Мг/л

200 мг/л

Начальная концентрация Cr 200 мг/л	Степень очистки %
Концентрация после очистки мг/л С=2,55 С=1,675	Ст.оч=99 Ст.оч=99

Таблица 6

Величины степеней очистки на анионите при начальной концентрации СrО^2-₄ 300 мг/л

Начальная концентрация Cr 300 мг/л	Степень очистки %
Концентрация после очистки мг/л С=3,55 С=9,325 С=1,75 С=3,575	Ст.оч=99 Ст.оч=99 Ст.оч=99 Ст.оч=99

Таблица 7 Величины адсорбции хромат - ионов в зависимости от разности концентрации

Концентрация доочистки Сr (VI) моль/л (для 100 мг/л)	Концентрация после очистки СrO2-4 моль/л	Величина адсорбции Сr (VI) ммоль/г
С=1,92*10-3	С=0,016*10-3	а=0,0570
Концентрация доочистки Сr (VI) моль/л (для 200 мг/л)	Концентрация после очистки СrО2-4 моль/л	Величина адсорбции Сr (VI) _оль/г
С=3,85*10-3	С=0,040*10-3	а=0,114
Концентрация доочисткм Сr (VI) моль/л (для 300 мг/л)	Концентрация после очистки СrО2-4 моль/л	Величина адсорбции Сr (VI) ммоль/г
С=5,77*10-3	С=0,348*10-3	а=0,172

Рис. 2 Зависимость величины адсорбции от концентрации СrО^2-₄

 

Рис. 3 Зависимость величины адсорбции от конечной

концентрации СrО^2-₄

 

 

В таблицах 4-6 приведены данные по очистке модельных сточных вод, содержащих хромат - ионы, путем ионообменной сорбции на анионите АВ-17-8. Содержание хрома (VI) после пропускания через анионит при всех изученных начальных концентрациях не превышает ПДК (0,05 мг/л по токсикологическому показателю). Степень очистки во всех случаях составляет 99 %.

 На рис. 2 и 3 представлены зависимости величины адсорбции СrО^2-₄ на анионите от начальной и равновесной (конечной) концентрации, из которых видно, что величина адсорбции увеличивается с увеличением концентрации в изученном интервале практически линейно.

 Проведение, ионного обмена при различных значениях рН (2,7,9) показало независимость степени очистки от кислотности или щелочности среды, хотя не исключено, что в сильно кислой или сильно щелочной среде такое влияние может иметь место.

 Введение ионов хлора также не повлияло на степень очистки по хромат - ионам, что можно объяснить разницей в размерах этих ионов, степенях их гидратации или селективностью ионита по отношению к хромат - ионам. Таким образом хлорид - ионы не мешают удалению хромат - ионов из стоков с помощью анионита.

 Регенерация анионита 5%-ным раствором гидроксида натрия в течение часа и, соответственно, извлечение хромат - ионов не дала положительных результатов. Степень регенерации оказалась недостаточной. По - видимому, необходимо увеличить концентрацию гидроксида натрия или время регенерации.

 Таким образом, можно признать удовлетворительной очистку хром содержащих сточных вод на анионите АВ-17-8, если подобрать подходящие условия регенерации с целью возврата хромат - ионов для повторного использования.

3.2. Очистка сточных вод от цианид - ионов

 

Зависимость концентрации от оптической плотности полученного раствора приведена в табл. 8

 Таблица 8 Зависимость концентрации цианид-ионов от оптической плотности раствора

№	Содерж. Мкг в 5 см3 р-ра	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D ср.
1	0.050	0.015	0.015	0.015	0.015	0.015	0.015	0,015
2	0,075	0,020	0,020	0,020	0,025	0,025	0,025	0,025
3	0,125	0,035	0,035	0,035	0,045	0,045	0,045	0,040
4	0,250	0,075	0,075	0,075	0,075	0,080	0,080	0,075
5	0,500	0,15	0,15	0,15	0,17	0,17	0,17	0,160
6	1,000	0,31	0,31	0,31	0,33	0,33	0,33	0,320
7	1,250	0,39	0,39	0,39	0,41	0,41	0,41	0,400
S=3,25							S D=1,0355

L=,

 где L - определение средней оптической плотности.

 

Рис. 4 Калибровочный график

Зависимость концентрации цианид - ионов от оптической плотности раствора При проведении реагентной очистки содержание цианид - ионов уменьшилось с 8,3 до 0,03 мг/л, что ниже ПДК, степень очистки 99,6 % поэтому возможно использовать реагентную очистку в этом случае.

Глава 4. Экономическая часть

В данной работе проводилась очистка сточной воды машиностроительного предприятия , в процессе которой было использовано оборудование, химическая посуда, химические реактивы. В данной главе просчитаны общие затраты за год на очистку сточных вод адсорбционным методом и реагентным методом.

Материальные затраты

Таблица 9

Название реактива	Ед. Изм.	Цена, руб./ кг, руб./ л	Затраты на хим. показатели
			Кол-во (мл; шт)	Сумма затрат за год
Анионит АВ-17-8	гр	387,4	120	46,44
NaOH	гр	55,76	1200	66,96
NaCI	гр	79,56	1080	85,92
К 2Сr 2О7 (из фиксанала)	шт	128,23	24	3077,52
Н2 SO4 (конц.)	мл	32,13	720	23,04
Н2 SO4 (из фиксанала)	шт	70	12	840
Н3РО4	мл	112,59	360	40,56
Дифенилкарбазид	гр	11,70	60	34,56
Спирт этиловый	мл	98,20	1200	117,6
НCI	мл	36,60	360	5,76
Дистиллированная вода	л	20	240	4,8
Итого:				4338,36

 Для расчета затрат на химическую посуду сроком использования до 6 месяцев, до 1 года и более:

Таблица 10

Наименование	Срок использ. м-ев	Цена материала	Затраты на хим. посуду за год
			Кол-во	сумма
Штатив	60	554,28	1	110,86
Мерная колба на 1 литр	36	120	1	40,00
Стаканы	6	34,50	2	69,00
Колбы конические	12	305,76	1	305,76
Бюретка	12	93,69	1	93,69
Пипетка	6	83,83	4	335,32
Цилиндр мерный	12	394,50	2	789,00
Мерные колбы	12	26,63	8	213,04
Кюветы с толщиной слоя до 3 см	12	59,16	2	118,32
Делительные воронки	6	114,66	2	229,32
Итого затрат на хим. посуду				2304,31

Затраты на оборудование

Опред. затрат на оборуд= Стоимость оборуд * % годов. норм. амортизации

Таблица 11

Наименование амортиз. имущества	Сред. срок экспл. лет	Первоначальн. Стоимость руб.	Годов. норма амортиз. %	Кол-во	Сумма амортиз. в год руб.
КФК	10	19090,00	10	1	1909
рН-метр	5	7000	20	1	1400
Весы аналитические	10	10000	10	1	1000
Итого затрат на оборудование					4309

Затраты на з/плату

За месяц лаборант получает 3000 рублей. Имея 8-ми часовой рабочий день и 5-ти дневную рабочую неделю.

З/пл. лаб=З/пл. м*n, где

З/пл. м - заработная плата лаборанта в месяц

N - количество отработанных месяцев

Отраб. 22 дня Оклад 3000 рублей

15% р/к - 3000*15%=450 рублей

Заработная плата лаборанта за месяц

3000+450=3450 рублей

Заработная плата лаборанта за год

3450*12=41400 рублей

 ЕСН=41400*26%=10764 рублей

Всего отчислено в фонд 26% на сумму 10764 рублей

Прочие затраты (накладные расходы):

ПР=З/пл. лаб*20%

ПР=41400*20%=8280 рублей

Затраты на электроэнергию за год

Эксплуатация электроприборов при химических опытах использовалась 240 часов в течении всего года, потребление электроэнергии за 240 часов - 120 кВт (стоимость 1кВт - 1руб. 40коп.).

Потребление электроэнергии КФК в час 0,5кВт, использование его 192 часа. Потребление электроэнергии рН - метр в час 0,5 кВт использование его 48 часов. Затраты на электроэнергию = кол-во кВт*цена кВт

Таблица 12

Наименование	Время использ. час	Цена кВ	Затраты на электроэнергию
			Количество кВ	Сумма
КФК	192	1,40	96	134,40
рН-метр	48	1,40	24	33,60
Итого затрат на электроэнергию за год				168

Затраты за год на исследование очистки сточных вод, состоят из следующих статей затрат:

Материальные затраты - 6647,47 рублей

Затраты на оборудование (амортизация) - 4309 рублей

Затраты на з/плату (за год) - 60444 рублей

Затраты на электроэнергию - 168 рублей

Итого: 71568,47 рублей

Затраты на очистку сточных вод реагентным методом

Материальные затраты

Таблица 13

Название реактива	Ед. изм.	Цена (руб)	Затраты на хим. показатели
			Кол-во	Сумма затрат за год
Кислота фосфорная	кг	24,80	10	248
Кислота уксусная	кг	57	20	1140
Кислота серная	кг	9,40	20	188
Гипохлорид кальция	кг	10,20	3000	30600
Железный купорос	кг	9,80	22000	215600
Полиакриламид	т	9800	8	78400
Дифенилкарбазил	кг	506	0,4	202,40
Гидрат окиси кальция	т	2796,61	20	55932,2
Итого:				382310

Затраты на оборудование Опред. затрат на оборуд= стоимость оборудования* %годов. норм. амортиз.

Таблица 14

Наименование амортизационного имущества	Первоначальная стоимость руб.	Годов. норма амортиз. %	Кол-во	Сумма амортиз. в год руб.
Приемный резервуар	12325	20	1	2465
Хром-реактор	9236,90	20	3	1847,38
Емкости	44124	25	5	11031
Центробежные насосы	15559,36	20	20	3111,88
Электрические задвижки	24096	12,5	3	3012
Электрическая задвижка наполнения реакторов	7749,80	12,5	3	968,72
Реактор с механической мешалкой	8618,67	20	2	1723,73
Итого затрат на оборудование:				24159,71

Текущие затраты и затраты на капитальный ремонт сооружений и установок для очистки сточных вод и рационального использования водных ресурсов составляют за год 1562,2 тыс. руб.

Затраты на заработную плату

Аппаратчица, которая обслуживает очистные сооружения работает по 4 разряду, тарифная ставка 9 рублей, 4% вредности, 50% премии + 15% районный коэффициент.

Зарплата аппаратчицы за год считается:

9*180ч*1,04(4% вредности)*1,5(50%премии)*1,15*12месяцев=34875,36 рублей.

ЕСН=34875,36*26%=9067,59 рублей

Всего отчислено в фонд 26% на сумму 9067,59 рублей

Прочие затраты (накладные расходы):

Пр=З/пл. *20%

Пр=34875,36*20%=6,975 рублей

Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию = кол-во кВ * кВ цена

Таблица 15

Месяц	Кол-во кВ (за месяц)	Цена кВ	Сумма затрат электроэнергии за год
январь	14976	1,26	18869,7
февраль	17320	1,27	21996,4
март	15000	1,27	19050
апрель	10600	1,27	13462
май	17000	1,27	21590
июнь	1832	1,37	2509,84
июль	1000	1,37	1370
август	1508	1,39	2096,12
сентябрь	3608	1,39	5015,12
октябрь	15080	1,39	20961,2
ноябрь	16944	1,39	23552,16
декабрь	16600	1,39	23074
Итого:			173546,54

Затраты за год на очистные сооружения, которые состоят из следующих статей затрат:

 - материальные затраты - 382310 руб.;

 - затраты на оборудование (амортизация) - 24159,71 руб.;

 - затраты на капитальный ремонт сооружений и установок - 1562,2 руб.;

 - затраты на заработную плату - 43949,93 руб.;

 - затраты на электроэнергию - 625528,38 руб.;

Итого: 625528,38 руб.

Сравнение методов очистки сточных вод

Таблица 16

Метод очистки сточных вод	Затраты за год
	Матери-альные затраты, руб.	Затраты на оборудова-ние, руб.	Затраты на заработную плату, руб.	Затраты на Электроэ-нергию, руб.	Общие затраты, руб.
Реагентный метод	382310	25722	43949,93	173546,54	625528,47
Адсорбционный метод	6647,47	4309	60444	168	71568,47

Реагентный метод/ адсорбционный метод = 625528,47 / 71568,47 = 8,7 раз.

После проведенного экономического расчета можно сделать вывод, что адсорбционный метод очистки сточных вод, а именно ионообменная адсорбция, в 8,7 раз дешевле реагентного метода.

Выводы

1.       С целью оценки возможности обезвреживания цианид - и хромат - содержащих сточных вод гальванических цехов исследована их реагентная и сорбционная очистка.

2.       Установлено, что реагентный метод позволяет достигать ПДК по цианид - ионам, а метод ионообменной сорбции на анионите АВ-17-8 по хромат - ионам.

3.       Рассчитаны величины удельной адсорбции хромат - ионов на анионите. Изотермы адсорбции имеют восходящий характер.

4.       Обнаружено, что введение ионов хлора в модельный хромат содержащий сток, а также изменение его рН не влияет на степень очистки на анионите.

5.       Проведена регенерация хромат - ионов и (анионита), показавшая необходимость увеличения ее продолжительности.

6.       Определены затраты на очистку реагентным и ионообменным методом. Показано, что ионообменная сорбция в 8,7 раз дешевле реагентного метода, что дает возможность рекомендовать ионный обмен для очистки от хромат - ионов.

Библиографический список

1.       Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. и др. "Охрана окружающей среды", - М.: Высш. шк., 1991г.-339с (56-70с).

2.       Богословская Т.М. "Фотоколориметрия", Методические указания, Омск-1977г-31с (4-5)

3.       Виноградова Л.Д., Крюкова Л.Н., "Контроль качества воды". Методические Указания, Омск-1997г-38с (26-28).

4.       Громов С.Л. Журнал "Теплоэнергетика" № 11 2006г., раздел: Водоподготовка - Регенерация ионитов.

5.       Долгоносов А.М. "Ионный обмен и ионная хроматография" М.: Химия, 1993г.-360с (78-80).

6.       Ершов Ю.А., Попков В.А. и др. "Общая химия". "Биофизическая химия". "Химия биогенных элементов". Учеб. Для вузов - 2-е изд., М.: Высш. шк., 2000-560с (264-266).

7.       Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. "Методы очистки производственных сточных вод", - М.: Химия, 1996-345с (201-210с).

8.       Кировская И.А., "Коллоидная химия". Поверхностные явления". Учебное пособие, Омск-1998г-176с (122-124).

9.       Крамаренко В.Ф. "Токсикологическая химия", М.: Высш. шк., 1996г-350с (362-364).

10.    Методика выполнения измерений массовой концентрации цианидов в природных и сточных водах фотометрическим методом с пиридином и барбитуровой кислотой.

11.    Производственная инструкция. Для работников очистных сооружений по обезвреживанию хромсодержащих и кислотно-щелочных сточных вод.

12.    Производственная инструкция. Для работников очистных сооружений по приему циансодержащих сточных вод и их обезвреживанию.

13.    Проскуряков В.А., Шмидт Л.И., "Очистка сточных вод в химической промышленности" Л.: Химия, 1977-463с (310-312).

14.    Скороходова В.А. "Очистка сточных вод" Омск-1982г-360с (194-198).

15.    Технологическая инструкция по нейтрализации растворов ванн перед спуском в канализацию.

16.    Филов В.А. "Вредные химические вещества". "Неорганические соединения элементов V-VIII групп" - М.: Химия, 1998г-600с (308-311).

17.    Чикин Г.А., Мягков О.Н., "Ионообменные методы очистки веществ". Учебное пособие Воронеж: изд-во ВГУ, 1984г-372с (300-312).