Анотація до роботи:

Кочетов Г.М. Наукове обґрунтування і розробка методів і споруд для утилізації нікелю із стічних вод гальванічних виробництв. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.04 - Водопостачання, каналізація. – Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню і розробці більш ефективних технологій очистки стічних вод гальванічних виробництв з утилізацією токсичних сполук нікелю і організацією замкнених систем оборотного водопостачання. Запропоновано заходи з інтенсифікації роботи основних споруд. Побудовано математичні моделі, а на їх основі - розроблено більш надійні методики розрахунку основних параметрів роботи прояснювача з шаром завислого осаду та іонообмінного фільтру. Здійснено апробацію цих методик з використанням дослідних даних. Створено процеси регенерації відпрацьованих електролітів нікелювання. Розроблено методи та технологічні схеми утилізації елюатів катіонітових фільтрів та гальваношламів з отриманням солей нікелю, емальованих і глазурованих виробів. Для заміни коштовних оксидів зчеплення в ґрунтових емалях створено нові матеріали з відходів гальванічних виробництв: нікеліт та нікеліт-Т. З їх використанням організовано серійне виробництво емальованої продукції.

1. Приведено теоретичне узагальнення і нові підходи вирішення важливої суспільно-господарської проблеми утилізації нікелю із стічних вод гальванічних виробництв, що полягає в розробці споруд, визначенні раціональних параметрів їх роботи в нових технологічних процесах комплексного очищення стічних вод.

2. У результаті узагальнення та аналізу існуючих положень і результатів встановлено, що найбільш перспективним напрямком удосконалення очищення стічних вод гальванічних виробництв є створення локальних систем переробки стічних вод і відпрацьованих технологічних розчинів з утилізацією коштовних сполук важких металів і організацією замкнених систем оборотного водопостачання, що дозволяє звести до мінімуму забруднення довкілля. Проведено аналіз і оцінку запропонованих теоретичних рішень і методів розрахунку споруд. На підставі вивчення механізмів і процесів, які в них відбуваються, побудовано досконалі математичні моделі, а на їх основі - розроблено більш надійні методики розрахунку основних параметрів споруд.

3. Вперше виконано комплекс взаємозв’язаних теоретично- експериментальних досліджень стічних вод, які містять іони нікелю та інших важких металів, а також органічні забруднення і завислі речовин. В результаті проведених досліджень розроблені підходи, методи і технологічні схеми комплексного очищення промивних стічних вод і відпрацьованих технологічних розчинів з можливістю повторного використання води і сполук важких металів.

4. Розроблено і науково обґрунтовано нові ресурсозберігаючі технології та споруди для очищення промивних вод лінії нікелювання, використання яких забезпечує зменшення вмісту у воді іонів важких металів до 0,02 мг-екв/дм³.

Виходячи із застосування запропонованих технологій, окремо розглянуто великі і малі за обсягом продукції гальванічні виробництва. У технологічній схемі очищення води великих гальванічних виробництв (об'єм стічних вод 2,5 м³/год) вперше використано прояснювач із шаром завислого осаду в якості реактора для видалення з води іонів заліза і завислих речовин у поєднанні з H-катіонітовим фільтром для вилучення іонів нікелю. Для малих гальванічних виробництв (об'єм стічних вод < 2,5 м³/год) розроблено схему очищення промивної води із застосуванням компактних споруд.

5. Виконано теоретичне обґрунтування заходів, які направлені на інтенсифікацію очищення стічних вод. Проведено моделювання основних процесів, які відбуваються у запропонованих спорудах, зокрема очистки промивних вод у прояснювачі із шаром завислого осаду, а також іонообмінної сорбції нікелю на катіонітах органічного та неорганічного походження. Для зручності користування одержаними рішеннями і залежностями розроблені алгоритми і програми. На основі їх реалізації запропоновано інженерні методики розрахунку основних конструктивних і технологічних характеристик прояснювача та іонообмінного фільтра. Здійснено апробацію цих методик з використанням дослідних даних. Розроблені методики розрахунку дозволяють одержати досить надійні й достовірні дані для визначення раціональних технологічних режимів роботи прояснювачів та іонообмінних фільтрів про що свідчать результати співставлення розрахункових і дослідних даних. Представлено також рекомендації з вибору основних параметрів роботи швидких фільтрів із пінополістирольним завантаженням.

6. Розроблено принципово новий сорбційно-окислювальний метод видалення домішок заліза (~ 0,1 г/дм³) з висококонцентрованих розчинів, що містять ~ 100 г/дм³ іонів нікелю. На основі цього методу створено технологію регенерації відпрацьованих електролітів нікелювання, запропоновано устаткування для її реалізації. Технологія пройшла успішне випробування в НДІ "Укрсіль" м. Артемівська.

7. Теоретично розроблено та експериментально перевірено наступні нові методи переробки елюатів регенерації катіонітових фільтрів:

• селективного виділення нікелю в результаті дробного осадження заліза в присутності буферного компонента;

• концентрування елюату в трикамерному електродіалізаторі для подальшого використання в електролізній ванні;

• утилізації елюату у вигляді цінної феромагнітної речовини - фериту нікелю;

• одержання гідроксокарбонату нікелю - реагенту для нейтралізації кислих стічних вод, які містять нікель.

Визначено раціональні режими роботи устаткування у цих технологіях.

9. Обґрунтовано використання пероксиду водню в якості окислювача в розроблених процесах очищення стічних вод. Запропоновано метод одержання розчину пероксиду водню концентрацією до 20 г/дм³ безпосередньо на гальванічному підприємстві електрохімічним відновленням кисню на модифікованому вугільному катоді при щільності струму ~ 100 А/м².

10. За результатами комплексу експериментальних досліджень відповідно до складу гальваношламів, які містять нікель, розроблено різні процеси переробки з отриманням товарних продуктів: солей нікелю реагентної кваліфікації, емалей і глазурей, а також запропоновано споруди для реалізації цих процесів.

Вперше обґрунтовано доцільність використання гальваношламів в якості сировини для виготовлення емалей. Створено нові матеріали - нікеліт та нікеліт-Т для заміни коштовних оксидів зчеплення (оксидів нікелю і кобальту) в ґрунтових емалях, запропоновано процеси і обладнання для їх одержання із шламів. На основі методу адитивності розроблено алгоритм для розрахунку властивостей отриманих емалей залежно від складу їх оксидних систем. Проведено апробацію запропонованої методики розрахунку коефіцієнта термічного розширення емалі із залученням експериментально одержаних даних.

Результати досліджень впроваджено на ВАТ "Завод Червоний Жовтень" у м. Фастові, де організовано серійне виробництво емальованої продукції з використанням нікелиту-Т. Реальний річний економічний ефект від впровадження технології складає 108 тис. грн за рахунок використання в сировині для виготовлення емалі відходів виробництва замість коштовних оксидів зчеплення.

11. Виконання цієї роботи на основі "зелених" технологій дозволило створити комплексний процес переробки рідких і твердих відходів гальванічних виробництв із впровадженням оборотного циклу водопостачання. Його використання на підприємствах України дозволить запобігти забрудненню навколишнього середовища токсичними стічними водами, забезпечить ефективне і раціональне використання води, сировини та енергії в системі гальванічного виробництва. Виконано економічне обґрунтування щодо застосування запропонованих споруд у технологічних процесах обробки води. Очікуваний річний економічний ефект впровадження процесу комплексної переробки води залежить від обсягів гальванічного виробництва та методу утилізації відходів і може сягати багатьох тисяч гривень.

Публікації автора:

1. Кочетов Г.М. Комплексная очистка сточных вод промышленных предприятий с регенерацией тяжелых металлов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2000. – №4. – С. 41–43.

2. Кочетов Г.М., Емельянов Б.М., Кушка А.Н. Получение из никельсодержащих отходов материала для замены оксидов сцепления в грунтовых эмалях // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – №2. – С. 32-35.

Здобувачем запропоновано і науково обґрунтовано технологію одержання з гальванічних шламів нових матеріалів для виготовлення ґрунтових емалей.

3. Кушка А.Н., Степовая Н.Г., Кочетов Г.М. Получение реагентов, обладающих магнитно-сорбционными свойствами // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – №4. – С. 44-47.

Здобувачем запропоновано методику досліджень сорбційних властивостей реагентів та узагальнено результати роботи.

4. Васильев А.Н., Кочетов Г.М. Малоотходное производство п-крезола // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – № 5. – С. 29-31.

Здобувачем поставлено задачі роботи і запропоновано використання відпрацьованого сорбенту іонів нікелю в якості каталізатора в синтезі п-крезолу.

5. Кочетов Г.М., Емельянов Б.М., Кушка А.Н. Исследование и расчет параметров процесса очистки растворов от ионов никеля // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып. 30. – К.: Техника, 2001. – С. 19-23.

Здобувачем отримано новий модифікований сорбент і вивчено його властивості.

6. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е. Комплексная обработка промывных сточных вод цехов никелирования // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып. 43. – К.: Техника, 2002. – С. 185-191.

Здобувачем визначено задачі досліджень, розроблено і науково обґрунтовано технологічну схему і споруди для обробки промивних вод.

7. Кушка А.Н., Степовая Н.Г. Кочетов Г.М. Обезвоживание ферромагнитных шламов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – №2. – С. 52-54.

Здобувачем проведено дослідження процесів зневоднення шламів, виконано обробку отриманих результатів.

8. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е., Емельянов Б.М. Очистка сточных вод линии никелирования гальванических производств // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – №5. – С. 37-40.

Здобувачем визначено напрямки і розроблено методики досліджень, проведено обробку отриманих результатів.

9. Терновцев В.Е., Кочетов Г.М. Замкнутая система очистки промывных сточных вод линии никелирования гальванических производств // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып 47. – К.: Техника, 2003. – С. 162-167.

Здобувачем розроблено і науково обґрунтовано технологічні процеси очищення промивної води та їх апаратурне оформлення.

10. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е., Потапенко Л.И. Расчет параметров очистки промывных сточных вод гальванических производств в осветлителе со взвешенным осадком. // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып. 51. – К.: Техника, 2003. – С. 111-118.

Здобувачем запропоновано методику інженерного розрахунку конструктивних і технологічних параметрів очищення води в прояснювачі із шаром завислого осаду.

11. Кочетов Г.М., Терновцев В.О., Ємельянов Б.М. Розробка методу одержання гідроксокарбонату нікелю і його використання в процесі комплексного очищення стічних вод лінії нікелювання // Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування: Зб. наук. праць. Вип. 4(23). - Рівне, 2003. - С.174-180.

Здобувачем проведено експериментальні дослідження з синтезу солі нікелю і зроблено узагальнення одержаних результатів.

12. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е., Емельянов Б.М. Регенерация тяжелых металлов из промывных сточных вод гальванических производств // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2004. – №1. – С. 35-37.

Здобувачем визначено задачі роботи, науково обґрунтовано процеси селективного розділення важких металів, проведено експериментальні дослідження.

13. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е., Потапенко Л.И. Математическое моделирование и расчет параметров ионообменной очистки никельсодержащих сточных вод гальванических производств // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2004. - №4. - С. 43-46.

Здобувачем побудовано математичну модель процесу очищення води і розроблено інженерну методику розрахунку параметрів іонообмінних фільтрів.

14. Кочетов Г.М. Утилизация никельсодержащих гальваношламов гальванических производств в глазурях облицовочных плиток // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып. 55. – К.: Техника, 2004. – С. 341-345.

15. Кочетов Г.М. Гидродинамическая модель очистки промывных сточных вод гальванических производств в осветлителе со взвешенным осадком // Химия и технология воды. – 2004. – №4. – С. 378-386.

16. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е., Зайцев В.Н., Алексеев С.А. Сорбционно-окислительный метод очистки отработанных технологических растворов // Химия и технология воды. – 2004. – №5. – С. 444-449.

Здобувачем поставлено мету роботи, проведено дослідження очищення відпрацьованого електроліту нікелювання від домішок та узагальнено результати експерименту.

17. Кочетов Г.М. Получение феррита никеля из жидких отходов сточных вод гальванических производств // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки: Наук.-техн. зб. Вип. 4. – К.: КНУБА, 2005. – С. 97-101.

18. Кочетов Г.М. Розробка методу одержання пероксиду водню для очищення стічних вод гальванічних виробництв // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки: Наук.-техн. зб. Вип. 5. – К.: КНУБА, 2005. – С. 62-67.

19. Кочетов Г.М. Разработка методики расчета основных параметров работы катионитовых фильтров в процессе очистки сточных вод от ионов никеля // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки: Наук.-техн. зб. Вип. 6. – К.: КНУБА, 2006. – С. 68-74.

20. Кочетов Г.М., Терновцев В.Е. Разработка технологии очистки никельсодержащих сточных вод мелких производств // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып. 72. – К.: Техника, 2006. – С. 141–147.

Здобувачем поставлено мету роботи, здійснено розрахунок фільтрів із пінополістирольним завантаженням та проведено обробку одержаних результатів.

21. Ternovtsev V.E., Kochetov G.M., Emelianov B.M., Arkhipets A.E. Metal recycle from electroplating waste // Proc. of III International Symp. on Environmental Contamination in Central and Eastern Europe. - Warsaw, - 1996. – Р. 625-626.

Здобувачем поставлено мету роботи, проведено дослідження стічних вод і шламів, запропоновано технологічні схеми процесів їх переробки.

22. Емельянов Б. М., Кочетов Г.М. Энергосберегающие технологии регенерации тяжелых металлов из производственных отходов // Зб. допов. II Міжнар. конф. "Управління енерговикористанням". - Львів: НУ Львівська політехніка, 1997. - C. 157-158.

Здобувачем визначено методику досліджень, надано техніко-економічне обгрутованння розроблених процесів регенерації цінних металів з відходів.

23. Кочетов Г.М., Ємельянов Б.М. Покращення екологічної ситуації шляхом утилізації нікельмістких відходів виробництв України // Науково-практичні проблеми цивільної оборони в системі МНС: Зб. наук. статей. Вип.1 - К.: МНС України, 1998.- С. 55-57.

Здобувачем поставлено задачі роботи, проведено експериментальні дослідження гальваношламів та виконано обробку одержаних результатів.

1. Терновцев В.Е., Кочетов Г.М. Исследование сорбционного процесса очистки ртутьсодержащих сточных вод // Науково-практичні проблеми моделювання та прогнозування надзвичайних ситуацій: Зб. наук. статей. Вип. 2.- К.: МНС України, 1999. - С. 8-11.

Здобувачем поставлено задачі роботи, проведено експериментальні дослідження, розроблено сорбент для очищення води і зроблено аналіз одержаних результатів.

2. Терновцев В.Е., Обертас И.А., Кочетов Г.М. Изучение возможности извлечения алюминия (III) из водных растворов // Зб. доп. наук.-практ. конф. "Сучасні технології та устаткування для інтенсифікації роботи систем водопостачання і водовідведення України". – К.: НИИКТИ Гор. Хоз., 1999. – С. 123-127.

Здобувачем визначено і науково обґрунтовано умови вилучення іонів металів із стічних і природних вод, проведено обробку отриманих результатів.

3. Кочетов Г.М. Моделирование процесса сорбционной очистки растворов от ионов никеля. Матеріали міжн. наук.-практ. конференції "Проблеми і перспективи очищення та повторного використання води". – К.: Тов. "Знання" України, 2000. – с. 47.

4. Кочетов Г.М.,Зайцев В.Н., Терновцев В.Е., Алексеев С.А. Очистка отработанных электролитов никелирования от соединений железа. Труды науч.-практ. конференции "Современные проблемы охраны окружающей среды, рационального использования водных ресурсов и очистки природных и сточных вод". – К.: Тов. "Знання" України, 2003. – С. 30-35.

Здобувачем запропоновано сорбент для видалення домішок заліза з концентрованих розчинів, узагальнено результати досліджень.

5. Емельянов Б.М., Кочетов Г.М. Утилизация отходов гальванических предприятий в производстве неорганических материалов Тези доповідей наук.-техн. конф. "Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких матеріалів". – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2003. – С. 49-50.

Здобувачем поставлено задачі роботи, проведено експериментальні дослідження переробки шламів.

6. Кочетов Г.М. Получение реагента для нейтрализации кислых сточных вод линии никелирования // Конденсовані системи та міжфазні границі: Зб. наук. праць КНУ ім. Тараса Шевченка. – К.: КНУ, 2003. – С. 47-51.

7. Тугай А.М., Терновцев В.О., Кочетов Г.М., Ємельянов Б.М. Водопостачання і водовідведення промислових підприємств м. Києва і впровадження на його основі комплексних технологій очищення стічних вод // Матеріали наук.-техн. конф. "Вищі навчальні заклади - Києву". – К.: КДМА, 2004.- Ч.2.- С. 49-51.

Здобувачем запропоновано впровадження конкретних розроблених технологій очищення води і переробки відходів на промислових підприємствах міста.

8. G. Kochetov, V. Ternovtsev, A. Dzurik, D. Leszczinska, V. Zaitsev Development of Integrated Technologies for Nickel-containing Wastewater Treatment // Proc. VI International Symp. on Environmental Contamination in Central and Earstern Europe and the Commonwealth of Independent States. - Prague (Czech Republic). - 2003. - P. 226.

Здобувачем поставлено задачі роботи, проведено дослідження стічних вод і запропоновано методики розрахунку споруд для очищення води.

9. Ємельянов Б.М., Терновцев В.О., Кочетов Г.М. Розробка та удосконалення систем очищення стічних вод промислових підприємств // Тез. докл. 65-ї наук.-практ. конф. КНУБА. - К.: КНУБА, - 2004. - Ч. 2. - С. 130-131.

Здобувачем поставлено задачі роботи, запропоновано технологічну схему очистки води з використанням компактних споруд і замкненого водообороту.

10. Kochetov G.M., Emelyanov B.M. Ресурсосберегающие технологи переработки отходов гальванических производств // Тр. Междунар. конф. "Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, екологически чистые технологии производства и утилизации изделий". - АР Крым. 2006, - С. 378.

Здобувачем визначено задачі роботи, розроблено методи переробки шламів з отриманням термостійких покриттів.

11. Пат. 2001962 РФ, МКИ С 22 В 23/00, С 02 F 1/62 Способ утилизации солей никеля из осадков сточных вод / Кочетов Г.М. (Украина) – № 5055924/02; Заявл. 23.07.92; Опуб. 30.10.93, Бюл. № 39-40 - 3с.

12. Способ получения ферромагнитного сорбирующего реагента: А. с. 1790997 СССР, МКИ⁵ B 01 J 20/06 / Терновцев В.Е., Кочетов Г.М., Кушка А.Н., (СССР) – № 4908684; Заявл. 06.02.91; Опубл. 30.07.93, Бюл. № 4. – 2с.

13. Способ очистки сточных вод: А. с. 1836299 СССР, МКИ⁵ С021/48, 1/28. / Кушка А.Н., Забулонский И.А., Кочетов Г.М., Емельянов Б.М (СССР) – Опубл. 30.07.93, Бюл. № 4. – 2с.