Введение к работе
Актуальность работы. Эффективное использование воды на промышленных предприятиях возможно при наличии единой системы водного хозяйства, включающей водоснабжение, водоотведение, очистку сточных вод, их подготовку для технического водоснабжения, исключающей сброс в водные объекты и городские канализационные сети, дальнейшее использование компонентов - загрязнителей, в качестве вторичного сырья.
Анализ литературных данных показывает, что очистка сточных вод на большинстве предприятий, выпускающих водно-дисперсионные лакокрасочные материалы, осуществляется путем обработки коагулянтами с последующим осветлением стоков отстаиванием. Это ведет лишь к частичной очистке сточных вод, которые требуют доочистки.
В рассматриваемой отрасли на большинстве предприятий отсутствуют замкнутые системы водоснабжения на основе малоотходных технологий, позволяющие не только многократно использовать в производстве очищенную воду, а также выделенные загрязнители в качестве вторичного сырья.
Данная работа рассматривает и решает ряд обозначенных проблем, что подтверждает ее актуальность.
Работа проводилась в соответствии с комплексной Федеральной целевой программой «Чистая вода» (2011-2017 гг.), Федеральной целевой программой «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах», Областной целевой программой «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование на территории Волгоградской области» (2010-2013 гг.), и с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Работа выполнена в соответствии с пунктами 3,4,10 паспорта специальности 05.23.04 Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов.
Цель работы. Разработка малоотходной безреагентной технологии очистки сточных вод от водно-дисперсионных лакокрасочных материалов (ВД-ЛКМ), позволяющая реализовать систему локального замкнутого водоснабжения и полностью использовать в качестве вторичного сырья извлеченные загрязнители.
Поставленная цель предопределила постановку следующих задач:
-анализ и обобщение отечественных и зарубежных научных достижений в области водоснабжения и водоотведения предприятий выпускающих ВД-ЛКМ;
-теоретическое и экспериментальное исследование в лабораторных условиях факторов, влияющих на эффективность очистки сточных вод от ВД-ЛКМ известными безреагентными методами;
-экспериментальный поиск безреагентного метода очистки сточных вод от ВД-ЛКМ;
-выявление оптимальных условий безреагентной очистки, не приводящих к изменению химического состава загрязнителей;
-разработка физико-химического способа по извлечению компонентов-загрязнителей из сточных вод производства ВД-ЛКМ;
-определение области повторного применения выделяемых компонентов-загрязнителей. Основная идея работы состоит в снижении водопотребления на предприятиях, выпускающих ВД-ЛКМ, за счет внедрения локальной замкнутой системы водоснабжения с использованием разработанной безреагентной технологии.
Методы исследований включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, лабораторные и полупромышленные исследования с использованием физико-химических методов анализа, обработку экспериментальных данных математическими методами с применением ПЭВМ.
Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными исследованиями по стандартным методикам с применением приборов и оборудования, обеспечивающих требуемую точность и надежность результатов измерений, а также результатами выполненных в лабораторных и производственных условиях с расчетными зависимостями в пределах погрешности Д=±9% при установленной доверительной вероятности p=0,95.
Научная новизна:
-на основе теоретических предпосылок и экспериментальных исследований выявлены особенности фазово-дисперсного и физико-химического составов загрязнений сточных вод производства ВД-ЛКМ, позволившие обоснованно провести дальнейший эксперимент;
-впервые установлена и экспериментально подтверждена целесообразность двухстадийной очистки рассматриваемых стоков, на основе температурных, механических и электрохимических факторов;
-выявлены условия, при которых максимально сохраняется качественный и количественный состав компонентов-загрязнителей на основе безреагентного разрушения седиментационной и агрегативной устойчивости ВД-ЛКМ: одновременное воздействие изменяющейся температуры и интенсивного перемешивания за один цикл обработки;
-исследованы и предложены параметры электрохимической обработки, которые обеспечивают максимальную степень очистки сточных вод от ВД-ЛКМ (второй этап очистки), до уровня, отвечающего соответствующим нормативным требованиям;
-изучены, обоснованы и экспериментально подтверждены условия переработки выделенных загрязнителей из рассматриваемых сточных вод и дальнейшее их применение в строительной индустрии.
Практическое значение работы:
-представлена малоотходная безреагентная технология очистки сточных вод производства ВД-ЛКМ с полным извлечением содержащихся компонентов-загрязнителей;
-изготовлена пилотная установка, на которой возможно осуществление операций: отстаивание сточных вод, разрушение устойчивости дисперсной системы, вторичное отстаивание;
-разработаны рекомендации по использованию выделенных веществ-загрязнителей в качестве вторичного сырья в лакокрасочной и строительной индустрии;
-дана эколого-экономическая оценка предложенной замкнутой системы водоснабжения производства ВД-ЛКМ: более 70% очищенной воды возвращается на повторное использование, компоненты-загрязнители полностью переходят в разряд вторичного сырья, в результате исключается антропогенное воздействие на окружающую среду.
Реализация результатов работы. Разработанная технология очистки сточной воды от ВД-ЛКМ с полным извлечением компонентов-загрязнителей внедрена на предприятии ООО «Ремонтно-механические мастерские» и ООО «Дельта» г. Волгограда (акты внедрения прилагаются).
Результаты диссертационной работы использованы кафедрой «Водоснабжение и водоотведение» ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение», как пример комплексной технологии очистки сточных вод лакокрасочных предприятий.
Основные положения, выносимые на защиту:
-результаты исследований процесса температурного и механического разрушения седиментационной и агрегативной устойчивости сточных вод содержащих компоненты ВД- ЛКМ;
-результаты исследований процесса электрохимической обработки сточных вод;
-технологическая схема очистки сточных вод от ВД-ЛКМ, снижающая водопотребление;
-рекомендации по применению выделенных загрязнителей в качестве вторичного сырья;
-эколого-экономическая оценка разработанной технологии очистки сточных вод.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: XV, XVI, XVII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. По направлению № 16 «Архитектура, строительство и экологические проблемы» ВолгГАСУ,( 2010-2012гг.); на ежегодных научно-технических конференциях профессорско- преподавательского состава и студентов ВолгГАСУ,(2011-2012г.); на круглом столе посвященному Дню Волги в рамках проекта программы развития ООН и Глобального экологического фонда «Сохранение биоразнообразия водно-болотных угодий Нижней Волги»(г. Волгоград,20 мая 2011г.);1 Международном форуме молодых ученых, студентов и школьников «Потенциал интеллектуально одаренной молодежи-развитию Каспия», XX научно- технической конференции молодых ученых, студентов и школьников «Научный потенциал молодёжи - в развитии инвестиционно-строительного и жилищно-коммунального комплексов Прикаспия» в секции «Безопасность в техносфере», «Комплексное и рациональное использование природных ресурсов» (г. Астрахань,21-26 мая 2012г.); Международной конференции посвященной 60-летию образования вуза. Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство (г. Волгоград, ВолгГАСУ, 18-19 сентября 2012);Второй межрегиональной научно-практической конференции. «Водные ресурсы Волги: история, настоящее и будущее, проблемы управления» (г. Астрахань,25-27 октября 2012г.);на межрегиональных специализированных выставках (2010-2012 гг.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 8- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад автора состоит в выдвижении идей, научном обосновании, постановке и непосредственном проведении исследований, анализе полученных результатов и их обобщении, разработке технологии и её внедрения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы, приложения. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 25 таблиц, 30 рисунков, список литературы из 125 наименований.
