На правах рукописи

Павлов Денис Владимирович

Интенсификация и повышение

эффективности

электрофлотомембранного процесса

очистки сточных вод от ионов тяжелых

металлов

05.17.03 – технология электрохимических процессов

и защита от коррозии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических производств Российского Химико-Технологического Университета им. Д.И. Менделеева.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Колесников Владимир Александрович РХТУ им. Д.И. Менделеева

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Виноградов Сергей Станиславович ОАО «Импульс»

кандидат технических наук Стариков Евгений Николаевич ООО «Гидротех»

Ведущая организация: ФГУП «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша»

Защита состоится 18 июня 2009 г. в _ часов в Конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.204.06 в РХТУ им. Д.И. Менделеева ( Москва, Миусская пл., д. 9).

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-библиотечном центре РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В.Т. Новиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема очистки промышленных сточных вод приобретает важное значение, поскольку большинство очистных сооружений производственных предприятий устарело и не в состоянии обеспечить качественную очистку сточных вод в соответствии с существующими нормативами. В настоящее время мембранные и электрофлотационные технологии получают все более широкое распространение.

Ионы тяжелых металлов (ИТМ) являются основными токсичными компонентами сточных вод гальванической, электронной и других отраслей промышленности. Удаление этих веществ из сточных вод позволит уменьшить нагрузку на окружающую среду и повторно использовать часть воды в основной технологии, обеспечив, таким образом, сокращение водопотребления.

Работа выполнена в рамках программы «Развитие научного потенциала высшей школы 2006-2008 годы» Наименование проекта: Теоретические основы флотомембранного концентрирования и извлечения дисперсных соединений и эмульсий из водных растворов.

Цель работы. Интенсификация и повышение эффективности электрофлотомембранного процесса очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов в установках проточного типа.

Научная новизна. Предложено для интенсификации и повышения эффективности процесса очистки сточных вод от ИТМ в проточном режиме проводить комбинированный процесс электрофлотационной и флотационной очистки с использованием мембранного модуля газонасыщения. Установлено влияние различных факторов: объемной плотности тока, газонасыщения, присутствия флокулянтов и поверхностно-активных веществ на степень извлечения и кинетику процесса в проточном режиме.

Установлены новые закономерности процесса очистки сточных вод от гидроксидов металлов в комбинированном электрофлотомембранном модуле проточного типа.

Практическая значимость работы. Продемонстрировано высокое качество очистки сточных вод от ИТМ комбинированным методом флотации с диспергированием воздуха через пористые материалы, электрофлотации и микрофильтрации.

Разработан и изготовлен опытный образец установки, сочетающей процессы флотации и электрофлотации. Данная установка помимо исследовательских целей используется и в учебном процессе на кафедре мембранной технологии.

Разработана и внедрена комбинированная технология электрофлотационной и микрофильтрационной очистки сточных вод гальванического производства от ИТМ, ПАВ, взвешенных веществ и нефтепродуктов до норм ПДК г. Тулы.

На защиту выносятся:

основные направления интенсификации и повышения эффективности электрофлотомембранного процесса очистки сточных вод от ИТМ;

технологические приемы, позволяющие снизить концентрацию ионов Cu2+, Ni2+, Zn2+ в сточных водах до норм ПДК (0,05-0,01 мг/л);

технология комбинированной, электрофлотационной и фильтрационной, очистки сточных вод металлообрабатывающих предприятий от ИТМ до норм ПДК.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы изложены в докладах и выступлениях на семинарах и конференциях: III-м международном конгрессе «МКХТ-2007», 2007 (Москва, Россия); V Всероссийской научнопрактической конференции ВК-44-7, 2007, (Пенза, Россия); I Окружной выставке «Инновационный бизнес центрального округа» (Москва, Россия).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей в журналах «Химическая промышленность сегодня» №11/2007 г; «Оборонный Комплекс – научно-техническому прогрессу России» №1/2008 г.; Ежеквартальном специализированном информационном бюллетене «Экология производства:

«Металлургия и Машиностроение» № 3(12)/2008 г, 3 тезиса докладов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 41 таблицу и состоит из введения, литературного обзора, методики эксперимента, раздела экспериментальных результатов и их обсуждения, раздела разработки технологии и оборудования, выводов и списка литературы из 106 библиографических наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ.

Кратко рассмотрена актуальность проблемы, определены основные цели и задачи работы, обозначены перспективные пути их решения.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Проведен литературный обзор современных материалов по теме работы.

Рассмотрены основные методы очистки сточных вод от тяжелых металлов, в том числе мембранные и флотационные. Показаны достоинства и недостатки существующих технологий. Обоснована возможность применения мембран для диспергирования воздуха и использования образовавшихся пузырьков для флотационной очистки.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Создано несколько экспериментальных стендов на базе лабораторного флотационного, электрофлотационного, мембранного оборудования и оборудования для фильтрации.

Для исследования эффективности флотационной очистки в проточном режиме был сконструирован и изготовлен аппарат проточного типа, Рис. 1. Схема комбинированного давлением 0,5-1,5 бар. Пузырьки электрофлотомембранного воздуха отрывались в турбулентный пространстве мембранного элемента. Такая организация барботажного процесса позволяет упростить конструкцию флотатора, использовать стандартные мембранные модули с трубчатыми мембранными элементами, получать пузырьки среднего диаметра (100-500 мкм) и, соответственно, развивать большую межфазную поверхность и увеличивать скорость всплытия.

Исследование влияния основных технологических параметров на процессы фильтрационной доочистки (исходной концентрации ИТМ, pH среды, присутствия флокулянта) проводилось на установке, состоящей из емкости исходной воды, насоса, фильтров различного типа и мембранного модуля с рулонным мембранным элементом. Все эксперименты проводились при постоянном расходе исходной воды 5,5 л/мин и рабочем давлении 1,5-4,5 бар. Использовались:

фильтровальная ткань «Искра-2», металлическая сетка (5 мкм), керамический мембранный фильтр (0,07-0,2 мкм) и нанофильтрационный рулонный мембранный модуль Filmtec NF-270.

Анализ содержания тяжелых металлов в отобранных пробах проводился на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант – АФА».

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Интенсификация и повышение эффективности электрофлотационного процесса извлечения дисперсной фазы на основе Ni2+, Fe3+, Ca2+, Zn2+, Cu2+ Проведена серия экспериментов для определения взаимного влияния таких факторов, как концентрация загрязняющих веществ, ионный состав раствора, присутствие флокулянтов и коагулянтов, объемная плотность тока, скорость расхода обрабатываемой жидкости (кратность обмена раствора в аппарате), на процесс электрофлотационного извлечения ионов Ni2+, Fe3+, Ca2+, Zn2+, Cu2+.

Установлено, что при увеличении скорости протока жидкости с 5 до 15 л/час происходит снижение степени извлечения Ni(OH)2 до 80%. Это связано с изменением гидродинамических условий, реализуемых в электрофлотаторе: за счет более быстрого движения жидкости флотокомплексы не успевают полностью всплыть на поверхность раствора; за счет более сильной турбулизации потока часть перешедших в пенный слой флотокомплексов разрушается. Проведенные исследования показали, что добавление флокулянта и подбор оптимальных плотностей тока в 1-ой и 2-ой камерах увеличивают степень извлечения до 90-95% в проточном режиме, при скоростях подачи жидкости 10-15 л/час.

Одной из важных характеристик процесса электрофлотации установленной в ходе исследования является влияние вклада каждой их камер двухкамерного электрофлотатора Рис. 2. Если использовать процесс газонасыщения только 1-ой камеры, достигается эффективность 85-90%. При использовании только 2-ой – эффективность 65-70%. Наилучшие результаты получены при использовании двух камер электрофлотатора. В первой камере происходит формирование флотокомплексов в условиях турбулентного режима. Во второй камере образуется «фильтр» из пузырьков H2 (противоток жидкости и газа) в ламинарном режиме, и происходит дополнительное извлечение 10-15% дисперсной фазы.

Подтверждено эффективное электрофлотационное извлечение ионов Ni2+ и Fe3+ с исходной концентрацией 50-100 мг/л до остаточных концентраций 1-3 мг/л.

Установлено, что применение анионных флокулянтов, например Суперфлок А-100, сохраняет высокую степень извлечения исследованных ионов в проточном режиме, при повышенных скоростях протока жидкости 15-20 л/час.

лимитируется малой скоростью всплытия микропузырьков электролитических газов (H2 и O2) вследствие их малого размера (10-50 мкм).

Степень извлечения, % Рис. 2. Вклад каждой из камер электрофлотатора в суммарный процесс извлечения ионов Fe3+. Cисх = 100мг/л; рН = 6,5; Суперфлок А-100 = 5мг/л; W = 20 л/час; iV1 = 0,3 А/л; iV2 = 0,1 А/л; Кобм = 5,0; (Э1 - электрофлотация в 1-ой камере; Э2 - электрофлотация во 2-ой камере).

Для повышения производительности установки было предложено дополнить схему мембранным модулем газонасыщения, расположив его перед 1-ой камерой флотационной очистки. Предполагалось, что подобная схема могла бы позволить интенсифицировать процесс извлечения дисперсной фазы за счет значительно большего газонасыщения раствора и более быстрого всплытия крупных пузырьков воздуха при флотации с диспергированием воздуха через пористые материалы по сравнению с электрофлотацией.

Метод диспергирования воздуха через керамическую мембрану, за счет большого газонасыщения жидкости, не позволяет без присутствия в растворе 5- мг/л ПАВ достигнуть высокой степени извлечения ионов Ni2+. Для получения пузырьков воздуха малого диаметра необходимо наличие ПАВ и флокулянта для укрупнения частиц. Таким образом, эффект газонасыщения через керамическую мембрану и его применение во флотационной технологии возможен при увеличении размера дисперсной фазы за счет введения флокулянта (от 10-20 мкм до 100-150 мкм) и уменьшения размера пузырька газа с 500-300 мкм до 100 мкм за счет присутствия ПАВ.

Исследовано влияние физико-химических параметров, флокулянтов и присутствие гидроксида железа на эффективность электрофлотационного извлечения ионов Са2+ в проточном режиме.

Установлено, что без добавления флокулянта дисперсная фаза не извлекается.

Из исследованных флокулянтов наиболее эффективными оказались анионные Ferrocryl 8723 и Суперфлок А-100, при использовании которых достигалась степень извлечения кальция Са=6070%. Добавление к кальцийсодержащему раствору 5 мг/л Fe3+ уже позволяет извлечь некоторое количество дисперсной фазы, а в сочетании с анионными флокулянтами Ferrocryl 8723 и Суперфлок А- степень извлечения ионов Са2+ достигает более 90%, причем для интенсификации процесса образования флокул необходимо дозированное введение флокулянта непосредственно перед поступлением раствора в камеру флотационной очистки.

Исследован процесс совместного извлечения ионов Cu2+, Ni2+, Zn2+ и Fe3+.

Изучено влияние различных флокулянтов и исходной концентрации ИТМ на эффективность электрофлотационного извлечения. Результаты экспериментов в проточном режиме представлены в сводной Таблице 1.

Таблица 1. Данные об остаточной концентрации и степени извлечения ионов Zn2+, Ni2+, Cu2+ в процессе электрофлотации. Флокулянт Суперфлок А-100 = мг/л; iV1 = 0,3 А/л; iV2 = 0,1 А/л; pH = 10; W = 20 л/час; Кобм = 5,0:

Установлено, что в присутствии флокулянта Феррокрил 8723 либо Суперфлок А-100 степень извлечения достигает 94-99% в зависимости от природы извлекаемого иона. При высокой исходной концентрации ИТМ, остаточная концентрация составляет 1-3 мг/л.

3.2. Интенсификация и повышение эффективности электрофлотомембранного процесса извлечения дисперсной фазы на основе Fe3+, Cu2+, Ni2+ Проведено исследование влияния ряда факторов, таких как расход раствора, производилось газонасыщение раствора воздухом через мембранный модуль, во 2ой электролитическое газовыделение (H2 и O2).

Степень извлечения, % Рис 3. Зависимость степени извлечения ионов Fe 3+, Cu 2+, Ni 2+ от их исходной концентрации в процессе флотомембранного извлечения смеси гидроксидов Fe(OH)3, Cu(OH)2, Ni(OH)2. Флокулянт ПАА – 2 мг/л; ПАВ NaDDS – 5 мг/л; W = 60 л/час; Q = 20%; P = 0,6 ат.

Установлено, что метод комбинированной флотации позволяет увеличить производительность установки в 2-3 раза и очищать воду в проточном режиме от ионов Fe3+ с исходной концентрацией 100 мг/л до остаточных концентраций мг/л. Определены оптимальные условия достижения максимальной степени извлечения при проведении процесса комбинированной флотации: W = 60 л/ч iv = 0,125 А/л и pH = 6.

Установлено, что при повышении концентрации ПАВ (NaDDS) от 2 до мг/л происходит резкое возрастание степени очистки (до 95%), а дальнейшее увеличение концентрации ПАВ не дает видимых изменений. Применительно к флокулянту (ПАА) наблюдалась точно такая же картина, оптимальная концентрации данного реагента составляла 2 мг/л.

Установлено, что для достижения степени извлечения на уровне 95% и выше время флотации должно быть не менее 10 минут. При более высокой концентрации ионов тяжелых металлов это время может быть сокращено до минут.

Проведенные исследования флотомембранной очистки показали высокую эффективность данного метода при очистке сточных вод от ИТМ при их исходной концентрации выше 50 мг/л Рис.3., в присутствии ПАВ и флокулянта. При использовании комбинированного флотатора, сочетающего мембранную флотацию в 1-ой камере и электрофлотацию во 2-ой камере достаточно времени флотации не более 10-15 мин.

Метод мембранной флотации позволяет достичь степени извлечения смеси ионов Fe 3+, Cu 2+, Ni2+ = 98% при более высокой производительности W = л/ч, по сравнению с процессом электрофлотации (W = 20 л/ч).

Исследована эффективность электрофлотомембранного процесса извлечения ионов Fe3+, Ni2+, Cu2+ с исходной суммарной концентрацией ИТМ 50 мг/л.

Проведено сравнение флотационных методов очистки сточных вод от ИТМ.

Результаты экспериментов представлены в сводной Таблице 2.

Таблица 2. Сравнение эффективности вариантов флотационного извлечения ионов Fe3+, Ni2+, Cu2+. С = 50 мг/л (1:1:1); флокулянт Суперфлок А-100 = 2 мг/л;

рН = 10; W = 60 л/ч; Q = 20%; iv = 0,15 А/л:

Система Fe3+ + Cu2+ +Ni2+ Ni Примечание: числитель - остаточная концентрация мг/л;

* Только при наличии ПАВ (5 мг/л) Установлено, что комбинирование методов мембранной флотации и электрофлотационной доочистки в одном аппарате позволяет снизить остаточную концентрацию ионов Fe3+, Ni2+, Cu2+ по сравнению с индивидуальными процессами в 1,2-2 раза.

Сочетание методов флотации в одном аппарате позволяет достичь степени извлечения = 98% и выше при более высокой производительности W = 60 л/ч, по сравнению с процессом электрофлотации. При этом общие энергозатраты составляют 0,3-0,5 кВтчас/м3.

3.3. Доизвлечение ИТМ методами микро и нанофильтрации Как показали проведенные исследования, перспективным технологическим приемом является процесс очистки сточных вод от дисперсных загрязнений по технологии, представленной на схеме Рис.4.

Рис. 4. Схема комбинированной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов: 1 – накопительная емкость; 2 – электрофлотатор; 3 – мембранный фильтр; 4 – промежуточная емкость, 5, 6, 7 – насос; 8 – сборник флотошлама (дисперсной фазы).

С целью снижения остаточной концентрации и достижения ПДК исследованы процессы фильтрационной доочистки на фильтрах различного типа: керамическом мембранном фильтре, металлической сетке и фильтровальной ткани «Искра-2».

Результаты экспериментов приведены в сводной Таблице 3.

Таблица 3. Данные об остаточной концентрации ионов Zn2+, Ni2+ и Cu2+ в процессе фильтрации; С = 10 мг/л (1:1:1); рН = 10; W = 20 л/ч:

Установлено, что максимальная степень очистки достигается при использовании керамического мембранного фильтра, остаточная концентрация при этом составляет от 0,1 для Cu2+ до 0,04 мг/л для Ni2+ и Zn2+. Предварительное укрупнение дисперсной фазы с флокулянтом Суперфлок А-100 дает эффект на фильтры с крупным размером пор (фильтровальная ткань, металлическая сетка).

Исследовано влияние pH и исходной концентрации ИТМ в сточных водах на удельную производительность (G, л/(м2ч)) и селективность (R, %) НФ и ОО мембран.

График зависимости удельной производительности НФ мембран от pH представлен на Рис. 5. При 3 < pH < 8 для процессов НФ и ОО характерно небольшое снижение производительности с ростом pH, что объясняется уменьшением заряда мембран за счет депротонирования функциональных групп полимера.

Влияние pH на селективность в целом аналогично таковому для удельной производительности. В области 3 < pH < 8 отмечается снижение селективности с ростом pH, причем графики зависимости селективности от pH проходят через минимум, который отмечается при pH = 5 6. Наличие данного локального изоэлектрических точек пор мембран.

Рис. 5. Зависимость G для НФ от pH воды. t=13,5С. CИТМ=15 мг/л.

Для зависимости удельной производительности от исходной концентрации ИТМ характерно небольшое снижение производительности (37%) при росте концентрации с 5 до 50 мг/л, что объясняется уменьшением движущей силы процесса.

Рис. 6. Зависимость R для НФ от CИТМ. t=13,5С, pH = 7.

При росте концентрации ИТМ в исходной воде селективность НФ мембран растет с ростом исходной концентрации Рис. 6., этот факт показывает решающий вклад электростатических явлений в механизм разделения при нанофильтрации.

Селективность ОО мембран, напротив, слабо падает, что, очевидно, связано с увеличением осмотического давления и снижением движущей силы процесса.

Таким образом, совмещение процесса электрофлотомембранного извлечения дисперсной фазы на 90-95% при повышенных скоростях протока и микро-, нанофильтрации на финишной стадии обеспечивает высокую эффективность процесса очистки сточных вод до нормативных показателей.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДО НОРМ ПДК

Основой для разработки технологии послужили установленные закономерности извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод, полученные на лабораторных установках проточного типа.

Разработанная технология включает обработку стока флокулянтом, электрофлотационное извлечение образовавшейся дисперсной фазы и доочистку методом микрофильтрации на керамическом мембранном фильтре.

Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод представлена на Рис. 7.

Рис.7. Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод В соответствии с технологической схемой, кислотно-щелочные промывные воды самотеком поступают в накопительную емкость Е1, где производится их количественное усреднение и гомогенизация состава. Из емкости Е1 сточные воды подаются насосом Н1 в реактор Р1. Сюда же дозируется насосом-дозатором НД рабочий раствор гидроксида натрия из дозатора Д1. В реакторе поддерживается рН среды 9-10. Для контроля величины рН реактор Р1 оборудуется датчиком контроля рН. Перемешивание среды в реакторе Р1 осуществляется с помощью насоса Н4.

Отработанные растворы (нанесения покрытий, обезжиривания, травления) самотеком поступают в накопительную емкость Е2. Из емкости Е2 отработанные растворы дозируется накопительную емкость Е1 насосом-дозатором НД1.

Хромсодержащие промывные воды самотеком поступают в накопительную емкость Е3, где производится их количественное усреднение и гомогенизация состава. Из емкости Е3 хромсодержащие промывные воды подаются насосом Н2 в реактор Р2.

Хромсодержащие отработанные растворы самотеком поступают в накопительную емкость Е4, откуда насосом-дозатором НД2 дозируется в реактор Р2. Сюда же дозируются насосом-дозатором НД5 рабочий раствор тиосульфата натрия для восстановления шестивалентного хрома из дозатора Д4 и насосомдозатором НД4 рабочий раствор серной кислоты из дозатора Д3. В реакторе поддерживается рН среды 2,5-3. Перемешивание среды в реакторе Р осуществляется с помощью насоса Н3. Затем сточные воды подаются в реактор Р1.

После нейтрализации стоки насосом Н4 подаются на электрофлотатор ЭФ, где происходит извлечение тяжелых металлов в виде их труднорастворимых гидроксидов. С целью интенсификации процесса электрофлотации непосредственно в питательный трубопровод электрофлотатора насосомдозатором НД6 дозируется рабочий раствор флокулянта из дозатора Д2.

В электрофлотаторе происходит флотация взвеси гидроксидов тяжелых металлов и дисперсных частиц органических примесей. Образующиеся агрегаты, транспортируются выделяющимися на электродах газовыми пузырьками водорода и кислорода на поверхность воды, где накапливаются в слое осадка, который периодически удаляется в сборник шлама Е5.

Очищенная вода из электрофлотатора самотеком поступает в накопительную емкость Е6, откуда насосом Н5 подается на фильтр Ф1, в котором происходит удаление остаточных взвешенных веществ и мутности, также фильтр предохраняет мембранный фильтр глубокой очистки Ф2 от возможного попадания механических частиц. Для промывки фильтра Ф1 от накопившихся примесей, предусмотрена обратная промывка водопроводной водой, со сбросом загрязнений в накопительную емкость Е1.

После фильтра Ф1 вода поступает в накопительную емкость Е7, откуда насосом Н6 подается на мембранный фильтр глубокой очистки Ф2. В мембранном фильтре происходит разделение воды на два потока: концентрат, который циркулирует через накопительную емкость E7, и фильтрат, соответствующий нормам ПДК по тяжелым металлам, взвешенным веществам, ПАВ и нефтепродуктам. Для очистки мембранного фильтра Ф2 предусмотрена периодическая обратная промывка водопроводной водой и продувка сжатым воздухом, со сбросом загрязнений в накопительную емкость Е1.

После мембранного фильтра Ф2 очищенная вода поступает в накопительную емкость Е8, сюда же дозируется рабочий раствор серной кислоты из дозатора Д для снижения рН до 6,5-8,5. Далее очищенная вода сбрасывается в горканализацию, либо, после обессоливания на установке гиперфильтрации может быть возвращена в технологический цикл на повторное использование.

Флотошлам поступает в приемник шлама Е5. Далее шлам подается на фильтр-пресс для обезвоживания и последующей утилизации.

Процесс очистки автоматизирован.

Технология опробована на очистке сточных вод участка нанесения металлопокрытий ОАО «Октава» г. Тула. Установлено, что электрофлотационный модуль позволяет очистить сточную воду с исходной концентрацией ИТМ 40 мг/л, до остаточной концентрации ИТМ 0,20,5 мг/л. Установка микрофильтрации позволяет доочистить сточную воду, прошедшую процесс электрофлотации, до остаточной концентрации ИТМ 0,010,08 мг/л.

Электрофлотационный модуль и мембранная установка микрофильтрации производительностью до 5 м3/час прошли промышленные испытания на очистных сооружениях данного предприятия.

5. ВЫВОДЫ 1. Установлены новые закономерности электрофлотационного извлечения в проточном режиме дисперсной фазы на основе Zn2+, Ni2+, Cu2+. Установлено, что величина исходных суммарных концентраций ионов Zn2+, Ni2+, Cu2+ (до 300 мг/л), присутствие флокулянтов (1-5 мг/л) и объемная плотность тока (0,1-0,6 А/л) оказывают существенное влияния на степень извлечения Zn(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2. Наиболее эффективно процесс протекает в присутствии флокулянта Суперфлок А-100. При оптимальных технологических режимах процесса электрофлотации (pH = 9 10, iV1 = 0,3 А/л, iV2 = 0,1 А/л, Сфл = 2 мг/л) степень извлечения в проточном режиме достигает по Cu 99 %, по Ni 99 %, по Zn 99 %.

2. Сконструирован и изготовлен опытный образец комбинированного флотационного аппарата, сочетающего флотацию и электрофлотацию. Получены экспериментальные данные по степени извлечения дисперсной фазы ИТМ ( = 80в зависимости от оптимальных технологических параметров процесса очистки: времени флотации (5-10 мин), концентрации ИТМ (50-200 мг/л), ПАВ (1мг/л) и флокулянта (1-4 мг/л).

3. Установлено, что флотация гидроксидов металлов за счет диспергирования воздуха через пористые материалы (керамические мембраны) протекает только при наличии ПАВ (5-10 мг/л) и предварительном укрупнении дисперсной фазы (в 5- 10 раз). Степень извлечения при оптимальных условиях достигает 85-90%.

4. Разработано техническое решение, позволяющее повысить эффективность процесса очистки сточных вод после электрофлотации с использованием фильтровальных материалов различного типа. Установлено, что максимальная степень очистки достигается при использовании керамического мембранного фильтра, остаточная концентрация по Cu 0,10,11 мг/л, по Ni 0,050,07 мг/л, по Zn 0,0030,01 мг/л.

5. Разработана комбинированная технология электрофлотационной и микрофильтрационной очистки сточных вод гальванического участка ОАО «Октава» г. Тула от ИТМ, ПАВ, взвешенных веществ и нефтепродуктов до региональных норм ПДК. Электрофлотационный модуль и мембранная установка микрофильтрации производительностью до 5 м3/час успешно прошли промышленные испытания на очистных сооружениях данного предприятия.

Технология характеризуется эффективностью извлечения ионов тяжелых металлов - 99,5–99,8%; взвешенных веществ - 99–99,5%; ПАВ и нефтепродуктов - 98–99%, производительностью до 5 м3/час.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Павлов Д.В., Колесников В.А., Ильин В.И. Интенсификация очистки сточных вод мембранной и электрофлотацией // Химическая промышленность сегодня. 2007. №11. С. 40-43.

2. Павлов Д.В., Колесников В.А., Ильин В.И. Интенсификация электрофлотационного процесса извлечения соединений металлов из сточных вод в аппарате проточного типа // Оборонный комплекс научно-техническому прогрессу России. 2008. №1. С. 45-49.

3. Павлов Д.В., Вараксин С.О., Колесников В.А. Очистка сточных вод гальванических производств // Ежеквартальный специализированный информационный бюллетень «Экология производства: «Металлургия и Машиностроение» № 3(12)/2008 г. С. 1-2.

4. Вараксин С.О., Павлов Д.В., Колесников В.А. Очистка сточных вод промышленных предприятий: новые решения // Мир гальваники. № 3(07)/2008 г.

С. 23-25.

5. Павлов Д.В., Вараксин С.О., Колесников В.А. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий: новые решения // Экспозиция №5/М (75) г. С. 22-23.

6. Павлов Д.В., Вараксин С.О., Колесников В.А. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий // «Водоочистка. Водоподготовка.

Водоснабжение» 2008. № 9. С. 32-34.

7. Вараксин С.О., Павлов Д.В., Колесников В.А. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий // «Водоснабжение и Канализация». № 3(07)/2008 г. С. 43-45.

8. Павлов Д.В., Колесников В.А. Применение процессов электрофлотации и флотации для очистки сточных вод // Успехи в химии и химической технологии:

Тез. докл. 3-й Международный Конгресс «МКХТ-2007». Москва, 2007. С. 31-34.

9. Павлов Д.В., Колесников В.А., Вараксин С.О. Интенсификация электрофлотомембранного процесса очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов // Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы: Тез. докл. 5-й Всероссийской научно-практической конференции.

Пенза, 2007. С. 75-78.

10. Колесников В.А., Вараксин С.О., Павлов Д.В., Кисиленко П.Н.

Современные технологии и оборудование для обезвреживания техногенных отходов гальванического производства //: Тез. докл. 6-я Международная научнопрактическая конференция и выставка «Покрытия и обработка поверхности.

Москва, 2009. С. 65-67.