Анотація до роботи:

Филипчук В.Л. Природоохоронні системи очистки та використання багатокомпонентних стічних вод із важкими металами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека – Донецький національний університет, Донецьк, 2008.

Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню і розробці природоохоронних систем очистки та використання багатокомпонентних стічних вод із важкими металами, спрямованих на зниження рівня небезпечного впливу важких металів на навколишнє середовище шляхом додержання встановлених нормативів для довкілля, використання очищених стічних вод у оборотному водопостачанні підприємств, обмеження скиду стічних вод у водні об'єкти. Розроблено математичну модель систем оборотного водопостачання. Встановлено вплив багатокомпонентності на ступінь вилучення важких металів із стічних вод. Уточнено закономірності реагентної та електрохімічної зміни рН і Eh багатокомпонентних стічних вод із важкими металами. Розроблено технологію ступінчасто–дискретного уведення реагентів та застосування електрохімічної обробки для регулювання рН і Eh. Наведено шляхи удосконалення роботи відстійників, флотаторів, фільтрів в умовах багатокомпонентність стоків. Розроблено більш ефективні технологічні схеми очищення та повторного використання багатокомпонентних стічних вод із важкими металами підприємств різних галузей промисловості.

1. Проведено теоретичне обґрунтування та нове розв‘язання важливої науково-технічної проблеми підвищення екологічної безпеки промислових підприємств шляхом створення на них природоохоронних систем очистки та повторного використання стічних вод із важкими металами в умовах багатокомпонентного складу забруднень різного фазово–дисперсного стану, що дозволяє знизити рівень небезпечного впливу важких металів на навколишнє середовище, забезпечити встановлені нормативи концентрацій домішок у очищеній воді, обмежити скид рідких відходів у водні об‘єкти.

2. Показано, що створення ефективних природоохоронних систем очистки та використання багатокомпонентних стічних вод із важкими металами можливе: на основі розробки та адаптації до реальних умов математичних моделей цих систем; шляхом винайдення засобів більш глибокого очищення стічних вод від ІВМ; мінімізації наростання мінералізації очищеної води за рахунок використання раціональних схем реагентного та електрохімічного регулювання величин рН і Eh; підвищення ефективності функціонування споруд для вилучення малорозчинних сполук важких металів.

3. Розроблено математичні моделі природоохоронних систем для централізованих та локальних водооборотних циклів, що дозволяє визначити параметри роботи елементів системи, як взаємопов‘язаного комплексу споруд, та прогнозувати зміни концентрації різних забруднюючих домішок у блоках системи в умовах її роботи в динамічному режимі. Математична модель локального водооборотного циклу для сучасної протитечійної двокаскадної промивки деталей дозволяє визначити параметри роботи елементів очисних споруд і виробничого обладнання та врахувати умови його функціонування при періодичних підживленнях.

4. Вперше проведено комплексні теоретичні та експериментальні дослідження щодо вилучення ІВМ із стічних вод у вигляді малорозчинних сполук в умовах багатокомпонентного складу забруднень, що дозволило встановити закономірності специфічного впливу на ступінь вилучення металів органічних та комплексоутворюючих сполук, мінеральних солей. Зокрема, залишкові концентрації металів у очищеній воді при підвищенні мінералізації стічної води збільшуються в 1,6–1,8 рази, а за наявності органічних домішок – в 1,5–2,2 і більше разів порівняно з чистими розчинами, що потребує супутнього або окремого вилучення таких компонентів та раціонального використання реагентів. Показано, що окреме застосування різних осаджуючих реагентів не дозволяє досягти встановлених вітчизняних нормативів щодо концентрацій важких металів у очищеній воді.

5. Для глибокого вилучення залишків важких металів доцільно застосову-

вати процеси сорбції та співосадження на гідроксидах коагулянтів. Спільне дозування сульфіду і алюмінієвого коагулянту, введення коагулянтів, особливо в кислу воду з наступним її підлуженням, дозволяє поглибити ступінь вилучення важких металів. Технологія очистки води від ІВМ повинна включати одно– або двоступеневе регулювання рН та попереднє або проміжне введення комплексу малих доз хімічних реагентів (коагулянтів, сульфідів, луг) з відповідним одно– або двоступеневим вилученням малорозчинних сполук металів.

6. Встановлено особливості зміни величин рН та Eh багатокомпонентних стічних вод із важкими металами, на підставі чого запропоновано технологічні схеми реагентного регулювання цих параметрів у проточних і непроточних умовах. Розроблено досконалішу методику розрахунку доз і концентрацій реагентів, параметрів дозуючого обладнання, яка враховує нелінійність зміни величин рН і Eh, буферність стічної води та коливання вихідних концентрацій забруднюючих домішок. Запропоновано використання „квазістаціонарної” величини Eh для контролю за процесами окислення–відновлення забруднюючих домішок у багатокомпонентних водних системах. Вперше розроблено метод і технологію ступінчасто–дискретного уведення реагентів для комплексного регулювання рН і Eh, які дозволяють мінімізувати витрату реагентів і повністю автоматизувати процес очистки води.

7. Теоретично та експериментально уточнено механізм електрохімічної зміни величин рН і Еh багатокомпонентних стічних з важкими металами за допомогою діафрагмового електролізу та встановлено визначальні фактори, які впливають на цей процес. Розроблено технологічні схеми регулювання рН і Еh при різних гідравлічних режимах роботи електродних камер електролізера та визначено параметрами електрохімічної обробки різних категорій багатокомпонентних стічних вод із важкими металами, що дозволяє обмежити використання хімічних реагентів під час вилучення ІВМ.

8. Запропоновано використовувати безрозмірні критерії стану у водних системах агрегатів із твердих, рідких, газоподібних частинок, а також нові аналітичні залежності, що дозволяє прогнозувати поведінку малорозчинних домішок важких металів у багатокомпонентних стічних водах. Обґрунтовано шляхи удосконалення роботи споруд для розподілу фаз (відстійників, флотаторів) з урахуванням масляної і газової флотації та в умовах високої концентрації зависі.

9. У результаті пофакторного аналізу запропонованих залежностей показано, що підвищення ефективності флотаційної очистки води та зменшення вологості флотаційного шламу можна досягти за рахунок використання багатоступеневих схем флотації. Регулювання рН стічної води необхідно проводити безпосередньо перед введенням флотуючих бульбашок. Для доочистки стічної води від малорозчинних сполук важких металів найбільш доцільним є фільтрування на пінополістирольних фільтрах з висхідним рухом води через однорідне завантаження при швидкості 2,0–2,5 м/год.

10. Розроблено нові та вдосконалено існуючі технологічні схеми фізико–хімічної очистки багатокомпонентних стічних вод із важкими металами, в яких вперше комплексно використано непроточно–проточні процеси перетворення фазово–дисперсного стану домішок та розподілу забруднюючих речовин, що дозволяє точніше підтримувати оптимальні параметри очищення води, мінімізувати витрату хімічних реагентів, забезпечити високий ступінь вилучення важких металів. Розроблено методику розрахунку непроточних споруд при різних варіантах їх застосування. З метою виключення або мінімального скиду в навколишнє середовище сольових розчинів, розроблено схеми регулювання мінералізації очищеної води шляхом її комплексного використання для окремих споживачів у виробництві.

11. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження дозволили розробити науково–технічні рекомендації щодо створення на підприємствах різного профілю природоохоронних систем очистки та використання багатокомпонентних стічних вод з важкими металами. Розроблено і досліджено в промислових умовах нові технологічні схеми очистки стічних вод від підприємств з виробництва нижчих дикарбонових кислот, металевих емалевих виробів, склопластику, кришталевих виробів, виробництва консервної жерсті, дренажних вод промислових звалищ та інших.

12. Протягом 1994–2006 років розроблені природоохоронні системи очищення та використання багатокомпонентних стічних вод із важкими металами впроваджено на 25 підприємствах різних галузей промисловості України, Словаччини, Чехії. Впровадження природоохоронних систем дозволило знизити рівень небезпечного впливу важких металів на навколишнє середовище, забезпечити додержання нормативів забруднюючих домішок у очищеній воді, повторно використати 60–90% очищених стоків у водооборотних циклах підприємств. На розроблені технологічні схеми та установки для очищення стічних вод одержано технічні умови України і гігієнічний сертифікат та освоєно їх промислове виготовлення.

Публікації автора:

Монографії

1. Филипчук В. Л. Очищення багатокомпонентних металовміщуючих стічних вод промислових підприємств: Монографія / Филипчук В. Л. – Рівне : УДУВГП, 2004. – 232 с.

Статті у фахових виданнях

2. Филипчук В. Л. Про можливість використання окислювально–відновного потенціалу для контролю та регулювання процесами фізико–хімічної очистки води / В. Л. Филипчук // Вісник РДТУ “Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво”. – Рівне, 1999.– Cпецвипуск. – C. 305–310.

3. Филипчук В. Л. Очистка сточных вод производства низших дикарбоновых

кислот / В. Л. Филипчук // Научн. труды Кременчукского ГПУ «Проблемы

создания новых машин и технологий». – Кременчук, 1999. – Bып. 2/1999 (7). – C. 505–509.

4. Филипчук В. Л. Технологічні схеми очистки металомістких багатокомпонентних стічних вод та раціоналізація їх роботи / В.Л. Филипчук В. Л. // Вісник РДТУ “Водне господарство, економіка, екологія, менеджмент”. – Рівне, 2000. – Bип. 4(6). – C. 200–206.

5. Филипчук В. Л. Очистка стічних вод гальванічних виробництв / В. Л. Филипчук // Вісник РДТУ. – Рівне, 2000. – Bип. 5(7). – C.169–177.

6. Филипчук В. Л. Сучасний стан формування cкладу та фізико–хімічної очистки металомістких багатокомпонентних стічних вод / В. Л. Филипчук // Научн. труды Кременчукского ГПУ «Проблемы создания новых машин и технологий». – Кременчук, 2000. – Bып. 1/2000 (8). – C. 591–596.

7. Филипчук В. Л. Рационализация технологических схем очистки сточных вод гальванических производств / В. Л. Филипчук // Научн. труды Кременчукского ГПУ «Проблемы создания новых машин и технологий». – Кременчук, 2001. – Bып. 1/2001 (10) – C. 555–559.

8. Филипчук В. Л. Реагентне осадження ІВМ при фізико–хімічній очистці металомістких стічних вод / В. Л. Филипчук // Збірник наукових праць РДТУ »Гідромеліорація і гідротехнічне будівництво». – Рівне, 2001. – Вип. 26. – С. 307–315.

9. Филипчук В. Л. Очисні споруди металомістких багатокомпонентних стічних вод / В. Л. Филипчук // Збірник наукових праць “Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди”. – Рівне : Вид–во РДТУ, 2001. –

Вип. 7. – С. 217–226.

10. Филипчук В. Л. Очистка металомістких багатокомпонентних стічних вод/ В. Л. Филипчук // Вісник Сумського ДТУ. Серія технічні науки. – Суми :

СумДУ, 2002. – № 9(42). – С. 154–161.

11. Филипчук В. Л. Очистка промислових стічних вод від ІВМ / В. Л. Филипчук // Труды Одесского политехническогого ун–та. – Одесса, 2002. –

Вып. 1(17). – С. 216–218.

12. Филипчук В.Л. Технологічні схеми електрохімічного регулювання величинами рН і Eh при очистці металомістких багатокомпонентних стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник Кременчукського ДПУ. – Кременчук, 2002. –

Вип. 1/2002 (12). – C. 275–279.

13. Филипчук В. Л. Очистка сучасних металомістких стічних вод від ІВМ /

В. Л. Филипчук // Вісник Житомирського Інж–технол.ін–ту.Технічні науки. – Житомир, 2002. – Вип. 1(20). – С. 37–44.

14. Филипчук В. Л. Супутнє вилучення органічних домішок при очистці металомістких стічних вод / В. Л. Филипчук // Збірник наукових праць Кіровоградського ДТУ. – Кіровоград, 2002.– Вип. 11.– С. 274–282.

15. Филипчук В. Л. Технологічні схеми регулювання рН при очистці метало–

містких багатокомпонентних стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник РДТУ. –

Рівне, 2002. – Bип. 3(16). – С. 195–203.

16. Филипчук В. Л. Регулювання окислювально–відновними процесами при очистці металомістких стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник РДТУ. – Рівне, 2002. – Bип. 1(14). – C. 169–178.

17. Филипчук В. Л. Глибоке очищення багатокомпонентних стічних вод від ІВМ / В. Л. Филипчук // Вопросы химии и химической технологии – Днепропетровск : Изд–во УГХТУ. – № 5, 2002. – С. 278–282.

18. Филипчук В. Л. Розрахунок непроточних споруд технологічних схем очистки металомістких стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник РДТУ. – Рівне, 2002. – Bип. 4(17). – С. 266–275.

19. Филипчук В.Л. Умови спливання завислих частинок при відстоюванні металомістких багатокомпонентних стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник УДУВГП. – Рівне, 2002. – Вип. 5(18 ), ч.4. – С. 218–227.

20. Филипчук В. Л. Рационализация технологических схем очистки многокомпонентных сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов /В. Л. Филипчук // Научно–технический сборник «Комунальное хозяйство городов». – Киев. : Техника, 2002. – Вып. 45. – С. 35–44.

21. Филипчук В. Л. Доочистка металомістких стічних вод від ІВМ /В. Л. Филипчук // Вісник ТДТУ. – Тернопіль, 2002. – Том 7, № 3. – С.139–143.

22. Филипчук В. Л. Електрохімічна зміна окисно–відновного потенціалу при очищенні стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник ТДТУ. – Тернопіль, 2002. – Том 7, № 4. – С. 131–137.

23. Филипчук В. Л. Очистка промислових стічних вод від іонів заліза / В. Л. Филипчук // Труды Одесского полит–го ун–та. – Одесса, 2002. – Вып.2(18). – С. 232–236.

24. Филипчук В. Л. Застосування електрохімічної зміни величини рН для очистки стічних вод від ІВМ / В. Л. Филипчук // Вісник Кременчукського ДПУ. – Кременчук, 2002. – Вип. 5/2002 (16). – C. 42–45.

25. Филипчук В. Л. Рационализация технологических схем очистки металсодержащих многокомпонентних сточних вод промышленных предприятий / В. Л. Филипчук // Химия и технология воды. – Киев : Наукова думка, 2002. – Т. 24, № 6. – C. 567–577.

26. Филипчук В. Л. Відновлення металомістких домішок при очистці стічних вод промислових підприємств / В. Л. Филипчук // Вісник технологічного університету Поділля. – Хмельницький, 2002. – Том. 2(41), № 3. – С. 209–213.

27. Филипчук В. Л. Регулювання параметрами рН і Eh при очистці фенолових стічних вод / В. Л. Филипчук // Вісник технологічного університету Поділля. – Хмельницький, 2002. – № 5, Ч.1(45). – С. 100–104.

28. Филипчук В. Л. Апарати для електрохімічного регулювання величинами рН і Eh при очистці металомістких багатокомпонентних стічних вод /

В. Л. Филипчук // Наукові нотатки. – Луцьк : ЛДТУ, 2002. – Вип. 10. –

С. 208–220.

29. Филипчук В. Л. Очистка фенолових стічних вод виробництва консервної

жерсті / В. Л. Филипчук // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – № 2. – С.47–52.

30. Филипчук В. Л. Математична модель локального замкненого циклу стічних вод з важкими металами / В. Л. Филипчук // Вісник УДУВГП. – Рівне, 2004. – Вип. 2(26 ). – С. 308–315.

31. Филипчук В. Л. Технологічні схеми очистки багатокомпонентних стічних вод від ІВМ / В. Л. Филипчук // Вестник СевГТУ. Вып.55: Механика, энергетика, экология. – Севастополь : Изд–во СевНТУ, 2004. – С. 172–181.

32. Филипчук В. Л. Математична модель технологічної системи очищення стічних вод промислового підприємства / В. Л. Филипчук // Вісник НУВГП. – Рівне, 2005. – Вип. 1(29 ). – С. 98–106.

33. Филипчук В. Л. Математична модель оборотної системи водопостачання підприємств / В. Л. Филипчук // Вісник НУВГП. – Рівне, 2006. – Вип. 2(34), част. 1. – С. 193–201.

34. Филипчук В. Л. Особливості вилучення малорозчинних сполук важких металів на пінополістирольних фільтрах / В. Л. Филипчук, В. О. Орлов // Вісник НУВГП. – Рівне, 2008. – Вип. 1(41). – С. 269–276.

Патенти на винаходи

35. Patentova listina c.280113 Slovenskey republiky. Int. CI C 02F 1/24. Sposob flotacnego cistenia vody / Anapolsky V., Filipchuk V., Rau D., Gemzicky J.; Intrel plus. – 1539–95; 06.12.95; 06.09.99, Vestnik PST.

36. Пат. 27902 Україна, МПК С02F1/46. Установка для очищення стічних вод / Филипчук В.Л., Анопольський В.Н.; Заявник і патентовласник НВФ „Ельф” , ТОВ „Фагс”. – № 94127955 ; заявл. 12.12.94 ; опубл. 16.10.00,

Бюл. №5.

37. Пат. №11592 Україна, МПК Е21F 5/00. Фільтр для очистки вод / Филипчук В. Л., Забродський В. О., Филипчук Л. В.; Заявник і патентовласник НВФ „Аквілон”. – № 20041008372 ; заявл. 15.10.04 ; опубл. 16.01.05, Бюл. №1.

38. Пат. №21795 Україна, МПК В01D 24/26. Фільтр для очистки вод / Филипчук В. Л., Забродський В. О., Филипчук Л. В. ; Заявник і патентовласник НВФ „Аквілон”. – № u200605277 ; заявл. 15.05.06 ; опубл. 10.04.07, Бюл. №4.

Статті і тези доповідей

39. Анопольский В. Н. Новые технологии и оборудование для очистки сточных вод / В. Н. Анопольский, Г. Н. Фельдштейн, В. Л. Филипчук // Сб докл. ІІІ Всеросийской научно–практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», С.–Петербург, 1998. – Т. 2. – С. 124–133.

40. Анопольский В. Н. Компактные установки для очистки сточных вод / В. Н. Анопольский, Г.Н.Фельдштейн, В. Л. Филипчук // Вісник Українського будинку економічних та науково–технічних знань, Київ, 1998. – № 7. –

С. 43–45.

41. Филипчук В. Л. Компактные установки для очистки сточных вод /

В. Л. Филипчук, В. Н. Анопольский // Сб. материалов международной научно

–практической конференции «Актуальные проблемы водоснабжения и водо-

отведения», Одесса, сентябрь, 1999г. – С. 186–188.

42. J. Gemzicky. Komlexne elektrochemicke cistene priemyselnych odpadovych vod s obsagom tagkych kovov a ropnych latok technologiou intrel / J. Gemzicky,

V. Filipcuk, V. Anapolsky., M. Dzuroska // Zb. prednasok «XXXII celostatni aktiv

galvanizeru , DKO Jiglava, 2–4.6.1999. – S. 124–131.

43. J. Gemzicky. Komlexne elektrochemicke cistene priemyselnych odpadovych vod s obsagom tagkych kovov a ropnych latok technologiou intrel / J. Gemzicky, V. Filipcuk, V. Anapolsky //Zb. prednasok «41 medzinarodna galvanicka konferencia, Nitra, 25–27.5.1999. – S. 67–72.

44. V. Filipcuk. Racionalizacia prevadzky technologickych celkov na cistenie odpadovych vod z galvanickych linek / V. Filipcuk, M. Miertus // Zb. prednasok «43 medzinarodna galvanicka konferencia , Bratislava, 26–27.6.2001. – S.21–26.

45. Филипчук В. Л. Рационализация работы сооружений для очистки металлсодержащих сточных вод / В. Л. Филипчук, В. Н. Анопольский, Г. Н. Фельдштейн // “Вода и экология. Проблемы и решения”, С.– Петербург, 2001. –№4. – С. 47–53.

46. Филипчук В. Л. Опыт научно–технического объединения «Водные экотехнологии–ХХI» в очистке сточных вод современных промышленных предприятий за рубежом и в странах СНГ / В. Л. Филипчук // Матеріали науково–практичної конференції ІІІ Міжнародного Водного форуму «АКВА Україна – 2005» 4–7 жовтня 2005 р. – Київ, 2005. – С. 186–188.

47. Филипчук В. Л. Рационализация систем очистки и использования металлсодержащих сточных вод / В. Л. Филипчук // Проблемы и перспективы развития водного хозяйства малых городов: Тез. докл. междунар. науч.–практ. конф. 17–20 мая 2006 г. – Витебск, 2006. – 92 с.

48. Филипчук В. Л. Науково–технічне забезпечення очистки та використання багатокомпонентних стічних вод з важкими металами в системах водопостачання підприємств / В. Л. Филипчук, В. О. Орлов // Матеріали науково–практичної конференції ІV Міжнародного Водного форуму «АКВА Україна – 2006» 19–21 вересня 2006 р. – Київ, 2006. – С. 193–196.

49. Филипчук В. Л. Системи очистки та використання багатокомпонентних металовміщуючих стічних вод промислових підприємств / В. Л. Филипчук // Вода і водоочисні технології. – Київ : Українська водна асоціація. – 2007. –

№ 1 (21). – C. 47–50.

Особистий внесок здобувача в роботи, що опубліковані у співавторстві: [34] – підготовлена методика досліджень, проведені дослідження та обробка результатів, запропоновано двоступеневе фільтрування; [35] – запропоновані варіанти введення хімічних реагентів при флотаційній очистці концентрованих стічних вод; [36] – запропоновано двоступеневе фільтрування для очищення стічних вод; [37, 38] – запропонована принципова конструкція фільтрів; [39, 40] – запропоновано технологічні схеми та обладнання для очистки стічних вод від важких металів; [41] – запропоновано двоступеневе обладнання для очистки стічних вод від важких металів; [42] – запропоновано технологічні схеми та двоступеневе обладнання для очистки стічних вод із важкими металами; [43] – запропоновано технологічні схеми та обладнання для очистки стічних вод із важкими металами; [44] – проведені дослідження та обробка результатів, запропонована технологічна схема очистки стічних вод від важких металів; [45] – запропонована класифікація споруд та узагальнені напрямки поліпшення їх роботи; [48] – розроблені математична модель та технологічні схеми очистки стічних вод від важких металів.