Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технических решений для мобильной установки по водоподготовке, водоочистке и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
сточные воды, тяжёлые металлы, нефтепродукты, пав, электрофлотация, мембраны, кавитация, электродиализ, сорбция, обратный осмос, термодистилляция, холодная плазма

Цель проекта:
1.Научно-техническая задача, подлежащая решению в ходе выполнения прикладных научных исследований (ПНИ) – разработка комплекса технических решений и экспериментального образца установки, направленных на решение задач эффективной водоподготовки, водоочистки и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в том числе на промышленных объектах. Разработка технических решений по водоподготовке, водоочистке и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах – комплексная задача, зависящая от качественного и количественного содержания загрязняющих компонентов в обрабатываемой воде. 2. Цели выполнения ПНИ: -разработка технологических основ и экспериментального образца установки очистки вод, загрязненных в результате природных и техногенных чрезвычайных ситуаций. - интенсификация и повышение эффективности процессов водоочистки за счёт применения наноструктурированных материалов, средств активации процессов, а также оптимального комбинирования современных технологических приемов и аппаратов очистки вод.

Основные планируемые результаты проекта:
1.Проведено экспериментальное изучение эффективности очистки воды от загрязняющих веществ органической и неорганической природы и микроорганизмов с использованием различных физико-химических методов и лабораторных образцов оборудования, имитирующих параметры и режимы работы промышленного оборудования. Отмечено, что использование процессов: реагентного обезвреживания, сорбционной очистки, электрофлотации, обработки разрядами холодной (низкотемпературной) плазмы, обратного осмоса, электродиализа, итермодистилляционного обессоливания и гидроволнового окисления позволяет добиться следующих параметров: степень очистки по взвешенным веществам, не менее - 99 %; степень очистки от тяжелых металлов, не менее - 98 %; степень очистки от нефтепродуктов, не менее - 99 %; степень очистки от солей жесткости, не менее - 95 %; влажность обработанного осадка (концентрата загрязнителей) - не более 80 %.
Определены основные технологические параметры и условия проведения процессов очистки воды, позволяющих добиться максимальной эффективности процессов очистки. Предложен оптимальный вариант осуществления процессов водоподготовки и водоочистки, который заключается в использовании блочного принципа построения схемы очистки водных растворов.
Создан экспериментальный образец модульной мобильной установки для решения задач водоочистки и водоподготовки, базирующейся на совместном использовании современных физико-химических методов обработки воды, включающей модули предварительной очистки (механической); основной очистки (реагентной, сорбционной, химической, электрохимической и т.п.); тонкой очистки (обратный осмос, электродиализ, термодистилляция, гидроволновой метод и т.п.); модуля сбора и обработки осадка.
2. Модульная установка, за счет своей мобильности, позволит проводить процессы водоподготовки и водоочистки в местах образования и /или сброса сточных вод, что особенно актуально при решении задач в условиях природных и техногенных катастроф, таких как наводнение; сбросы токсичных отходов промышленных предприятий; разлив нефтепродуктов; разрушение инфраструктуры централизованной водоподготовки и т.п.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Ожидаемые результаты проекта: создание экспериментального образца модульной мобильной установки для решения задач водоочистки и водоподготовки, базирующейся на совместном использовании современных физико-химических методов обработки воды, включающей модули предварительной очистки (механической); основной очистки (реагентной, сорбционной, химической, электрохимической и т.п.); тонкой очистки (обратный осмос, электродиализ, термодистилляция, гидроволновой метод и т.п.); модуля сбора и обработки осадка.
2.Научная новизна проекта:
- получение принципиально новых результатов в области водоподготовки и водоочистки, базирующихся на совместном использовании современных физхико-химических методов;
- универсальность и применимость разработанных подходов для водоподготовки и очистки стоков различной природы (коммунальных вод городов и населенных пунктов, предприятий пищевой, легкой, химической и нефтехимической отраслей промышленности, и т.д.) с различным составом и концентрацией загрязняющих веществ (взвешенные вещества, тяжёлые металлы, нефтепродукты, соли жёсткости, болезнетворные микроорганизмы);
- создание научно-технологического задела для разработки универсальных мобильных модульных систем водоочисти и водоподготовки.
3.Модульная мобильная установка конкурентоспособна по сравнению с существующими отечественными и зарубежными аналогами в части:
-эффективности извлечения токсичных ионов металлов органических загрязнений из водных растворов и эффективности обеззараживания водных растворов;
-мобильности и универсальности создаваемой установки благодаря использованию модульного подхода, что позволит комбинировать различные методы очистки воды в зависимости от объёма и химического состава обрабатываемой воды.
4. Достижение заявленных результатов ПНИ обусловлено межотраслевой направленностю результатов ПНИ и широким спектром их потребителей.
Внедрение разработанных технологий так же будет способствовать улучшению экологической обстановки в местах образования и сброса и накопления жидких отходов.
Другими потенциальными потребителями результатов ПНИ могут быть: горно-обогатительные и металлургические производства, производства, имеющие цеха размерной и электрохимической обработки, производства печатных плат и электротехники и другие, в результате деятельности которых, жидкие технологические отходы, содержащие токсичные ионы тяжёлых металлов, нефтепродукты, соли жёсткости, поверхностно-активные вещества.
Важное значение будут иметь разработанные технологии для обеспечения химических, нефтехимических и других производств повышенной пожаро- и взврывоопсаности.
Указанные выше установки могут использоваться для обеспечения бесперебойной работы учреждений и предприятий особой социальной значимости (больницы, детские дошкольные учреждения, предприятия с непрерывным циклом производства и т.п.).
Конкурентные преимущества результатов работы выражаются в первую очередь в отсутствии в России современных отечественных технологий очистки сточных вод сложного состава. Внедрение разработанных технологий позволит снизить зависимость Российских потребителей от поставок оборудования с внешнего рынка.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Области применения. В реальном секторе экономики результаты ПНИ будут ориентированы на создание технологических основ для подготовки питьевой воды для населения и оперативного персонала в условиях природных и техногенных катастроф, очистки коммунальных вод городов и населенных пунктов, очистки сточных вод предприятий пищевой, легкой, химической и нефтехимической отраслей промышленности, а также для очистки воды от радиоактивных загрязнителей с утилизацией нуклидов. Результаты ПНИ могут быть использованы для осуществления процессов водоподготовки и водоочистки в условиях различных природных и техногенных катастроф, таких как наводнения, сбросы отходов промышленных предприятий; разлив нефтепродуктов; разрушение инфраструктуры централизованной водоподготовки.
2.Потенциальные потребители результатов ПНИ:
-структуры МЧС в условиях природных и техногенных катастроф;
-горно-обогатительные и металлургические производства;
- производства, имеющие цеха размерной и электрохимической обработки ( в том числе ИП АО «Евроэкопласт»);
- производство печатных плат и электротехники и другие производства;
- водоканалы городов и населённых пунктов;
3. Опыт зарубежных стран показывает, что перспективы коммерциализации результатов предлагаемых разработок, или их частей достаточно высоки. Коммерциализация будет успешной, если будут проведены конструкторские работы для разработки технологических схем, конструкторской документации на оригинальные аппараты, заказных спецификаций на покупные изделия, предусмотренные на последующих этапах ПНИ.
4. Результат работы ПНИ могут быть использованы специалистами организаций, занимающихся решением задач водоподготовки и водоочистки, а также студентам химических и химико-технологических вузов со специализацией в области промышленной экологии, например, при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по курсу «Экология и ресурсосбережение в электрохимических производствах» в РХТУ им. Д.И.Менделеева.
5. Ожидается социально-экономический эффект, заключающийся в уменьшении отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду загрязнённых стоков различной природы за счёт их очистки до норм СанПиН 2.1.5.980-00, и нормативов качества воды для сброса в акватории водных объектов рыбохозяйственного значения, утвержденных Приказом № 20 «Росрыболовства» от 18.01.2010»; бесперебойном снабжения очищенной водой объектов социальной значимости.

Текущие результаты проекта:
Разработаны физические и математические модели следующих процессов водоочистки:
- реагентного обезвреживания;
-сорбционной очистки;
- электрофлотомембранного извлечения;
- очистки воды разрядами холодной (низкотемпературной) плазмы;
- процесса обратного осмоса;
- электродиализного извлечения;
- термодистилляционного обессоливания водных растворов;
- гидроволнового окисления.
Выбран оптимальный вариант осуществления процессов водоподготовки и водоочистки, который заключается в использовании блочного принципа построения схемы очистки водных растворов и включает следующие ключевые элементы:
-блок предварительной очистки (фильтрация и низкотемпературная плазма);
-блок основной очистки (реагентная очистка, электрофлотация, электродиализ, сорбционная очистка);
-блок тонкой очистки (комбинация методов обратного осмоса и кавитации либо термодистилляция).
Разработана эскизная конструкторская документация,отражающая экспериментальную реализацию разработанных технических решений и соответствующая требованиям стандартов ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД, в составе: 1) схемы структурные в соответствии с ГОСТ 2.701-84; 2) схемы функциональные в соответствии с ГОСТ 2.701-84; 3) схемы подключений в соответствии с ГОСТ 2.701-84; 4) схемы соединений в соответствии с ГОСТ 2.701-84; 5) схемы электрические в соответствии с ГОСТ 2.701-84; 6) чертежи общего вида в соответствии с ГОСТ 2.102-68; 7) чертежи габаритные в соответствии с ГОСТ 2.102-68; 8) чертежи монтажные в соответствии с ГОСТ 2.102-68; 9) формуляры (паспорта) в соответствии с ГОСТ 2.601-2006 и ГОСТ 2.610-2006.
Разработана методическая документация
- план эксперимента для проведения моделирования в соответствии с ГОСТ 24026-80;
-методики для проведения экспериментов.
Достигнуты запланированные показатели индикаторов.
Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД):Полезная модель, заявка № 032417 от 02.06.2015 «Мобильная установка для очистки сточных вод», РФ.