Малоотходные и ресурсосберегающие технологии утилизации и очистки сточных вод

МАЛООТХОДНЫЕ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Пашаян А.А., Монастыренко А.Н.

The critical review of working technologies on clearing and recyclings of industrial sewage is carried out. The new technologies are offered and discussed, allowing to recycle the basic components of drains and to use them to destination.

Утилизация и/или очистка промышленных сточных вод (СВ), в зависимости от их химического состава могут быть осуществлены сочетанием различных химических, физических и физико-химических способов. Для СВ, содержащих органические загрязнители, приемлемы регенерационные (экстракция, осаждение, сорбция, ионообмен), деструктивные (пиролиз, окисление, биоразложение) и реа-гентные (конденсация, изомеризация, флотация и другое химическое преобразование, позволяющее удалить загрязнитель из СВ) методы утилизации или очистки СВ.

Для СВ, содержащих неорганические соли (чаще всего катионы тяжелых и цветных металлов), приемлемы сорбционные, ионообменные и реагентные способы очистки.

Независимо от природы и состава СВ и способов их утилизации, очищенная вода должна удовлетворять действующим требованиям по ее качеству, то есть, применяемые методы очистки стоков в совокупности должны обеспечить достижение ПДК и других нормативных показателей для всех компонентов СВ.

На практике, как правило, эти перечисленные требования не достигаются, так как некоторые параметры противоречат и антагонистичны друг к другу. Например, чем ближе достигаются значения ПДК, тем больше содержание сухих веществ в растворе и выше ХПК. Это обусловлено тем, что стремясь к максимально полному извлечению из СВ отдельного компонента, тем больше процедур и преобразований приходится осуществить. Поэтому, как правило, требуемое качество очищенных СВ достигается их многократным разбавлением технической водой.

Однако, при оценке эффективности метода (способа) утилизации или очистки СВ необходимо комплексно рассмотреть как показатели качества очищенной СВ, так и эколого-экономические показатели технологии осуществления этих процессов. При этом, доминирующими являются экологические показатели, так как экономические показатели со временем могут претерпеть существенные изменения. Так, в зависимости от предложенной природоохранными органами экологической доктрины и действующих размеров штрафов и взысканий, действующие в настоящее время технологии по очистке СВ могут быть запрещены, так как не будут достигнуты новые, более ужесточенные требования по качеству. С другой стороны, признанные сегодня совершенно неприемлемые методы очистки из-за экономических показателей (сверхдорогие технологии по очистке СВ), завтра станут весьма конкурентными.

Выделенный нами императив экологических показателей способов очистки обусловлен тем, что в настоящее время доминирует порочная практика принимать к внедрению способы утилизации и очистки СВ, исходя только из показателей качества очищенной воды. На самом деле, как показывает практика, почти все процессы очистки СВ сопровождаются образованием порой в несколько десяток раз больше по масштабу побочных продуктов (загрязнений), не пользующиеся в настоящее время спросом.

Такая практика привела к тому, что в настоящее время количество накопленных нефтешламов, гальваношламов, шламы производства хрусталя, активного ила от очистных сооружений, железосодержащих шламы сталепрокатных заводов, флотошламов обогатительных предприятий, коагуляционных осадков водоканалов и др. создает серьезную экологическую угрозу обществу.

Таким образом, наряду с угрожающим ростом количеств и размеров ТБО, параллельно возникает и проблема промышленных твердых отходов (ПТО).

В мире ежегодно накапливаются свыше 3 млрд. тонн твердых, 700 км промышленных и бытовых отходов. В том числе (млн.т): фосфогипса 120-130, осадков коммунальных сточных вод (активный ил и др.) 10-15, пластмасс 50-60, гальванических шламов 5-6 (только в странах бывшего СССР), нефтешламов 0,6-1,0, твердых бытовых отходов ~ 500 [1].

Оценить количества просроченных пестицидов, гербицидов, химического оружия широкого профиля, ртути, мышьяк содержащих, радиоактивных и других опасных отходов, которые ждут своей участи быть утилизированными, не представляется возможным из-за отсутствия надежных данных.

В РФ складировано более 85 млрд тонн твердых отходов, под размещение которых занято более 300 тыс. гектаров территорий. Их ежегодное увеличение составляет около 2 млрд. т. И только 20% из этого количества используется как вторичное сырье, в том числе 10% в стройиндустрии [1].

Анализ причин возникновения ПТО показывает, что во многих случаях можно избежать этой проблемы. В первую очередь этого можно добиться разработкой специальных методов очистки СВ, сопровождающихся образованием востребованных побочных ПТО. В частности, наиболее перспективными кажутся способы, позволяющие максимально регенерировать и/или преобразовать продукты очистки и утилизации СВ в комплексные макро- и микроудобрения.

Чем велика степень регенерации компонентов СВ, тем чище переработанная вода. Поэтому, регенерационная очистка СВ привлекательна и с экологической и с экономической точек зрения [2-4].

Рассмотрим несколько примеров. Сточные воды деревообрабатывающих предприятий (ДОЗ) содержат формальдегид и карбамидно-формальдегидную смолу (КФС). Каждый ДОЗ, имеющий по мощности средний цех ДСП, ежегодно уничтожает, а чаще всего сбрасывает в водоемы около 50 тонн формальдегида, 300 тонн метанола, 150-200 тонн смолы (продукт конденсации формальдегида в щелочной среде). При этом, для снижения концентрации формальдегида, СВ разбавляют водой (несколько тысяч раз).

Нами разработана технология очистки СВ от формальдегида и карбамидно-формальдегидной смолы [5], позволяющая осуществить количественную конвер-

сию формальдегида (< ПДК= 0,1мг/л) с мочевиной в кислой среде, выделить нерастворимую в воде смолу, которая может быть использована в качестве минерального удобрения (Ы,Р) пролонгированного действия.

Регенерационная утилизация гальванических растворов меднения позволяет количественно выделить из них нерастворимые в воде соединения меди, комплек-сообразующие лиганды (тартрат, ЭДТА и т.п.), которые впоследствии могут быть преобразованы в исходные реагенты гальванических растворов. Маточные растворы могут быть использованы в качестве макро (азот) и микро удобрений (медь) [6].

В работе [7] было показано, что регенерационная утилизация СВ хрустальных заводов, за счет извлечения из них и реализации гипса и фторида натрия, позво-

-5

лит исключить образование известковых шламов (15-20м /сутки в одном заводе) и получить строительный гипс и фторид натрия, которые могут быть использования по назначению.

Сочетание экстракционных и адсорбционных методов позволяет очистить воду, количественно выделяя из нее нефтепродукты. При термической обработке экстрагента бензиновые и керосиновые фракции регенерируются [8].

В работе [9] показано, что при соответствующей обработке нефтешламов, возможно выделить из них парафиновые углеводороды, которые могут быть использованы по назначению, в первую очередь для создания топливных брикетов в сочетании с древесными опилками, печного топлива в сочетании с отработанными маслами.

Из вышеприведенного материала видно, что СВ и ПТО могут быть количественно переработаны и использованы по назначению. При этом достигается максимальная очистка воды с минимальными расходами реагентов. Однако, каждый процесс по отдельности представляет собой сочетание сложных технологически операций и требует жесткого соблюдения параметров ведения процесса. Очевидно, что наша промышленность еще не совсем готова для внедрения таких технологий. В качестве альтернативы мы рассматриваем создание региональных инженерно-технологических центров по переработке ПТО и СВ. Необходимость создания подобных научно-коммерческих центров решает множество проблем, в первую очередь эколого-экономических, так как избавляет предприятий от надобности эксплуатировать сооружения для очистки СВ, тем более что не одному из предприятий не удается сделать это качественно. становиться

Литература

1. В. Е. Лотош. Переработка отходов природопользования. -Екатеринбург: Изд-во Ур-ГУПС, 2002.- 463 с.

2. Пашаян А.А. Чистая и грязная вода/ Передовые технологии России. -Москва, №1 (январь-февраль) 2005. -с.9-11.

3. Пашаян А.А., Гамазин В.П., Лукашов С.В., Щетинская О.С., Коварда Л.Н. Комплексно-целевая утилизация отходов/ Экология и промышленность России, февраль, 2003. -с.2-6.

4. Пашаян А.А., Лукашов С.В., Щетинская О.С. Эколого-экономические аспекты регене-рационных методов очистки сточных вод/ Вестник МАНЭБ. -С. Петербург. - 2004. - №3. -с.16-19.

5. Пашаян А.А., Гамазин В.П., Лукашов С.В. Способ очистки сточных вод. Патент РФ №2228303, 2004.

6. Пашаян А.А., Монастыренко А.Н., Пашаян Ал. А. Утилизация медьсодержащих гальванических стоков/ Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. -Брянск, БГИТА, 2004. -С. 82-86.

7. Пашаян А.А., Пашаян Ал. А. К вопросу об утилизации сточных вод хрустальных заводов/ Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. -Брянск, БГИТА, 2004. -С.54-59.

8. Пашаян А.А., Кулеш И.А., Фетисов Д. Д., Иваньков М.М. Очистка сточных вод от углеводородных загрязнений сочетанием экстракционных и адсорбционных методов/ Сборник научных статьей студентов и аспирантов. -БГИТА, Брянск, 2002. -С.82-85.

9. Пашаян А.А., Кулеш И.Н., Винникова О.С., Иваньков М.М. Новые подходы к проблеме утилизации нефтешламов/ Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. -Брянск, БГИТА, 2002. -С.83.