Новый комплексный метод очистки сточных вод разработан учеными Лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки Научно-исследовательского института физико-химических проблем Белорусского государственного университета (БГУ). Ученые предложили технологию очистки, предполагающую удаление пестицидов химическим способом при одновременном снижении таких показателей воды, как биохимическое потребление кислорода и химическое потребление кислорода.
При этом новый способ требует минимальных затрат. Разработка уже была апробирована на реальных производственных объектах, результаты показали, что степень извлечения пестицидов составляет 99–100 %. После проведения такой очистки жидкость можно свободно сливать в канализацию, а извлеченные ядохимикаты (буквально несколько граммов с тонны отходов) могут сжигаться в печи. При этом моющий состав полностью соответствует требованиям, предъявляемым к жидким химическим отходам.
Использование пробиотических средств для очистки сточных вод
Один из современных способов очистки сточных вод основан на применении пробиотических препаратов с большим содержанием пробиотических микроорганизмов и ферментов, предназначенных для быстрого разрушения органических веществ в сточных водах, что позволяет ускорить процесс их разложения и существенно снизить обычные анаэробные процессы, которые сопровождаются выделением неприятных запахов и токсичных газов (аммиака, сероводорода, а также метана).
Пробиотические микроорганизмы вырабатывают антибактериальные вещества и являются антагонистами в отношении патогенов. При попадании в питательную среду пробиотики быстро поглощают субстрат (органическое вещество), не оставляя патогенным микроорганизмам возможности для развития. Согласно проведенным исследованиям, пробиотические микроорганизмы способствуют выработке в очищаемой воде кислорода и тем самым создают возможность для частичного сокращения подачи воздуха в аэротенк и экономии электроэнергии.
Исходя из анализа данных, полученных в результате исследований, пробиотические средства потенциально перспективны для следующих целей: снижение образования токсичных газов и уменьшение бактериальной загрязненности сточных вод; интенсификация очистки сточных вод без необходимости реконструкции очистных сооружений; уменьшение количества избыточного активного ила за счет снижения его влажности; улучшение структуры и уменьшение бактериальной загрязненности сырых осадков и избыточного активного ила; устранение из схемы очистки обеззараживания очищенных стоков хлорсодержащими реагентами.
Метод очистки с помощью пальмовых листьев
Уникальный способ, который может использовать для очистки сточных вод от всевозможных химических отходов, разработан учеными из оманского Университета Султан-Кабус (англ. Sultan Qaboos University, SQU). Ранее для очистки питьевой воды применялась технология с использованием активированного угля. Новая технология позволяет заменить активированный уголь на дегидратированный, получаемый в результате обработки пальмовых листьев серной кислотой при температуре 170 °C.
Процесс такой обработки гораздо более экономичен и экологически безопасен, чем изготовление активированного угля. По словам научных сотрудников, полученный из листьев финиковой пальмы дегидратированный уголь отлично справляется с удалением из воды частиц лекарств и красителей и лучше, чем активированный уголь, удаляет тяжелые металлы.
Методы гидроволновой очистки жидких сред
Автором «ноу-хау», не имеющего аналогов в мире, является Северо-Западный Международный центр чистых производств (СЗМЦ). Главное отличие нового метода — в отказе от традиционных способов нагрева жидкости и использовании вместо них механических и частотных воздействий (термодинамических циклов). В отличие от традиционных способов в процессе нагрева не образуются различные отложения. Суть метода заключается в следующем: при прохождении жидкого потока через гидродинамический теплогенератор возникает эффект обтекания «плохо обтекаемого тела».
В результате в потоке развивается кавитация, и в жидкости образуются содержащие вакуум пустоты (каверны), внутри которых идет процесс парообразования. Причем идет он при температуре гораздо ниже 100 °C (например, при 30 °C), за счет чего экономится значительное количество энергии. Дополнительное высокочастотное воздействие вызывает эффективную термоокислительную реакцию, которая приводит к разрушению молекул загрязняющих веществ, в том числе сложных органических соединений и тяжелых металлов.
Посредством контактных теплообменных процессов идет интенсивное парообразование с последующей конденсацией. В результате образуются чистая дистиллированная вода и влажный иловый осадок, имеющий IV класс опасности, в то время как исходные сточные воды могли иметь I–II классы опасности. Таким образом, токсичность отходов существенно снижается, и из жидкой фазы они переходят в твердые шламы.
Сфера применения установок, использующих этот принцип, широка: автономные модульные системы жизнеобеспечения; опреснение и очистка воды от различных химикатов и тяжелых металлов в водопроводно-канализационном хозяйстве; уничтожение полихлорбифенилов и пестицидов; очистка промышленных стоков и удаление нежелательных примесей из сырой нефти и жидкого топлива в нефтегазоперерабатывающей промышленности; очистка различных емкостей и трубопроводов; обезвреживание токсичных веществ и жидких радиоактивных отходов; утилизации отработанных ГСМ; подготовка модифицированной водотопливной эмульсии; очистка подземных и поверхностных источников водоснабжения от высокомолекулярных химических загрязнителей (метилтредбутилового эфира, стойких органических загрязнителей, полиароматических углеводородов и т.д.); обезвреживание несжигающим способом стойких органических загрязнителей, химических реактивов и отравляющих веществ; очистка токсичных промстоков в текстильной и кожевенной отраслях легкой промышленности; очистка воды от высокосолевых жидких радиоактивных отходов.
Среди главных преимуществ гидроволнового метода очистки жидких сред выделяют следующие: нагрев и испарение жидкой среды не через теплообменную поверхность, а за счет высокочастотного механического воздействия на жидкость; возможность использования тепла конденсации пара для нагрева и испарения исходной жидкой среды; в результате высокочастотных воздействий происходит разложение органических молекул на безвредные простые компоненты; отсутствие необходимости водоподготовки для работы метода; возможно сочетание гидроволнового метода с использованием нанотехнологий, в частности, экологически нейтральных наноматериалов на углеродной основе; возможность осуществления звукохимических реакций, при которых соосаждение элементов и их изотопов из очищаемого потока может стать более эффективным; небольшое энергопотребление; отсутствие опасных отходов. Создаваемое на основе этого метода оборудование отличается надежностью, долговечностью и простотой. Кроме того, контейнерное исполнение установок позволяет избежать значительных капитальных затрат и эксплуатировать оборудование «прямо с колес».
В очистке сточных вод помогут автомобильные шины
Исследование, недавно проведенное финскими учеными, показало, что резиновая крошка, получаемая при переработке автомобильных шин, может использоваться в качестве экологически чистого фильтрационного материала, пригодного для очистки сточных вод. Реализацией исследовательского проекта занимались финские компании Suomen Rengaskierrotys Oy и Apila Group Oy.
Исследовательский проект, реализованный на водоочистительной станции в городе Хейнола (Финляндия), наглядно продемонстрировал, что резиновая крошка, используемая в качестве фильтрационного материала, эффективно удаляет азот и фосфор из сточных вод. Резиновая крошка обеспечивает богатую растительную среду для биопленки и благодаря содержащемуся в ней железу эффективно задерживает фосфор. Создатели метода предполагают, что его можно будет использовать для очистки болотных вод, стоков, образующихся в результате деятельности сельского хозяйства, производства торфа и заготовки леса.
Старые компакт-диски: очистка стоков + утилизация отходов
На конференции Frontiers in Optics (FiO) ’2013 Международного оптического общества (англ. The Optical Society, OSA) группа исследователей из Тайваня представила новую систему очистки сточных вод с использованием компакт-дисков. По мнению ученых, новый метод поможет не только эффективно решить вопрос очистки сточных вод, но и утилизировать отходы.
Поверхность из оптических дисков была использована научными сотрудниками в качестве платформы для выращивания крошечных прямостоящих «нанопалочек» оксида цинка, толщина которых составляет приблизительно 0,001 ширины человеческого волоса. Оксид цинка — недорогой полупроводник, выполняющий функцию фотокатализатора, способного разрушать органические соединения ультрафиолетовым светом, например, в сточных водах.
Впервые фотокатализатор был выращен на поверхности оптического диска. Процесс очистки происходит быстрее благодаря легкому прохождению света сквозь тонкую пленку из органических загрязнений на поверхности вращающегося диска. С помощью такого метода исследователи полностью очистили около 30 л воды. Кроме дисков, система предусматривает источник УФ-излучения и постоянную циркуляцию воды.
Для оценки скорости фотокаталитической реакции ученые использовали раствор метилового оранжевого красителя. В результате было установлено, что новый метод позволил удалить из воды более 95 % загрязнений. По словам авторов разработки, в нынешнем виде система способна очищать 150 мл сточной воды в минуту. Система может быть применена в небольших масштабах для очистки вод, загрязненных бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками.
