Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время во многих экономически высокоразвитых странах вопросы обеспеченности водой населения и промышленности и сохранение чистоты водных ресурсов приобретают важное социально-экономическое значение. Рациональное водопо-требление и замкнутый водооборот является одним из реальных путей, позволяющих снизить все возрастающее, загрязнение водоемов.
На территории Бурятии бассейн озера Байкал формируется за счет стока больших рек, таких как Селенга, ЕЗерхняя Ангара, Баріузин и других, на которых находятся промышленные центры республики, поэтому проблема очистки сточных вод является весьма острой. Объем сброса загрязненных сточных вод по республике Бурятия превышает 100 млн.мэ/год. Качественный состав сточных вод отличается большим разнообразием. Поэтому необходима продуманная экологическая политика в области природопользования в бассейне озера Байкал, где, согласно постановлению Совета Министров РФ № 434 от 13.04.87 г. "О мерах по обеспечению охраны и рационального использования ресурсов бассейна озера Байкал в 1987-1995 гг. и до 2000 г.", действует режим особого природопользования, который предусматривает повышенные требования к качеству сточных вод.
Серьезную опасность загрязнению водоемов представляют синтетические красители и поверхностно-аігтивньїе вещества (СПАВ), поскольку они оказывают токсическое, угнетающее воздействие на живые организмы, влияют на кислородный режим водоема, повышают минерализацию воды.
Как правило, сточные воды красильно-отделочных производств (КОП) нейтрализуют путем физико-химической обработки или разбавлением до норм ПДК. При такой технологии теряются дорогостоящие красители и наносится существенный ущерб окружающей среде, увели-
чивается общий расход сточных вод. Исходя из вышеизложенного, задача разработки новых и усовершенствования традиционных методов очистки сточных вод КОП является весьма актуальной, особенно с точки зрения охраны окружающей среды. В настоящее время методы рекуперации красителей находятся в стадии разработки. В литературе имеются лишь отдельные сообщения по этому вопросу.
Актуальным и перспективным направлением защиты водных объектов является разработка модульного принципа создания замкнутых систем с использованием в качестве элементной базы специализированных модулей. Для решения данной задачи наиболее подходящим являются баромембранные методы. Рациональное применение баромем-бранных методов в технологических процессах очистки, концентрирования и выделения целевого продукта показало их высокую эффективность, особенно в области создания малосточных и бессточных технологий. Особо следует отметить, что стоимость получаемых концентратов красителей во многих случаях приемлема для практического использования, а очищенная вода может быть возвращена в производство.
Цель работы. Повысить эффективность локальных очистных сооружении и создать систему замкнутого водооборота на красильно-отделочном производстве (КОП). В соответствии с поставлен ой целью решались следующие задачи:
разработка конструкции модуля с целью повышения эффективности процессов мембранного разделения.
исследование влияния гидродинамических факторов и конструктивных параметров мембранної о модуля на характеристики разделения.
- определить оптимальные технологические параметры процесса
мембранной очистки СВ от красителей и АПАВ.
разработать технологию очистки СВ от красителей и АПАВ с замкнутым циклом водолотребления.
разработать комплексную технологическую схему локальной очистки СВ процессов крашения и стирки.
Метлы исследования. В работе для решения конкретных задач использовались современные физические и химические методы: ИК-спектроскопия, фотоколориметрия, потенциометрия, стандартные методики определения качества СВ, методы планирования эксперимента с использованием современных компьютерных технологии.
Научная новизна. Впервые изучена возможность применения полимерных мембран для очистки сточных вод процессов крашения и стирки. Исследованы особенности разделения растворов красителей и ПАВ в зависимости от размеров пор полимерных мембран.
Предложены оригинальные решения стадии регенерации отработанных растворов красителей и ПАВ и конструкции мембранного аппарата. Особенностью конструкдни являются вращающиеся мембранные элементы. Предлагаемый аппарат обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими конструкциями: позволяет снизить концентрационную поляризацию по всей площади мембраны, обеспечивает высокую стабильность производительности по фильтрату в течение длительного времени, отсутствие необходимости в высокой скорости рециркуляции раствора через аппарат. Разработанные конструкции защищены авторскими свидетельствами (а.с.№1422435 и а.с.№1497822).
Исследована возможность использования данного метода как способа предварительной подготовки сточных вод.
Разработана математическая модель процесса обратноосмотиче-ской очистки сточных бод, содержащих красители в аппарате с вращающейся мембраной с учетом гидродинамических особенностей тече-
ния раствора в надмембранном канале вращающегося обратноосмоти-ческого аппарата и гелеобразования на поверхности мембраны, снижающего первоначальную производительность по пермсату. Навдсны оптимальные технологические режимы и конструктивные характеристики осуществления процесса очистки сточных вод.
Практический значимость. Предложена технология очистки СВ КОП, содержащих красители и АПАВ безреагентным методом. Установлены оптимальные параметры технологии мембранной очистки. Предложен эффективный метод предочистки- микрофильтрация. Разработана технология концентрирования красителей. Предложена комплексная технологически схема рекуперации красителя и АПАВ ПО "Бурятхимчистка" (ныне "Интех"). Предложенная технология очистки позволяет создать замкнутую схему водооборота на предприятии, повторно использовать красители, ПАВ и очищенную сточную воду, тем самым сберегая ресурсы и снижая загрязнение водоемов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-практическом ссмина-рс-школс "Мембранная технология в решении экологических проблем" (г.Улан-Удэ, 1990 г.), научной сессии молодых ученых Бурятского научного центра СО РАН (г. Улан-Удэ, 1989), Международной научно-практической конференции "Человек, Среда, Вселенная". (г.Иркутск, 1997 г.), ежегодных научных конференциях ВСГТУ с 1986 - 1999 гг.
Положения, выносимые на защиту: - разработка конструкции мембранного аппарата с вращающимся фильтрующим элементом.
- результаты экспериментальных исследований влияния внешних факторов на процесс обратноосмотического разделения красителей, ультрафильтрации АПАВ.
- разработка малоотходной замкнутой технологической схемы очистки СВ, содержащих красители и А11АВ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 авторских свидетельства.
'Структура її объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы из 168 наименований, приложения. Диссертация содержит 154 страницы машинописного текста, включая 21 таблицу и 36 рисунков.