Введение к работе
Актуальность работы. На рубеже тысячелетий одним из парадоксов развития научно-технического прогресса является необходимость развертывания деятельности, направленной на ликвидацию предыдущих результатов деятельности, на разработку и внедрение технологии регенерации водных ресурсов, использованных в технологических циклах и очистку сточных вод, так как эффективность действующих сооружений не обеспечивает соблюдения экологически приемлемых норм. Особенно остро проблема загрязнения природных вод стоит в Байкальском регионе, так как в бассейне реки Ангары сосредоточены экологически опасные производства с устаревшими технологиями и изношенным оборудованием.
Среди загрязнителей в бассейне р. Ангары наибольшую экологическую опасность представляют тяжелые металлы, которые в отличие от органических веществ не подвергаются метаболическим превращениям, а накапливаются и передаются по трофическим цепям. Расчетами установлено, что только со сточными водами гальванических производств, сосредоточенных в крупных городах, расположенных по течению Ангары, поступает около 50 т тяжелых металлов в год, которые захораниваются в донных отложениях, концентрируются в гидробионтах, в том числе в рыбе, и поступают в организм человека.
Кроме гальванических производств, источником загрязнения тяжелыми металлами, в частности - ртутью, являются химические предприятия г.Усолья-Сибирского и г.Саянска, где получают хлор и каустическую соду электролизом на ртутном катоде.
Состояние проблемы. На большинстве гальванических предприятий образуется большой объем сточных вод, которые направляются на локальную очистку или в городской коллектор, после многократного разбавления. Как правило, на предприятиях реализуется реагентная обработка известью и флокулянтами, при которой тяжелые металлы выделяются в виде гидроксидов. При этом возрастает общее солесодержание и не достигаются нормативные уровни очистки.
Демеркуризация технологических вод также осуществляется реагентной обработкой сульфидами, но, как правило, остаточное содержание ртути а таких водах значительно выше ПДК. Все это обуславливает необходимость разработки и реализации современных технологий обезвреживания сточных вод, позволяющих обеспечить высокую эффективность очистки сточных вод и возможность создания комплексной схемы с возвратом металлов в ресурсный цикл.
Представляемая работа выполнена в соответствие с штанами госбюджетных и хоздоговорных НИР кафедры Промышленной экологии и Безопасности жизнедеятельности Иркутского государственного технического университета. Результаты включены в отчеты по хоздоговору с
ОАО «Свирский завод «Востсибэлемент» № 03.9.70.000014.
Цель работы. Повысить эффективность работы локальных очистных сооружений для обработки металлосодержащих стоков путем создания безэлектродного индукционного злектрокоагулятора и выбора оптимального режима обработки сточных вод.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
провести анализ эффективности существующих схем, технологий и конструкций локальных очистных сооружений предприятий, имеющих металлосодержащие сточные воды;
разработать принципиально новые эффективные конструкции аппаратов электрокоагуляционной очистки;
теоретически обосновать создание безэлектродного индукционного электрокоагулятора;
определить технологические параметры работы опытно -промышленной конструкции проточного безэлектродного индукционного электрокоагулятора, с учетом особенностей и специфики базового предприятия (ОАО «Свирский завод «Востсибэлемент»).
Методы исследования. В работе для решения конкретных задач использовали современные физико-химические методы исследования: ИК, УФ - спектроскопия, фотометрия, потенциометрия, методы многомерного математического моделирования, статистические методы обработки результатов на ПЭВМ.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработаны принципиально новые конструкции безэлектродных индукционных электрокоагуляторов, защищенные патентами;
обоснованы теоретические предпосылки к созданию безэлектродного индукционного электрокоагулятора;
особенностью конструкций является реализация идеи индуцирования токов непосредственно в потоке сточных вод, позволяющая отказаться от использования растворимых электродов;
выявлены зависимости эффективности процесса электрокоагуляции от параметров электрического тока, скорости турбулизации потока;
найдены оптимальные значения технологических параметров очистки сточных вод для разработанной опытно-промышленной конструкции проточного безэлектродного индукционного электрокоагулятора.
Практическая значимость. Предложена технологическая схема с использованием безэлектродного электрокоагулятора и опробована на реальных сточных водах на станции нейтрализации ОАО «Свирскин завод «Востсибэлем ент». Разработанные конструкции защищены патентами, конструкция
электрокоагулятора по патенту № 2076074 апробирована для сточных вод 4 цеха № 2101 (электролиз NaCl на ртутном катоде) АО «Усольехимлром», и сточных водах Зиминского гидролизного завода.
Реализация результатов работы. Проведены опытно-промышленные испытания электрокоагуляцнонной очистки сточных вод ОАО «Свирский завод «Восгсибэлемент» и разработана технологическая схема очистки металлосодержащих сточных вод.
Апробация работы.
Материалы диссертационной работы докладывали и обсуждали на международных и региональных научно-гехішческих конференциях -Иркутск 1994, Иркутск 1995, Томск 1995, Иркутск 1996, Красноярск 1996, Иркутск 1997, Иркутск 1998.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 5 патентов на изобретения №К 2061659,2076074, 2077954, 2098157, 96124754.
Структура н объем работы.
Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, списка литературы из 148 наименований, 3 приложений на 20 страницах, 44 рисунков, 24 таблиц.
Положения, выносимые на защиту.
1. Конструкции безэлектродных индукционных электрокоагуляторов;
2. Результаты экспериментальных исследований влияния ряда параметров
на процесс электрокоагуляции;
2. Основные технологические параметры очистки сточных вод в опытно-промышленном проточном безэлектродном индукционном электрокоагуляторе.