Для производства целлюлозы, бумаги или картона используют большое количество воды, а в результате технологических процессов образуются токсичные стоки. Они могут привести к нарушению работы очистных сооружений и ухудшить качество воды. Ученые Пермского Политеха предложили технологию, которая поможет очистить ее более эффективно, чем другие способы. Разработка позволит использовать для этого меньшую дозу реагентов и сэкономить средства предприятий. Метод впервые применили для очистки воды в сфере целлюлозно-бумажной промышленности. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Технологию уже внедряют на одном из предприятий Пермского края.
— Качественное сырье для бумаги и картона получают с помощью варки в растворах на основе щелочных металлов. В результате образуются сточные воды, которые содержат лигносульфонаты. Эти поверхностно-активные вещества при поступлении в общий поток приводят к нарушению режима эксплуатации очистных сооружений и снижению качества очистки воды. Они почти не разлагаются, а также вызывают неприятный запах. Поэтому достаточно актуальна разработка технологий локальной очистки сточных вод от отходов производства целлюлозы. Мы используем для этого методы коагуляции, флокуляции и флотации, — рассказывает одна из разработчиков, аспирантка кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха Анна Ардуанова.
В процессе коагуляции реагенты взаимодействуют с загрязняющими веществами, образуя скопления в виде хлопьев. Процесс завершается их осаждением. Для повышения степени очистки ученые использовали реагентную напорную флотацию. При этом процессе используется подъемная сила пузырьков воздуха, которыми искусственно насыщают воду. Затем пузырьки присоединяются к взвешенным веществам и выходят на поверхность резервуара. При этом образуется пена, которую удаляют скребками. Эффективность очистки воды зависит от условий проведения процесса и выбранных реагентов и их доз.
В ходе эксперимента пермские ученые выяснили, что наиболее эффективно очищает воду железный купорос в качестве коагулянта. Экологи также определили эффективность флокулянтов марок «Праестол» и «РусФлок» в рамках этого исследования. Метод ученых позволил снизить дозы реагентов в 2 раза.
— Очистку воды мы провели на лабораторной установке напорной флотации с реагентами и без них. В напорную емкость мы залили дистиллированную воду и провели насыщение воздухом, который подавали под давлением. Далее водо-воздушная смесь с определенной скоростью поступила во флотационную колонну через клапан выпуска. Там уже находилась сточная вода, смешанная с реагентами. В процессе очистки образовалась флотопена, которую собирали скребками. Эффективность очистки отслеживали по цветности и содержанию лигносульфонатов, — поясняет научный руководитель исследовательницы, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха, доктор технических наук Ирина Глушанкова.
Эффективность очистки воды по лигносульфонатам составила 75 %, а цветность снизилась в 3-4 раза. Разработка ученых Пермского Политеха позволит вторично использовать очищенные воды в производстве и снизить нагрузку на очистные сооружения. Кроме того, она сможет улучшить состояние окружающей среды, считают исследователи.
Для справки
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.