Система очистки сточных вод с использованием наномодифицированных природных сорбентов

Аннотация

Одной из глобальных проблем современности является защита водных ресурсов от загрязнения. Сточные воды практически всех хозяйствующих субъектов содержат нефтепродукты, соединения тяжелых металлов и другие виды загрязнений. Сегодня существует достаточно много эффективных систем очистки сточных вод с высокой степенью очистки до 99,9%, но эксплуатация таких систем обусловлена значительными затратами, поэтому многие хозяйствующие субъекты пренебрегают экологическими нормами, несмотря на большие штрафные санкции.

Таким образом, создание экономически эффективных систем очистки сточных вод при сохранении высокой степени очистки является одной из самых актуальных проблем современности во всех странах.

Общая постановка проблемы

Построение системы очистки воды на хозяйствующих субъектах решается не всегда одинаково, так как технология очистки воды зависит не только от требований к качеству очищенной воды, но и от технологической и экономической возможности ее проведения.

В очистке сточных вод успешно функционируют такие методы, как очистка воды активным илом, центрифугирование, сорбция, флотация, обработка воды ультрафиолетом или озонирование, микро- и нано-фильтрация. Самые популярные и эффективные из известных методов водоподготовки и очистки сточных вод: физико-химические методы очистки, биологические методы, как аэробные, так и анаэробные методы, очистка сточных вод с использованием мембран, термические методы очистки, очистка сточных вод с использованием озона, абсорбционные методы очистки с использованием активированного угля, ионообмен-ные методы для селективного извлечения загрязняющих веществ. Каждый из перечисленных методов обладает своими достоинствами и недостатками. Выбор того или иного способа зависит от ряда факто-ров, таких как масштаб загрязнения, его специфика и экономическая целесообразность. Существующие экологические нормы требуют от хо-зяйствующих субъектов реализовать новые или же модернизировать имеющиеся очистные сооружения.

Применение наноматериалов, обладающих уникальными физико-химическими и поверхностными свойствами, открывает новые возможности в очистке сточных вод. Реализация нанотехнологий в производстве очистки воды является одним из перспективных направлений улучшения качества очистки. Так, в работе предлагается для очистки сточных вод, содержащих широкий спектр загрязняющих веществ, применять сорбционную очистку с помощью наномодифицированных природных сорбентов – наноактивированного комплекса из цеолита и диатомита. Для природных цеолита и диатомита присущи повышенная ионообменная емкость, способность обмениваться катионами, невысокая цена и распространенность.

Основным компонентом выбранных природных сорбентов является оксид кремния. Его содержание в диатомите доходит до 80%, в цеолите оксида кремния около 70%. В данных минералах содержатся также оксиды алюминия, железа, титана, кальция, магния, натрия, калия, другие оксиды.

В отличие от прямоточной системы водоснабжения, которая обычно применяется при малом водопотреблении и близком расположении источника воды, полная оборотная система водоснабжения предусматривает возврат использованной воды в производственный цикл. Технологии, позволяющие возвращать очищенные сточные воды или ре-генерировать технологические растворы, имеют огромное значение.

Большая часть современных хозяйствующих субъектов является активными потребителями водных ресурсов. Для экономической и экологической целесообразности лучше отдать предпочтение прогрессивному способу оборотного водоснабжения, подразумевающему многократное использование этого ресурса. Повторное использование отработанных сточных вод после их очистки на тех же технологических операциях или для других производственных нужд является одним из эффективных путей уменьшения количества промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы, а также снижения затрат на хозяйствующих субъектах.

Главными преимуществами многоступенчатых систем в замкнутом водооборотном цикле для очистки промышленных стоков с использованием наномодифицированных природных сорбентов являются: возможность одновременного удаления различных соединений тяжелых металлов в одну стадию, соединения тяжелых металлов клатратируются в виде кристаллических невыщелачиваемых продуктов, наряду с растворенными тяжелыми металлами эффективно удаляются диспергированные взвеси и эмульгированные загрязнения, процесс не чувствителен к влиянию других солей, которые могут присутствовать в стоках в больших концентрациях.

Список использованной литературы

1. Javadian H., Ghorbani F., Tayebi H., Asl S.H. Study of the adsorption of Cd (II) from aque-ous solution using zeolite-based geopolymer, synthesized from coal fly ash; kinetic, iso-therm and thermodynamic studies. Arabian Journal of Chemistry. 2015, Vol. 8, Is. 6, P. 837–849.
2. Blanchard G., Maunaye M., Martin G. Removal of Heavy from Waters by Means of Natu-ral Zeolites. Water Research. 1984, Vol. 18, Is. 12, P. 1501–1507.
3. Benkli Y.E., Can M.F., Turan M., Celik M.S. Modification of organo-zeolite surface for the removal of reactive azo dyes in fixed-bed reactors. Water Research. 2005, Vol. 39, Is. 2–3, P. 487–493.
4. Baker H.M., Massadeh A.M., Younes H.A. Natural Jordanian zeolite: Removal of heavy metal ions from water samples using column and batch methods. Environmental Monitor-ing and Assessment. 2009, Vol. 157, Is. 1–4, P. 319–330.
5. Gao Z., Bandosz T., Zhao Z., Han M. Investigation of factors affecting adsorption of transition metals on oxidized carbon nanotubes. Journal of Hazardous Materials. 2009, Vol. 167, Is. 1–3, Р. 357–365.
6. Wan Ngah W.S., Hanafiah M.A. Removal of heavy metal ions from wastewater by chemi-cally modified plant wastes as adsorbents: A Review. Bioresource Technology. 2008, Vol. 99, Is. 10, Р. 3935–3948.
7. Cincotti A., Mameli A., Locci A.M., Orru R., Cao G. Heavy metals uptake by Sardinian natu­ ral zeolites: Experiment and modeling. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2006, Vol. 45, Is. 3, P. 1074–1084.