Применение гибридной бароэлектромембранной технологии для получения деионизированной воды в производстве арамидных нитей
Характеристика актуальности проблемы очистки и утилизации промышленных сточных вод. Описание современных требований к рабочим растворам. Изучение особенностей баромембранной технологической схемы очистки сточных вод при производстве арамидных волокон.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.05.2017 |
Размер файла | 88,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПРИМЕНЕНИЕ ГИБРИДНОЙ БАРОЭЛЕКТРОМЕМБРАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕИОНИЗИРОВАННОЙ ВОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ
Е.В. Любегина
Проблема очистки и утилизации промышленных сточных вод имеет принципиальное значение для обеспечения безопасной среды обитания человека. Речь идет не только об улучшении экологической ситуации в целом, но и о возможности извлечения из сточных вод и возврата в производство дорогостоящих растворов.
В ОАО «Каменскволокно» совместно с Кубанским Государственным университетом ведутся научные исследования и разработки промышленных установок, обеспечивающих возврат в производство очищенных сточных вод и технологических растворов.
ОАО «Каменскволокно» является крупнейшим производителем арамидных волокон и нитей в России. Выпускаемые нити обладают уникальными физико-механическими свойствами, благодаря которым используются в сверхпрочных композиционных материалах, при изготовлении средств баллистической защиты, специальной защитной одежды, в кабельной промышленности и других отраслях промышленности.
Технология получения арамидных нитей требует огромных затрат обессоленной воды для промывки нити от органических примесей.
В ОАО «Каменскволокно» получение обессоленной воды осуществляется по классической ионообменной технологии, недостатки которой связаны с большим потреблением кислот, щелочей и хлорида натрия и вторичным загрязнением окружающей среды. Из-за имеющейся тенденции к увеличению солесодержания воды традиционных водоисточников ионообменная технология становится все менее экономически оправданной и не позволяет обеспечить предприятие обессоленной водой при выполнении существующих требований к охране окружающей среды. После промывки арамидных волокон в деионизованную воду поступает большое количество диметилацетамида (ДМАА) и изобутилового спирта (ИБС), что требует дополнительных затрат на реагентную и биологическую очистку. Кроме того, со сточными водами теряется большое количество дорогостоящих растворителей ДМАА и ИБС.
В настоящее время на предприятии была создана и эксплуатируется опытно-промышленная гибридная бароэлектромембранная установка производительностью 5 м3/ч (ГБМУ-5). Установка предназначена для глубокой очистки сточных вод II промывки нити. К каждому из полученных растворов предъявлены определённые требования к качественному и количественному составу.
Таблица №1- Требования к рабочим растворам
Наименование |
Отработанная II промывка |
Обессоленная вода |
Регенерированные растворители (коцентрат) |
|
рН |
4,5-5,1 |
4,0-7,0 |
4,0-7,0 |
|
Суммарное содержание органических веществ (ДМАА, ИБС), мг/дм3 |
400-700 |
не более 5,0 |
не менее 25000 |
|
Удельная электропроводность, мкСм/см |
- |
не более 10 |
- |
|
Общая жесткость воды, мг-экв./дм3 |
- |
не более 0,02 |
- |
|
Окисляемость, мг О2/дм3 |
- |
не более 1,0 |
- |
|
Щелочность, мг-экв./дм3 |
- |
не более 0,1 |
- |
Примечание: обессоленная вода и регенерированные растворители - это растворы, полученные на ГБМУ.
На рисунке 1 представлена принципиальная баромембранная схема очистки сточных вод. Отработанная II помывка проходит 3 ступени обратного осмоса и одну ступень коцентрирования. Очищенная обессоленная вода возвращается в технологическую цепочку, а концентрат поступает в цех регенерации для дальнейшей переработки.
Рис 1.Баромембранная технологическая схема очистки сточных вод при производстве арамидных волокон.
вода сточный очистка утилизация
Во время эксперимента вода и полученная нить подвергались контролю. Два раза в сутки очищенная обессоленная вода отбиралась на общий анализ. Усредненные результаты представлены в таблице №2.
Таблица №2 - Усредненные фактические показатели очищенной обессоленной воды
Наименование |
Обессоленная вода (требования) |
Обессоленная вода (цех ВиК) |
Очищенная обессоленная вода (ГБМУ-5) |
|
рН |
4,0-7,0 |
6,4 |
5,4 |
|
Суммарное содержание органических веществ (ДМАА, ИБС), мг/дм3 |
не более 5,0 |
- |
не обнаружено |
|
Удельная электропроводность, мкСм/см |
не более 10 |
7,0 |
2,0 |
|
Общая жесткость воды, мг-экв./дм3 |
не более 0,02 |
следы |
следы |
|
Окисляемость, мг О2/дм3 |
не более 1,0 |
0,4 |
0,2 |
|
Щелочность, мг-экв./дм3 |
не более 0,1 |
0,05 |
следы |
Из таблицы №2 видно, что вода, очищенная на ГБМУ-5 соответствует предъявленным требованиям и имеет лучшие показатели, чем вода поступающая с участка ВиК.
Отбор проб воды для определения содержания органических веществ осуществлялся один раз в сутки на входах и выходах трактов ретентата и пермеата каждого из модулей. Определение осуществлялось методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Цвет-550». Измерения проводились после достижения стационарного состояния. По полученным данным концентраций примесей производился расчет селективности каждого из потоков.
Для разбавленных водных смесей, состоящих из растворителя (воды) и растворенного вещества, выражается селективность по отношению к растворенному веществу. Растворенное вещество частично или полностью задерживается, в то время как молекулы растворителя (воды) свободно проходят через мембрану. Величина R определяется соотношением:
R=1-,
где Ср-концентрация растворенного вещества в пермеате;
Сf- концентрация растворенного вещества в сырье.
Результаты исследования селективности модулей в водных растворах ДМАА и ИБС представлены на рисунках 2-3.
Рис.2- Селективность ступеней по ДМАА
Рис.3- Селективность ступеней по ИБС
Особенностью изученной системы является очень слабая зависимость селективности от концентрации органических веществ в ретентате, но наблюдается обратная зависимость селективности обратноосмотического модуля от температуры водного раствора (чем больше температура раствора, тем ниже селективность). Это позволяет при моделировании и оптимизации процесса пренебречь концентрационной поляризацией и считать, что селективность мембраны во всем диапазоне концентрации остается постоянной при условии поддержания температуры раствора 20±20С. Ранее, на модельной установке были проведены исследования селективности первого и второго обратноосмотических модулей в водных растворах ДМАА при 200 С и 320 С.
Рис. 4 Зависимость селективности I и II обратноосмотических модулей от концентрации ретентата, (прямая 1 получена при 20 С, прямая 2 - при 32 С) .
Из рисунка 4 видно, что при одновременном присутствии растворителей наблюдается синергетический эффект: селективность мембран при одновременном присутствии ДМАА и ИБС возрастает и достигает значения 96 % при температуре 20 С.
Таблица №5- средние значения физико-механических показателей термообработанной нити
Наименование |
Т, текс |
ДТ, % |
Ротн, сН/текс |
Cp, % |
|
СТП ЖЦ 10/04-51605609-2009 |
56,4-59,1 |
- |
не менее 255 |
не более 9 |
|
ГБМУ-5 |
58,1 |
-1,2 |
267,9 |
3,1 |
|
Прядильный цех |
58,2 |
-1,1 |
265,6 |
4,2 |
Где Т, текс - линейная плотность нити;
ДТ, % - отклонение фактической линейной плотности от номинальной;
Ротн, сН/текс - относительная разрывная нагрузка нити;
Cp, % - коэффициент вариации по разрывной нагрузке.
Из представленной таблицы видно, что опытная нить, прошедшая стадию промывки деионизованной водой, по физико-механическим показателям соответствует СТП ЖЦ 10/04-51605609-2009.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные опытно-промышленные испытания гибридной бароэлектромембранной установки показали, что она обеспечивает очистку отработанной обессоленной воды производства арамидных волокон до уровня деионизованной воды.
Физико-механические показатели арамидных нитей при их промывке повторно использованной водой не ухудшаются, а наоборот, заметна стабильность результатов по длине нити.
Также с введением в эксплуатацию опытно-промышленной установки ежечасно экономится около 5 м3 обессоленной воды (постоянная подпитка установки составляет 50 дм3/ч, т. к. ежечасно образуется 50 дм3 концентрата, который направляется в цех регенерации).
ЛИТЕРАТУРА
1. М. Мулдер Введение в мембранную технологию. Москва «Мир», 1999, 495 с.
2. Стандарт предприятия ОАО «Каменскволокно» «Порядок предъявления продукции ПВВ отделу технического контроля» СТП 9-2006.
3. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 2-е. В 2-х кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 1995.-368с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов. Состав сточных вод предприятия. Локальная очистка и нейтрализация сточных вод. Механические, физико-химические и химические методы очистки.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2009Характеристика сточной воды предприятия и условия сброса очищенной воды. Предельно допустимые концентрации веществ, входящих в состав сточных вод. Выбор технологической схемы очистки. Анализ эффективности очистки сточных вод по технологической схеме.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.11.2011Источники загрязнения внутренних водоемов. Методы очистки сточных вод. Выбор технологической схемы очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Отделение взвешенных частиц от воды.
реферат [29,9 K], добавлен 05.12.2003Анализ методов очистки сточных вод при производстве сплавов. Оценка перспективных электрохимических методов очистки. Результаты исследований электрокоагуляторов по обезвреживанию шестивалентного хрома в сточных водах, содержащих другие тяжелые металлы.
реферат [11,8 K], добавлен 11.03.2012Природоохранные мероприятия по защите гидросферы от сбросов сточных вод предприятия ОАО "РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод". Характеристика отходов всех видов. Инженерная защита гидросферы. Выбор и обоснование технологической схемы очистки сточных вод.
курсовая работа [814,4 K], добавлен 06.09.2015Определение концентрации загрязнений сточных вод. Оценка степени загрязнения сточных вод, поступающих от населенного пункта. Разработка схемы очистки сточных вод с последующим их сбросом в водоем. Расчет необходимых сооружений для очистки сточных вод.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.01.2012Теоретические основы и методы очистки сточных вод. Виды и устройство отстойников. Описание технологической схемы узла механической очистки сточных вод. Материальный баланс, оценка эффективности и контроль решетки, песколовки, отстойника и осветлителя.
курсовая работа [409,0 K], добавлен 29.06.2010Общая характеристика проблем защиты окружающей среды. Знакомство с этапами разработки технологической схемы очистки и деминерализации сточных пластовых вод на месторождении "Дыш". Рассмотрение методов очистки сточных вод нефтедобывающих предприятий.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 21.04.2016Анализ полной биологической очистки хозяйственно–бытовых сточных вод поселка городского типа. Технологическая схема биологической очистки стоков и ее описание. Расчет аэротенка-вытеснителя с регенератором, технологической схемы очистки сточных вод.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 19.12.2010Физико-химическая характеристика сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод. Сущность биохимической очистки сточных вод коксохимических производств. Обзор технологических схем биохимических установок для очистки сточных вод.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.05.2014Санитарно-гигиеническое значение воды. Характеристика технологических процессов очистки сточных вод. Загрязнение поверхностных вод. Сточные воды и санитарные условия их спуска. Виды их очистки. Органолептические и гидрохимические показатели речной воды.
дипломная работа [88,8 K], добавлен 10.06.2010- Современные технологии очистки сточных вод на примере сорбционных материалов из отходов производства
Состояние сточных вод Байкальского региона. Влияние тяжелых металлов на окружающую среду и человека. Специфика очистки сточных вод на основе отходов. Глобальная проблема утилизации многотонажных хлорорганических и золошлаковых отходов, способы ее решения.
реферат [437,5 K], добавлен 20.03.2014 Ценность пресной воды как природного ресурса, роль сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание воды в системе водоснабжения городов и промышленных предприятий. Применяемые методы физико-химической и биологической очистки сточных вод.
реферат [38,3 K], добавлен 10.06.2015Экологические проблемы Балтийского моря. Общая характеристика предприятия, социально-экологических аспектов функционирования. Деятельность терминала. Природоохранные технологии. Проблемы очистки сточных вод от соединений марганца и железа, пути решения.
дипломная работа [429,9 K], добавлен 02.05.2016Определение расходов сточных вод от жилой застройки. Характеристика загрязнений производственных сточных вод и места их сброса. Выбор технологической схемы очистки и обработки осадка. Расчет сооружений механической очистки. Аэрируемая песколовка.
курсовая работа [236,6 K], добавлен 24.02.2014Очистка промышленных сточных вод с использованием электрохимических процессов и мембранных методов (ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос). Новые изобретения для очистки и обеззараживания коммунально-бытовых и сельскохозяйственных сточных вод.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.12.2013Особенности забора воды и выбор технологической схемы водозаборных сооружений г. Мирного. Анализ совместной работы насосов и трубопроводов насосной станции первого подъёма. Анализ и оценка затрат на внедрение проекта биологической очистки сточных вод.
дипломная работа [286,0 K], добавлен 01.09.2010Применение физико-химического и механического метода для очистки промышленных сточных вод, подготовки нерастворенных минеральных и органических примесей. Удаление тонкодисперсных неорганических примесей методом коагуляции, окисления, сорбции и экстракции.
курсовая работа [88,3 K], добавлен 03.10.2011Основные потребители воды в горном деле. Структура промышленных сточных вод и регулирование водного потока. Условия образования и состав сточных вод горных предприятий. Качество воды, анализ сточных вод, основные способы их очистки и обеззараживания.
реферат [190,3 K], добавлен 08.12.2010Увеличение объёмов бурения и переработки. Основные проблемы бурения. Негативное влияние буровых сточных вод на окружающую среду. Основные технологии очистки сточных вод. Интенсивность и кратковременность формирования значительных техногенных нагрузок.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.10.2015