Извлечение полезных веществ из сточных вод

     Сточные воды предварительно проходят механическую очистку на барабанной решетке. Уловленный на данной ступени мусор собирается в отдельном контейнере.  Решетка работает автоматически и обеспечивает надежную защиту от засорения насосов, вентилей, арматуры.

     Далее сточные воды поступают в смеситель-усреднитель. В нем происходит качественное усреднение сточной воды: естественным образом сглаживаются резкие колебания рН при минимальном добавлении реагентов.

После усреднения сточные воды непрерывно подаются на флотационную установку Flomar или Lugan, где из воды удаляются жиры. Степень удаления жиров более 95%.

     Прежде  чем сточная вода попадет в  анаэробный реактор BIOMAR AFB, автоматически в ней устанавливается нейтральное значение pH и температура.

     В метанреакторе BIOMAR AFB протекают анаэробные биологические процессы. Ацетогенные бактерии в процессе гидролизации и закисления превращают находящиеся в сточной воде органические соединения (сахара, спирты, молочную кислоту и т.д.) в уксусную кислоту. На метаногенной фазе уксусная кислота превращается в энергетически ценный биогаз – смесь метана и оксида углерода. В данном реакторе используется неподвижный слой биомассы, закрепленный на специальном материале. Такое устройство обеспечивает увеличение площади поверхности и максимально высокую эффективность работы биоценоза, а также предотвращает вынос ила из реактора. Биогаз направляется на сжигание и использование, например, в паровом котле. Снижение ХПК сточной воды в анаэробном реакторе составляет более 80%.

     Далее сточная вода для доочистки направляется на аэробную ступень доочистки, где  достигаются необходимые параметры  для сброса в водоем или канализацию.

     В аэробном реакторе осуществляется разложение оставшихся в воде органических загрязнений. На этой стадии происходит доочистка  сточной воды до требуемых параметров от ХПК, БПК, соединений азота и фосфора. Аэрация сточной воды в аэротенке осуществляется непрерывно при применении специальной системы аэрации. Воздух подается воздуходувками, работа которых регулируется автоматически при измерении количества кислорода в сточной воде. Образующийся избыточный активный ил автоматически удаляется и обезвоживается [3]. 

     2.2  Извлечение никеля 

     Коноваловым И.Ю. был предложен способ извлечения никеля из сточных вод. Способ относится к области флотации и может быть использовано для концентрирования и извлечения ценных веществ из жидких и газообразных растворов, включая промышленные технологические растворы и пластовые воды нефтяных и рудных месторождений.

     Целью данного изобретения является повышение степени концентрирования и обеспечение извлечения веществ, находящихся в ионной, коллоидной и молекулярной формах не только из водной фазы, но и газовых растворов.Указанная цель достигается тем, что в качестве флотоагента используют частицы с радиусом (1,0-1,6)х10^-7 см и менее или их вакансии, которые образуются при дискретной траектории полета частиц в растворе.

     Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения и концентрирования редких металлов флотацией из гидроминерального сырья и пластовых вод при подготовке нефти и воды на промыслах. Для осуществления способа извлечения веществ в ионной, коллоидной и молекулярной формах из водной фазы и газовых растворов в качестве флотоагента используют частицы с радиусом 1.0-1.6·10^-7 см. Частицы могут быть заряжены, скорость их введения изменяют электромагнитным полем. Такими частицами являются протоны и гидроксилы, образованные при униполярной обработке воды или электролитически заряженные пузырьки газа. Частицы могут быть закреплены на носителе в виде твердой, жидкой или газообразной поверхности. Носителем могут быть газовые включения или газовый стержень. При использовании газового стержня в обрабатываемый раствор вводят ионогенное поверхностно-активное вещество с противоположным зарядом относительно извлекаемого компонента, причем движение потока газа может быть однонаправленное или противоположное движению потока. Способ обеспечивает 100% -ное извлечение лития лантана, меди, никеля, серебра, золота, бериллия.

     Концентрирование  вещества достигается путем заряда частиц и мощного искривления межфазной поверхности при вводе флотоагента. При вводе заряженных частиц скорость их введения регулируют и изменяют электромагнитным внешним полем, электрическим или магнитным бегущим полем. Частицы могут быть нейтральными, поляризованными и заряженными магнитным или электрическим зарядом и быть самостоятельно движущимися или предварительно закрепляться на носителе в виде твердой, жидкой (жидкокристаллической) или газообразной поверхности [9]. 

      2.3  Извлечение биотоплива

     Уникальный  способ производства биотоплива из ила и канализационных стоков изобрели  ученые из Сибирского Федерального университета и Института биофизики РАН. Полученное ими топливо, получившее название биодизеля, соответствует всем европейским экологическим стандартам.Ученые считают, что донные отложения и богатые бытовыми жирами сточные воды канализации являются ценным сырьем для производства биологической альтернативы дизельному топливу. Получаемое таким образом вещество не токсично и легко разлагается, а поэтому безвредно для окружающейсреды. "В результате исследования ила мы получили достаточно обнадеживающие результаты и выяснили, что, благодаря составу имеющихся в нем жирных кислот, этот биодизель обладает достаточно хорошими свойствами. Состав жиров, из которых он производится, достигает 14,5 процентов. Это достаточно мощный источник. Жиры, которые сбрасываются нами в канализацию, также могут быть переработаны в биодизель, который соответствует экологическому стандарту Евро-4", - рассказал журналистам один из разработчиков уникальной методики Михаил Гладышев, цитирует РИА Новости.Затраты на производство необычного топлива весьма низки. Подсчитано, что 75 процентов стоимости топлива приходятся на сборку сырья, которое, как напоминают ученые, абсолютно бесплатное, и в одном только Красноярске его вполне может хватить для обеспечения бесперебойной работы нескольких заводов.

     Пока  опытный образец биотоплива был получен в лабораторных условиях из донного осадка с красноярского озера Бугач.Впрочем, идея использования канализационных стоков в энергетике не нова и имеет перспективы коммерческого использования. Например, в 2009 году изральиско-американский научный коллектив основал фирму, производящую метановый газ из нечистот.

     Отметим, что доля "зеленой энергетики" в общем объеме производимой в России энергии сегодня составляет менее одного процента. В июне 2011 на заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию о необходимости развивать эту сферу говорил Дмитрий Медведев. "Конечно, у нас существует потенциал традиционных энергетических ресурсов, но мы должны активно двигаться и в направлении использования альтернативной энергетики - и ветровой, и солнечной, и геотермальной", - подчеркнул глава государства, указав на отставание России в области "зеленой энергетики" от стран Евросоюза. Проект сибиряков получил поддержку Программы фундаментальных исследований президиума РАН [6]. 
 
 

     Заключение

     Защита  водных ресурсов от истощения и  загрязнения и их рациональногоиспользования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляютсямероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

     Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов являетсявнедрение  новых технологических процессов  производства, переход на замкнутые(бессточные)  циклы водоснабжения, где очищенные  сточные воды несбрасываются, а многократно  используются в технологических  процессах.

     Замкнутые циклы промышленного водоснабжения  дадут возможность полностьюликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные  водоемы, а свежую водуиспользовать для пополнения безвозвратных потерь.

     В химической промышленности намечено более  широкое внедрение малоотходных ибезотходных технологических процессов, дающих наибольший экологическийэффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очисткипроизводственных сточных вод.Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можнопутем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задачна предприятиях химической промышленности состоит в многообразиитехнологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, чтоосновное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды вразных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными  являютсяразработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальноеколичество воды для охлаждения [7].

     Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод независит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способомбиохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрениеэтого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, можетв определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткойпроизводственных сточных вод.В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод.

     На  реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения иистощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 %национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затратысоставляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производстваразличных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очисткесточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

     Таким образом, охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одноиз звеньев  комплексной мировой проблемы охраны природы [8]. 

     Список литературы 

1 Банников, А. Г. Охрана природы / А.Г. Банников, А.К. Рустамов, А.А Вакулин. – М.: Агропромиздат, 2007

2 Гавич, И.К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / И.К. Гавич. - М.: Агропромиздат, 2005

3 Дуганов, Г.В. Охрана окружающей природной среды / Г.В. Дуганов. -  Киев.: Высшая школа, 2000

4 Евилович, А.З. Утилизация осадков сточных вод / А.З. Евилович М.: Стройиздат, 1999

5 Капинос, П.И. Охрана природы / П.И. Капинос, Н.А. Панесенко. – Киев.: Высшая школа, 2001

6 Пугачев, Е.А. Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов комп. информациионных технологий/ Е.А. Пугачев. – М.: АСВ, 2003

7 Хенце, М. Очистка сточных вод: Биологические и химические процессы    / М. Хенце, Армоэс П., Ля-Кур-Янсей Й. – М.: МИР, 2004

8 Юшманова, О.А. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / О.А. Юшманова. - М.: Агропромиздат, 2002

9 Пат.2408540 Российская Федерация,МПК СО2F1/58./Извлечение никеля В.А.Авроров, А.А.Адельшин (RU). -№2009117173/05; заявл. 05.05.2009; опубл. 20.10.2009. -2с