, обеспечивающей минимизацию их негативного воздействия на водные объекты.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести комплексный эколого-технологический анализ условий формирования и технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства.

2. Провести теоретическое и экспериментальное обоснование технологических параметров глубокой очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов реагентным методом.

3. Разработать технические решения по снижению содержания взвешенных веществ в сточных водах и уменьшению объема образующегося осадка и установить оптимальные параметры проведения процессов обезвреживания сточных вод.

4. Исследовать возможность применения мембранных методов для доочистки осветленных вод от минеральных примесей с получением жидких противогололедных материалов и изучить их эксплуатационные свойства.

5. Провести технико-экономический и экологический анализ разработанной ресурсосберегающей технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства.

Объект исследования. Сточные воды и осадок сточных вод титаномагниевого производства на примере предприятия АВИСМА филиала ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» г. Березники Пермского края (АВИСМА).

Предмет исследования. Анализ воздействия сточных вод титаномагниевого производства на окружающую среду; влияние величины pH и дозы флокулянта на качество и глубину очистки сточных вод; закономерности мембранной очистки сточных вод с получением товарных продуктов.

Научная новизна

• Определены закономерности реагентной обработки сточных вод титаномагниевого производства и установлено, что проведение процесса при pH 10-10,5 обеспечивает глубокую очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов.

• Обоснована замена гравитационного метода сгущения и обезвоживания осадка сточных вод центрифугированием, определены зависимости остаточной влажности и структуры осадка сточных вод от дозы флокулянта «Праестол 2510» и оптимальные условия проведения процесса, обеспечивающие снижение объемов осадков сточных вод на 30-40%.

• Установлена возможность использования концентрированного раствора, образующегося при деминерализации осветленных сточных вод в качестве противогололедного материала. На основе концентрата разработаны составы жидких противогололедных материалов, применение которых возможно в температурном диапазоне от 0 °С до -20 °С.

Практическая значимость

Разработаны технические решения и технология по обезвреживанию сточных вод титаномагниевого производства, позволяющие снизить содержание в очищенной воде взвешенных веществ (до 50-150 мг/дм3), ионов тяжелых металлов (Cr (Ш) до 0,075 мг/дм3, Мп (общ.) до 0,154 мг/дм3, Fe(o6m.) до 0,420 мг/дм3) и минеральных солей (до 315 мг/дм3 по хлорид-ионам). Разработана технология доочистки осветленных сточных вод мембранными методами с получением товарных продуктов и возвратом очищенной воды в технологический цикл предприятия. Проведен технико-экономический анализ разработанной технологии и определен предотвращенный экологический ущерб - 17073,2 тыс. руб. Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 280200.62 «Защита окружающей среды» в курсах лекций по дисциплинам «Экология», «Физико-химические методы защиты биосферы».

Достоверность результатов исследований подтверждается применением классических методов исследования, принятых в аналитической и физической химии, сопоставимостью результатов теоретических, лабораторных и опытно-промышленных исследований, применением статистических методов обработки экспериментальных данных с помощью ЭВМ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Результатами комплексного эколого-технологического анализа установлено, что основным фактором негативного воздействия титаномагниевого производства на окружающую среду являются сточные воды, характеризующиеся высоким содержанием хлоридов металлов различной природы

• Установленные оптимальные параметры реагентной очистки и

осветления сточных вод позволяют повысить эффективность очистки на 30-99% по металлам в зависимости от природы металла.

• Процесс центрифугирования осадка сточных вод в присутствии флокулянта марки «Праестол 2510» в дозе 0,2 г/дм3 обеспечивает снижение влажности осадка с 85-87% до 60-65%, объема - до 40% (об.), при этом, остаточная концентрация взвешенных веществ в фугате составляет не более 50-150 мг/дм3.

• Мембранная очистка осветленных сточных вод от минеральных примесей обеспечивает получение пермеата, вторично используемого для технологических целей и концентрата, применяемого в качестве жидкого противогололедного материала, бурового раствора и/или раствора глушения добывающих скважин при нефтедобыче.

• Разработанная ресурсосберегающая технология очистки сточных вод позволяет минимизировать негативное воздействие титаномагниевого производства на поверхностные водные объекты, получить товарные продукты, сократить водопотребление (на 1,5 млн. м3/год) за счет получения воды, пригодной для повторного использования в технологических процессах предприятия.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно - технической конференции «Автотранспортный комплекс -проблемы и перспективы, экологическая безопасность» (26-27 апреля 2007 г), на VI и VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» (г. Пермь 15-16 ноября 2007 г и 25-26 ноября 2008 г), на Международном конгрессе по водоотведению и очистке стоков «Вода: экология и технология» (3-6 июня 2008 г), на Международной научно-технической конференции к 30-летию автодорожного факультета ПГТУ «Состояние и перспективы транспорта. Обеспечение безопасности дорожного движения» (16-17 апреля 2009 г).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них одна статья в журнале, входящем в Перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит го введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 183 источников. Текст изложен на 162 страницах, иллюстрирован 21 рисунком и включает 45 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы.

Глава 1. Анализ экологического воздействия титаномагниевого производства на объекты окружающей среды

В главе представлены результаты эколого-технологического анализа воздействия титаномагниевого производства АВИСМА филиала ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» г. Березники (АВИСМА) - одного из крупнейших в России производителей титановой губки, магния и сплавов, на объекты окружающей среды.

Установлено, что наиболее значимым фактором воздействия на объекты гидросферы и почву являются сточные воды (СВ), представляющие поток кислых производственных сточных вод, образующихся при гидроразмыве шламов установок хлорирования титанового сырья (рН=0,5-1,5), и поток щелочных стоков, формирующихся при очистке газовых выбросов (рН=9-10). Объем сточных вод

составляет более 3 млн. м3/год (500 м3/час). Особенностью СВ титаномагниевого производства является изменяющийся количественный состав и рН стоков, что связано с периодичностью процессов их образования. СВ характеризуются высоким содержанием хлоридов металлов (Са, Mg, К, Na, Fe, Ti, Мл, Cr, Си, Zn).

Анализ технологии очистки сточных вод, включающей нейтрализацию стоков раствором гидроксида кальция (известковым молоком) до рН 8,0-8,5, осаждение и отделение осадка с последующим его обезвоживанием показал, что очищенная вода не удовлетворяет требованиям по содержанию в ней взвешенных веществ, ионов тяжелых металлов, общей минерализации. Обезвоживание осадка в отстойниках-сгустителях малоэффективно и сопровождается образованием сточных вод с высоким содержанием взвешенных веществ, требующих дополнительной очистки. Захоронение на полигоне осадка высокой влажности (85 - 90%) может приводить к риску загрязнения подземных вод. Очищенные сточные воды представляют собой высокоминерализованные растворы с содержанием хлорид-ионов 13-17 г/дм3, что не позволяет сбрасывать их в открытый водоем без дополнительной обработки или разбавления.

На основе проведенного анализа научно-технической информации о существующих способах очистки СВ титаномагниевого производства (Кудрявский Ю.П., Кирьянов С.В., Розваг Р.И. и др.) и технологий деминерализации СВ было установлено, что снижение негативного воздействия стоков на объекты гидросферы может быть достигнуто путем оптимизации технологических параметров процесса очистки и обезвоживания осадка СВ, а также доочистки СВ от минеральных примесей мембранными методами с возвратом пермеата в производство, и использованием концентратов в качестве товарных продуктов.

Глава 2. Объемы и методы исследований

При выполнении работы был применен комплекс современных методов исследования, включающий теоретические расчетные методы, проведение лабораторных и опытно-промышленных испытаний. Отбор проб СВ, осадков СВ и их анализ проводили согласно требованиям ГОСТ и нормативным документам на методы выполнения измерений. При определении химического состава СВ и осадков были использованы методы титриметрического, гравиметрического, фотоколориметрического и атомно-эмиссионного анализов. Пробы СВ и осадков анализировались в аккредитованном испытательном лабораторном центре (ИЛЦ) при ПГТУ. Исследования химического состава СВ проводились по следующим основным показателям: рН, взвешенные вещества, сухой остаток, содержание ионов СГ, К+, Са2+, Mg2+, Feo6nl, Тищ, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Cu2+, S042", NH4+. При исследовании осадка определялся его химический состав и физико-химические свойства: влажность, насыпная плотность, рН водной вытяжки. При проведении теоретических исследований процессов нейтрализации СВ использовали зависимости растворимости малорастворимых соединений от величины рН.

Физико-химические свойства полученных противогололедных материалов определяли согласно ОДМ «Методика испытания противогололедных материалов», утв. Распоряжением Минтранса РФ от 16.06.2003 г.

Результаты всех экспериментальных исследований обработаны стандартными статистическими методами с использованием программного продукта SP SS V 10.0.5 for Windows и Statistica.

Глава 3. Обоснование оптимальных параметров обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства

Для проведения исследований по обоснованию технологических параметров обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства использовали усредненные пробы СВ, химический состав которых представлен в табл.1.

Компонент Концентрация компонента, мг/дм3 Компонент Концентрация компонента, мг/дм3

Ионы кальция ПОООШОО Ионы калия 240±24

Ионы магния 490±44,1 Ионы натрия 1816±181,6

Ионы железа (общ.) 3900±390 Сульфат-ионы 3200±480

Ионы титана (общ.) 750±75 Хлорид-ионы 16500±1485

Ионы хрома (III) 370±37 Сухой остаток 38950±1948

Ионы цинка (II) 10±1,0 Аммоний-ион 5,0±1,05

Ионы марганца (II) 550±55 Нефтепродукты 0,1 ±0,04

Ионы меди (II) 9,2±1,38 Взвешенные вещества 650±65

РН 2,3±0,2

Эффективность реагентного метода очистки СВ будет определяться полнотой связывания ионов металлов в труднорастворимые гидроксиды, зависящей от ряда факторов: концентрации ионов металлов в СВ, величины рН, при которой проводится осаждение, растворимости образующихся гидроксидов, возможности образования гидроксокомплексов и др.

Обоснование технологических параметров реагентной обработки СВ. Для обоснования оптимальных условий реагентной обработки СВ проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния величины рН и концентрации ионов металлов в СВ на растворимость образующихся гидроксидов тяжелых металлов (ТМ).

В физико-химических расчетах использовали данные о растворимости гидроксидов металлов (8°Ме(он)т моль/дм3, 8Ме(0н)п, мг/дм3) на основе величины ПР:

чо з¡ПР , оО

(1)

4 ' " V 27

зависимости рН начала осаждения гидроксидов от концентрации ионов металла:

(2)

рН = 14 + —^ПР - —-^С п+ п п Ме

зависимости растворимости гидроксидов от рН:

Ме"

= ЯР/(СШ_)"

(3)

зависимости общей растворимости амфотерных гидроксидов металлов от рН с учетом комплексообразования:

5 °ме<оя). = ПР{Ме(ОН)„}^Р1[ОНГ" (4)

где |3| - общая константа комплексообразования 1-й стадии, представляющая произведение ступенчатых констант комплексообразования (К,):

$=К,хК1х...хК1 (5

Физико-химические расчеты показали, что рН начала осаждения гидроксидо Бе (II), Мп (II), Ъп (II), (II) при концентрациях характерных для исследуемы сточных вод составляет 7,6-9,6 и при проведении процесса нейтрализации при р 8,0- 8,5 не будет происходить их полного связывания. Расчеты растворимост гидроксидов ТМ с учетом рН и возможности комплексообразования позволил определить оптимальную величину рН, обеспечивающую глубокую очистку СВ о ионов ТМ, которая составляет 10,0-10,5. Результаты расчетов параметров осаждения и растворимости гидроксидов ТМ по остаточной концентрации ионов ТМ в растворе (ц я+ , мг/дм3), при рН 8,9 и 10 представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты расчетов параметров осаждения и растворимост гидроксидов ТМ металлов в зависимости от рН_

Ме(ОН)„ S Л/<Г(1)' pH„, S M(?*(2)' мг/дм3 пдкрх мг/дм'

мг/ дм3 рН = 8,0 pH=9,0 pH=10,0

Mg(OH)2 4,034 9,3-9,6 4560 45,6 0,45 40

Fe(OH)3 1,1 -Ю'5 2,2-2,3 2,24 xlO'3 0,002 0,224 од

Fe(OH)2 0,425 7,4-7,6 100,8 1,0 0,01 0,1

Ti(OH)4 1,14-10"* 1,15-1,22 3,84xl0"25 3,84* 10"29 3,84x10"" 0,1

ТЮ(ОН)2 1,2910'J 6,25-6,30 4,8xl013 4,8xl015 4,8x10'" од

Сг(ОН)з 6,5- 10"4 4,7-4,8 7,48xl0"8 4,16x10"® 0,0004 0,005

Mn(OH)2 1,155 8,3-8,45 2200 22 0,22 0,01

Cu(OH)2 0,011 5,93-6,2 0,061 0,055 0,054 0,001

Zn(OH)2 0,26 7,95-8,19 18,77 2,353 2,49 0,01

ПДКр., - ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения; 8меи (1) - растворимость, рассчитанная по величине ПР; 8Мс°+(2) - растворимость, рассчитанная с учетом рН и комплексообразовшия; рН„.0 - рН начала осаждения.

В таблице 2 общая растворимость гидроксидов амфотерных металлов, представляющая сумму ионов металлов и гидроксокомплексов, пересчитана на концентрацию ионов металлов {Меп^cyuM). Как видно из представленных данных, при рН=10 по ряду компонентов остаточные концентрации ионов не превышают ПДКрх. (Mg (II), Ti (IV), Cr (III)). Наибольшая зависимость растворимости от рН характерна для гидроксидов железа (II и III), меди (II), цинка (II) и хрома (III). На рис.1 представлены зависимости общей растворимости гидроксидов меди и цинка отрН.

Полученные физико-химическими расчетами данные были подтверждены экспериментальными потенциометрическими исследованиями при титровании пробы СВ (объем 150 см3) 0,1Н раствором NaOH. При нейтрализации СВ наблюдается последовательное осаждение гидроксидов металлов: осаждение гидроксидов Fe (Ш), Cr(III), Ti (IV) - при рН =3 - 4 и гидроксидов и основных солей Си (II), Zn (II), Мп (П) и др. при рН = 10 - 10,5.

Си{еумм.| 2п |с>чч.)

Рис. I- Остаточное содержание ионов металлов в растворе в зависимости от рН Эффективность предлагаемой корректировки параметров реагентной очистки СВ была также подтверждена исследованиями состава воды обработанной раствором гидроксида кальция (100 г/дм3 по СаО) до величины рН 8,5 и рН 10,5 (см. табл.3)

Таблица 3. Концентрация ионов металлов в очищенной сточной воде

Наименование компонента Концентрация ионов металлов в СВ после реагентной обработки, мг/дм3 пдкр.х„ мг/дм3 ПДК.*. мг/дм3

до рН 8,5 дорН 10-10,5

Сг 0,108 ±0,016 J 0,075±0,007 0,005 0,5

Мп 24,3±2,430 0,154±0,015 0,01 0,1

1,5±0,150 0,048±0,005 0,01 1,0

6,7±0,67 0,420±0,042 0,1 0,3

ПДК для водоемов питьевого назначения;

Сравнение полученных экспериментальных и расчетных данных показало, что в реальных условиях остаточные концентрации ионов марганца и цинка (II) при величине рН 10,5 ниже рассчитанных, что можно объяснить совместным соосаждением гидроксидов, сорбцией части ионов металлов на гидроксиде железа (III) и возможностью окисления гидроксидов Ре (II) и Мп (П) до менее растворимых Ре(ОН)3 и МпСЬ.

Следует отметить, что в соответствии с требованиями к условиям сброса сточных вод в водоем рН очищенной воды должна быть близка к нейтральной. В связи с чем, необходима корректировка рН стоков до требуемой величины рН (7,58,5), например, отработанным раствором серной кислоты.

Оптимизация процесса флокуляции СВ. Анализ технологии обезвреживания показал, что осветленные сточные воды характеризуются высоким содержанием взвешенных веществ (ВВ), что связано с низкой эффективностью процессов осаждения образующихся гидроксидов металлов.

Эффективность процесса осаждения, соответственно, степень осветления воды зависит от дозы и марки используемого флокулянта, а также от времени обработки.

Представленные на рис. 2-3 зависимости степени осветления воды от времени проведения процесса, дозы и марки флокулянта показали низкую эффективность применения полиакриламида (техн.) ПАА и целесообразность использования полиакриламидных флокулянтов с анионной активностью марок «Праестол 2510», «Аккофлок А 97», оптимальная доза которых при времени обработки 20-30 мин.,

соответствующем времени осаждения взвешенных веществ в технологическом процессе, составляет 2,5 мг/дм3.

100

1-Н-

167 2,5 5

доза флокулинта, мг//уи*

20 30 40 время осветления, мин

-^5мг/дм'-»-2,5 мг/дм! -А—1,67 мг/дм5-«-1,25 мг/дм'

Рис. 3 - Степень осветления сточных вод при различных дозах флокулянта «АккофлокА 97»

■ "АккофлекАЭ?" 0ПАА

Рис.2 - Степень осветления СВ при различных дозах «Аккофлок А97» и ПАА, /=20 мин.

Оптимизация процесса обезвоживания осадка СВ. При реагентном обезвреживании СВ формируется осадок, содержание основных компонентов которого представлено в табл. 4.

Таблица 4. Химический состав осадка сточных вод

Показатель Ед. изм. Значение показателя Показатель Ед. гам. Значение показателя

pH водной вытяжки ед.рН 8,2 Ti(OH)4 г/кг 38,66

Mg(OH)2 г/кг 14,57 Сг(ОН)з г/кг 15,84

Fe(OH)3 г/кг 135,5 Мп(ОН)2 г/кг 14,56

CaS04 г/кг 111,52 Си(ОН)2 г/кг 0,3

Si02 г/кг 137,0 Zn(OH)2 г/кг 0,3

Высокое содержание гидроксидов металлов, способных образовывать коллоидные системы, приводит к низкой водоотдаче и усложняет процессы обезвоживания осадка гравитационными методами. Влажность формирующегося осадка СВ составляет 95-98%, при этом степень его обезвоживание в сгустителях -10-12% (влажность обезвоженного осадка - 85%). Образующаяся при сгущении вода, характеризующаяся высоким содержанием взвешенных веществ, приводит ко вторичному загрязнению осветленных сточных вод. Применение механических методов обезвоживания позволит значительно снизить влажность осадка и, соответственно, его объем.

Экспериментальными исследованиями по обезвоживанию осадка на лабораторной центрифуге Sigma 3-16Р в присутствии флокулянта «Праестол 2510» было установлено, что снижение влажности осадка до 60-65% и содержания взвешенных веществ в фугате до 50-60 мг/дм3 может быть достигнуто при дозе флокулянта, изменяющейся в диапазоне 0,1-0,3 г/дм3.

Результаты лабораторных исследований были подтверждены в ходе опытно-промышленных испытаний на предприятии АВИСМА по обезвоживанию осадка на декантерной центрифуге фирмы «Flottweg» непрерывного действия

производительностью 8-12 м3/час, с ротором диаметром 420 мм. Результаты испытаний представлены в табл. 5.

Таблица 5. Влияние дозы флокулянта на эффективность обезвоживания осадка

Флокулянт Содержание ВВ в фугате, мг/дм3 Влажность осадка, % Структура осадка

расход, м3/час доза, г/дм3

0 0 10440±1044 57,5 паста

1,2 0,26 83±6,4 60,6 комки

1 0,2 167±16,7 63,5 комки

1,1 0,18 158±15,8 67,0 комки

значительное повышение содержания ионов ИИ/ в фугате (7,0-10,0 мг/дм3), кроме того снижение влажности до 55-60% усложняет транспорт осадка из декантерной центрифуги. Таким образом, оптимальной является доза флокулянта - 0,2 г/ дм3 и скорость вращения ротора - 2700-3000 мин"1.

Центрифугирование осадка в присутствии флокулянта позволяет получить структурированный транспортабельный продукт низкой влажности (60-65%), на 3040% уменьшить объем образующегося твердого отхода и сокращение эмиссий загрязняющих веществ при его складировании.

Глава 4. Разработка технологии деминерализации сточных вод титаномагниевого производства с получением товарных продуктов

Исследована возможность применения мембранного метода для деминерализации осветленных СВ титаномагниевого производства. Предварительные исследования показали, что для обеспечения требуемой степени деминерализации осветленных сточных вод с содержанием минеральных солей до 33 г/дм3 по сухому остатку необходимо использование двухстадийной схемы мембранной очистки.

В исследованиях использовали фугат, образующийся при обезвоживании осадка сточных вод на центрифугах, и характеризующийся минимальным содержанием взвешенных веществ (в среднем 50-60 мг/дм ).

Эксперименты проводили на лабораторной установке, состоящей из фильтра механической очистки марки СЯЕ-Ю и двух полиамидных тонкопленочных композитных мембран марки Т\У30-1812-50 (1 слой - полиамид; 2 слой -полисульфон; 3 слой - полиэфирная основа), работающих в последовательном режиме. Рабочее давление составляло 7-7,5 атм., производительность установки составляла около 18 дм3/ч по пермеату и 2 дм3/ч по концентрату.

В ходе эксперимента были получены концентраты (первой и второй ступени) и пермеат, составы которых представлены в табл. 6.

Состав пермеата удовлетворяет требованиям, предъявляемым к технической воде, и может быть возвращен в производство, что позволит снизить объемы изъятия свежей воды на технологические нужды. Концентрат второй стадии очистки объемом 1,5-2 дм3/час подавался в начало процесса, что не приводило к значительным изменениям состава очищаемой воды.

Сопоставление состава полученного концентрата первой стадии очистки с составами известных жидких противогололедных материалов (ЖПГМ) показало принципиальную возможность его использования в практике борьбы с

зимней скользкостью. Были исследованы физико-химические свойства концентрата: температура замерзания, вязкость, плавящая способность (см. рис.4.5.) Установлено, что температура замерзания концентрата составляет -15±1°С, что может ограничить его использование в климатических условиях Западного Урала.

Таблица б. Химический состав фугата, пермеата и концентрата по основным компонентам

Наименование компонента Состав фугата, мг/дм3 Состав концентрата I ст., мг/дм3 Состав концентрата II стадии, мг/дм3 Состав пермеата, мг/дм3

Ионы калия 300±30 2940±294 1640±164 6±0,56

Ионы натрия 2000±200 190001:1900 10900±1090 38±3,8

Ионы магния 100±9 960±86,4 170±15,3 1±0,09

Ионы кальция 7500±675 72000±6480 12800±1152 75±6,78

Хлорид-ионы 16740±1506 160780±14470 917б0±8258 315±28,35

Сульфат-ионы 300±30 2760±276 515±51,5 3±0,3

Взвешенные вещества 50±5 <1 <1 <1

Для увеличения температурного диапазона применения ЖПГМ на основе концентрата было разработано несколько композиций с использованием хлорида магния, образующегося при производстве титана, и отхода производства - шлама карналлитовых хлораторов состава (% масс.): - 32, М§0 - 5, К.С1 - 55,8, №С1 -7, Бе - 0,1. Составы композиций были определены на основе теоретического анализа диаграмм состояния многокомпонентных систем, экспериментальных лабораторных исследований физико-химических свойств и устойчивости систем в широком интервале температур от +20 до -25°С. Результаты представлены в табл. 7.

Таблица 7. Составы полученных противогололедных композиций

№ композиции Содержание, г/дм3 Температура замерзания Т °С

КС1 ЫаС1 СаС12 мЕсь

1 (исходный концентрат) 3,40 49,00 200,00 4,00 -15±1

Композиции, полученные на основе концентрата и хлорида магния

2 3,40 49,00 200,00 50,00 -20±1

3 3,40 49,00 200,00 100,00 -26±1

Композиции, полученные на основе концентрата и шлама карналлитовых хлораторов

4 31,30 52,5 200,00 18,99 -17±1

5 59,20 56,00 200,00 35,99 -22±1

Свойства композиций определялись расчетными и экспериментальными методами согласно «Методике испытания противогололедных материалов» в сравнении с промышленным образцом ЖПГМ ~ «ХКМ» на основе хлорида кальция не менее 30% масс., содержание хлоридов натрия и магния не более 3% масс, (композиция №6). Результаты исследований представлены на рис 4,5.

Композиции обладают высокой плавящей способностью в широком диапазоне температур и их величины сопоставимы с промышленным образцом. Однако высококонцентрированные растворы (композиции 3 и 5) обладают достаточно высокой вязкостью. Чем выше вязкость жидкости, тем в меньшой степени колесо при контакте с влажной дорогой выдавливает пленку реагента, и, как следствие, менее надежно сцепление колеса с дорогой. Вязкость растворов зависит от его состава и концентрации. Наибольшей вязкостью из хлоридов натрия, калия, кальция и магния обладают растворы хлориды магния, поэтому необходимо было определить оптимальный по вязкости состав ЖПГМ. Зависимости вязкости

композиций от температуры представлены на рис. 5.

Рис. 4 - Плавящая способность Рис.5 - Вязкость композиций

композиций ЖПГМ ЖПГМ

На основе анализа известных эмпирических данных была установлена математическая зависимость величины сцепления колеса с дорогой от вязкости раствора:

С = -90,2 x 7/ + 59,5 x772 + 96,33 , (6)

где С- сцепление колеса с дорогой, % от максимально возможного (сухой асфальт 100%);

г}- динамическая вязкость жидкости, Па-с

Расчеты показали, что применение композиций № 3 и 5 (С3. = 64%, С5=64,5% при -20°С) может привести к ухудшению сцепления колеса с дорогой при использовании их в температурном диапазоне ниже -20 °С. Следовательно, для практического применения в зависимости от температурных условий может быть рекомендовано использование композиций №1,2, 4. Одним из важных показателей возможности применения ЖПГМ является их коррозионная активность. На основе анализа применяемых на практике органических ингибиторов коррозии (уротропин, тиомочевина, мочевина) для снижения коррозионной активности ЖПГМ в работе использовали мочевину, что обусловлено ее низкой токсичностью и территориальной близостью производства (ОАО «Азот», г. Березники).

I Известно, что коррозионная активность зависит от концентрации хлорид-иона в растворе и снижается с ее повышением, что обусловлено уменьшением [ растворимости кислорода в концентрированных растворах. В связи с этим исследования коррозионных свойств ЖПГМ, включающие определение I зависимости влияния концентрации ингибитора на скорость коррозии образцов

стали, проводились с использованием концентрата, характеризующееся меньшим содержанием хлоридов по сравнению с полученными композициями.

Установлено, что повышение концентрации мочевины с 2% до 7% позволяет снизить скорость коррозии с 0,049±0,001 г/м2-ч до 0,031 ±0,001 г/м2 ч (исходная скорость коррозии - 0,068±0,001 г/м2-ч. Оптимальная доза ингибитора (мочевины) -3% масс. Поскольку потребность в противогололедных материалах имеет выраженный сезонный характер, была исследована и установлена возможность применения полученных концентратов в качестве буровых растворов при нефтедобыче и растворов, используемых для тампонирования (глушения) скважин, основным компонентом которых является хлорид кальция. Для сохранения коллекторных свойств пород призабойной зоны пласта в полученные композиции рекомендуется вносить гидрофобизаторы на основе катионно-анионных ПАВ.

Глава 5. Эколого-экономические аспекты технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства

На основе проведенных исследований разработаны решения по модернизации технологии обезвреживания СВ и определен эколого-экономический эффект от их внедрения. Результаты расчетов представлены в табл.8.

Таблица 8. Эколого-экономические аспекты технологии

Мероприятие Снижение экологических платежей тыс. руб./год Величина предотвращенного экологического ущерба, тыс. руб./год Экономический эффект ресурсосбережения, тыс. руб./год

Водные ресурсы Земельные ресурсы Водные ресурсы Земельные ресурсы

Оптимизация реагентной очистки 12860,02 - 14392,877 - -

Оптимизация процесса обезвоживания осадка - 13043,384 - 2408,179 -

Деминерализация штока (250 м3/час): 268,694 - 272,146 - -

Возврат пермеата - - - - 33349,32

Продажа ЖПГМ - - - - 41878,27

Комплексное внедрение технологии: 13128,71 13043,384 14665,023 2408,179 75227,27

Суммарное снижение экологических платежей 26172,09

Суммарный предотвращенный экологический ущерб 17073,20

Как видно из представленных данных, разработанные технологические решения обеспечат снижение негативного воздействия СВ титаномагниевого производства на водные объекты, сокращение водопотребления предприятия и возможность получения товарных продуктов в процессе обезвреживания сточных вод. При внедрении разработанных технических решений так же будет получен экономический эффект за счет сокращения величины платы за негативное воздействие на окружающую среду и реализации товарных продуктов.

ВЫВОДЫ

1. Эколого-технологический анализ титаномагниевого производства показал, что основное негативное воздействие на объекты окружающей среды оказывают сточные воды, характеризующиеся высокой минерализацией (до 33 г/дм3 по сухому веществу), содержанием ионов тяжелых токсичных металлов (Тл (IV), Мп (П), Сг (III), 2п (II)).

2. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований зависимости растворимости гидроксидов тяжелых металлов от рН среды установлены условия процесса реагентной обработки сточных вод при рН 10-10,5 с последующим корректировкой рН до 7,5-8,5. Определены оптимальные параметры процесса осветления обработанных сточных вод: применение флокулянтов марок «Праестол 2510» и «Аккофлок А 97» с анионной активностью в дозе 2,5 мг/дм3 стоков.

3. В лабораторных и опытно-промышленных условиях установлены оптимальная доза флокулянта «Праестол 2510» (0,2г/дм3 суспензии), обеспечивающая получение твердого структурированного продукта с влажностью 60-65% и фугата с низким содержанием взвешенных веществ (50-150 мг/дм3). Замена гравитационного способа обезвоживания осадка на механический позволяет на 30-40% уменьшить его объем и сократить поступление взвешенных веществ в осветленный поток сточных вод.

4. Установлена возможность применения для доочистки осветленных сточных вод от минеральных примесей мембранных методов с использованием композитных обратноосмотических мембран Т\У30-1812-50 с получением пермеата, вторично используемого в технологических процессах, и концентрата, представляющего собой высококонцентрированный раствор хлоридов, основным компонентом которого является хлорид кальция.

5. Разработаны составы жидких противогололедных материалов на основе концентрата и шлама карналлитовых хлораторов и на основе концентрата и хлорида магния характеризующиеся низкими температурами замерзания (от -15 до -26 °С); высокой плавящей способностью (до 9 кг/кг); оптимальной вязкостью (0,2 -0,4 Па с); низкой коррозионной активностью (0,068-0,031 г/м2-ч)

6. Разработаны технологические решения, обеспечивающие снижение негативного воздействия СВ титаномагниевого производства на объекты окружающей среды, позволяющие сократить водопотребление в результате возврата воды в производственный цикл и получить товарные продукты в процессе обезвреживания сточных вод. Суммарный предотвращенный экологический ущерб составит - 17073,2 тыс. руб./год.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пашукова (Ширинкина) Е.С. Экологически безопасная эксплуатация промышленного канала г. Березники/Е.С. Пашукова, В.В. Карманов // Автотранспортный комплекс - проблемы и перспективы, экологическая безопасность: Материалы Всерос. науч-техн. конф. - Пермь, 2007 - С. 344-349

2. Пашукова (Ширинкина) Е.С. Минимизация антропогенного воздействия ОАО «Ависма» на водные экосистемы / Е.С. Пашукова, В.В. Карманов// Экология и научно-технический прогресс: Материалы VI Междунар. науч-практ. конф. студ., асп. и молодых ученых. - Пермь, 2007 - С.213-216

3. Ширинкина Е.С. Способы уменьшения антропогенной нагрузки промышленной зоны г. Березники на водные объекты // Материалы 8-го международного конгресса «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК -2008. - М.: ЗАО «Фирма СИБИКО Интернэшнл» - 2008, «Водоотведение и очистка стоков». -С.707-710

4. Ширинкина Е.С. Исследование процессов трансформации загрязняющих веществ в русле промышленного канала г. Березники /Е.С. Ширинкина, В.В. Карманов // Экология и научно-технический прогресс: Материалы VII Междунар. науч-практ. конф. студ., асп. и молодых ученых. - Пермь, 2008 - С.303-306

5. Ширинкина Е.С. Формирование и утилизация твердых отходов при глубокой переработке минерального и углеводородного сырья / Ширинкина Е.С. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - М.: 2008 - № 12 -С. 33-36

6. Ширинкина Е.С. Снижение антропогенного воздействия промышленной зоны г. Березники на водные экосистемы /Ширинкина Е.С.// Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение - М.: 2008 - №9 - С. 22-25

7. Ширинкина Е.С., Модернизация технологии очистки сточных вод титаномагниевого производства / Е.С. Ширинкина, И.С. Глушанкова, Н.Г. Осипенко // Вода и экология. Проблемы и решения - М.: 2008 - №4 - С.42-51

8. Ширинкина Е.С. Обоснование технологических параметров процесса нейтрализации сточных вод титаномагниевого производства/ Е.С. Ширинкина, И.С. Глушанкова, Н.Г. Осипенко // Вода и экология. Проблемы и решения: - М.: 2009 -№ 1 - С. 42-47.

9. Ширинкина Е.С., Исследование процессов обезвоживания осадков сточных вод титаномагниевого производства / Е.С. Ширинкина, И.С. Глушанкова, Н.Г. Осипенко // Материалы 6-го международного форума по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйсТЭК» - М.: 2009 - С.211-215

10. Ширинкина Е.С. Исследование возможности получения противогололедных материалов в технологии очистки сточных вод титаномагниевого производства/Е.С. Ширинкина, И.С. Глушанкова // Состояние и перспективы транспорта, обеспечение безопасности дорожного движения: Материалы науч.-тех. конференции к 30-летию АДФ ПГТУ 16-17 апреля. Т2 - Йзд-во ПГТУ - Пермь, 2009 г. - С. 275-281

11. Ширинкина Е.С. Исследование воздействия сточных вод предприятий Березниковского промузла на экосистему промышленного канала / Е.С. Ширинкина, И.С. Глушанкова //Сборник научных трудов «Актуальные проблемы автотранспортного комплекса. Охрана окружающей среды», ПГТУ - Пермь, 2009 -С.65-71

Подписано в печать 17.11.2009. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 110 экз. Заказ №2388/2009

Издательство

Пермского государственного технического университета. Адрес:614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к.113 Тел. (342)219-80-33.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ширинкина, Екатерина Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

1.1. Анализ технологии получения магния и титана (на примере титаномагниевого производства АВИСМА филиал ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» г. Березники).

1.1.1. Краткая характеристика технологии получения магния и его сплавов и анализ воздействия производства на объекты окруэюающей среды.

1.1.2. Краткая характеристика технологии получения титановой губки и анализ воздействия на объекты окружающей среды.

1.2. Анализ условий формирования сточных вод. Характеристика их химического состава.

1.3. Анализ технологии очистки сточных вод титаномагниевого производства реагентным методом на примере предприятия АВИСМА филиал ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

1.4. Технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства.

1.4.1. Методы локального обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства с использованием ресурсного потенциала их компонентов.

1.4.2. Реагентные методы обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства

1.4.3. Анализ методов деминерализации сточных вод.

ГЛАВА 2. ОБЪЕМЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методики определения химического состава сточных вод.

2.2. Методики определения оптимальных условий проведения процесса реагентного обезвреживания сточных вод.

2.3. Методики определения оптимальных условий флокуляции сточных вод.

2.4. Методики определения химических и физико-химических свойств осадка.

2.5. Методики определения оптимальных параметров работы центрифуг.

2.6. Методики проведения исследований по деминерализации сточных вод.

2.7. Методики проведения экспериментов по определению свойств противогололедных жидкостей.

2.8. Статистическая обработка результатов исследований.

ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1 Анализ химического состава сточных вод титаномагниевого производства.

3.2. Обоснование технологических параметров реагентной обработки сточных вод титаномагниевого производства.

3.3. Обоснование технологических параметров процесса осветления сточных вод титаномагниевого производства.

3.4. Обоснование технологических параметров процесса центрифугирования осадка.

3.4.1. Определение химического состава осадка.

3.4.2. Определение физико-химических свойств осадка.

3.5. Исследование процессов обезвоживания осадка в лабораторных условиях.

3.6. Обоснование технологических параметров процесса обезвоживания осадка в опытно-промышленных условиях.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ.

4.1. Исследование процесса деминерализации сточных вод титаномагниевого производства.

4.2. Исследование возможности получения противогололедного материала в процессе деминерализации сточных вод титаномагниевого производства.

4.3. Исследование противогололедных свойств концентрата, образующегося при деминерализации сточных вод и оптимизация его состава.

4.3.1. Исследование химических и физико-химических свойств концентрата.

4.3.2. Оптимизация состава противогололедного материала на основе концентрата при добавлении хлорида магния.

4.3.3. Оптимизация состава противогололедного материала на основе концентрата при добавлении шлама карналлитовых хлораторов.

4.4. Исследование коррозионной активности полученного противогололедного материала и разработка способов ее снижения.

4.5. Анализ соответствия полученных противогололедных композиций существующим нормативным требованиям.

4.6. Анализ возможности использования полученного при деминерализации сточных вод концентрата в качестве бурового раствора и раствора для глушения добывающих скважин.

ГЛАВА 5 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ТИТАНОМАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА.

5.1. Эколого-экономические аспекты реагентного обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства.

5.2. Эколого-экономические аспекты обезвоживания осадков сточных вод титаномагниевого производства.

5.3. Эколого-экономические аспекты деминерализации сточных вод титаномагниевого производства.

5.4. Суммарный эколого-экономический эффект при внедрении технологии.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства"

Актуальность темы. Титан и магний являются важнейшими конструкционными металлическими материалами, их производство совмещается в две параллельные и взаимосвязанные технологические линии.

Технология производства титана и магния, а также процессы удаления образующихся твердых отходов и обезвреживания газовых выбросов, связаны с потреблением значительного количества воды. При производстве магния и сплавов на его основе образуется около 4,5 м сточной воды на тонну продукции, в производстве титана - 20,5 м /т продукции.

Сточные воды производства формируются в результате абсорбционной очистки газовых выбросов, содержащих хлор и его соединения, и гидроразмыва шламов установок хлорирования титанового сырья, характеризующихся высоким содержанием хлоридов металлов (Са, К, N3, Бе, Т1, Мп, Сг, Си, Ъп).

Традиционно обезвреживание образующихся стоков производят путем смешения потоков, их усреднения и нейтрализации кальцийсодержащими реагентами с последующей флокуляцией образовавшихся взвесей, осаждением осадка, его сгущением или обезвоживанием. Существующие технологии очистки сточных вод не обеспечивают требований, предъявляемых к качеству очищенной воды по содержанию ионов тяжелых металлов, взвешенным веществам, минеральным примесям (хлоридам кальция, магния, сульфатам), что не позволяет сбрасывать их в открытый водоем без дополнительной обработки или разбавления.

Для решения этой проблемы часто используются искусственные гидротехнические сооружения - промышленные каналы, в которых происходят процессы смешения, разбавления и дополнительной очистки в результате изменения рН среды. Однако, как правило, и в этом случае не возможно добиться требуемого качества очистки и высокоминерализованные стоки поступают в поверхностные водоемы.

Особенностью сточных вод титаномагниевого производства является содержание в них ионов металлов различной природы (щелочных, щелочноземельных, ё-элементов, в том числе обладающих амфотерными свойствами). Степень их обезвреживания и качество очищенных вод при реагентной обработке будет зависеть от рН осаждения, растворимости гидроксидов, возможности образования гидроксокомплексов и др., поэтому оптимизация условий реагентной обработки сточных вод позволит повысить эффективность обезвреживания.

Высокое содержание взвешенных веществ в очищенной воде часто обусловлено проведением процесса флокуляции взвесей в неоптимальном режиме, а также использованием малоэффективных методов сгущения и обезвоживания осадка, например, гравитационных с возвратом, образующейся при сгущении воды на очистные сооружения.

В условиях ужесточения требований к качеству сбрасываемых сточных вод, при высоком солесодержании актуальна разработка способов их деминерализации с последующим возвратом в производственный цикл.

Целью работы: разработка ресурсосберегающей технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства, обеспечивающей минимизацию их негативного воздействия на водные объекты.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

5. Провести технико-экономический и экологический анализ разработанной ресурсосберегающей технологии обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства:

Предмет исследования. Анализ воздействия сточных вод титаномагниевого производства на окружающую среду; влияние величины рН и дозы флокулянта на качество и глубину очистки сточных вод; закономерности мембранной очистки сточных вод с получением товарных продуктов.

Научная новизна:

• Определены закономерности реагентной обработки сточных вод титаномагниевого производства и установлено, что проведение процесса при рН 10-10,5 обеспечивает глубокую очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Практическая значимость:

О л тяжелых металлов (Cr (III) до 0,075 мг/дм , Мп (общ.) до 0,154 мг/дм , Fe(o6i4.) до 0,420 мг/дм ) и минеральных солей (до 315 мг/дм по хлорид-ионам). Разработана технология доочистки осветленных сточных вод мембранными методами с получением товарных продуктов и возвратом очищенной воды в технологический цикл предприятия. Проведен технико-экономический анализ разработанной технологии и определен предотвращенный экологический ущерб - 17073,2 тыс. руб. Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки специалистов по направлению 280200.62 «Защита окружающей среды» в курсах лекций по дисциплинам «Экология», «Физико-химические методы защиты биосферы».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Установленные оптимальные параметры реагентной очистки и осветления сточных вод позволяют повысить эффективность очистки на 3099% по металлам в зависимости от природы металла.

• Процесс центрифугирования осадка сточных вод в присутствии л флокулянта марки «Праестол 2510» в дозе 0,2 г/дм обеспечивает снижение влажности осадка с 85-87% до 60-65%, объема - до 40% (об.), при этом, остаточная концентрация взвешенных веществ в фугате составляет не более 50-150 мг/дм3.

• Разработанная ресурсосберегающая технология очистки сточных вод позволяет минимизировать негативное воздействие титаномагниевого производства на поверхностные водные объекты, получить товарные продукты, сократить водопотребление (на 1,5 млн. м /год) за счет получения воды, пригодной для повторного использования в технологических процессах предприятия.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно - технической конференции «Автотранспортный комплекс - проблемы и перспективы, экологическая безопасность» (26-27 апреля 2007 г), на VI и VII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научнотехнический прогресс» (г. Пермь 15-16 ноября 2007 г и 25-26 ноября 2008 г), на Международном конгрессе по водоотведению и очистке стоков «Вода: экология и технология» (3-6 июня 2008 г), на Международной научно-технической конференции к 30-летию автодорожного факультета ПГТУ «Состояние и перспективы транспорта. Обеспечение безопасности дорожного движения» (16-17 апреля 2009 г).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит список литературы из 183 источников. Текст изложен на 162 страницах, иллюстрирован 21 рисунками и включает 45 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Ширинкина, Екатерина Сергеевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Эколого-технологический анализ титаномагниевого производства показал, что основное негативное воздействие на объекты окружающей среды оказывают сточные воды, характеризующиеся высокой минерализацией (до 33 г/дм по сухому веществу), содержанием ионов тяжелых токсичных металлов (Т1 (IV), Мп (II), Сг (III), Ъп (II)) .

2. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований зависимости растворимости гидроксидов тяжелых металлов от рН разработана двух схема нейтрализации: при рН 10-10,5 с последующим корректировкой рН до 7,5-8,5. Определены оптимальные условия проведения процесса осветления нейтрализованных СВ: применение флокулянтов марок «Праестол 2510» и «Аккофлок А 97» с о анионной активностью в дозе 2,5 мг/дм стоков.

50-150 мг/дм ). Замена гравитационного способа обезвоживания осадка на механический позволяет на 30-40% уменьшить его объем и сократить поступление взвешенных веществ в осветленный поток сточных вод.

4. Установлена возможность применения для доочистки осветленных сточных вод от минеральных примесей мембранных методов с использованием композитных обратноосмотических мембран Т"\/У30-1812-50 с получением пермеата, вторично используемого в технологических процессах, и концентрата, представляющего собой высококонцентрированный раствор хлоридов, основным компонентом которого является хлорид кальция.

5. Разработаны составы ЖПГМ на основе концентрата и шлама карналлитовых хлораторов и на основе концентрата и хлорида магния характеризующиеся низкими температурами замерзания (от -15 до -26°С); высокой плавящей способностью (до 9 кг/кг); оптимальной вязкостью (0,2 -0,4 Па-с); низкой коррозионной активностью (0,068-0,031 г/м2-ч) 6. Разработаны технологические решения, обеспечивающие снижение негативного воздействия СВ титаномагниевого производства на объекты окружающей среды, позволяющие сократить водопотребление в результате возврата воды в производственный цикл и получить товарные продукты в процессе обезвреживания сточных вод. Суммарный предотвращенный экологический ущерб составит — 17073,2 тыс. руб./год.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

1. Постановление Правительства РФ № 344 от 12 июня 2003 г. «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления»

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий./ Е.В. Маркова Е.В., Ю.В Грановский. - М.: «Наука», 1976 - 269 с.

3. Авторское свидетельство СССР №482488, кл. С09КЗ/18 1976 г. Препарат для удаления снежно-ледяных покровов/Я.И. Вайсман, В.А. Костылев, Ю.А. Поляков и др.; заявл. 24.11.87, опубл. 30.04.90 Бюл.№16

4. Авторское свидетельство СССР N 138058, кл. С 22В 7/00, 1961 г. Способ переработки твердых отходов титаномагниевого производства/ М.В. Федорова, М.А. Эйденсон, С.Н. Холмогоров; заявл. 01.09.1960, опубл. 01.01.1961 Бюл. №9

5. Авторское свидетельство СССР N 168886, кл. С 22В 7/00, 1965 г. Способ переработки отходов титаномагниевого производства/ М.А. Эйденхон, С.Н. Холмогоров, М.В. Федорова; заявл. 25.07.1963, опубл. 26.11.1965. Бюл. №5

6. Амиров Я.С. Технико-экономические аспекты промышленной экологии : учебное пособие / Я. С. Амиров, Н. Р. Сайфуллин, Р. Н. Гимаев; Уфимский государственный нефтяной технический университет .— Уфа : Изд-во УГНТУ, 1995. 42: Защита водоемов. - 1995 г. - 263 с.

7. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2 т: Пер. с англ./ под ред. Р. Кельнера, Ж-М. Мерме, М. Отте, М. Видмера. - М.: «Мир»: ООО «Издательство ACT», 2004. - Т1. - 608 с.

8. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2 т: Пер. с англ./ под ред. Р. Кельнера, Ж-М. Мерме, М. Отте, М. Видмера. - М.: «Мир»: ООО «Издательство ACT», 2004. - Т2. - 609 с.

9. Аналитическая химия. Химические методы анализа./ под. ред. О.М. Петрухина. - М.: «Химия», 1992 г. - 400 с.

10.Аннотация по теме НИР: «Исследование возможности использования уловно осветленных стоков сооружений для приготовления известкового молока». - АВИСМА - 21.02.2008 г.

П.Афанасьев И.А. Зимнее содержание улиц и дорог населенных мест Западного Урала : учебное пособие для вузов / И.А. Афанасьев, A.B. Эдельман, Л.И. Афанасьева; Пермский государственный технический университет .— 2-е изд., доп .— Пермь : Изд-во ПГТУ, 2006 .— 73 с.

12. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов./А. Аширов. - Л.: «Химия», 1983 г. — 295 с.

13.Бартова Л.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Водоотводящие сети : учебно-методическое пособие / Л. В. Бартова ; Пермский государственный технический университет .— Пермь : Изд-во ПГТУ, 2007 .— 168 с. М.Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и потребления: Справочное издание /Бобович Б.Б., Девяткин В.В.; под. ред. докт. техн. наук, проф. Б.Б. Бобовича. — М.: «Интермет Инжиниринг», 2000 — 496 с.

15.Бобылев С.Н. Экономика природопользования: учебное пособие/ С.Н. Бобылев, А.Ш.Ходжаев М.: ТЕИС, 1997 — 272 с.

16.Булатов А.И., Справочник инженера-эколога нефтедобывающей промышленности по методам анализа загрязнений окружающей среды./ А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. - М: ООО «Недрабизнесцентр», 1999-42. Почва-634 с.

17.Булатов А.И. Буровые промывочные и тампонажные растворы:учеб пособие для вузов/А.И. Булатов, П.П. Макаренко, Ю.М. Проселков. — М.: Недра, 1999 - 424 с.

18.Вайсман Я.И. Физико-химические методы защиты биосферы: очистка фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов/Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, Л.В.Рудакова, Н.Ф. Абрамов. - Пермь, 2005 — 195 с.

19.Величко Л.Н. Переработка бедных технологических растворов сточных вод, содержащих ионы цветных и редких металлов/ Л.Н. Величко, С.Г. Рубановская// Экология и промышленность России. - 2007 - №8 - с.38-41

20.Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба., 1991 г.

21.Временная технологическая инструкция по производству литьем под давлением изделий из магниевых сплавов. ВТИ 31-047-2004 - АВИСМА, 2004 г.

22.Временная технологическая инструкция по нейтрализации, обезвреживанию и осветлению производственных стоков комбината. ВТИ38-017-2002. - АВИСМА - 2002 г.

23.Воскобойников В.Г. Общая металлургия : учеб. для вузов / В.Г.Воскобойников, В.А.Кудрин, А.М.Якушев .— 5-е изд., перераб. и доп .— М. : Металлургия, 2000 .— 768 с.

24.Вольхин В.В. Общая химия: учеб. для вузов/Вольхин В.В. - Пермь, 2004. -464 с.

25. Выварец А.Д. Экономика природопользования: Учеб. пособие/ А.Д. Выварец, О.В.Федоренко, С.В.Карелов ; Урал. гос. техн. ун-т - УПИ ; ред. А.Ю.Кузьменко .— М. : ЦНИИцветмет экономики и информации, 1994 - 264 с.

Информация о работе

Ширинкина, Екатерина Сергеевна
кандидата технических наук
Пермь, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы