DOI 10.35776/VST.2021.08.04
УДК 628.179.2

Литвиненко В. А., Лановой А. С., Обухов Д. И.

Внедрение системы оборотного водоснабжения на заводе по производству минеральных удобрений

Аннотация

Внедрение оборотного водоснабжения является важным фактором снижения негативного воздействия на окру­жаю­щую среду промышленными предприятиями. В 2007 г. специалистами ЭКОС Групп были построены и введены в эксплуатацию очистные сооружения для сточных вод завода по производству минеральных удобрений. Вводу в эксплуатацию предшествовали полноценные опытно-промышленные испытания на пилотной установке производительностью 1 м³/ч. Предварительные пилотные испытания являются наиболее верным шагом при реализации проектов по возведению канализационных очистных сооружений. На пилотной установке были апробированы предлагаемые технологические решения: дозы химичес­ких реагентов, последующее осветление, фильтрация и сорбция на безнапорных фильтрах. В результате были определены технологические параметры, принятые к проекту, и основные показатели качества исходной сточной воды. Эффективность очистки при фильтровании через ершовый фильтр составила до 80%. Показана необходимость усреднения исходных сточных вод и использования ступени биологической очистки. По завершении работ заказчик получил надежные, простые в эксплуатации очистные сооружения, что позволило прекратить сброс сточных вод в городскую канализацию и сократить собственное водопотребление на производственные нужды.

Ключевые слова

коагуляция , ионный обмен , оборотное водоснабжение , пилотные испытания , производство минеральных удобрений

DOI 10.35776/VST.2021.11.04
УДК 628.472.37:550.461:550.424

Кузьмин Владимир Викторович, Болдырев К. А., Сафонов А. В.

Гидрогеохимическая оценка сорбционных свойств тяжелых металлов на участках воздействия полигонов ТКО на подземные воды

Аннотация

Изложены основы методики прогнозирования распространения тяжелых металлов на участках загрязнения подземных вод фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов. Выполнен анализ качества фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов и применимости статистических и эмпирических оценок коэффициента сорбции тяжелых металлов. Показана ограниченность применимости статистических оценок для анализа распространения высокоминерализованных вод фильтратов. На основе методологии геохимического моделирования разработана модель определения коэффициентов обмена между растворенной и твердой фазами – коэффициентов сорбции. Приведены результаты определения коэффициента сорбции для широкого круга катионов применительно к условиям вытеснения природных вод фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов. Разработанная методика может быть использована для оценки влияния полигонов твердых коммунальных отходов на качество подземных вод, для прогнозирования распространения тяжелых металлов в области потенциального влияния отходов, для проведения работ в рамках ОВОС (Оценка воздействия на окружающую среду) и ПМООС (Перечень мероприятий по охране окружающей среды), для разработки систем инженерной защиты подземных вод от загрязнения. Предложенная модель может служить основой для ее дальнейшего развития с учетом процессов образования устойчивых органических комплексов металлов в водах фильтрата и комплексообразования на твердой фазе пород.

Ключевые слова

ионный обмен , тяжелые металлы , геохимическое моделирование , сорбция катионов , полигон твердых коммунальных отходов

DOI 10.35776/VST.2021.11.05
УДК 550.461:550.424:543.383.2

Кузьмин Владимир Викторович, Болдырев К. А.

Гидрохимическое моделирование миграции растворенных нефтепродуктов в подземных водах

Аннотация

Изложена методика прогнозирования распространения нефтепродуктов группы BTEX (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы) в подземных водах на основе гидрохимического моделирования с учетом изменения окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных свойств раствора в процессе биодеградации нефтепродуктов. Представлена геохимическая модель биологического разложения нефтепродуктов комплекса BTEX на основе модифицированной кинетики Моно с учетом реакций между акцепторами, продуктами реакции биодеградации и неорганическими компонентами раствора. Приведены примеры геохимического моделирования, демонстрирующие важность учета процессов, связанных с изменением гидрогеохимической обстановки в подземных водах при разложении углеводородов. Разработанная модель может быть использована для выполнения геохимических прогнозов распространения легких нефтепродуктов в подземных водах, проведения работ в рамках оценки воздействия на природную среду, разработки систем инженерной защиты подземных вод от загрязнения нефтепродуктами.

Ключевые слова

ионный обмен , геохимическое моделирование , растворенные нефтепродукты , нефтепродукты группы BTEX , биологическое разложение углеводородов , сорбция углеводородов , донор электронов , акцептор

bbk 000000

УДК 628.196

Голованчиков А. Б., Ефремов М. Ю., Дулькина Н. А.

Интенсификация очистки воды от ионов жесткости и железа

Аннотация

Приводится численное решение задачи по определению концентрации компонентов в движущейся воде и неподвижной твердой фазе – гранулах ионита. Для трех извлекаемых катионов Ca⁺², Mg⁺² и Fe⁺² рассчитаны приведенные концентрации в ионите и равновесные концентрации в очищаемой воде для каждого компонента. Проведенные расчеты свидетельствуют об увеличении поверхностного коэффициента внешней массоотдачи и объемного коэффициента массопередачи более чем в 2 раза при изменении напряженности электрического поля от 0 до 100 В/м. При этом возрастают значения рабочего времени цикла за счет увеличения степени использования обменной емкости катионита.

Ключевые слова

железо , очистка воды , ионный обмен , ионы жесткости , катод , анод , ионит , обменная емкость , электрическое поле , массоперенос

bbk 000000

УДК 628.161.2:66.081

Чернышев П. И., Кручинина Н. Е., Панфилов В. А., Кузин Е. Н.

Использование адсорбента-катионита АТМ-1 в процессах удаления металлов из природных и сточных вод

Аннотация

Отмечается актуальность задачи поиска и получения новых сорбентов на основе дешевого и многотоннажного сырья для использования в процессах водоподготовки и очистки сточных вод. Обоснована перспективность получения сорбента на основе отходов производства огнеупоров АО «Огнеупоры» – синтетического брусита. Приведены физико-химические свойства гранулированного комплексного минерального продукта АТМ-1, а также статическая и расчетная динамическая емкость образцов ионообменного сорбента АТМ-1 по отношению к ионам некоторых тяжелых металлов – железа, меди, никеля, кадмия хрома (VI), вольфрама (VI). Представлены результаты укрупненных опытно-промышленных испытаний материала в качестве загрузки фильтра в процессах обезжелезивания и деманганации природной воды, а также результаты лабораторных исследований по очистке образцов гальванических стоков. Лабораторные исследования, выполненные в статических условиях, показали эффективность снижения содержания ионов тяжелых металлов в образцах промывных сточных вод гальванических производств при их обработке с использованием сорбента АТМ-1. Высказывается предположение, что удаление ионов кадмия, меди, никеля, цинка, железа, марганца обусловлено как явлениями ионного обмена, так и хемосорбции. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о высокой сорбционной емкости образцов сорбентов АТМ-1 по отношению к ионам тяжелых металлов. Использование отходов брусита является одним из способов удаления ионов металлов в процессах водоочистки и водоподготовки. Отмечается, что получение товарного АТМ-1 позволит решить проблемы утилизации отходов производства огнеупоров и снизить стоимость продукта.

Ключевые слова

природные и сточные воды , ионный обмен , тяжелые металлы , водоочистка , сорбент , брусит

DOI 10.35776/VST.2021.01.07
УДК 628.316.12:621.357

Айнетдинов Р. М., Васильев А. Л., Кузнецова А. Ю.

Локальные очистные сооружения сточных вод гальванического цеха

Аннотация

Приведен анализ работы действующих очистных сооружений сточных вод гальванического цеха. Представлены результаты модернизации сооружений и внедрение системы повторного использования очищенных сточных вод гальванического производства. Работа проводилась на действующем предприятии автомобильной промышленности. Перед разработчиком была поставлена задача доочистки сточных вод, прошедших стадию обработки на станции нейтрализации с целью возврата очищенной воды в основной технологический цикл. Реализация проекта по созданию системы повторного использования очищенной сточной воды обеспечила достижение требуемых показателей технической воды для промывных операций гальванического цеха предприятия.

Ключевые слова

оборотная система водоснабжения , ионный обмен , гальваническое производство , очистка промышленных стоков , физико-химические методы очистки

bbk 000000

УДК 550.41+556.114

Болдырев К. А., Кузьмин Владимир Викторович, Куранов Н. П.

Методика расчета выхода тяжелых металлов  из слоя донных отложений водоемов

Аннотация

Изложены основы методики прогнозирования распреде­ления тяжелых металлов между водной и твердой фазами донных отложений водоемов. По сравнению с другими моделями расчета распределения тяжелых металлов между донными отложениями и поровой водой разработанная методология учитывает происходящие геохимические процессы на более совершенном уровне, с использованием современных методов геохимического моделирования. Приведен пример расчета распределения ряда тяжелых металлов в условиях изменения химического состава раствора при использовании современных расчетных методов в программном коде PhreeqC 2.18. Методика может быть использована для следующих целей: геологическое картирование загрязнения донных отложений тяжелыми металлами в водохранилищах и озерах; оценка влияния донных отложений на химический состав воды водохранилищ и озер; оценка возможности удаления загрязненных донных отложений или их иммобилизации и других мероприятий по снижению их влияния на качество воды; оценка извлекаемых из водных объектов донных отложений при проведении работ по углублению дна, а также для решения вопросов их дальнейшего использования; оценка возможности наступления залпового выброса тяжелых металлов из загрязненных донных отложений и других чрезвычайных ситуаций.

Ключевые слова

взвешенные вещества , ионный обмен , тяжелые металлы , донные отложения , геохимическая термодинамическая модель сорбции , сорбция катионов

DOI 10.35776/VST.2022.05.02
УДК 628.164.081.312.32

Селиванов О. Г., Пикалов Е. С.

Оценка эффективности применения натрий-катионитовых смол в процессе умягчения воды для работы теплогенерирующих установок

Аннотация

Представлены результаты оценки эффективности очистки воды от солей жесткости методом ионного обмена при помощи различных натрий-катионитовых смол с целью использования умягченной воды для подпитки теплогенерирующих установок. Исследования проводились на опытной установке ионного обмена с использованием одноступенчатой схемы натрий-катионирования при ламинарном режиме работы. Эксперименты заключались в определении зависимости эффективности умягчения от скорости потока воды до исчерпания ресурса каждой из смол с последующей регенерацией и проведением ­повторных исследований эффективности при разных скоростях потока. Установлено, что натрий-катионитовые смолы обеспечивают высокую степень очистки от солей жесткости. При этом более высокие результаты по эффективности умягчения и степени регенерации получены на смолах Purоlite C100E и Токем-150. По результатам работы предложено использовать данные марки смол для умягчения воды в составе многоступенчатых водоподготовительных установок на тепловых электростанциях и котельных.

Ключевые слова

ионный обмен , регенерация , умягчение воды , соли жесткости , теплогенерирующая установка , натрий-катионитовые смолы

УДК 628.33:627.834
DOI 10.35776/VST.2023.12.07

Мартыненко Г. Д., Найманов А. Я., Найманова А. А.

Очистка шахтных вод рудника цветных металлов на опытно-промышленной установке

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований на опытно-промышленной установке по известкованию, коа­гуляции, сорбции и ионному обмену для определения эффективности удаления загрязнений из шахтных вод рудника цветных металлов до величины ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Шахтная вода загрязнена взвешенными веществами, ионами меди, марганца, железа, цинка и никеля, нефтепродуктами и нитратами, а также небольшим количеством фекальных загрязнений. На опытно-промышленной установке предусмотрена очистка воды в два этапа: вначале безреагентное отстаивание, добавление хлора, извести, коагулянта и флокулянта и осветление в вертикальном отстойнике-осветлителе с загрузкой в верхней части полимерными «ершами». На втором этапе осветленная вода пропускается через параллельно установленные натрий-катионитный фильтр и сорбционный фильтр. Производительность установки 1 м³/ч. Проведены исследования по очистке воды в разные сезоны года при значительных колебаниях показателей ее качества. Установлено, что предложенная технологическая схема позволяет удалить основные загрязнения до требований к сбросу стоков в рыбохозяйственный водоем.

Ключевые слова

взвешенные вещества , коагуляция , сорбция , ионный обмен , известкование , очистка шахтных вод , ионы меди и марганца

bbk 000000

УДК 628.112.23:628.168.4

Цабилев О. В., Стрелков А. К., Быкова П. Г., Занина Ж. В., Васильев В. В.

Подготовка артезианской воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Аннотация

Приведен пример решения задачи улучшения качества артезианской воды до нормативных значений с помощью баромембранных технологий. Описывается оптимальная с экологической и экономической точек зрения технологическая схема подготовки воды для хозяйственно-питьевых нужд поселка. Приводятся сравнительные результаты технологических расчетов различных схем деминерализации и умягчения воды, включающих процессы ионного обмена, нанофильтрации и обратного осмоса.

Ключевые слова

обезжелезивание , обратный осмос , умягчение , селективность , нанофильтрация , ионный обмен

bbk 000000

УДК 628.171:556:661.843

Болдырев К. А., Савельева Е. А., Капырин И. В., Расторгуев А. В.

Расчет параметров сорбции металлов на примере стронция при высоких концентрациях нитрата натрия

Аннотация

Для достоверной оценки защищенности водозаборов подземных вод необходим комплексный анализ миграции загрязняющих веществ от источника загрязнения. Вопрос влияния солености раствора на распределение веществ между водой и водовмещающей породой в литературе мало освещен вследствие недостаточной параметрической обес­печенности широко распространенных геохимических моделей, а также неполноты применяемых баз термодинамических данных. Зачастую при геохимическом моделировании используются табличные значения коэффициента межфазного распределения. Другим часто реализуемым на практике подходом является перенос измеренных лабораторно значений Kd на геохимическую модель. Применение табличных и экспериментальных данных по коэффициенту межфазного распределения без должной корректировки может приводить к искаженным прогнозам, так как имеющиеся табличные значения Kd металлов для прогнозирования параметров сорбции, как правило, дают лишь рекомендуемую величину для определенного типа водовмещающей породы (песок, суглинок, глина) и (редко) одного-двух типов вод, что явно недостаточно для корректного выбора коэффициента Kd. Высокая минерализация раствора приводит к уменьшению сорбции его компонентов вследствие конкуренции за сорбционные участки и комплексообразования ионов металлов с компонентами раствора. Приведены сложности построения геохимической модели сорбции стронция 90S при высоком содержании растворенного нит­рата натрия. Сорбция стронция твердыми фазами рассмат­ривается с точки зрения ионного обмена и поверхностного комплексообразования. Разработанная модель верифицирована на литературных данных. Рекомендован алгоритм геохимического моделирования распределения растворенных веществ между водой и твердой породой.

Ключевые слова

подземные воды , сорбция , ионный обмен , водовмещающая порода , геохимическое моделирование , коэффициент межфазного распределения

bbk 000000

УДК 628.161.2:546.34:544.726.3

Федорова Светлана Викторовна, Крыжановский А. Н.

Удаление лития из подземных вод ионообменным методом

Аннотация

Обеспечение населения Республики Саха (Якутия) питьевой водой в суровых климатических условиях является чрезвычайно важной задачей. Во многих населенных пунктах Якутии существует потребность вовлечения подземных вод в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Одной из особенностей химического состава подмерзлотных вод Якутского артезианского бассейна является наличие лития, содержание которого значительно превышает предельно допустимые концентрации. Это существенно затрудняет их широкое применение для питьевого водоснабжения. Имеются сведения об извлечении лития из различных растворов и рассолов для промышленных целей, в то время как информация о системах подготовки воды хозяйственно-питьевого назначения, позволяющих снижать содержание лития, отсутствует. Приводятся результаты экспериментальных исследований по очистке подмерзлотных вод Центральной Якутии от лития методом ионного обмена, которые доказывают эффективность и возможность применения натрий-катионирования для снижения содержания лития в подмерзлотных водах.

Ключевые слова

ионный обмен , подмерзлотные воды , литий , натрий-катионирование