Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и анализ методов очистки сточных вод, содержащих красители и фенолы
1.1. Источники образования сточных вод, содержащих красители и фенолы
1.2. Существующие методы очистки сточных вод от органических примесей
1.2.1. Биологические методы очистки 12
1.2.2. Регенерационная очистка сточных вод 13
1.2.3. Реагентные методы очистки сточных вод 16
1.2.4. Электрохимические методы очистки сточных вод 18
1.2.5. Окислительные методы очистки 23
Выводы 32
2. Объекты и методы исследования 33
2.1. Объекты исследования 33
2.2. Методы исследования 37
3. Исследование механизмов гальванокоагуляционной очистки сточных вод от красителей и фенолов
3.1. Изучение процессов гальванокоагуляционного извлечения красителей
3.1.1. Изучение влияния кислотности раствора и продолжительности процесса на гальванокоагуляционное извлечение красителей
3.1.2. Сравнение методов гальванокоагуляции и традиционной коагуляции
3.2. Изучение окислительной деструкции красителей в процессе гальванокоагуляции
3.3. Изучение механизмов окислительной деструкции органических соединений в процессе гальванокоагуляции
3.4. Исследование гальванокоагуляционного извлечения продуктов окислительной деструкции фенола
Выводы 78
4. Разработка технологической схемы локальной очистки сточных вод красильного производства
4.1. Исследование процессов гальванокоагуляционного извлечения красителей из сточных вод овчинно-мехового производства
4.2. Разработка технологической схемы локальной очистки сточных вод от красителей цеха по выделке овчин ДХ «Удинское»
4.3. Расчет эколого-экономических показателей разработанной технологической схемы гальванокоагуляционной очистки
Выводы 107
Основные выводы 108
Список использованных источников
- Биологические методы очистки
- Электрохимические методы очистки сточных вод
- Сравнение методов гальванокоагуляции и традиционной коагуляции
- Разработка технологической схемы локальной очистки сточных вод от красителей цеха по выделке овчин ДХ «Удинское»
Введение к работе
Актуальность работы. Долгосрочные задачи сохранения живой природы могут быть решены только при условии преодоления противоречия между нуждами социально-экономического развития общества и охраной природы. Среди множества проблем охраны окружающей среды особое место занимает вопрос снижения проникновения отходов производства в гидросферу. Решение данной проблемы не терпит отлагательства, так как сброс загрязненных стоков в водоемы приводит к ухудшению качества природных вод, вследствие изменения их органо-лептических свойств и появления вредных веществ для человека, животных и растений. Особое место в ряду токсичных, трудноокисляе-мых органических загрязнителей, требующих полного удаления из сточных вод, занимают синтетические красители и фенолы, широко применяющиеся в различных отраслях промышленности.
Анализируя современное состояние методов очистки сточных вод от органических примесей, следует указать на их большое разнообразие. Как правило, на большинстве предприятий в технологические схемы очистки наиболее часто включается обработка стоков коагулянтами и флокулянтами. При этом образуются большие объемы осадков, увеличивается общее солесодержание и вода не может быть использована в обороте без дополнительной ступени доочистки. Все это обуславливает необходимость поиска новых методов очистки сточных вод, создания эффективных, экономически рациональных и ресурсосберегающих технологий очистки промышленных стоков. Учитывая тот факт, что метод гальванокоагуляции является одним из перспективных физико-химических методов очистки, становится актуальным изучение возможностей его применения для обезвреживания сточных вод от токсичных органических примесей.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-
исследовательских работ Байкальского института природопользования
СО РАН и госбюджетной темой «Создание научных основ и разработка
высокоэффективных экологически безопасных химико-
металлургических процессов переработки минерального и вторичного сырья», № ГР 01.9.80008520.
Цель работы. Интенсификация процессов гальванокоагуляции и расширение возможностей метода для очистки сточных вод от токсичных трудноокисляемых органических соединений; разработка технологической схемы локальной очистки сточных вод от красителей.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - изучение закономерностей гальванокоагуляционного извлечения водорастворимых красителей анионного и катионного типов;
установление механизмов окислительной деструкции органических компонентов сточных вод при контакте воды с железо-углеродной загрузкой в присутствии кислорода воздуха и пероксида водорода;
разработка технологии гальванокоагуляционной очистки красильных стоков овчинно-мехового производства.
Методы исследования. В работе для решения конкретных задач использован комплекс современных физико-химических методов исследования: ИК-, УФ-спектроскопия, фотоколориметрия, потенциометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), стандартные методы определения качества сточных вод. Математическая обработка экспериментальных данных проведена с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Excel 7.0 и Table Curve 2.0.
Научная новизна защищаемых в диссертации положений заключается в следующем:
изучен механизм гальванокоагуляционной очистки сточных вод от различных органических красителей;
обоснованы и экспериментально подтверждены условия каталитической деструкции органических соединений окислителями в процессе гальванокоагуляционной очистки сточных вод; доказана активация молекулярного кислорода парой H202/Fe2+ и его участие в процессе окисления органических соединений, при этом расход пероксида водорода ниже стехиометрического;
установлен мехйлизм окисления фенола в процессе гальванокоагуляции кислородом воздуха и пероксидом водорода, определены кинетическое уравнение начальной скорости окисления органических соединений и порядки реакции по реагирующим компонента»! на примере модельных растворов фенола;
разработан способ очистки сточных вод от токсичных органических примесей, сущность которого заключается в жидкофазной окислительной деструкции загрязнителей пероксидом водорода и кислородом воздуха в процессе гальванокоагуляции, защищенный патентом на изобретение (Патент№2135419 Россия);
найдены оптимальные значения технологических параметров очистки сточных вод от красителей методом гальванокоагуляции в режиме окислительной деструкции.
Практическая значимость работы. Проведены пилотные испытания по окислительной деструкции органических загрязнителей методом гальванокоагуляции на реальных красильных стоках овчинно-мехового производства. Разработана и предложена для внедрения в ДХ «Удин-ское» (Республика Бурятия) технологическая схема локальной очистки сточных вод от красителей цеха по выделке овчин. Предложенная схе-
ма рационального водопотреблення и водоотведения обеспечивает многократное использование воды в производстве. Годовой эколого-экономический эффект от внедрения указанных мероприятий составит 155.412 тыс. руб., предотвращенный экологический ущерб - 272.692 тыс. руб. (в ценах 1998 года).
На защиту выносятся следующие основные положения:
способ очистки сточных вод от органических примесей гальванокоа-гуляционным методом в присутствии окислителей;
результаты изучения процессов гальванокоагуляционного извлечения красителей различных типов, присутствующих в сточных водах овчин-но-мехового производства;
результаты изучения механизмов окислительной деструкции органических соединений кислородом воздуха и лероксидом водорода в процессе гальванокоагуляции;
- результаты пилотных испытаний технологии локальной очистки
сточных вод крашения овчин.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных и региональных, конференциях: «Человек -Среда - Вселенная» (г. Иркутск, 1997), «Вода: экология и технология (Ecwatech-98)» (г. Москва, 1998), «Контроль и реабилитация окружающей среды» (г. Томск, 1998), 13-th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA'98), IX Сибирская школа молодых ученых по неорганической химии «Материале- и энергосбережение» (г. Новосибирск, 1998), International Conference "Baikal as a World Natural Heritage Site" (Ulan-Ude, 1998), IV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием «Взаимоотношение общества и природы: история, современность и проблемы безопасности (Безопасность-99)» (г. Иркутск, 1999), «Научная конференция, посвященная 65-летию со дня рождения М.В. Мохосоева» (г. Улан-Удэ, 1997), «Конференция преподавателей, научных работников и аспирантов, посвященная 35-летию со дня образования университета (ВСГТУ)» (г. Улан-Удэ, 1997), I Южносибирская конференция студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири - 2000 год» (г. Абакан, 1997), «Научная сессия, посвященная Дню науки» (г. Улан-Удэ, 1998); «Устойчивое развитие: проблемы охраняемых территорий и традиционное природопользование в Байкальском регионе» (г. Чита, 1999), Школа-семинар молодых ученых «Проблемы устойчивого раз-, вития региона» (г. Улан-Удэ, 1999).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе патент на изобретение № 2135419.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 139 наименований, 9 приложений, содержит 32 рисунка, 15 таблиц.
Биологические методы очистки
Биологическая очистка является в настоящее время наиболее распространенным способом удаления из сточных вод органических загрязнений. В литературе имеются немногочисленные сообщения по изучению микробиологической деструкции красителей и фенолов. О процессе разрушения красителей судят по обесцвечиванию их растворов [21]. Авторы [22] установили взаимосвязь продолжительности обесцвечивания и строения соединения. Гидроксильная группа в пара-положении способствует замедлению процесса в сравнении с орто-положением, с другой стороны - краситель, содержащий нафталиновое кольцо, обесцвечивается значительно быстрее, чем краситель, содержащий бензольное кольцо. Обесцвечиваемость трифенилме-тановых красителей ниже, чем азокрасителей. Установлено [21], что разрушение азокрасителей происходит через стадию восстановления с образованием первичных и вторичных аминов. Наиболее устойчивыми к действию микроорганизмов оказались кислотные красители, которые очень трудно и в незначительных концентрациях (до 10 мг/л) разрушались в условиях периодического культивирования.
Разрушение фенола [23] начинается с его гидроксилирования в ортопо-ложении: образуется пирокатехин, кольцо которого расщепляется между смежными гидроксильными группами, и происходит так называемое орто-расщепление. В результате изучения разложения нитропроизводных фенола микроорганизмами [24] было высказано предположение, что в процессе распада образуются оксигидрохинон и гидрохинон в качестве промежуточных продуктов. Нитропроизводные фенола медленно и с трудом разлагаются микроорганизмами и подвергаются биологической очистке.
Перед подачей сточных вод на биологические очистные сооружения предварительно предлагается проводить обработку сточных вод физико-химическими методами (например, коагулированием), озонированием и т.д. для того, чтобы уменьшить концентрации загрязнений либо перевести труд-норазлагаемые органические соединения в биологически более доступные. Однако для биологической очистки требуются большие капитальные затраты, строгое соблюдение технологического режима работы, начальная фаза роста биомассы может быть очень длительной во времени, а многие органические вещества окисляются с трудом и за длительный срок.
К регенерационным методам очистки сточных вод относятся экстракция, сорбция, ионный обмен, мембранные методы и т.д. Широкое распространение в технологии очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения, получили сорбционные методы [25], основанные на сорбции органических соединений различными сорбентами.
В качестве сорбентов могут служить практически все мелкодисперсные вещества, обладающие развитой поверхностью - опилки [26,27], углеродно-волокнистые материалы [28], природные сорбенты (глины, приводная опока) [29-32], А1- и Fe-монтмориллониты [33,34], силикагели [35,36], шлаки и др. Чаще других в качестве сорбентов применяют активные угли [37,38].
Сорбция растворенных органических загрязнений на активных углях применяется как завершающая стадия доочистки сточных вод многих производств после их биологической очистки или после предварительной очистки физико-химическими методами [25]. Сточные воды красильно-отд ел очных производств на активном угле полностью обесцвечиваются, показатели ХПК и БПК снижаются на 80-85 % и 90-98 %, соответственно [7].
В связи со все возрастающим применением адсорбционных процессов важным становится вопрос о создании сорбентов, которые бы совмещали полезные свойства гидрофильных минеральных и гидрофобных угольных поглотителей, так называемых угольно-минеральных сорбентов (УМС). Чаще всего УМС используются в процессах очистки сточных вод от красителей [39,40]. Установлено, что УМС обладают наибольшей адсорбционной способностью к анионным красителям, превосходят наиболее прочный к истиранию промышленный уголь КАД и могут применяться для загрузки сорбци-онных фильтров.
В последнее время в качестве сорбентов для извлечения растворенных органических веществ применяют иониты [41,42], полимерные пористые материалы [43,44], например, сорбция фенолов на анионитах АВ-17-ОН, ЭДЭ-10П, синтетическом неионогенном сорбенте типа Amberlite ХАД. Однако, несмотря на их высокую сорбционную емкость они пока не нашли широкого применения. Это связано с их высокой стоимостью, трудностью регенерации, необходимостью тщательной очистки стоков от смолистых и других эмульгированных примесей, что приводит к дополнительным затратам и требует специальной и сложной аппаратуры.
При очистке сточных вод от ионизированных примесей, в том числе и органических, одной из прогрессивных является мембранная технология [23,45]. Проведенные исследования [46] по влиянию химической природы азокрасителей на ультрафильтрацию их водных растворов свидетельствуют о том, что молекулярная масса красителей не всегда является фактором, определяющим их задержание ультрафильтрационными мембранами, поскольку сильное влияние оказывают структурные особенности молекул (например, расположение сульфогрупп, гетероциклов в сопряженной системе). Исполь зование мембранных методов требует тщательного подбора условий процесса, поскольку задерживающие свойства мембран определяются не только их первоначальными характеристиками и химической природой красителя, но и конкретными условиями разделения. В связи с тем, что большинство красителей являются ионогенными соединениями, параметры ультрафильтрации их растворов в значительной мере определяются ионным составом (рН и ионной силой раствора) [45].
Разрабатываются методы интенсификации мембранного разделения. С этой целью поверхность ультрафильтрационных мембран модифицируют разного рода полимерными добавками [47], мембраны обрабатывают в плазме высокочастотного разряда [48] и др. При этом очищенная вода может быть возвращена в основной технологический процесс.
Одной из развивающихся в последние годы областей мембранологии стала технология разделения жидких смесей испарением через полимерные мембраны - первапорация [49]. Известны работы [50] по применению этого метода для извлечения фенола из водных растворов.
Вследствие высокой концентрации фенолов в сточных водах промышленное применение получили такие регенерационные методы, как экстракция и пароциркуляционный метод, так как в этом случае значительная часть фенолов может быть возвращена в производство [13,14,20].
Электрохимические методы очистки сточных вод
Определение концентраций красителей, железа общего и хрома общего проводили с использованием стандартных фотоколориметрических методов [124].
Для достоверного определения концентрации красителей и их спектральных характеристик изучено влияние рН, ионов железа и пероксида водорода на интенсивность поглощения и характер спектров. Установлено, что при изменении рН водного раствора хромофоры исследуемых красителей не склонны к к-к переходу, присутствие пероксида водорода также не оказывает влияния на спектральные характеристики. В присутствии ионов железа (III) (кривая б на рис. 2.1) наблюдается незначительное уменьшение интенсивности поглощения в спектрах растворов красителей КЧ, МГ, увеличение оптической плотности для красителя КЖ и смещение пика в коротковолновую область для красителей ПО, ПК, ПЧ. Это свидетельствует о химическом взаимодействии в системе. Железо, являясь хелатообразующим агентом, образует комплексы с молекулами органических красителей, что оказывает влияние на интенсивность поглощения и характер спектров растворов красителей.
Изменение концентрации окислительных красителей контролировали по изменению величины поглощения светового потока при длине волны 340 нм на фотоколориметре КФК-2МП, поскольку было установлено, что характер поглощения света водными растворами многокомпонентной смеси окислительных красителей подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера.
Для определения общей загрязненности сточных вод органическими веществами проводили измерения величины химического потребления кислорода (ХПК) стандартным титриметрическим методом [124]. Интенсивность окраски по разбавлению реальных сточных вод красильного производства определяли по методике [125].
Спектры поглощения водных растворов красителей а - исходный раствор, 6-е добавлением сульфата железа (Ш) 1 - кж, 2 - кч, 3 - пч, 4 - по, 5 - пк, 6 - мг Для изучения закономерностей окислительной деструкции производных бензола в процессе гальванокоагуляции использовали метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) (табл. 2.3) и спектрофото-метрический метод.
Продукты окислительной деструкции фенола анализировали методом ВЭЖХ. Условия: хроматограф жидкостный микроколоночный «Милихром-4» со спектрофотометрическим детектором на УФ область, колонка аналитическая хроматографическая КАХ 4-64-3, сорбент Silasorb 5 SPH Сів, элюент -ацетонитрил-вода (20:80).
Водные растворы фенола в диапазоне концентраций 0.5-10 мг/л для устранения мешающего влияния железа экстрагировали бутилацетатом и снимали спектры поглощения в УФ области (рис. 2.2). Наблюдалась прямая пропорциональная зависимость оптической плотности от концентрации фенола в экстракте. Это позволило нам проводить определение концентрации фенола в растворах прямым спектрофотометрированием (рис. 2.3). При этом увеличение степени концентрирования при экстрагировании растворителем повышает чувствительность метода.
Изменение характера электронных спектров поглощения в УФ и видимой области спектра растворов красителей, фенолов и п-бензохинона изучали с помощью спектрофотометров Specord UV-VIS и СФ-46. D 0.4
Гальванокоагуляционную обработку модельных растворов красителей и фенолов (СИСх= 1СМ-20 мг/л) и реальных сточных вод проводили в широком диапазоне рН (2.5-4-9) при продолжительности процесса 5-30 мин. на гальванопаре железо-кокс в статических и динамических условиях на лабораторной ячейке объемом 0.2 дм3. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 2.4. В статических условиях методика проведения эксперимента была следующей: в статический реактор, представляющий собой химический стакан, погружали гальванопару (чугунная стружка - кокс в соотношении 2:1) и обрабатываемый раствор с соответствующим значением рН среды в объеме 50 мл. Воздух подавали в воду через пористую насадку при помощи компрессора. По окончании процесса рН раствора корректировали до 8.5-Т-9, что способствовало наиболее полному осаждению гидроксо-соединений железа. коррекция рН отвод очищенной воды 5
Принципиальная схема лабораторной установки 1 - резервуар грязной воды, 2 - насос-дозатор, 3 - гальванокоагуляци-онная ячейка, 4 - реактор-осветлитель, 5 - компрессор для подачи воздуха Для интенсификации процессов осаждения и осветления изучена возможность применения флокулянтов. Использовали следующие виды флокулянтові Zetag, Sandolec CD 275, Sandolec PM, Sandolec CR-100, Sandolec AD-200, Sanfloc N 520, Praestol. Наилучшим осаждающим и осветляющим эффектом обладал флокулянт полиакриамидного типа Praestol. Оптимальная доза флокулянта определена методом пробного коагулирования и флокули-рования [126].
Экспериментальные данные получены путем усреднения 3-5 параллельных измерений. ИК спектры снимали на спектрометре UR-20. Образцы готовили в виде таблеток, полученных прессованием тщательно высушенного КВг и исследуемых гальванокоагуляционных осадков (соотношение 100:1).
Основой анализа эмпирических зависимостей являлась процедура аппроксимации экспериментальных данных уравнениями различных типов с использованием программных средств Microsoft Excel 7.0 и Table Curve 2D. Результаты аппроксимации и их верификации представлены в приложении. Экспериментальные данные представлены на графиках как в виде усредненных наиболее достоверных величин измерений (маркеры), так и в виде линий регрессии (сплошные линии).
Сравнение методов гальванокоагуляции и традиционной коагуляции
Как видно из рис. 3.14 и данных табл. 3.2. с увеличением концентраций фенола и пероксида водорода наблюдается увеличение скорости окисления фенола. Линеаризация в координатах lgWoph- lgCoph (lgCoro), где W о ph - начальная скорость окисления фенола, приводит к порядку реакции 1.2 - 1.3 по пероксиду водорода и 0.7 - 0.8 по фенолу. Степень превращения фенола и время выхода реакции на бесконечность зависят от соотношения начальных концентраций окислителя и фенола. Степень превращения фенола возрастает от 30 до 100 % при увеличении соотношения [ПВ]о / [Ph]o от 0.80 до 7.04; время выхода реакции на бесконечность при этом уменьшается от 15 до 1 мин.; количество пероксида водорода, затраченное на реакцию с 1 моль фенола, при этом увеличивается с 2.62 до 10.0. Прекращение реакции при низких соотношениях [ПВ]о / [Ph]0, по-видимому, обусловлено полным расходованием окислителя.
Полученные данные согласуются с общепринятым механизмом окисления ароматических соединений реагентом Фентона. Например, механизм окисления бензола и его производных реагентом Фентона в анаэробных условиях включает следующие стадии [112,113]: Стадия Реакция ki, лхмоль_1хс" 1 Fe2+ + Н202 - Fe3+ + ОН + ОН" к! = 53 2 ОН + ХС6Н5 - ОНСбНзХ к2 = 10.7 хЮ9 3 ОНСбНзХ + Fe3+ - ХС6Н4ОН + Fe2+ + ЕҐ 4 2 ( ОНСбНзХ) - ХСбН5 + Н202 + XCsFUOH 5 ,ОНСбН5Х + ХСбН5 ХСбН4-СбН4Х + Н20 В присутствии кислорода маловероятно диспропорционирование двух радикалов ОНСбН5 (стадия 4) и не образуются дифенильные соединения (стадия 5) [131,132]. Наиболее вероятным путем образования дифенолов в присутствии кислорода является реакция радикала циклогексадиенильного типа ОНСбНбХ с 02 (где X - заместитель), константа скорости которой довольно высока и равна 4.9 х10б лхмоль хс"1 (25С) для фенола [113]:
Полученные нами экспериментальные данные с учетом имеющихся в литературе, позволяют сделать лишь качественные замечания о механизме реакции окисления фенола в нашей системе.
В аэробных условиях при участии в окислении молекулярного кислорода механизм процесса усложняется. Влияние кислорода осуществляется не через исходные компоненты, а через промежуточные продукты, образую 94 щиеся в системе Fe -H202-02-S. Первичным продуктом окисления органических веществ реагентом Фентона является субстратный радикал R", который , обладая в основном восстановительными свойствами, может эффективно реагировать с 02.
В рассматриваемой системе также имеются Н202 и Fe , которые могут взаимодействовать с "ОН - радикалами. Однако, при используемых в наших опытах концентрациях реагирующих веществ ([Ph] = 10 -10"3 М, [H202] = КГ3 М , [Fe2+] Ю-4 М , [Fe3+] Ю-4 М, [02] 10"3 М, [ІҐ] = 10"3 М), пероксид водорода (к.0н+то2 = 3 хІО лхмоль хс"1) и ионы Fe2+ (k.0H+Fe2+ = 4x108 лхмоль хс"1) не могут составить фенолу значительную конкуренцию за ОН радикалы (k2[OH][Ph]/ к .он+шог [Н202] = Ю2 - 103, к2 [OH][Ph] / к он+шог x[Fe ] 10 ). Осуществление расхода фенола в основном по реакции с "ОН-радикалами предполагает рост скорости окисления фенола с увеличением [Ph], на что указывается в работах [113,133] и что наблюдается нами экспериментально (порядок реакции по фенолу 0.7-0.8).
С учетом литературных данных о константах скоростей элементарных стадий попытаемся оценить, какие реакции вносят основной вклад в процесс окисления фенола в нашей системе. Наиболее медленной стадией в системе является стадия инициирования #ОН-радикалов. В [112] показано, что при реализации в системе реакций 1,2 и при [S]/ [Н20г] 0.01 ( в нашем случае это отношение 0.07) и [S]/ [Fe ] 1 (в нашем случае = 1) скорость окисле с с ния органического субстрата S (W ) определяется выражением : W = к] [Fe2+] [Н2О2] [S] 1_И), (в таком случае в системе фактически реализуется процесс окисления Fe2+ и S пероксидом водорода) что близко к кинетическому уравнению, полученному нами WoPh= кЭф [Н2О2]12 [Ph]08 . Расходование комплексного радикала ОНСбНзХ, по-видимому происходит по реакции его с Fe и О2 с образованием дифенолов, поскольку скорости стадий 3,6 имеют сравнимые значения (к3 [#ОНСбН5Х] [Fe3+] / к fOHC6H5X] [02] 2). Из возможных путей расходования радикала НО 2 наиболее вероятной является стадия 7,8 (k7[Fe2+] [HOe2] / k8[Fe3+][HOe2] 1 , k9 [Ph][HO 2] / к8 [Fe3+][HOe2] = 10"3). Относительная скорость стадий 7 и 8 зависит от концентрации [ЕҐ] в системе. При увеличении [ЬҐ ] в системе будет преобладать расход радикалов НО 2 по стадии 7. При [ЕҐ ] 10"3М в системе фактически происходит окисление пероксидом водорода по радикальному механизму
Разработка технологической схемы локальной очистки сточных вод от красителей цеха по выделке овчин ДХ «Удинское»
Полученные результаты по гальванокоагуляционному извлечению прямых и кислотных красителей из модельных и реальных растворов позволили разработать технологическую схему обезвреживания красильных сточных вод, предусматривающую возврат очищенной воды на технические нужды. Разработанную схему предложено внедрить в долевом хозяйстве «Удинское» Республики Бурятия для очистки сточных вод от красителей цеха по выделке овчины, в случае расширения ассортимента готовой продукции и выпуска шубных овчин, окрашенных по типовой методике прямыми и кислотными красителями.
Мощность перерабатывающего цеха 20 тыс. овчин в год, потребление свежей воды на процесс крашения 1300 м /год, водоотведение 1180 м /год. Сброс сточных вод осуществляется без предварительной очистки в емкость объемом 100 м3 с последующим вывозом на специально отведенные поля фильтрации площадью 3 га с частью хозбытовых стоков поселка. Почва на полях фильтрации периодически перепахивается.
Красильные стоки рекомендуется [11] выделять из общих и направлять их для обезвреживания на локальные очистные сооружения (ЛОС).
В процессе крашения шубной овчины структура прямых и кислотных красителей не изменяется, а лишь происходит их прямое взаимодействие со структурными элементами кожевой ткани, и как следствие уменьшение концентрации красителей в водном растворе. Поэтому целесообразнее повторно использовать отработанные растворы после их подкрепления до нужной концентрации. Типовой методикой предусмотрено пятикратное использование красильных ванн.
Разработанная схема рационального водопотребления и водоотведения позволяет снизить объем свежей воды, необходимой для процессов крашения и последующих промывок, и образующихся сточных вод (рис.4.4). Балансовая схема приведена на рис.4.5. на повторное использовани ь. крашение е ЛОС
Балансовая схема водопотребления и водоотведения цех по выделке овчин на процесс крашения Балансовая схема водопотребления и водоотведения цеха по выделке овчин ДХ «Удинское» на процесс крашения приведена на неделю с учетом того, что технологический цикл по процессу крашения составляет 1 неделю. Крашение проводится 5 раз в неделю при 5-тидневной рабочей неделе. Производственная партия составляет 80 штук овчин в день, водопотребление на каждую операцию (крашение и промывки) составляет 1.2 м /день, водоотве-дение с каждой операции - 1.08 м /день, 10 % от объема ванны (0.12 м /день) составляют невосполнимые потери, связанные с обводнением сырья. Красильная ванна используется 5 раз при соответствующем подкреплении красителями до нужной концентрации и водой до необходимого объема. Сброс отработанной красильной ванны осуществляется 1 раз в неделю. Воды после 3-ей промывки частично направляются на подкрепление красильной ванны, частично на 1-ю промывку. Воды после 1-й и 2-й промывок сбрасываются на ЛОС. 1 раз в неделю на промывочные операции расходуется свежая вода. К прочим расходам воды относится промывка баркасов после процесса крашения. Количество баркасов - 2 шт.: 1 шт. - для процесса крашения, 1 шт. - для проведения промывочных операций.
Всего за 1 рабочую неделю на ЛОС поступает 12.08 м сточной воды, из них 10.88 м3 возвращается в технологический цикл после соответствую-щей очистки, 1.2 м составляют безвозвратные потери воды в виде осадка влажностью 95-96 %, объемом до 10 %. Потребление свежей воды составляет 3.6 м3 в неделю. При количестве рабочих недель в году - 50 водоотведение составит 604 м /год, потребление чистой воды - 180 м /год. Предложенная схема очистки красильных стоков цеха по выделке овчин, представленная на рис. 4.6, включает резервуар-усреднитель сточной воды 1, гальванокоагуляционныи модуль 2, тонкослойный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования 3, емкость для осадка 4, резервуар-накопитель очищенной воды 5, расходные баки для щелочного реагента 6, флокулянта 7, пероксида водорода 8, кислоты 9. Основные технологические параметры очистки окрашенных сточных вод представлены в табл. 4.4.