Помощь студентам в учебе
Сорбционная обработка сточных вод стекловолоконного производства
|
Введение 6
1. Литературный обзор 10
1.1. Физико-химические способы очистки сточных вод 10
1.1.1. Общая характеристика методов очистки сточных вод 10
1.1.2. Очистка сточных вод от органических веществ 12
1.1.3. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов 17
1.2. Адсорбционные методы очистки сточных вод 21
1.2.1. Адсорбция на модифицированных природных материалах 22
1.3. Мембранные методы очистки сточных вод 25
1.3.1. Обратный осмос 26
1.3.2. Нанофильтрация 28
1.3.3. Ионообменные мембраны 29
1.4. Патентные исследования 30
1.5. Анализ ГОСТов и СанПинов в области очистки сточных вод 33
Заключение по главе 1 36
2. Материалы и методы 37
2.1. Объекты исследования 37
2.2. Характеристика материалов для изготовления адсорбентов 37
2.2.1. Технология получения сорбционного материала на основе древесного волокна 37
2.2.2. Технология изготовления комбинированного сорбционного материала
2.3. Прибор и метод определения концентрации ионов тяжелых металлов в растворе 38
2.4. Прибор и метод определения концентрации нефтепродуктов в воде 42
2.5. Определение размера частиц и Z-потенциала на приборе марки
«NanoBrook Omni» 47
2.6. Сканирующий электронный микроскоп - JEOL JSM 6510LV 49
2.7. Прибор и метод определения оптической плотности 50
Заключение по главе 2 52
3. Результаты и их обсуждения 53
3.1. Характеристика сточных вод ООО «П-Д Татнефть-Алабуга
Стекловолокно» (Республика Татарстан) 53
3.2. Определение размера частиц 57
3.3. Разработка схемы очистки сточных вод стекловолоконного производства 58
3.3.1 Центрифугирование 58
3.3.2 Сорбционная очистка 60
3.3.3 Микрофильтрация 65
3.4 Исследование компонентного состава осадка после
центрифугировании 67
Заключение по главе 3 67
4. Экономическая часть 69
4.1 Общие положения 69
4.2. Экономические показатели стоимости сорбционных материалов 69
4.3. Расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба водным
ресурсам, при использовании композиционного сорбционного материала для очистки стоков ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» 76
Заключение по главе 4 77
5. Охрана труда и техника безопасности 78
5.1. Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии НЧИ КФУ 78
5.1.1. Общие положения 78
5.1.2. Требования безопасности перед началом работы 78
5.1.3. Требования безопасности во время работы 79
5.1.4. Требования безопасности по окончании работы 80
5.2. Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 81
5.2.1. Общие положения 81
5.2.2. Требования безопасности перед началом работы 81
5.2.3. Требования безопасности во время работы 82
5.2.4. Требования безопасности по окончании работы 84
5.3. Требование мер безопасности при работе со спектрометром 84
Выводы 86
Перечень условных сокращений 87
Список использованной литературы
1. Литературный обзор 10
1.1. Физико-химические способы очистки сточных вод 10
1.1.1. Общая характеристика методов очистки сточных вод 10
1.1.2. Очистка сточных вод от органических веществ 12
1.1.3. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов 17
1.2. Адсорбционные методы очистки сточных вод 21
1.2.1. Адсорбция на модифицированных природных материалах 22
1.3. Мембранные методы очистки сточных вод 25
1.3.1. Обратный осмос 26
1.3.2. Нанофильтрация 28
1.3.3. Ионообменные мембраны 29
1.4. Патентные исследования 30
1.5. Анализ ГОСТов и СанПинов в области очистки сточных вод 33
Заключение по главе 1 36
2. Материалы и методы 37
2.1. Объекты исследования 37
2.2. Характеристика материалов для изготовления адсорбентов 37
2.2.1. Технология получения сорбционного материала на основе древесного волокна 37
2.2.2. Технология изготовления комбинированного сорбционного материала
2.3. Прибор и метод определения концентрации ионов тяжелых металлов в растворе 38
2.4. Прибор и метод определения концентрации нефтепродуктов в воде 42
2.5. Определение размера частиц и Z-потенциала на приборе марки
«NanoBrook Omni» 47
2.6. Сканирующий электронный микроскоп - JEOL JSM 6510LV 49
2.7. Прибор и метод определения оптической плотности 50
Заключение по главе 2 52
3. Результаты и их обсуждения 53
3.1. Характеристика сточных вод ООО «П-Д Татнефть-Алабуга
Стекловолокно» (Республика Татарстан) 53
3.2. Определение размера частиц 57
3.3. Разработка схемы очистки сточных вод стекловолоконного производства 58
3.3.1 Центрифугирование 58
3.3.2 Сорбционная очистка 60
3.3.3 Микрофильтрация 65
3.4 Исследование компонентного состава осадка после
центрифугировании 67
Заключение по главе 3 67
4. Экономическая часть 69
4.1 Общие положения 69
4.2. Экономические показатели стоимости сорбционных материалов 69
4.3. Расчет предотвращенного эколого-экономического ущерба водным
ресурсам, при использовании композиционного сорбционного материала для очистки стоков ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» 76
Заключение по главе 4 77
5. Охрана труда и техника безопасности 78
5.1. Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии НЧИ КФУ 78
5.1.1. Общие положения 78
5.1.2. Требования безопасности перед началом работы 78
5.1.3. Требования безопасности во время работы 79
5.1.4. Требования безопасности по окончании работы 80
5.2. Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 81
5.2.1. Общие положения 81
5.2.2. Требования безопасности перед началом работы 81
5.2.3. Требования безопасности во время работы 82
5.2.4. Требования безопасности по окончании работы 84
5.3. Требование мер безопасности при работе со спектрометром 84
Выводы 86
Перечень условных сокращений 87
Список использованной литературы
Вопросы экономии природных ресурсов и сохранения экологического равновесия между производственной деятельностью человека и окружающей средой имеют в настоящее время глобальную значимость.
В экологической доктрине Российской Федерации сделан акцент на том, что устойчивое развитие, высокое качество жизни и здоровья нашего населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
Одной из наиболее актуальных экологических проблем является проблема антропогенного загрязнения водного бассейна. Загрязнение природных вод наносит огромный ущерб, как природе, так и экономике. Происходят серьезные, нередко, необратимые изменения в развитии биогеоценозов водных объектов, сокращаются их биологические ресурсы. Загрязненные водоисточники становятся ограниченно пригодными, а во многих случаях и совершенно непригодными для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, орошения сельско-хозяйственных угодий, рыбного хозяйства. Загрязненные водоемы становятся непригодными для целей рекреации, они нередко являются источниками инфекционных заболеваний человека и животных. Особенно серьезной является экологическая обстановка в регионах с развитой промышленной инфраструктурой, в частности, в Верхне-Волжском и Волжско - Камском регионах России.
В современных условиях дальнейшее развитие получают производства по выпуску высокотехнологичных стекломатериалов. Рынок стекла и изделий на его основе является одним из наиболее развивающихся и перспективных. Объем мощностей по выпуску стеклопродукции ежегодно растет. Развитие химической технологии производства стекломатериалов характеризуется рядом позитивных особенностей: обширной и доступной сырьевой базой; многообразием составов и широким диапазоном свойств материалов; технологическими возможностями изготовления стеклоизделий разнообразной формы и размеров; приемлемой энергоемкостью технологических процессов. Однако, следует отметить, что технологические процессы производств стекломатериалов являются весьма водоемкими, в результате их протекания образуется значительное количество отработанной воды - сточных вод (СВ).
Количественный и качественный состав СВ стекольных производств достаточно сложен и специфичен в связи с многообразием технологических операций данных производств. Сброс неочищенных стоков стекольных предприятий вызывает загрязнение природных водоемов, что угрожает сохранению окружающей среды и здоровью людей. Проблема усугубляется также и тем, что большинство предприятий стекольных производств расположены на территории достаточно крупных населенных пунктов — городов и рабочих поселков и отведение их СВ в городскую канализацию, наносит серьезный вред коммуникационным сооружениям в виде коррозии и образования трудно удаляемых отложений.
Наряду с многоплановыми задачами по техническому перевооружению производств стекла и стекловолокна, решение которых позволит повысить производительность труда, снизить энергопотребление и расход материалов, неотложными являются задачи, вытекающие из требований промышленной экологии.
Рост мощностей производств стекла и стекловолокна неизбежно связан с ростом их воздействия на окружающую среду. Поэтому дальнейший
Целью данной работы является разработка технологии очистки стоков стекловолоконного производства с использованием мембранных, адсорбционных процессов, позволяющих повысить степень очистки стоков.
Для выполнения заданной цели были поставлены следующие задачи:
• Систематизировать и провести анализ литературных данных по способам очистки СВ от производств стекломатов и стекловолокна;
• Получить новые адсорбенты и исследовать их физико-химические и адсорбционные свойства;
• Изучить возможность применения новых адсорбентов для очистки СВ от производства стекловолокна и оценить эффективность их применения для улучшения экологической ситуации водных объектов;
• Разработать технологию очистки СВ от производства стекловолокна, и исследовать эффективность очистки стоков по данной технологии;
• Рассчитать себестоимость получения адсорбентов.
Объект исследований - сточные воды стекловолоконного производства на примере ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» (Республика Татарстан)
Предмет исследований - сорбционная очистка сточных вод стекловолоконного производства для снижения антропогенного воздействия на гидросферу.
Научная новизна исследования определяется следующими положениями:
1. Технология очистки СВ стекловолоконного производства на основе методов центрифугирования, адсорбции и мембранного разделения.
2. Способ получения композиционного адсорбента из графита и термообработанного древесного волокна (ТДВ).
3. Физико-химические свойства композиционного адсорбента.
В экологической доктрине Российской Федерации сделан акцент на том, что устойчивое развитие, высокое качество жизни и здоровья нашего населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
Одной из наиболее актуальных экологических проблем является проблема антропогенного загрязнения водного бассейна. Загрязнение природных вод наносит огромный ущерб, как природе, так и экономике. Происходят серьезные, нередко, необратимые изменения в развитии биогеоценозов водных объектов, сокращаются их биологические ресурсы. Загрязненные водоисточники становятся ограниченно пригодными, а во многих случаях и совершенно непригодными для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, орошения сельско-хозяйственных угодий, рыбного хозяйства. Загрязненные водоемы становятся непригодными для целей рекреации, они нередко являются источниками инфекционных заболеваний человека и животных. Особенно серьезной является экологическая обстановка в регионах с развитой промышленной инфраструктурой, в частности, в Верхне-Волжском и Волжско - Камском регионах России.
В современных условиях дальнейшее развитие получают производства по выпуску высокотехнологичных стекломатериалов. Рынок стекла и изделий на его основе является одним из наиболее развивающихся и перспективных. Объем мощностей по выпуску стеклопродукции ежегодно растет. Развитие химической технологии производства стекломатериалов характеризуется рядом позитивных особенностей: обширной и доступной сырьевой базой; многообразием составов и широким диапазоном свойств материалов; технологическими возможностями изготовления стеклоизделий разнообразной формы и размеров; приемлемой энергоемкостью технологических процессов. Однако, следует отметить, что технологические процессы производств стекломатериалов являются весьма водоемкими, в результате их протекания образуется значительное количество отработанной воды - сточных вод (СВ).
Количественный и качественный состав СВ стекольных производств достаточно сложен и специфичен в связи с многообразием технологических операций данных производств. Сброс неочищенных стоков стекольных предприятий вызывает загрязнение природных водоемов, что угрожает сохранению окружающей среды и здоровью людей. Проблема усугубляется также и тем, что большинство предприятий стекольных производств расположены на территории достаточно крупных населенных пунктов — городов и рабочих поселков и отведение их СВ в городскую канализацию, наносит серьезный вред коммуникационным сооружениям в виде коррозии и образования трудно удаляемых отложений.
Наряду с многоплановыми задачами по техническому перевооружению производств стекла и стекловолокна, решение которых позволит повысить производительность труда, снизить энергопотребление и расход материалов, неотложными являются задачи, вытекающие из требований промышленной экологии.
Рост мощностей производств стекла и стекловолокна неизбежно связан с ростом их воздействия на окружающую среду. Поэтому дальнейший
Целью данной работы является разработка технологии очистки стоков стекловолоконного производства с использованием мембранных, адсорбционных процессов, позволяющих повысить степень очистки стоков.
Для выполнения заданной цели были поставлены следующие задачи:
• Систематизировать и провести анализ литературных данных по способам очистки СВ от производств стекломатов и стекловолокна;
• Получить новые адсорбенты и исследовать их физико-химические и адсорбционные свойства;
• Изучить возможность применения новых адсорбентов для очистки СВ от производства стекловолокна и оценить эффективность их применения для улучшения экологической ситуации водных объектов;
• Разработать технологию очистки СВ от производства стекловолокна, и исследовать эффективность очистки стоков по данной технологии;
• Рассчитать себестоимость получения адсорбентов.
Объект исследований - сточные воды стекловолоконного производства на примере ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» (Республика Татарстан)
Предмет исследований - сорбционная очистка сточных вод стекловолоконного производства для снижения антропогенного воздействия на гидросферу.
Научная новизна исследования определяется следующими положениями:
1. Технология очистки СВ стекловолоконного производства на основе методов центрифугирования, адсорбции и мембранного разделения.
2. Способ получения композиционного адсорбента из графита и термообработанного древесного волокна (ТДВ).
3. Физико-химические свойства композиционного адсорбента.
1. Получены композиционный адсорбент на основе древесного волокна, образующейся в деревоперерабатывающих производствах, которые эффективно извлекают НП и ТМ .
2. Разработана комплексная технология очистки СВ, сочетающий методы центрифугировании, адсорбции и мембранного разделения. После проведения испытаний очищенная вода соответствует требованиям к сбросу в систему промышленной канализации.
3. Проведен расчет себестоимости изготовления адсорбентов. Себестоимость адсорбента составила 107 руб. за кг
4. Экономический эффект для ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» с учетом предотвращенного экологического ущерба на годовой объем стоков составляет примерно 2 млн. 11 тыс. рублей.
2. Разработана комплексная технология очистки СВ, сочетающий методы центрифугировании, адсорбции и мембранного разделения. После проведения испытаний очищенная вода соответствует требованиям к сбросу в систему промышленной канализации.
3. Проведен расчет себестоимости изготовления адсорбентов. Себестоимость адсорбента составила 107 руб. за кг
4. Экономический эффект для ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно» с учетом предотвращенного экологического ущерба на годовой объем стоков составляет примерно 2 млн. 11 тыс. рублей.