Электрохимическая очистка сточных вод

В последние годы резко повысился интерес к многотоннажным возобновляемым отходам сельскохозяйственных культур однолетних растений, например риса, как к перспективному сырью для получения волокнистых (целлюлозных) материалов. Как правило, недревесное растительное сырье с целью получения волокнистых полуфабрикатов перерабатывают традиционными щелочными способами. В результате образуются щелочные гидролизаты, характеризующиеся значительным содержанием органических и неорганических веществ.

Щелочные гидролизаты отходов производства риса отличаются высоким содержанием соединений кремния, которые можно выделять для получения кремнийсодержащих материалов различного назначения. После отделения кремнийсодержащих соединений значения основных гидрохимических показателей в остаточных сточных водах снижаются, но не достигают нормативных значений для сброса сточных вод в водные объекты или использования в замкнутом цикле водооборота.

Для очистки сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий от трудноокисляемых органических соединений эффективны электрохимические методы очистки. Ранее была показана возможность использования электрохимического окисления щелочных гидролизатов плодовых оболочек риса на окисном рутениево-титановом электроде. Но при использовании данного электрода процесс окисления происходит, в основном, за счет генерации активного хлора, поэтому могут образовываться хлорорганические соединения. Данный материал посвящен исследованию влияния материала электрода на электрохимическую очистку щелочного гидролизата плодовых оболочек риса.

В качестве исходного сырья использованы плодовые оболочки (шелуха) риса, отобранная в Краснодарском крае (Россия). Гидролиз образца проводился 1н раствором гидроксида натрия при нагревании до 90°С в течение часа. Объемное соотношение Т:Ж составляло 1:13. Из образовавшегося гидролизата последовательно выделяли кремниевую кислоту (при pH~6) и щелочной лигнин (при pH~2). Полученный обезлигниненный раствор подвергался последовательной электрохимической очистке, включающей электрокоагуляцию с использованием алюминиевых электродов и электрохимическое окисление. При электрохимическом окислении в качестве анодов были использованы: окисный рутениево-титановый (ОРТА), оксидно-кобальтовый (ОКА), диоксидно-марганцевый (ДМА), платино-титановый (ПТА), оксидно-кобальто-марганцевый (ОКМА), диоксидно-свинцовый электроды. Эффективность очистки оценивалась по перманганатной окисляемости, цветности, фенольному эквиваленту, ХПК, взвешенным веществам.

В работе проведена сравнительная оценка электрохимических свойств электродов и установлено, что на всех электродах происходит окисление органических веществ. Эффективность процесса их разрушения по цветности составила ~98%. Наилучшим электродом является ОКМА, так как имеет минимальный выход по току активного хлора, среднее значение истинной поверхности, невысокую стоимость по сравнению с ОРТА и обеспечивает достаточно высокую очистку воды.

Установлено, что при последовательном использовании электрокоагуляции и электрохимического окисления показатели качества сточных вод, оценивающие содержание органических соединений, снижаются от 3 до 174 раз. Расчет технологических нормативов на сброс сточных вод после щелочного гидролиза рисовой шелухи с использованием электрохимического метода очистки по рекомендациям ХЕЛКОМ показал, что нормативы сброса по общему фосфору и азоту соблюдаются, а по ХПК превышен в ~10 раз. Сточные воды такого типа можно использовать в оборотной схеме предприятия или дочищать до установленных нормативов.