ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В.Ю. Баклан*, И.П. Колесникова**
*Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова
**Проблемная научно-исследовательская лаборатория
топливных элементов
Одесская область по состоянию экологической обстановки атмосферы, гидросферы и почвы представляет сложную и многофакторную проблему безопасности для здоровья человека и охраны окружающей среды. Длительный период развития области без научно обоснованной производственной ориентации на имеющиеся природные ресурсы и учёта рекреационного потенциала усугубляет в настоящее время создание реальных подходов в решении проблемы экологической безопасности региона.
Вызывает особую озабоченность тот факт, что за период с 1989 г. экологическая обстановка в Одесском регионе не улучшается, хотя и резко сократилось число постоянно работающих предприятий.
Для Одесской области концепция ограничения и ликвидации вредных и экологически опасных производств наиболее актуальна. Строительство нефтяного терминала, хозяйственная ориентация Григорьевского промузла, припортовый аммиачный завод требуют особых подходов к разработке комплексных мероприятий по обеспечению экологической безопасности прибрежного региона Одесской области.
Очистка промышленных сточных вод - один из важнейших элементов охраны окружающей среды. В технологии очистки сточных вод нашел большое применение электрохимический метод с использованием электрокоагулятора. Электрокоагулятор предназначен для электрохимической очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов, фенолов, радиоактивных и поверхностно-активных веществ, тяжелых металлов, легкоокисляющихся органических соединений: солей двухвалентного железа, нитритов, сульфитов, сульфидов. Этот метод можно рекомен-
довать для производственных предприятий, предприятий химической промышленности, судов морского и речного флота (для обработки малых объёмов воды), на пунктах санитарной обработки вагонов железных дорог и танкеров морского флота [1].
Основной элемент электрокоагулятора - набор плоскопараллельных железных пластин (анодов и катодов). В зависимости от объёма очищаемой воды, может быть один или несколько блоков электрокоагуляторов. Удельные затраты электроэнергии могут быть снижены за счёт оптимизации размеров электродов и расстояния между ними, а также плотности тока в зависимости от степени загрязнения раствора.
В основе метода лежит процесс анодного растворения металлов под действием проходящего через жидкость электрического тока. Перешедшие в воду катионы металла (алюминия, железа) гидролизуются с образованием гидроксидов металлов и служат активными коагулянтами для коллоидно-дисперсных примесей. В результате взаимодействия частиц примесей с частицами электрогенерированного коагулянта образуются агрегаты частиц, которые в зависимости от плотности тока выпадают в осадок или всплывают на поверхность жидкости в виде пены.
При электрокоагуляции водных растворов большую роль играет материал анода. Мы разработали и изготовили электрокоагуляторы с железными и алюминиевыми анодами. Эксперименты показали более высокую эффективность железных электродов, что, по нашему мнению, связано с размером коагуляционных частиц. Так, трёхвалентное железо образует частицы размером 10-30 микрон, трёхвалентный алюминий - 0,05-1 микрон. Этот фактор определяет эффективность анода [2].
Целью нашей работы была электрокоагуляционная очистка отходов гальваноцеха Одесского завода фрезерных станков. Электрокоагулятор был изготовлен из стальных плоскопараллельных анодов и катодов, площадью электродов - 0, 5 м2, площадью анодного блока - 7 м2, объемом блока электрокоагулятора - 0,25 м3 и производительностью - 200 м3 сточных вод в сутки. Электролиз проводили при напряжении 3-3,5 В и плотности тока - 120 А/м2. Метод обеспечивает высокую степень очистки, в частности, %:
органические и легкоокисляющиеся
неорганические соединения 60-70
катионы щелочноземельных металлов,
прежде всего кальция и магния 90-99
тяжелые металлы 80-90
фосфаты 97-99
хлориды 20-25
нитраты 50-60
сульфаты 20-50
общий фосфор 98-99
общий азот 50-90
нефтепродукты 96-98
После электрохимической очистки промстоков образуются осадки, состоящие из гидроксидов металлов преимущественно железа, предназначенных для захоронения, так как методы их утилизации не нашли широкого использования.
Образующиеся осадки наряду с захваченными катионами и анионами загрязнений содержат большое количество железа, что, по нашему предположению, создает возможность использования этих осадков в электротехнической промышленности вместо добываемой железной руды. Применив методы подготовки активной массы по используемой в промышленности технологии, мы получили заготовки для формирования железных анодов железо-никелевых аккумуляторов.
Осадок был высушен и термообработан при 800 оС для удаления летучих и органических компонентов, после этого одна часть массы термообработана при 600 оС с добавлением железного порошка, а другая часть при 650 оС с добавлением 3-5% ацетиленовой сажи.
Полученные порошки запрессовывались в ячейку с никелевым электродом. Погружением ячейки в 6 н КОН масса отсекалась от контакта с воздухом. По стандартному окисно-ртутному электроду сравнения измеряли стационарный потенциал, потенциал после заряд-разрядных циклов, его стабильность.
Различные производственные сточные воды при их очистке дают различное содержание железа. После анализов количества железа в активной массе проводили корректировку добавлением железа в форме окислов. В настоящее время проводятся лабораторные исследования по изготовлению электродов для химических источников тока из гальваноосадков, причём электрохимически активных, стабильных, с разрядной емкостью 3-6 мАч/грамм. Перед нами стоит задача разработки технологии формирования анодов для их использования в аккумуляторах и выявления влияния различных примесей, добавок на электрические свойства активной массы.
Таким образом, электрохимическая очистка сточных вод дает возможность не только снизить количество выбросов, но и утилизировать продукты очистки в промышленности. Тем самым достигается экологический и социальный эффект [3, 4].
Литература
1. В. Ю. Баклан. Электрокоагуляционная очистка промывочных вод сложного состава // Химия и технология воды. - 1992. - Т.14, № 4. - С.316-320.
2. Baklan V. Yu., Kolesnikova I. P. Influence of electrode material of the electrocoagulation // J. Aerosol. Sci., Vol. 27, Suppl. 1, pp.S209-S211, 1998.
3. Baklan V., Kolesnikova I. Electrocoagulative clearing of wastewaters in environmental remediation. Abstr. Of 50th Meeting of the Int. Soc. Electrochem., Italy, Pavia, September, (1999). - Abstr.0032-6 on CD-ROM.
4. Журавлев Г. И. Химия и технология ферритов. - Л.: Химия, 1970.- 191с.
Схожие публикации: