VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Отдельную группу химических загрязнителей составляют неорганические соли. Несмотря на малую токсичность многих растворимых солей, все возрастающее накопление их в природных пресных водах вызывает ряд серьезных экономических и экологических проблем: увеличение затрат на водоподготовку на электростанциях и промышленных предприятиях, уменьшение запасов пресной воды, пригодной для полива сельскохозяйственных угодий, ухудшение условий нереста рыб, ухудшение качества питьевой воды и т.д. Основными источниками поступления солей в водоемы являются дренажные сельскохозяйственные воды, промышленные сточные воды, в том числе продувочные воды систем водоснабжения, регенерационные растворы и промывные воды установок водоподготовки электростанций и др. В связи с этим опреснение дренажных вод, обессоливание продувочных, поверхностных, промывных, рудничных и других сточных вод в промышленности, создание бессточных схем водоподготовки и замкнутых водооборотных систем с обессоливанием подпиточной воды являются эффективными решениями данной проблемы, в реализации которых главная роль принадлежит ионному обмену и электродиализу.

В данной научно-исследовательской работе в качестве объектов исследований были отобрать колодезная вода мавзолея Арыстан-баб и вода фильтрационного поля города Кентау. Химический состав отобранных проб представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав исследуемых сточных вод

Показатели химических составов	Проба		Показа-тели соответсвующих НД	Исползованные НД
	Проба, отобранная из сточных вод фильтрационного поля г.Кентау	Проба, отобранная из колодезных вод мавзолея Арыстанбаб
рН	8,0	7,2	6-9	ГОСТ 26449.1-85
Сухой остаток, мг/дм3	4006,52	18460,03	3,75	ГОСТ 18164-72
Щелочность, моль/дм3	6,01	12,45	6,5	ГОСТ 26449.1-85
Жесткость, моль/м3	7,94	151,32	7,0	ГОСТ 4151-72
Кальций, мг/дм3	106,23	509,51	180	ПНДФ 14.1:2:4.188
Железо, мг/дм3	0,25	1,42	0,3	ГОСТ 4011-72
Хлориды, мг/дм3	25,32	4155,33	350	ГОСТ 4245-72
Сульфаты, мг/дм3	177,60	685,63	500	ГОСТ 4389-72
Нитраты, мг/дм3	4,32	22,64	45	ГОСТ 18826-73
Нитриты, мг/дм3	0,41	20,72	3,3	ГОСТ 4192-82
Аммиак-ионы,мг/дм3	23,04	80,61	2,0	ГОСТ 4192-82
Магний,мг-экв/дм3	2,61	16,82	7,0	ГОСТ 4151-72

На основании химических анализов колодезной воды рН среды составляет 7,2, при этом нормативные показатели вод составляют рН=6-9, общее солесодержание – 18460 мг/дм³, при этом нормативные степени концентраций увеличены в 18 раз, общая щелочность составляет 12,45 моль/дм³, что увеличена в 2 раза от ПДК, общая жесткость 151,32 моль/м³, что увеличена в 20 раз, хлориды 4155,33 мг/дм³ и сульфаты 685,6 мг/дм³, что увеличены 12 раз от ПДК. А также солевое содержание вод, отобранных из фильтрационного поля города Кентау в пределах допустимых концентраций.

Обессоливание вод сорбционными методами природными сорбентами и пероксидными соединениями.

В работе для очистки сточных вод выбранных объектов исследований использованы в качестве сорбентов – уголь активированный, пероксидные окислители, рисовая шелуха с заданными природными сорбционными свойствами и другие отходы сельского хозяйства. Представленные сорбенты широко используются для очистки сточных вод в объектах нефтепромышленностей, химических производств. Для очистки сточных вод проведены работы по всем сорбентам с целью извлечения солевого компонента из колодезных вод мавзолея Арыстанбаб. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты химических исследований колодезных вод мавзолея Арыстанбаб, очищенных сорбционными методами с помощью СаО₂

	№1 колодезная вода	0,5 г	1,0 г	4,0г	7,0г	10,0г	15,0г
рН	7,1	7,5	8,1	8,5	10,0	10,1	10,2
Сухой остаток	18460,03	16378,4	15200,2	12872,5	13200,4	13224,2	13210,1
CO3 2-	-	-	-	1290	2490	2670	2670
HCO3-	702,4	30,2	30,5	30,1	45,8	45,8	61,0
Cl-	4970,3	4655,3	4620,4	4620,5	4970,1	4972,2	4972,3
NO3-	138,1	24,2	25,3	23,5	25,3	23,2	22,2
SO42-	8009,1	6310,1	5678,4	3191,2	2573,4	2586,3	2588,3
Ca2+	420,2	900,4	900,2	700,5	550,3	550,3	550,5
Mg2+	1320,3	900,3	660,2	-	-	-	-

На основании представленных результатов химических анализов сточных вод, выявлено уменьшение солевого фона в зависимости от повышения количества сорбента СаО₂.

Таблица 3 – Результаты сорбционных исследований колодезных вод мавзолея Арыстанбаб углем активированным марки БАУ-А

№1 состав сорбента	Сухой остаток, мг/дм3	Сорбционное извлечение		№2 состав сорбента	Сухой остаток г/дм3	Сорбционное извлечение
		мг/дм3	%			мг/дм3	%
4г акт.угля , 8 ч.	17464,3	1976,0	10,2	в фильтрате №1 +4г СаО2, 20 ч.	12171,4	5293,3	30,3
4г акт.угля,	17460,4	1970,2	10,4	№1 фильтрате опять пропустили через этот же уголь	18480,4	-
4г СаО2 , 20 ч.	13045,2	6395,3	32,1	в фильтрате №1 + 4г акт.угля, промытого д.водой	11624,2	6405,2	35,2
10г акт.угля, 10г бентонита, 2ч.	13812,0	5628,4/	32,2	в фильтрат №1 + 4г СаО2, 2 суток	10028,3	3784,2	37,4

После сорбции все сорбенты обновляются для их регенерации, пропущенные воды через слой сорбентов вторично пропускаются динамических условиях. После вторичной сорбционной очистки вод извлечение сорбентами солевого компонента исследуемых объектов повышены до необходимой уровни.

Проведены исследования сорбционного извлечения солевого фона колодезных вод мавзолея Арыстанбаб на сорбентах агрегированные с СаО₂ и отходов сельского хозяйства, результаты которых представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты сорбционных исследований сточных вод на сорбентах, полученных разными соотношениями СаО₂и отходов сельского хозяйства

Сорбенты	Сухой остаток	Сорбционное извлечение
		мг/дм3	%
4г СаО2 + 4г хлопковое семя	15380,2	3698,1	19,2
4г СаО2 + 4г рисовая шелуха	13320,4	5758,3	33,2
4г СаО2 + 4г рисовая шелуха	15840,3	3238,2	19,0
4г СаО2 + 4г хлопковое семя	17880,4	1198,5	10,3
4г СаО2 + 4г хлопковое семя (обработанных NaOH)	14640,5	4438,4	24,3
4г СаО2 + рисовая шелуха (обработанных NaOH)	15360,3	3718,2	19,4
1гр рисовая шелуха	17168,4	1048,5	13,2
5 гр рисовая шелуха	16104,5	2416,0	18,5
10гр рисовая шелуха	15154,4	3104,2	19,5
5гр рисовая шелуха + 4гр пероксид кальция	13478,0	5628,4	32,2

По результатам исследований установлено сорбционное извлечение солевых компонентов сточных вод на сорбентах агрегированных СаО₂ и отходов сельского хозяйства на уровне 33,2%.

Химический состав отходов сельского хозяйства.С увеличением объема производства отходы рисоводства, а именно рисовая солома и шелуха накапливаются в ангарах сельского хозяйства Кызылординской области. Поэтому, переработка данного вида отходов сельского хозяйства в качестве сорбента преследует цель восстановления и уменьшения экологического воздействия отходов. Разработка новых гидрофобных сорбентов очистки сточных вод с исследованием физико-химических и сорбционных свойств отходов сельского хозяйства являются актуальным и перспективным научным направлением охраны окружающей среды.

Наиболее дефицитным компонентом в отходах сельского хозяйства являются целлюлоза. Сорбционные свойства технической целлюлозы достаточно широко изучены. При получении производных целлюлозы (продуктов ее переработки) механическим, химическим и физико-химическим способами структура полимера меняется, что отражается на его свойствах. Представляет интерес изучение сорбционных свойств наноцеллюлозы, которая в последние годы находит широкое практическое применение. Химический состав отходов сельского хозяйства представлены в таблицах 5-7.

Таблица 5 – Химический состав отходов сельского хозяйства

Компоненты	Целлюлоза	Пентоза	Лигнин	Минеральные вещества
Рисовая шелуха, %	47,0	24,0	31,3	16,9
Хлопковое семя, %	38,6	-	18,0	3,0

Таблица 6 – Состав рисовая шелуха

Наименования компонентов	Вода	Зольность	Пентозан	Целлюлоза	Лигнин	Протеин
Содержание, %	3,75 – 24,08	11,86 – 31,78	4,52 – 37,02	34,32 – 43,12	19,20 – 46,97	1,21 – 8,75

Таблица 7 – Состав органических соединений рисовой шелухи

Наименования компонентов	Углерод	Водород	Кислород	Азот
Содержание, %	39,82 – 41,13	5,74 – 6,14	0,52 – 0,64	37,43 – 36,62

По минеральному составу рисовая шелуха состоит из 80-95% диоксида кремния. Целлюлоза характеризующая высокими сорбционными свойствами, а также в сравнении с рисовой соломой обладает высокой гигроскопичностью. В связи с мелковолокнистой структуры рисовой шелухы получение твердых сорбентов на их основе проблематичен. Поэтому сорбционные материалы на основе целлюлозы рисовой шелухи и рисовой соломы представляют интерес в дальнейших исследованиях очистки сточных вод сорбентами, полученных из отходов рисоводства.

Код для цитирования: Скопировать