Проект по очистке реки Нура завершен Вода и образование без границ Су инспекциясының шаралары Поливная норма орошаемой культуры
жүктеу/скачать 3,3 Mb. Pdf көрінісі
|
ТҰЖЫРЫМ Тұзданған топырақтарды шаю туралы ғылыми зерттеу жұмыстарының нәтижесіне талдау жүргізу арқылы қуыс жүйелердің суды сіңіру жылдамдығын ескере отырып топырақты тұздан айырудың технологиясы жетілдірілген. РЕЗЮМЕ На основе анализа и систематизации результатов исследований по промывки засоленных почвы разработаны технологические схемы рассоления почвы с учетом скорости впитывания воды пористой системы. t N N t N − = t N 46 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. SUMMARY On the basis of a systematic analysis of the information and analytical materials on the use of water and land resources in the lower reaches of the Syr Darya River, an evaluation degree of anthropogenic disturbances of irrigated agricultural landscapes. Литература: 1. Серебренников Ф.В. Рациональное природопользование и экологическое требования к оросительном системам // Мелиорация и водное хозяйство,.- М., 1993. - №4. - С.2-5. 2. Мустафаев Ж.С., Сагаев А.А., Умирзаков С.И., Ахметов Н.Х., Шегенбаев А.Т., Калманова Г. Экологическое обоснование технологических принципов промывки засоленных почв // Наука и образование Южного Казахстана, 2001. - №26.- С. 89- 92. 3. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Калманова Г. Экологическое обоснование технологии промывки засоленных земель // Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды / Материалы 4-й Международной научной конференции.- Щучинск, 2002.- С. 235-237. 4. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Калманова Г. Экологическое обоснование технологии промывки засоленных почв на основе «мягкого» управления природными процессами // Наука и образование Южного Казахстана, 2002. - №30.- С. 186-189. 5. Аверьянов С.Ф., Дзя Да-лин. К теории промывки засоленных почв: Доклад ТСХА, вып. 56, 1960.-с. 36-41. 6. Волобуев В.Р. О закономерности выщелачивания солей из почвы // Гидротехника и мелиорация. 1983,№7.- с. 66-68. 7. Баженов М.Г. Статистические закономерности миграции солей при промывки засоленной почвы // Почвоведение. 1983,№4.-с. 189-192. 8. Попандопулос Д.К. К вопросу определения промывных норм // Гидротехника и мелиорация. 1973,№7. – с.71-74. 9. Мироненоко Е.В., Пачевский А.Н., Понизовский А.А. Моделирование массообмена фаз почв на основе термодинамических уравнений физико- химических равновесий// Материалы по математическому обеспечению ЭВМ, Пушкино, 1981., вып. 5. с. 51. 10. Мустафаев Ж.С. Физико-математическое моделирование процесса выщелачивания солей из почвы // Плодородие почв Казахстана, вып. 2, Алматы: Наука. 1986. - с. 64-72. 11. Мустафаев Ж.С, Исабай С.И., Козыкеева А.Т., Сагаев А.А., Калманова Г. Способ промывки засоленных почв //Авторское свидетельство №49476. – Астана. - 2 с. 12. Мустафаев Ж.С. Экологические и методологические принципы мелиорации сельскохозяйственных земель. – Тараз, 2004.- 306 с. 13. Мустафаев Ж.С., Ибатуллин С.Р., Рябцев А.Д. Модель природы и моделирование природного процесса.- Тараз, 2009. – 190 с. 14. Мустафаев Ж.С., Козыкеева А.Т., Мустафаев К.Ж., Абдешев К.Б. Моделирование засоления и рассоления почвы. – Тараз, 2013. – 204 с. 15. Мустафаев Ж.С. Почвенно-экологическое обоснование мелиорации сельскохозяйственных земель в Казахстане.- Алматы: Гылым, 1997. – 358 с. 47 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. УДК 631.6:631.675.2 ПОЛИВНАЯ НОРМА ОРОШАЕМОЙ КУЛЬТУРЫ
Поливная норма представяет собой реальное воплощение режима орошения культуры. Поэтому формирование благоприятного водного режима почвы и снабжение влагой корневой системы культурных растений в межполивной период зависит в первую очередь от того, в каком объеме и как качественно был выполнен этот мелиоративный прием. Величина поливной нормы определяется типом культуры, ее потребностью во влаге в различные периоды роста и развития, видом и свойствами орошаемой почвы, способом полива и т.д. [1]. При этом важное значение имеет способ и техника полива. В таблице 1 показаны предельные значения поливных норм в зависимости от способов полива.
Способ полива Число поливов
Норма полива, мм Ориентировочная урожайность культур, % Полив затоплением - 300-500
- Полив напуском по полосам 4-5 80-120
100 Полив по бороздам 4-5 60-90
110-120 Орошение дождеванием 10-12 25-30
140-150 Внутрипочвенное орошение 15-25 Менее 15
160-180 Капельное орошение 30-50 Менее 5
210-230 Таким образом, урожайность культур обратно пропорциональна величине поливной нормы. Продуктивность возрастает с ростом количества поливов. При увеличении поливной нормы имеет место максимальная глубина увлажнения почвогрунтов. Мощность промачивания почвы при поливах грузными нормами может значительно превышать расчетную корнеобитаемую глубину почвы. Это в свою очередь приводит к большим потерям оросительной воды. В условиях аридной зоны ныне 85-90 % орошаемых земель поливаются поверхностными способами. При этом здесь из экономических соображений идут на намеренное увеличение поливной нормы. Этим условиям вполне отвечает сам метод расчета режима орошения. Как известно, сейчас этот расчет производится в основном биоклиматическим (графическим) методом. Здесь величина поливной нормы устанавливается, исходя из особенностей культуры, способа полива, но без детального учета динамики мощности корнеобитаемого слоя почвы. Поэтому зачастую норма полива варьирует в пределах 80-100 мм. Число поливов, как правило, не превышает 3-5 [2]. Однако, в этом случае требования культурного растения, выражающиеся в обеспечении соответствия размеров поливной нормы с водоудерживающей способностью расчетного корнеобитаемого слоя почвы не соблюдаются. В результате этого значительный объем поданной при поливе воды уходит за пределы расчетного горизонта почвы, пополняя запасы грунтовых вод и соответственно перегружая коллекторно-дренажную сеть. Предположим, что оросительная норма культуры составляет 400 мм. По графическому методу эта потребность во влаге может быть удовлетворена, как это принято ныне, за 4 полива нормой 100 мм. По методу А.Н.Костякова имеет
48 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. место чередование поливов, которое приводится в таблице 2. Таким образом, из 400 мм поданной на поле поливной воды на прямое увлажнение расчетного слоя почв будет использовано 0,89 ∙ 400 = 356 мм. Коэффициент использования воды при поливе составляет 0,89. При расчете режима орошения культуры по графическому методу КИВ намного меньше – 0,58, кореобитаемый слой почвы получит всего 0,58 ∙ 400 = 232 мм влаги. Иначе говоря, здесь имеет место сильное ущемление культуры во влаге. В полупустынной зоне при относительно глубоком залегании уровня грунтовых вод и отсутствии сколь-нибудь ощутимых атмосферных осадков в вегетационный период суммарное водопотребление культуры практически равно оросительной норме. Поэтому среднесуточное водопотребление при продолжительности вегетационного периода, равного 100 суткам, составляет 4,0 мм. Таблица 2. Расчет поливной нормы по А.Н.Костякову Номер полива Поливная норма, мм КИВ
расчетная принятая
1 32 40 0,80 2 35 45 0,80
3 42 50 0,86 4 52 60 0,88
5 58 65 0,91 6 63 65 0,97
7 74 75 0,99 среднее
51 57 0,89 Максимальное среднесуточное водопотребление в наиболее ответственные фазы развития растений, обычно в 1,5-2,0 раза превышает его средневегетационное значение. В связи с этим принимаем величину среднесуточного водопотребления во время проведения 3-полива (таблица 3) равным 6,5 мм. Таким образом, несмотря на то, что полив выполнен нормой 100 мм, запасы влаги в расчетном слое увеличиваются лишь на 60 мм. Остальной объем воды (40мм) просачивается вниз. Продолжительность межполивного периода составляет 15 суток. Поданная за полив влага ( 60 мм ) будет использована растением за 60 / 6,5 = 9 дней. В остающийся 6-дневний период растение будет испытывать сильнейший дефицит влаги, что не может не отразиться отрицательным образом на продуктивности культуры.
Номер по- лива Поливная нор- ма, мм Поливная норма по А.Н.Костякову,мм Потери поливной воды, мм КИВ
1 100
40 60 0,40 2 100
50 50 0,50 3 100
60 40 0,60 4 100
65 35 0,65 среднее 100
58 46 0,58 Ущемление водного режима земель при расчете режима орошения культур по графическому методу составляет 46%. Эта доля оросительной нормы при поливах уходит вниз за пределы расчетного слоя почвы, которая пополняет запасы грунтовых вод, увеличивает нагрузку на дренаж, и в целом весьма отрицательно влияет на эколого-мелиоративные условия орошаемых массивов. Надо отметить, что мы в расчетах использовали не самое высокое значение предполивной влажности (βmin =0,7βппв). Ущемление водного режима составляет 35-46%. Этот теряющиися объем оросительной воды работает на ухудшение мелиоративного состояния орошаемых массивов, которое сейчас повсеместно происходит [3]. Назначение размеров поливов по методу А.Н.Костякова (таблица 2) в полном соответствии
49 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. с мощностью корнеобитаемого слоя почвы устраняет этот недостаток. При этом следует ожидать адекватную для подобного случая повышение урожая культуры не менее, чем на 20-25% (таблица 1). Это произойдет за счет улучшения водного режима корнеобитаемого слоя почвы на 35-46%. Это указывает на обязательность применения метода А.Н.Костякова как для расчета проектных, так и эксплуатационных режимов орошения сельскохозяйственных культур. Дополнительные экономические затраты, связанные с увеличением числа поливов по А.Н.Костякову, несоизмеримо малы в сравнении с теми огромными расходами материальных и технических средств, которые ныне несет орошаемое земледелие, из-за значительных потерь оросительной воды. Таким образом, только технические потери оросительной воды, связанные именно с недостатками метода расчета режима орошения, ныне составляют 35-40% от объема водоподачи на орошаемые земли. Это, естественно, без учета фильтрационных потерь воды на оросительных каналах и эксплуатационных потерь влаги на оросительной системе. В соответствии с этим сейчас коэффициент использования воды на орошаемом поле при поливах составляет не 0,9-0,95, как это принято считать. Его значение значительно ниже – 0,60-0,65. Следовательно, величина полвной нормы сельскохозяйственных культур при поливе их поверхностными способами должна быть снижена до 50-60 мм. Это в свою очередь предполагает необходимость совершенствования поверхностных способов полива и переход на другие более прогрессивные виды орошения.
Соңғы кезде дақылдың суару режимін есептеуде графикалық әдіс кең қолданылуда. Бұл әдіс суару мөлшерінің көлемін анықтауда топырақ қабатының ылғал ұстап тұру қабілетін ескермейді. Осыған байланысты суару мөлшері артық қабылданады, ол егісте суды пайдалану коэффициентін 0,60-0,65 дейін төмендетуде. Сондықтан, дақылдың суару мөлшері елеулі түрде азаюы тиіс. Осы оң нәтижеге суару режимді есептеудің А.Н.Костяковтың әдісі арқылы жетуге болады.
Графический метод, который является основным для расчета режима орошения культур не позволяет устанавливать величину поливной нормы в соответствии с мощностю расчетного слоя грунтов. В связи с этим имеют место большие потери оросительной воды, коэффициент использования воды при поливах уменшается до 0,60-0,65. Следовательно, возникает необходимость уменьшения поливных норм, соответствующих водоудерживающей способности грунтов. Это вполне вожможно при применении метода А.Н.Костякова. SUMMARY Graphic method, which is the basis for the calculation of crop irrigation regime can not set the value of irrigation standards in accordance with the design capacity of soil layer. In this regard, there are large losses of irrigation water utilization in irrigation water umenshaetsya to 0.60-0.65. Consequently, there is a need to reduce irrigation rates corresponding water-holding capacity of soils. It is quite vozhmozhno A.N.Kostyakov when applying the method.
1. Мелиорация земель. А.И.Голованов, И.П.Айдаров, М.С.Григоров и др.; Под редакцией А.И.Голованова. – Москва: «КолосС», 2011. - 824с. 2. Ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур на Юго-востоке Казахстана. Алматы: «Асыл кітап», 2010. – 200с. 3. Кошкаров С.И. Мелиорация ландшафтов в низовьях реки Сырдарьи. - Алматы: Ғылым, 1997. – 268с. 50 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕКУПЕРАЦИИ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ТЕХНОГЕННЫХ ВОД
В регионе г. Актобе расположен Актюбинский завод хромовых соединений (далее - АЗХС), загрязняющий воды региона соединениями хрома (VI). Для решения этой проблемы нами разработаны основы экстракционно - сорбционной технологии извлечения хрома из природных и техногенных вод. Для этого был использован сульфат технического метилтриалкиламмония (далее – МТАА). Это новый экстрагент многоцелевого назначения, применяемый в виде 0,06 М раствора в инертном разбавителе (бензоле, толуоле, керосине), а также в его смеси с трибутилфосфатом (далее - ТБФ) и органическими кислотами [1]. Найдено, что из щелочных растворов с рН = 8,5 экстрагируются СrО 2- 4
с образованием монохромата МТАА, из нейтральных растворов извлекаются Сr 2 О 7 2- и НСrО - 4 анионы с последующей полимеризацией НCrО - 4 в органической фазе до полихроматов состава (R 4 N)
Cr n O 3n+1, где n = 2,3; из сернокислых растворов - полихроматы состава (R 4 N) 2 Cr n O 3n+1
, где n = 2-4; из карбонатных растворов монохромат и полихроматы МТТА при увеличении содержания бикарбонат ионов в системе. Протон минеральной кислоты способствует полимеризации анионов хромовых кислот [1,2]. Происходит анионообменное извлечение CrO 4 2- аниона и его последующая полимеризация с образованием би- и полихроматов. В органической фазе протекает димеризация кислого экстрагируемого аниона: 2(R 4
2 HCrO
4 = (R
4 N 2 ) 2 Cr 2 O 7 +H 2 O. С использованием целенаправленной полимеризации ионов Cr (VI) в органической фазе разработан новый эффективный способ экстракционного извлечения Cr (VI) сульфатом МТАА. Как установлено нами, экстракцию хрома (VI) из водных сред сложного солевого состава, эффективно проводить раствором сульфата МТАА в инертном органическом растворителе, предварительно обработанном 1,0-10,0 М серной кислотой при соотношении объемов органической и водной фаз 1:1-1:10. Расход экстрагента в этом случае уменьшается на 30-50%, а остаточная концентрация хрома в растворе снижается на три порядка. Способ полимеризации позволяет значительно повысить ёмкость экстрагента и степень извлечения Cr (VI). Добавки нейтральных фосфорорганических соединений (далее - НФОС), в частности, фосфиноксида разнорадикального (ФОР), диизооктилметил - фосфоната и трибутилфосфата (ТБФ), не изменяют экстракционную способность сульфата МТАА. Смеси сульфата МТАА с одноосновными органическими кислотами (ООК) не проявляют синергетных свойств при извлечении Сr (VI) из сернокислых и нейтральных растворов и проявляют сильный антисинергетный эффект при экстракции из щелочных сред (при мольном соотношении сульфата МТАА : ООК = 1 : 2). Смеси с двухосновными органическими кислотами (далее - ДОК) проявляют синергетный эффект при соотношении 1:1 в случае экстракции из щелочных растворов. Синергетный эффект обусловлен полимеризацией хромовых оксианио- нов под действием протона второй ступени органической кислоты, анти- синергетный
51 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. эффект связан с образованием внутрисолевой связи между катионом аммония и анионом органической кислоты. Установлено, что процесс реэкстракции определяется анионообменным замещением оксихромовых анионов и деполимеризации полихроматов МТАА в присутствии щелочных реагентов. Реэкстракция хрома (VI) увеличивается с ростом концентрации неорганической соли, уменьшением степени гидратации обмениваемого аниона и понижением активности воды в равновесном водном растворе; реэкстракция полихроматов увеличивается с ростом концентрации щелочного агента в водной фазе и степени полимеризации в органической фазе. Экстракция Cr (VI) из водных растворов сопровождается физической растворимостью и капельным уносом сульфата МТАА в рафинат, для очистки его от экстрагента исследовали сорбцию сульфата МТАА на активированных углях (АУ) и катионитах КУ-2 и КУ-23. Сорбцию проводили в динамических условиях при различных скоростях пропускания раствора. Установлено, что катиониты обладают лучшей поглощающей способностью, чем активные угли. Динамическая обменная емкость (ДОЕ) для КУ-2, равная 0,654 ммоль/мл, до проскока невелика и составляет, ммоль/мл: 0,308 - для АДБ; 0,003 - для АР-3; 0,010 для КАД-иодного, а полные обменные емкости до насыщения равны 0,40; 0,16; 0,14 ммоль/мл соответственно. Учитывая меньшую стоимость АУ, по сравнению с катионитами КУ-23 и КУ-2, экономически выгоднее проводить предварительную грубую очистку растворов от сульфата МТАА на АУ, а тонкую доочистку на катионитах. Сорбция МТАА на КУ-2 (КУ-23) описывается уравнением модели внутри- диффузионной лимитирующей стадии.
Следует отметить, что с теоретической точки зрения и на основе достоверных экспериментальных исследований, методами сорбции возможна практически полная, до уровня ПДК, очистка вод от растворенных веществ [1-3]. Поэтому следующим этапом мы изучали возможности сорбционного извлечения хрома (VI) из водных растворов. Характер зависимости константы распределения Кр, которая является функцией рН, обусловлен как состоянием хромат-ионов в растворе, так и степенью диссоциации функциональных групп сорбентов. Сорбция хрома низкоосновными анионитами, при рН = 6-8, происходит практически без изменения кислотности среды в отличие высокоосновных анионитов. Это свойство низкоосновных анионитов имеет решающее практическое значение при очистке питьевых вод, поскольку указанный интервал величин рН близок к его оптимальному физиологическому значению, равному семи. Рассмотрение экстремальных изотерм сорбции показало [1], что статическая емкость низкоосновных сорбентов по хрому (VI) в 1,10÷1,15 раза больше их емкости по 0,1н р-ру HCI, которая соответствует содержанию аминогрупп в структуре. Для высокоосновных сорбентов типов (АВ и AM), емкость по хрому почти в 2 раза выше, чем по HCI. Полученные результаты позволяют предположить, что при высоких степенях заполнения сорбентов хромом (VI), происходит полимеризация хроматов в фазе сорбента, причем для высокоосновных образуются три- и тетрахроматы, а для низкоосновных, в основном, бихроматы [1,3]. Математическая обработка изотерм сорбции позволила подтвердить механизм взаимодействия хромат-анионов с функциональными группами низко- и высокоосновных анионитов, включающий образование, первоначально, монохроматного иона, а затем его полимеризацию в фазе сорбента, согласно реакции: R 3 N + Н + _ОН →(R 3 NH)
+ + ОН
- 2(R
3 NHOH) + CrО 4 2-
3 NH)
2 CrО
4 + 2ОН
- CrO
4 2- + (R 3 NH)
2 CrО
4 + 2Н
+ →(R
3 NH)
2 Cr
2 О 7 + Н 2 О CrO 4 2- + (R 3 NH) 2 Cr 2 О 7 + 2Н + →(R
3 NH)
2 Cr 3 O 10 + Н 2 О
52 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования практически всех известных низкоосновных анионитов полимеризационного типа для концентрирования хрома из водных растворов, так как по максимальной емкости они не уступают, а в некоторых случаях и превосходят высокоосновные аниониты. Высокая концентрирующая способность низкоосновных анионитов по хрому (VI) обусловлена особенностями его структуры, а именно, соотношением третичных и четвертичных аминогрупп равном (3÷6):1 [1,3]. Исследование динамических закономерностей сорбции хрома на анионите марки АН-18 проведено при варьировании скорости потока жидкости (w) и исходной концентрации хрома в растворе (С о ). На основании полученных результатов методом регрессионного анализа получено следующее уравнение: lnV проск
= 1,40 InV кол
/C 0 - 0,83 lnw + 2,97, где V кoл
– объем сорбционной колонки, которое позволяет с достаточной для практических целей точностью (r корр > 0,95) прогнозировать величину V проск. в зависимости от объема колонки, исходной концентрации извлекаемого компонента и скорости течения жидкости. Изучение процесса регенерации сорбентов проводили в динамических условиях на анионитах АН-18 и АВ-17 с различной степенью их зарядки. Скорость пропускания элюирущего раствора (2н раствор NaOH) варьировали в интервале 1,7-3,4 мл/мин, постоянство скорости поддерживали для каждого эксперимента дозирующими насосами. При равной степени зарядки исходного ионита количество десорбированного хрома в элюате для обоих исследуемых ионитов практически одинаковы. Для описания процесса десорбции применялся метод полифакторного математического планирования эксперимента для двух переменных, варьируемых на двух уровнях (планирование типа 2 2 ). В качестве описываемого параметра была выбрана степень регенерации анионитов, концентрация хрома в сорбенте (Х 1,
мг/г) и скорость пропускания раствора (Х 2 , мл/мин). Получены следующие уравнения регрессии для АН-18-10П: Y 1 = 83,34 + 0,41X 1 - 0,55Х 2 -0,0065X 1 X
(X 1 = 1 мг/г) Y 2 =86,80 + 0,40X 1 - 1,10X
2 -0,160X
1 X 2 (X 1 = 10 мг/г) для АВ-17: Y 3 = 87,57 + 0,40Х 1 - 3,42Х 2 - 0,170X 1 X
(X 1 = 10 мг/г) Увеличение концентрации хрома в сорбенте (X 1 ) оказывает положительное влияние на степень десорбции хрома. Увеличение скорости подачи раствора NaOH (Х
2 ) уменьшает количество десорбированного хрома (VI), что подтверждают отрицательные коэффициенты регрессионного уравнения. Комплекс исследований физико-химических закономерностей процесса сорбции хрома (VI) позволил установить высокую эффективность промышленного макропористого анионита типа АН-18 с группами диметиламина, который был использован в качестве сорбента при проведении опытно- промышленных исследований. В технологии АЗХС применяют большие количества водяного пара, который после его использования, в виде конденсата, должен быть возвращен на ТЭЦ г. Актюбинска. Однако, вследствие коррозии аппаратуры и аварий, содержание хрома в конденсате достигает 2-3 мг/л, и использование его в дальнейшем не представляется возможным. Это наносит АЗХС значительный эколого - экономический ущерб, а для населения города такое соединение хрома весьма опасно. Испытания ионообменного способа извлечения соединений хрома (VI) из возвратного конденсата показали, что очистка конденсата происходит достаточно полно, ниже уровней ПДК. Экстракцию проводили 30 об.% раствором эквинормальной смеси сульфата 53 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. МТАА и каприловой кислоты в декане, содержащем 30 об.% ТБФ в качестве модификаторов, на трехступенчатом лабораторном экстракторе типа смеситель- отстойник, объем камеры смешения 80 см 3 , камеры отстоя – 280 см 3 . Соотношение фаз О:В поддерживали от 1:10 до 1:14. После вывода экстрактора на стационарный режим органическую и водную фазы в каждой камере каскада и на выходе анализировали на содержание Cr (VI). При организации противоточной экстракции на 3-5 ступенях достигается полное извлечение и 10-12 кратное концентрирование хрома в органической фазе. Достигнуто содержание 165 г/л СrO 3 (из сточных вод шламовых прудов). При очистке поверхностных вод и их модельных растворов (до 0,5 г/л по хрому) получены реэкстракты, содержащие от 13 до 55,7 (г/л) СrO 3 .
содержащей 6,79 г/л Cr (Vl) (при О:В = 10:1; времени контакта 7 мин и отстоя 20 мин) получен реэкстракт с концентрацией 55,8 г/л Cr (Vl) (таблица 1). Предлагаемый способ позволяет проводить очистку сточных и поверхностных вод с утилизацией Cr (VI), и дает значительный эколого-экономический эффект, особенно при больших содержаниях хрома (VI) в очищаемых водах. Ожидаемый эколого – экономический эффект по АЗХС равен 119 млн т/год. Растворы с концентрацией 50-60 г/л СrO 3 могут быть использованы в монохроматном производстве АЗХС без дополнительного концентрирования. После сорбционной очистки на АУ, полученная вода содержит хром и сульфат МТАА в количествах, меньших ПДК для технической воды (0,1 мг/л). Параметры трехступенчатого экстракционного каскада приведены в таблица 1. Таблица 1 - Параметры трехступенчатого экстракционного каскада с сорбционной доочисткой рафината (C (S), - содержание МТАА в рафинате) t смешен, мин t отстоя, мин № ступ.
C
(Cr), г/л C
(S), г/л Параметры после сорбции, мг/л фаза I
III C
(Cr) C
(S), 3 10 Водн. 0,1100
0,0016 0,0005
3,16 0,01
0,01 Водн.
Орг. 0,0055
4,4800 0,0010
0,7900 0,0003
0,3000 2,66
0,01 0,01
5 15 7 20 Водн.
Орг. 0,0020
6,7900 0,0008
1,5800 0,0004
3,3600 3,36
0,01 0,01
Регенерация АУ возможна отмывкой этанолом или пропанолом, а количественная регенерация ТАМАС идет при перегонке с водяным паром. Вместо АУ возможно использование топочного угля ТЭЦ и кокса соседнего завода ферросплавов, которые после извлечения ТАМАС целесообразно направить по основному назначению, т.е. на сжигание. При выборе экстрагента важно учитывать кроме его цены, показатели токсичности, горючести и взрывоопасности, а также и растворимость его в воде, с чем связаны потери экстрагента. Цена, обычно применяемых в технологии экстрагентов, лежит в пределах 1000-2500 долларов США за одну тонну. Стоимость потерь может колебаться от сотых до тысяч долларов на 1 т извлекаемых веществ. Поэтому стоимость извлекаемого вещества определяет ту минимальную концентрацию элемента, при котором экстраккция экономически выгодна. Если цена экстрагента соизмерима с ценой извлекаемого вещества, то дорогие экстрагенты выгодны при потере не более 100 мг/л и концентрации извлекаемого вещества в водном растворе в несколько граммов в на литр. В случае малых концентраций извлекаемого вещества из-за потерь экстрагента с рафинатом, экстракция может стать экономически невыгодной, если невозможна регенерация экстрагента. Экстрагенты с высокой извлекающей способностью не всегда выгодны, так как стоимость передела возрастает вследствие увеличения трудоемкости и ресурсоемкости процесса регенерации. Расчеты показывают, что предлагаемый способ не только позволяет проводить очистку сточных вод и поверхностных вод с утилизацией Cr (VI), но и дает большой эколого-экономический эффект, особенно на сточных водах, при больших
54 Водное хозяйство Казахстана / 1 (57) 2014 г. концентрациях целевого компонента (таблица 2). Рассмотренные примеры свидетельствуют о высокой эффективности экстракционного передела в технологии хромовых соединений для извлечения и концентрирования Cr (VI) из различных растворов и продуктов. Например, при извлечении хрома (VI) из отходов гальванических производств, машиностроительных заводов, где используются сернокислые растворы СrО 3 для
получения металлических хромовых покрытий. Метод применялся для извлечения СrO 3 из ванн хромирования в гальваническом производстве. Показана принципиальная возможность его применения в этом производстве для регенерации СrO 3 .
(VI) в органической фазе и повышенная растворимость МТАА в водной фазе (до 2-3 г/л), которые не позволяют применять метод для очистки питьевых вод. Для уменьшения времени контакта фаз целесообразно использовать центробежные экстракторы (таблица 2). Таблица 2 - Эколого-экономическая эффективность очистки шламов ПВ* и СВ* от шестивалентного хрома Объем
обезвреживаемых сбросов, м 3 /г, (тыс. т/г) С исх . Cr (III) в сбросах,
г/м 3 , (т/г) Величина предотвращения экологического ущерба,
тыс. тенге Годовой
прирост дохода за счет возвращ. хрома, тыс. тенге Эколого – экономическая эффективность, тыс. долларов США
Сточные воды 200
1*10 3 159,5 135 185
750 1*10
3 5117
5035,5 10084
Подземные воды 240
1*10 3 583 7002 5520
Шлам монохроматного производства 250
1*10 3 5378 180 5450
*ПВ – подземные воды;*СВ – сточные воды. Проведена регенерация ионита, который был применен для очистки загрязненного хромом (VI) конденсата на АЗХС. После промывки ионита раствором NaOH, а затем водой, до нейтральной реакции, сорбционная способность ионита по хрому (VI) была полностью восстановлена [1,3]. В химическом цехе Актюбинской ТЭЦ (далее – АТЭЦ), разработанный метод извлечения хрома из природных (подземных) вод испытан в технологической схеме их обессоливания. Испытания показали, что сорбционная способность анионита по хромат-иону в значительной степени определяется концентрацией солей жидкости. Снижение последних от 5-6 ммоль/л до значений 0,5 ммоль/л приводит к увеличению сорбционной емкости анионита в 6 раз. Поэтому целесообразно проводить очистку воды от хрома (VI) после ее соответствующего умягчения на действующих ионообменных фильтрах химцеха АТЭЦ. Элюат направляется на АЗХС для извлечения xpoмa (VI). Предотвращенный эколого-экономический ущерб при внедрении данного способа составит 2,45 млн. тенге/год [1].
жүктеу/скачать 3,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|