Введение к работе
Актуальность работы. Одним из значительных источников загрязнения водних объектов являются производства диэтиланилина (ДЭА). Іроизводства диэтиланилина являются важнейшими для народного хозяйства. Основными областями применения в настоящее время являются: промышленность пластмасс , лакокрасочная промышленность, троизводства фармацевтических препаратов, витаминов, ккнофотома-сериалов, мовдих средств, инспектицидов.
На Пермском химическом заводе (ПХЗ) действует производство }ЭА, являющееся типичным представителем данных производств.
Сточные воды производства ДЭА содержат в своем составе хло-эистый натрий, бромистый натрий, аминосоединения бензольного ряда [MP), едкий натр. Из этих веществ наибольтую опасность представ-!япт аминосоединення бензольного ряда, содержащиеся в сточных а »ццах в значительных концентрациях.
Так, например, при производстве ДЭА на Пермском хиыичесом іаведе на стадии дистилляции промежуточного и водного слоя обра-іуется поток сточных вод, характеризующийся содержанием ДЭА -11,9 г/куб.да, моноэтиланилина (МЭА) - 2,1 г/куб.да. Сточные во-'н могут также содержать значительные количества минеральных со-ieit, однако приоритетными загрязняющими веществами, препятствующий сбросу подобных сточных вод (СВ) на биологические очистные іооружения (ЕОС), являются "ЗА и ДЭА.
В настоящее время сточные воды производства ДЗА как прави-[о не подвергаются локальной счистке, а сбрасываются в систему промышленной канализации предприятия с дальнейшим направлением га станцию нейтрализации. После нейтрализации в общем потоке эти :точные воды могут направляться для смешения с коммунальными :точными водами и далее на городские биологические очистные соо-іужения. При этом применяемые в настоящее время методы локальной ічистки для данных потоков СВ и биологическая очистка стоков не ффективны.
При попадании аминосоединений бензольного ряда в водные бъекты происходит ухудшение санитарного состояния водоемов за чет ухудшения сргаиолеп\*пческнх свойств воды, а также отрицате-ьного воздействия аминосоединений бензольного ряда на ЕОС, ясные организмы водных обгектов и человека. Это определяет необхо-имость создания эффективных локальных установок, обеспечивающих еобходимую степень очистки перед подачей на ЕОС.
Таким образом, неэффективность применяемых традиционных ме-
- 2 -тодов очистки для данных потоков СВ определила актуальность проблеми разработки методов локальное очистки высоксконцентриро-ваниьтс сточнгх вод производства ДЭА, обеспечивающих возможность подачи очищенных сточиюс вод на ЕОС.
Предвэрительнъ'й анализ методов очистки показал потенциальную эЗД?ктирность деструктивных методов очистки и в частности метода жидкофчзного окисления (аЮ) и метода олектрогидравличее-коР. обработки ОГО) для очистки дашшх потоков СВ. Приемдаеством методов деструкции перед методами извлечения без утилизации является отсутствие дополнительных затрат по обезвреживанию извлеченных компонентов.
Цель работы. Разработка комбинированного метода обезвреживания сточшх вод, содержащих амкносоединения бензольного ряда, включающего деградацию ароматических аминов методами жидко^.азно-го окисления и электрогидраЕлкческоР обработки, до уровня, обеспечивающего нормативное качество для сброса на биологические очистите сооружения или для повторного использования в водооборот кых циклах.
Основннет задачи, решаемые в рамках настоящей работы для достижения поставленной цели:
-
Сценка условий образования, отведения, характеристик сточных вод производства диэтиланилина и выбор приоритетных потоков, нуждающихся в первоочередно? очистке.
-
-Разработка и создание лабораторной установки для автоматизированного исследования процесса очистки сточных вод, разработка методического к математического обеспечения моделирования процесса очистки сточных вод.
-
Определение эффективности жидкофазного окисления для очистки и обезвреживания сточных вод.
-
Определение оптимального удельного вклада каждого из методов очистки и обезвреживания сточных вод.
-
Оптимизация параметров очистки с применением экспериментальных и расчетньтс методов.
-
Ввдача исходных даккьтс для рпроекткрования опытно-промка-ленной установки очистки сточных вод.
?. Оценка технической и эколого-экономической эффективности применен ія метода.
Научная новизна работы. Разработан комплекс новіле техтп:гс-ких решений для создания технологии обезвреживания сточных вод, содержащих бионєдєградируемкє ароматические амины. Показано, что
только с помошью комбинации двух методов - электрогидравлической обработки и жидкофазного окисления удается достичь нормативного сброса при высоких технико-экономических показателях с обезвреживанием ароматических аминов.
Для отих целей впервые разработаны конструкции реактора жидкофазного окисления, позволящие обезвреживать сточные води с повышенны.! содержанием минеральных солей, основанные на том, что-о цель» повышения производительности и срока службы реактора дополнен тонкостенной гильзой с возможностью образования кольцевого зазора, обеспечивающей эффект удаления отложений минеральных солеи (А.С. СССР № І6СС4С9); снабжен размещенной внутри реактора съемной тонкостенное гильзой (заявка № 4791638); снабжен гене-' ратсрсм волн сверхвысокой частоты (заявка № 44CSB7CB); выполнен в виде упруго!* тонкостенной гильзы, соединенной с днищем, крышкой и теплаобменнои рубапкой (заявка № 4771053).
Практическая значимость. На основе проведенных физико-химических исследоэ&ний разработан комбинированный метод очистки сточных вод производства ДЭА, ЕКлючающий предварительную электрогидравлическую обработку и последующее жидкофазное окисление. Показано, что по сравнению с существующими методами, данный метод обеспечивает нормативное качество очищенных сточных вод при подаче совместно с коммунально-бытовыми сточными водами на городские биологические очистные сооружения.
На основе проведенного многофакторного эксперимента получе-ны математические модели процесса в рабочей области и оптимизированы параметры очистки сточных вод на всех стадиях, что позволило достичь высоких .показателей эффективности очистки комбинированным методом.
Произведена проверка, разработанного комбинированного метода на укрупнённых лабораторных установках, подтвердившая эффективность метода. На основе комбинированного метода разработаны исходные данные для проектирования опытно-промышленной установки очистки сточных вод производства диэтиланилина на Пермском химическом заводе (Письмо № 41/7 от 24.01.90).
Ожидаемый экономический эффект от внедрения комбинированного метода - 8,256 млн. рублей на одном предприятии. .
Невозможность удаления отложений солей в процесве работы является основным недостатком существующих конструкций. Предложенные технические решения (Л.С. СССР № ІЄС6469; Заявки № 4791838, № 446387С8, № 4771053) устраняют этот недостаток.
Произведена проверка разработанных конструкций на укрупненных лабораторних установках, подтвердиюзая эффективность очистки внутренне^ поверхности реактора от отложений.
Конструкции реакторов ЖІО использованы при разработке исходник данных для проектирования опытно-промшленной установки очистки сточных вод производства диэтиланилина.
Предлагаемое конструкции позволяет получить экономический эффект путем увеличения производительности реактора за счет возможности обезвреживания сточных вод без ухудшения теплообмена между сточной водой и нагревателем.
Апробация работы. Основные результаты работы апробированы на ВДНХ СССР, г. Москва, 1909; на конференции 'Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Западного Урала", г. Пермь, 1907; на конференции "Научно-технические и социальные проблемы развития Уральского Нечерноземья", г. Пермь, 1989; на Х-й областной конференции студентов, молодых ученых и специалистов "Наука -строительному производству". Вопросы строительства, архитектуры, строительство дорог, санитарной техники и охраны окружащеР среды, г. Пермь, І9Є9; на семинаре " Современные методы очистки и утилизации промышленных отходов", г. Пермь, I9S0; на международном симпозиуме "Проблемы экология в химическом образовании", г. Москва, 1990; на конференции "Медико-биологические и социально-экономические аспекты охраны окружающей среды в индустриально - развитых регионах", г. Пермь, 1990; оснсвтге результаты работы доложены и обсуждены на научно-технических соне-щаииях Пермского химического завода в 198а - 1989 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них 4 положительных решения по заявкам на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 176 наименований (121 отечественных, 55 иностранных) и С приложение. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 16 рисунков. Приложения содержат: документы о внедрении, методику расчета многофакторного эксперимента при исследовании процесса очистки сточных вод, распечатки решений задачи оптимизации параметров очистки сточных вод, расчет концентрации ДЭЛ в р. Кама, расі;зтуравнени8 очистки, положительные решения ВНИИГП9.