УТВЕРЖДАЮ

Экология / 2. Экологические и метеорологические проблемы
больших городов и промышленных зон

Храброва Е.А.¹, к.х.н. Омельчук Ю.А.¹, д.т.н. Гомеля Н.Д.²

¹Севастопольский национальный университет ядерной энергии
и промышленности, Украина

²Национальный технический университет Украины «Киевский
политехнический институт», Украина

Влияние концентрации извести на очистку сточной воды предприятий по производству ионообменных смол

Очистка сточных вод производства ионообменных смол на сегодняшний день является сложной и актуальной проблемой, так как изменились условия хранения непереработанных отходов. Ранее такие отходы можно было вывезти на общезаводское хранилище, а в настоящее время их можно помещать только в хранилища предприятия, где они производятся, которые имеют ограниченный объём.

Одним из видов жидких отходов в производстве ионообменных смол, являются отходы, образующиеся на стадиях сополимеризации стирола и дивинилбензола (маточник после промывки и отжима). Маточник, полученный на стадии сополимеризации, представляет собой стабильную коллоидную смесь, в которой коллоидные частицы состоят в основном из примесей стирола, низкомолекулярных олигомеров, катализатора и характеризуется высокой мутностью и высоким значением ХПК.

Для обеззараживания сточных вод, содержащих нерастворимые примеси широко используется негашёная известь (технический оксид кальция). Известь наряду с повышением щёлочности обеспечивает в процессе взаимодействия с водой и увеличение температуры, так же происходит коагуляция и флокуляция взвешенных частиц и разделение фаз [1].

Ранее проводились исследования по очистке маточника со стадии сополимеризации методами флотации, коагулирования и фильтрования. В процессе флотации использовали ряд катионных флокулянтов на основе полиэтиленамина, полигексаметилена, полигуанидингидрохлорида и катионированного полиакриламида и анионных флокулянтов на основе гидролизованного полиакриламида и гидроксоалюмината натрия в качестве коагулянта, так же проводилась окислительная деструкция стабилизирующих элементов лиофильного характера с использоваием перекиси водорода. Поскольку использование данных методов было малоэффективным, для частичной деструкции ПАВ была использована известь. Проведённые исследования показали, что при добавлении извести к сточной воде со стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола эффективно удаляет нерастворимые коллоидные примеси [2].

При использовании извести уже при комнатной температуре происходит гидролиз сложноэфирных групп модифицированной целлюлозы с получением малорастворимых солей карбоновых кислот с кальцием:

2П-CH₂COOCH₃ + Ca(OH)₂ → [П-CH₂COO]₂Ca + 2CH₃OH

где П - элемент гликозидного кольца молекулы целлюлозы.

Для очистки от нерастворимых коллоидных примесей использовали известь, активированный уголь марки БАУ-А, так же применяли электрохимический метод.

В качестве объекта исследования использовали сточную воду ГП «Смолы» - маточника после сополимеризации стирола и дивинилбензола. Вода со стадии сополимеризации имела мутность (М) = 2200 мг О₂/дм³ и химическое потребление кислорода (ХПК) = 10240 мг О₂/дм³.

В сточную воду стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола объёмом 200 см³ добавляли эмульсию извести с концентрацией 1÷10 г/дм³, отстаивали 3 часа, фильтровали через фильтр «синяя лента», измеряли мутность (М₁), затем пропускали через раствор углекислый газ до рН = 8 ÷ 8,5, осадок отфильтровывали через фильтр «синяя лента», измеряли мутность (М₂) и ХПК₁, затем одну часть раствора пропускали через активированный уголь. Расход воды через колонку составлял 10 см³/мин, определяли мутность (М₃) и ХПК₂. Вторую часть воды подвергали электролизу в однокамерном электролизёре, содержащем 300 мг/дм³ хлоридов и сульфатов, определяли ХПК₃, затем раствор пропускали через активированный уголь, измеряли ХПК₄, и мутность (М₄). Полученные результаты сведены в таблицы 1, 2.

Таблица 1 - Эффективность очистки маточника со стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола (М = 2200 мг/дм³) в зависимости от концентрации извести

№ п/п	Доза СаО, г/дм³	Мутность по SiО₂, мг/дм³				Степень осветления, %
№ п/п	Доза СаО, г/дм³	I	II	III	IV	I	II	III	IV
1.	1	2662,5	2237,7	2250	2510	−	−	−	−
2.	2	427,5	500	1450	1308	80,56	77,27	34,09	40,55
3.	3	135	135	134	101	93,86	93,86	93,91	95,41
4.	4	17	17	2,5	2,5	99,23	99,23	99,89	99,89
5.	5	17	12	2,5	2,5	99,23	99,45	99,89	99,89
6.	6	24	0	0	25	98,91	100,00	100,00	98,86
7.	7	15,8	0	0	17	99,28	100,00	100,00	99,23
8.	8	10,3	0	0	16	99,53	100,00	100,00	99,27
9.	9	10	0	0	15,3	99,55	100,00	100,00	99,30
10.	10	9	0	0	11	99,59	100,00	100,00	99,50
I - после обработки СаО, отстаивания и фильтрования; II - после обработки СаО, отстаивания, фильтрования, обработки СО₂, фильтрования; III - после обработки СаО, отстаивания, фильтрования, обработки СО₂, фильтрования и пропускания через активированный уголь, IV - после обработки СаО, отстаивания и фильтрования, обработки СО₂, фильтрования, электролиза, пропускания через активированный уголь

Таблица 2 - Зависимость очистки маточника со стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола (ХПК = 10240 мг О₂/дм³) от концентрации извести

№ п/п	Доза СаО, г/дм³	ХПК, мг О₂/дм³				Степень очистки, %
№ п/п	Доза СаО, г/дм³	I	II	III	IV	I	II	III	IV
1.	1	8833	7424	256	163,84	13,74	27,50	97,50	98,40
2.	2	5427	4275,2	1045	860	47,00	58,25	89,79	91,60
3.	3	2128	1968	450,6	396	79,22	80,78	95,60	96,13
4.	4	582	553	409,6	368	94,32	94,60	96,00	96,40
5.	5	512	328	338	409,6	95,00	96,80	96,70	96,00
6.	6	492	410	271	409,6	95,20	95,00	97,35	96,00
7.	7	580	399	276	307,2	94,34	96,10	97,30	97,00
8.	8	563	399	235	307,2	94,50	96,10	97,71	97,00
9.	9	576	358,4	217	245,76	94,38	96,50	97,88	97,60
10.	10	576	487,4	472	409,6	94,38	95,24	95,39	96,00
I - после обработки СаО, отстаивания и фильтрования, обработки СО₂, фильтрования; II -после обработки СаО, отстаивания и фильтрования, обработки СО₂, фильтрования, пропускания через активированный уголь; III - после обработки СаО, отстаивания и фильтрования, обработки СО₂, фильтрования, электролиза; IV - после обработки СаО, отстаивания и фильтрования, обработки СО₂, фильтрования, электролиза, пропускания через активированный уголь

Выводы:

- Показано, что добавление извести к сточной воде со стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола обеспечивает эффективную очистку воды от нерастворимых коллоидных примесей.

- Определена оптимальная концентрация извести для очистки сточной воды стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола (4 - 6 г/дм³).

- Установлено, что при добавлении эмульсии извести, с последующей доочисткой воды на активированных углях и методом электролиза можно очистить воду стадии сополимеризации стирола и дивинилбензола до норм, позволяющих сброс воды в гидрографическую сеть.

Литература:

1. Анализ и обоснование методов обезвреживания и утилизации осадков сточных вод биологических очистных сооружений / И.С. Гуляева и [др.] // Вестн. ПНИПУ. Сер. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. ‒ Пермь: ПГТУ, 2012. - № 2. - С. 18 - 32.

2. Храброва Е.А. Применение коагулянтов и флокулянтов для очистки сточных вод предприятий по производству ионообменных смол/ Е.А.Храброва, Ю.А. Омельчук, Н.Д. Гомеля - Сборник научных трудов СНУЯЭиП, Севастополь: СНУЯЭиП, 2012. - Вып.4(44). - С. 102 - 109 .