ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева», Москва, Россия:
Е. Н. Кузин, канд. техн. наук, доцент кафедры промышленной экологии, эл. почта: e.n.kuzin@mail.ru
Ю. М. Аверина, канд. техн. наук, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, эл. почта: AverinaJM@mail.ru
А. Ю. Курбатов, канд. техн. наук, ассистент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, эл. почта: andreikurbatov@yandex.ru

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Москва, Россия:
П. А. Сахаров, научный сотрудник лаборатории окисления органических веществ

Проведены исследования для оценки возможности использования установки гидродинамического окисления и последующего удаления растворенных соединений железа из воды с доочисткой на керамических мембранных фильтрах. В рамках экспериментов на модельной воде установлено оптимальное число циклов обработки воды. Доказано, что уже на 2-м цикле прохождения воды через гидродинамический блок концентрация растворенных форм железа (II) снижается до уровня нормативов. Определено влияние эжекции воздуха непосредственно в поток обрабатываемой воды на эффективность окисления соединений железа до нерастворимого состояния. Установлено, что увеличение концентрации воздуха, подаваемого в рабочую камеру гидродинамического устройства сверх 4,5 % (об.), приводит к снижению эффективности окисления за счет изменения режимов истечения жидкости. Проведены испытания разработанной системы очистки на артезианской воде. Вода, отобранная из скважины одного из предприятий, локализированного на территории Ногинского района Московской области, отличается повышенным содержанием железа, марганца, сероводорода, а также повышенным показателем жесткости. Обработка воды по представленной схеме позволила полностью удалить растворенные формы соединений железа, а также на 10 % снизить содержание сероводорода и солей жесткости. Предлагаемая технология подготовки воды позволит повысить качество воды, поступающей в охладительный контур электросталедуговой печи, при этом возможно кардинальное упрощение аппаратурной схемы процесса обезжелезивания и фильтрации. Предполагаемая технология обезжелезивания может быть также использована для повторной очистки оборотной воды для удаления продуктов коррозии оборудования.

Работа выполнена в рамках программы поддержки молодых ученых-преподавателей РХТУ имени Д. И. Менделеева (Заявка K-2020-015).

1. Кулаков В. В., Сошников Е. В., Чайковский Г. П. Обезжелезивание и деманганация подземных вод : учеб. пособие. — Хабаровск : ДВГУПС, 1998. — 100 с.
2. Болотова Ю. В., Ручкинова О. И. Коррозия теплообменного оборудования нефтехимических производств // Вестник Пермского Национального исследовательского политех. ун-та. Т. 17. № 4. С. 102–119.
3. Красная Е. Г., Таранцева К. Р., Фирсова О. В. Оценка экологического ущерба вследствие коррозионного разрушения оборудования // Молодежь. Наука. Инновации : сб. ст. XI Междунар. науч.-практ. интернет-конф. — Пенза : Пенз. гос. техн. акад, 2015. — 4 с.
4. Vergolyas M. R., Lutsenko T. V., Zlatskii I. A., Goncharuk V. V. Determination of the quality of artesian waters // Journal of Water Chemistry and Technology. 2014. Vol. 36, Iss. 5. P. 252–256. DOI: 10.3103/S1063455X14050099
5. Lavanya R. S., Ulavi S., Lokesh K. S. Water softening and de-ironing of ground water using sulfonated polystyrene beads // International Journal of Engineering Research and Technology. 2014. Vol. 3, Iss. 6. P. 2124–2127.
6. Khatria N., Tyagia S., Rawtani D. Recent strategies for the removal of iron from water: A review // Journal of Water Process Engineering. 2017. Vol. 19. P. 291–304. DOI: 10.1016/ j.jwpe.2017.08.015
7. Martynov S., Fylypchuk V., Zoshchuk V., Kunytskyi S., Safonyk A. et al. Technological model of water contact iron removal // Journal of Water and Land Development. 2018. Vol. 39, Iss. 1. P. 93–99. DOI: 10.2478/jwld-2018-0063
8. Фрог Б. Н., Первов А. Г. Водоподготовка. — М. : ACB, 2015. — 510 с.
9. Raut-Jadhav S., Saini D., Sonawane S., Pandit A. Effect of process intensifying parameters on the hydrodynamic cavitation based degradation of commercial pesticide (methomyl) in the aqueous solution // Ultrasonics sonochemistry. 2016. Vol. 28. P. 283–293.
10. Arrojo S., Benito Y. A theoretical study of hydrodynamic cavitation // Ultrasonics sonochemistry. 2008. Vol. 15. P. 203–211. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2007.03.007
11. Dindar E. An Overview of the Application of Hydrodinamic Cavitation for the Intensification of Wastewater Treatment Applications: A Review // Innov. Ener. Res. 2016. Vol. 5. DOI: 10.4172/ier.1000137
12. Dular M., Griessler-Bulc T., Gutierez I., Heath E., Kosjek T. et al. Use of hydrodynamic cavitation in (waste) water treatment // Ultrasonics Sonochemistry. 2015. Vol. 29. P. 577–588. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.10.010
13. Адельшин А. А., Алельшин А. Б., Урмитова Н. С. и др. Полноблочная установка гидродинамической очистки нефтепромысловых сточных вод с использованием закрученных потоков // Известия КГАСУ. 2013. № 4. С. 192–202.
14. Bergman B.‐O., Tragardh Ch. An approach to study and model the hydrodynamic cleaning effect // Journal of Food Process Engineering. 2007. Vol. 13, Iss. 2. P. 135–154. DOI: 10.1111/j.1745-4530.1990.tb00064.x
15. Sharma S., Ruparelia J. P., Patel M. L. A general review on Advanced Oxidation Processes for waste water treatment. Nirma University International Conference, Ahmedabad, Gujarat, 2011
16. Мачехина К. И., Шиян Л. Н., Тропина Е. А., Клупфель А. Изучение процессов ультра и нанофильтрования коллоидных растворов железа // Известия Томского политех. ун-та. 2011. Т. 318. № 3. С. 27–30.
17. Аверина Ю. М., Аснис Н. А., Ваграмян Т. А., Меньшиков В. В. Исследование скорости окисления ионов Fе²⁺ в воде при барботировании воздуха // Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52. № 1. С. 79–82.
18. Пат. 2525177 РФ. Способ очистки воды / А. Ю. Курбатов, Н. А. Аснис, Р. С. Баталов, С. В. Борткевич, Ю. М. Аверина, Т. А. Ваграмян; заявл. 28.11.2012; опубл. 10.08.2014, Бюл. № 22.
19. Драгинский В. Л., Алексеева Л. П., Гетманцев С. В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. — М. : Наука, 2005. — 576 с.
20. Galloux J., Chekli L., Phuntsho S., Tijing L. D., Jeong S. et al. Coagulation performance and floc characteristics of polytitanium tetrachloride and titanium tetrachloride compared with ferric chloride for coal mining wastewater treatment // Separation and Purification Technology. 2015. Vol. 152. P. 94–100. DOI: 10.1016/j.seppur.2015.08.009
21. Kuzin E. N., Krutchinina N. E. Purification of circulating and waste water in metallurgical industry using complex coagulants // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 18. P. 72–75.
22. Averina J. M., Zhukov D. Y., Kurbatov A. Y., Kaliakina G. E., Panfilov V. I. Methods of intensification of iron-containing natural water purification processes // International Multidisciplinary Scientific GeoConferences SGEM. Conference proceedings. 2018. P. 345–350.
23. Бахарев С. А. Очистка оборотной воды алмазодобывающего предприятия в хвостохранилище акустическим способом // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № 10. С. 68–79
24. Бахарев С. А., Максимова И. С. Новая технология безреагентной очистки сточных вод от взвешенных веществ // Всерос. науч.-техн. конф. «Сохранение биоразнообразия Камчатки». — Петропавловск-Камчатский : КИГ, 2005. С. 25–28.
25. Бахарев С. А. Очистка оборотной воды алмазодобывающего предприятия на карте намыва акустическим способом // Обогащение руд. 2014. № 6. С. 3–7.
26. Кострикин Ю. М., Мещерский М. А., Коровина О. В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления : справочник. — М. : Энергоатомиздат, 1990. — 248 с.
27. ГОСТ 58431–2019. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКC). Вода для гальванического производства и системы промывок. Общие требования (с Поправкой). — Введ. 01.07.2019.