ВВЕДЕНИЕ 13
1 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ
ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ АММИАКА И ИОНОВ АММОНИЯ 15
1.1 Состав сточных вод различных отраслей промышленности 15
1.2 Сорбционный способ очистки воды от ионов аммония 16
1.3 Ионообменные способы очистки воды от ионов аммония 18
1.4 Окисление как один из способов очистки воды от ионов аммония 19
1.5 Биологический способ очистки воды от ионов аммония 21
1.6 Очистка воды от ионов аммония обратным осмосом 23
1.7 Очистки воды от ионов аммония с использованием активного хлора ... 24
1.8 Аэрационный метод очистки воды от ионов аммония 25
1.9 Очистка воды от ионов аммония нанофильтрацией 27
1.10 Очистка воды от ионов аммония с применением азотной кислоты 27
2 ОБЪЕКТ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Методика анализа 29
2.2 Проведение исследования удаления из водопроводной воды аммиака и
ионов аммония с применением цеолитов 30
2.3 Проведение модификации цеолитов 31
3 РЕЗУЛЬТАТЫ 32
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 36
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 36
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 42
4.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 52
4.4 Вывод 54
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 56
5.1 Производственная безопасность 56
5.2 Экологическая безопасность 63
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 64
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 65
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 69
Приложение А 71
На многих предприятиях пищевой, текстильной, металлургической промышленности, а также на очистных сооружениях бытовых стоков встает вопрос об удалении из сточных вод аммиака и ионов аммония. Данная проблема возникает вследствие токсических свойств этого соединения. Жидкий аммиак, при попадании внутрь организма, вызывает сильные ожоги внутренних органов. При отравлениях парами аммиака наступает расстройство дыхания и кровообращения. Специфическая токсичность аммиака для рыб проявляется в способности аммиака подавлять усвоение кислорода. Вследствие этого рыба страдает от недостатка кислорода. При повышенном содержании аммиака в воде, уменьшается интенсивность фотосинтеза растений. Также аммиак ухудшает органолептическое показатели качества воды.
В водных объектах рыбохозяйственного значения предельно-допустимая концентрация (ПДК) аммиака составляет 0,05 мг/л, ПДК иона аммония - 0,5 мг/л, для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 2 мг/л (по азоту) [1,2].
Для умягчения грунтовых вод разработана установка микропузырьковой обработки водных растворов с использованием гидроксида аммония. Этот метод может быть использован для подготовки технических вод. Для подготовки воды, разрешённой для сброса, необходимо добавить новую стадию удаления аммиака и ионов аммония.
В настоящее время известны различные методы удаления ионов аммония из сточных вод: сорбция, ионный обмен, окисление, биофильтрация, обратный осмос, применение активного хлора, аэрация, нанофильтрация, применение азотной кислоты.
Однако экологическая и экономическая составляющая методов существенно отличается для каждого из них. Каждый способ имеет как достоинства, так и ряд недостатков, связанных с предварительной подготовкой сточных вод, эксплуатационными затратами на электроэнергию, требованиями,
предъявляемыми к исходной воде (например, невысокое содержание аммиака и ионов аммония), проблемой сброса регенерата и т.д. Таким образом, целью работы является - изучение процесса сорбции, основанного на применении природного и модифицированного цеолита, для удаления аммиака и ионов аммония. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ существующих метолом очистки воды от аммиака и ионов аммония.
2. Исследовать процесс адсорбции ионов аммония на цеолитах природного происхождения.
3. Провести модификацию образцов цеолита для интенсификации процесса адсорбции.
4. Выполнить сравнительную оценку полученных образцов для определения эффективности сорбционных процессов.
В ходе проведения исследований были выполнены все поставленные задачи. Было установлено, что способ удаления аммиака и ионов аммония из водных растворов в статических условиях с применением неорганических природных цеолитов является экологически эффективным и экономически выгодным способом очистки воды.
Было выяснено, что природные цеолиты обладают различной сорбционной способностью в зависимости от месторождения, размера фракции, химического состава и кристаллографической структуры.
Также было, обнаружено, что модификация природных пористых цеолитов NaCl придаёт им дополнительные ионообменные свойства. Однако, отмечено, что не все модифицированные цеолиты показали положительные результаты. Это опять же связано с химическим составом и характеристиками цеолитов.
В результате исследования была предложена дополнительная стадия очистки воды от ионов аммония для аппаратурно-технологической схемы умягчения подземных вод с использованием генератора микропузырьковой обработки и гидроксида аммония. Включенная стадия очистки воды является заключительной стадией установки. Таким образом, генератор решает две задачи: умягчение воды для технологических нужд и снижение концентрации ионов аммония до гигиенических нормативов с последующим сбросом.
