Знешкодження забруднень стічних вод молокопереробних комплексів сорбційними методами

Abstract

Дисертаційна робота присвячена забезпеченню екологічної безпеки водних об’єктів шляхом знешкодження забруднень стічних вод молокопереробних комплексів сорбційними методами. Запропоновано як метод очищення стічних вод молокопереробних комплексів сорбційну технологію, основану на використанні природного цеоліту Сокирницького родовища. У дисертації досліджено стічні води молокопереробних комплексів, існуючі сучасні методи їх очищення і основне метод сорбції, як найбільш економічно та екологічно вигідний метод очищення стічних вод. Методами фізико-хімічного аналізу досліджено структури природного цеоліту до та після адсорбції, каркасну будову, пористість та розмір пор, наявність у структурі цеоліту вуглецевих радикалів після адсорбції. Вперше досліджено статичну активність природного цеоліту щодо  - оксіпропіонової кислоти. Експериментально досліджено статичну активність природного цеоліту щодо білка (альбуміну) та фосфорних сполук. Вперше досліджено сорбцію фосфорних сполук з різним ступенем заміщення гідрогену та одержано ізотерми адсорбції. Для усіх випадків визначено величини водневого показника рН і показано, що під час сорбції його значення зростає. Дослідження кінетики сорбції  - оксіпропіонової кислоти та білка дозволили встановити дві області протікання процесу: зовнішньо- та внутрішньодифузійну. Експериментально досліджено динаміку процесу очищення стічної води нерухомим шаром природного цеоліту. Запропоновано технологічну схему процесу очищення стічних вод молокопереробних підприємств. Диссертация посвящена обеспечению экологической безопасности водных объектов путем обезвреживания загрязнений сточных вод молокоперерабатывающих комплексов сорбционными методами. Предложено как метод очистки сточных вод молокоперерабатывающих комплексов сорбционную технологию, основанную на использовании природного цеолита Сокирницкого месторождения. В диссертации исследованы сточные воды молокоперерабатывающих комплексов, существующие современные методы их очистки и основной метод сорбции, как наиболее экономически и экологически выгодный метод очистки сточных вод. Сточные воды молочной промышленности относятся к высококонцентрированным по содержанию химическим и микробиологическим загрязнениям. Такие воды, сброшенные без надлежащей очистки в природные водоемы, могут привести к эвторофикации. Это связано с взаимодействием органических компонентов с растворенным в воде кислородом. Методами физико-химического анализа исследованы структуры природного цеолита до и после сорбции, каркасное строение, пористость и размер пор, наличие в структуре цеолита углеродных радикалов после сорбции. Впервые исследовано статическую активность природного цеолита относительно α - оксипропионовой кислоты. Экспериментально исследовано статическую активность природного цеолита по белку (альбумину) и фосфорным соединениям. Впервые исследовано сорбцию фосфорных соединений с разной степенью замещения водорода и получено изотермы адсорбции. Для всех случаев определены величины водородного показателя рН и показано, что при сорбции его значение возрастает. Рост рН раствора означает проведение нейтрализации кислых стоков молокоперерабатывающих предприятий при их сорбции цеолитом, то есть к улучшению водной среды, подлежащей сброса в водные бассейны. Исследование кинетики сорбции α- оксипропионовой кислоты и белка позволило установить две области протекания процесса: внешне- и внутренне диффузионную. Внешнедиффузный механизм поглощения характеризуется определенными в работе коэффициентами массоотдачи, которые зависят от интенсивности перемешивания. Экспериментальные значения сравненивались с расчетными на основе теории локальной изотропной турбулентности и показано их удовлетворительное совпадение. Внутреннедиффузный механизм характеризуется системой дифференциальных уравнений молекулярной диффузии с начальными и граничными условиями. Приведены решения этой системы. Использование экспериментальных данных позволило установить коэффициенты внутренней диффузии для оксипропионовой кислоты и белка (альбумина). Экспериментально исследована динамика адсорбции в неподвижном слое природного цеолита при различных высотах и получено выходные кривые, характеризующие нестационарный процесс в слое. Приведены приближенные математические модели в слое и установлено математическую зависимость для определения исходных концентраций в коротком слое адсорбента. Предложена технологическая схема процесса очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий. The thesis is dedicated to providing environmental safety of groundwater contamination by wastewater treatment of dairy industries by sorption methods. Sorption technology is proposed as a method of wastewater treatment of dairy industries, based on the use of Sokyrnytsky’s deposits of natural zeolite. The dissertation’s researches are based on dairy wastewater systems, existing modern methods of treatment and basic methods of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment. Methods of physical and chemical analysis of the structure of natural zeolite before and after adsorption, frame structure, porosity and pore size, the presence in the structure of the zeolite carbon radicals after adsorption were investigated. At first time the static activity on natural zeolite of α- oxypropionic acid was studied. The static activity on natural zeolite of protein (albumin) and phosphate compounds was experimentally investigated. At first time the sorption of phosphorus compounds with different degree of substitution and hydrogen adsorption isotherms was obtained. For all cases pH value was definded and was shown that during sorption the value increases. The research sorption of kinetics α- oxypropionic acid and protein revealed two areas of process: external and internal diffusion. Experimentally the dynamics of the process of wastewater treatment fixed bed of natural zeolite was studied. A technological scheme of wastewater treatment of dairy industries was offered.