Введение к работе
Актуальность» Б связи с прогрэссиругаим нагрязненном биосферы антропогенными сї>одахи вопросы её зашиты, з тем чгсле очистки природных к сточнтж зод, приобретает суяеетвеннос значение для лпбых экосистем. Несовераенство или невозможность внедрения безводных технологии э условиях современного производства приводит к сбросу в водоёмы огро?«шх объёмов стоков без достаточной етепзки очистки, программируя нарушения био-геохикических циклов.
Среди способов очистки природных и сточных вод одним из универсальных является сорбциошшй, к неоспорима достоинствам которого принадлезит возможность удаления сргеїпічекскх и неорганических загрязнении практически до любых остаточных концентраций и отсутствие вторичных загрязнений.
Наиболее часто в практике сорбционной очясткк вод геполь-зуют углеродсодергапио сорбенты - активирсзгипк:о угл;;. Однако, их пирокоиу примененио препятствуют дефицитность и высокая стоимость (500-1500 рублей за тонну в ценах 1990 г.).
Реальной альтернативой активированным углям при очистке и доочистке сточных вод является использование в качестве сорбентов углеродсодертядих отходов (УСО), в частности, отходов производства графитированных электродов. Сорбенты на основе УСО имеет достаточно высокие сорбционные характеристики и низкуо стоимость, что может восполнить дефицит активированных углей при очистке и доочистке стоков промышленных предприятий и городских сточных вод, прошедших биоокйсление. Кроме того, существенно улучшается экологическая обстановка за счёт ликвидации многотончажных отходов производства и уменьшения плояадей их захоронения.
Диссертационная работа выполнена в рамках плановых гос. бюджетных НИР НПИ по теме № П-53-699 "Разработка и внедрение интенсивных технологий процессов обработки вод коммунальных и промышленных объектов", входящей в КЦНТП Комитета по высшей школе Российской Федерации "Человек и окружавшая среда".
Цельд работы является разработка технологии получения и
' ' 4 .;'.
применения в процессах очистки вод сорбционного материал.», ио отходов производства графитированных электродов.
Для достижения поставленной цели в ходе работы реза«>;еь следувшие задачи:
-
Теоретико-экспериментальное обоснование оптимьлы&ос режимов активации УСО и механизмов взанмодейстшя мэдгфкацйй сорбентов с различными типами удаляемых загрязнений.
-
Разработка методики выбора сорбентов на осноез УСО в зависимости от их структуры,' физико-химических и сорбционных характеристик.
-
Отработка технологии сорбционной очистки стоков некоторых предприятий сорбентами на основе УСО в полупроиэвод-ственных и опытно-промыпленных условиях.
-
Эколого-экономический анализ технологии получения и применения сорбентов на основе УСО.
Основная идея работы заключается в разработке технологии получения и применения в процессах водообработки дешевого сорбционного материала из отходов электродных производств.
Методы исследования включали: спёктрофотометрические и хроматографические исследования, ИК-спектроскопию, рентгено-структурный анализ, ртутную порометр'иа.
Достоверность основных научных положений, практических выводов и рекомендаций.
Все экспериментальные исследования проводили на лабораторных, полупроизводственных и промышенных установках с применением современных методов анализа и обраоотки результатов, включая спёктрофотометрические определения концентраций вешеств в входных и очишенных. водах, хроматографические анализы кидких и газовых сред, исследование твёрдой фазы методами Ш-спектро-скопии и рентгеноструктурного'анализа, статистическую обраоотку результатов экспериментов.-.-..-. -,.;";
При разработке технологии получения сорбентов оптимизация процесса активации проводили с применением методов активного . .эксперимента и ЭШ... . ,1'.' ;: ;:.,-'-.'; ,-.-:- .-
' , Научная новизна работы. Впервые обоснована экотехнолргия
использования крупнотоннажных углерэдсодеркалих отходов электродных производств в качестве исходного сырья для получения сорбциокного катер'ла'"^ устакозлены оптимальные параметры активации нескольких модификаций сорбентов, их влияние на формирование пористой структуру и состав функциональных групп, а также показано участие последних в сорбции различных типов загрязнений.
Уточнена методика инженерного расчета сооружении сорбци-
онной очистки вод. - .
Дан комплексный эколого-экономический анализ применения сорбентов на основе УСО в водоочистных технологиях с учётом снижения нагрузки на природнуа среду за счзт угилизахпи отходов. ,...'- . ; ^
Практическая значимость работы. Опредеяскії кехагшческяе и физико-химические показатели УСО, положенные в основу разра- . ботки технологии получения сорбентов.
Получены сорбционкые, механические, фиэнко-хкмкчзские характеристики, а также токсикологические показатели для каждой модификации сорбционного материала.
В лабораторных, полупроизводственных и производственных условиях получены параметры режимов доочистки городских сточных вод, прошедших биохимическую очистку, очистки сточных вод полиграфических производств, азот- и фенолсодержаших стоков с применением новых сорбентов.
Разработаны технические условия ТУ 2 069 127 00001 01 на получение сорбционного материала на основе УСО парогазовым методом-
Определено влияние на^атмосферу газовых выбросов при ак- тивации сорбентов. .-.''"-
Реализация работы. Основные результаты работы внедрены на 'электродном заводе, г.Новочеркасск, локальных очистных сооружениях ПО "Заря", г.Киев, а также использованы Новочеркасским ГИПРОЭЛЕКТРО при проектировании очистных сооружений.субно-мехо-вой фабрики г.Будённовска и издательства "Кавказская здравница", г.Минводы. .-.".-.;.;.. \.-;і'''."''.';'.--.'.'/'".:-
' На зашиту выносятся теоретические,и экспериментальные по-
лоаения, виводи по разработке технологий получения нобкк ссрб-ционных материалов на основе УСО и пргзщипы itx кспользсемсш для сорбции органических и неорганических загрязнении, гждэча-шие результаты спектральных, рентгенсетруктурных, хи&шасккх и токсикологических исследований..
Апробация работы. Основние положения и результаты работы доложены и обсуждены на:
научно-технической конференции "Синтез неорганических сорбентов и применение их для очистки вод", г.Челябинск (1990 г.);
научно-практической конференции Ростовского инженерно--строитального института, г.Ростов-на-Дону (1991, 1992 гг.) ;
научно-практических конференциях Новочеркасского политехнического института, г.Новочеркасск (1991, 1992 гг.).
Публикации. По результатам выполненных теоретических к экспериментальных исследований опубликовано 5 работ.
Объём и структура диссертации. Диссертация включает введение, 4 главы, выводы, список литературы и приложения. Обший объём диссертационной работы - 221 страница, в том числе: 121 страница машинописного текста, 51 рисунок, 22 таблицы, 8 приложений.
Список использованной литературы состоит из 164 наименований, в.том числе 21 иностранного. В приложениях приведены сведения о внедрениях, экономическом эффекте, статистической обработке результатов экспериментов.
Автор благодарит научного консультанта к.т.н., стараего научного сотрудника кафедры "Сбзая химия и прикладная экология" Нозочеркасского мелиоративного института С.М.Крыпину.за методологическую помошь в проведении исследований углеродсо-держаяего материала методами ИК-спектрбекопии и рентгенострук-турного анализа. . .