vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2023-3-187-198vguit-3336Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyИсследование эффективности электромембранного разделения технологических растворов очистных сооружений ООО «РКС–Тамбов»Study of the efficiency of electromembrane separation of technological solutions of treatment facilities of RKS-Tambovhttps://orcid.org/0000-0002-5105-7782АбоносимовО. А.AbonosimovO. N.

д.т.н., профессор, кафедра механики и инженерной графики, Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, mechanics and engineering graphics department, Sovetskaya 106, Tambov, 392000 Russia

abontam@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0746-5161ЛазаревС. И.LazarevS. I.

д.т.н., зав. кафедрой, кафедра механики и инженерной графики, Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия

Dr. Sci. (Engin.), head of department, mechanics and engineering graphics department, Sovetskaya 106, Tambov, 392000 Russia

sergey.lazarev.1962@mail.ruХребтоваМ. А.HrebtovaM. A.

аспирант, кафедра механики и инженерной графики, Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия

graduate student, mechanics and engineering graphics department, Sovetskaya 106, Tambov, 392000 Russia

hrebtowa@icloud.comПолянскийК. К.PolyanskyK. K.

д.т.н., профессор, кафедра коммерции и товароведения, Карла Маркса, 67А, Воронеж, 394030, Россия

Dr. Sci. (Engin.), professor, commerce and commodity science department, Karl Marx, 67A, Voronezh, 394030, Russia

kaf-kit@vfreu.ruКотеневС. И.KotenevS. I.

аспирант, кафедра механики и инженерной графики, Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия

graduate student, mechanics and engineering graphics department, Sovetskaya 106, Tambov, 392000 Russia

kotenev.igor@yandex.ruЛазаревД. С.LazarevD. S.

аспирант, кафедра механики и инженерной графики, Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия

graduate student, mechanics and engineering graphics department, Sovetskaya 106, Tambov, 392000 Russia

sergey.lazarev.1962@mail.ruТамбовский государственный технический университетTambov State Technical UniversityВоронежский филиал Российского экономического университета имени Г.В. ПлехановаVoronezh branch of the Russian Economic University named after G.V. Plekhanov202326102023853187198Copyright © Абоносимов О.А., Лазарев С.И., Хребтова М.А., Полянский К.К., Котенев С.И., Лазарев Д.С., 20232023Абоносимов О.А., Лазарев С.И., Хребтова М.А., Полянский К.К., Котенев С.И., Лазарев Д.С.Abonosimov O.N., Lazarev S.I., Hrebtova M.A., Polyansky K.K., Kotenev S.I., Lazarev D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3336

Совершенствование процессов очистки отходов производства связано с решением экологических задач, предполагающих экономию потребляемых ресурсов окружающей среды и сокращение объёма отходов, размещаемых в ней. И то и другое достигается за счёт внедрения малоотходных технологий с возможностью извлечения ценных компонентов и использования очищенных вод в оборотном цикле, среди которых электро-мембранные технологии занимают достойное место. В работе рассмотрена возможность применения электромембранного разделения при очистке технологических растворов очистных сооружений ООО «РКС–Тамбов». В целях изучения влияния параметров проведения процесса разделения на основные кинетические характеристики проведены экспериментальные исследования удельной производительности и коэффициента задержания мембран МГА-95 и ОПМН-П при разделении технологических растворов от фосфат–ионов  РO43- . Предложены к использованию критериальные зависимости расчета удельной производительности и коэффициента задержания при электромембранном разделении технологических растворов, содержащих фосфат–ионы. Проведен расчет экономический эффективности технологической схемы очистки сточных вод ООО «РКС-Тамбов» с использованием электромембранного аппарата и оценена ее рентабельность. Индекс доходности составит 1,703, то есть больше 1, что считается рентабельным бизнесом. Высокий показатель и рентабельности продукции. Срок окупаемости проекта составляет 2 года, что следует признать хорошим показателем, то есть через 2 года вложенные в проект денежные ресурсы вернутся в хозяйственный оборот. Рассчитанный срок окупаемости предположительно может быть уменьшен, так как цена концентрата нами не проиндексирована на величину инфляции.

Improving industrial waste treatment processes is associated with solving environmental problems that involve saving consumed environmental resources and reducing the volume of waste disposed of in it. Both are achieved through the introduction of low-waste technologies with the ability to extract valuable components and use purified water in the recycling cycle, among which electro-membrane technologies occupy a worthy place. The paper considers the possibility of using electromembrane separation in the treatment of technological solutions of treatment facilities of RKS-Tambov. In order to study the influence of the parameters of the separation process on the main kinetic characteristics, experimental studies of the specific productivity and retention coefficient of MGA-95 and OPMN-P membranes were carried out during the separation of technological solutions from PO43- phosphate ions. Criteria-based dependences for calculating the specific productivity and retention coefficient in the electromembrane separation of process solutions containing phosphate ions are proposed for use. The calculation of the economic efficiency of the technological scheme of wastewater treatment of RKS-Tambov using an electromembrane apparatus was carried out and its profitability was assessed. The profitability index will be 1.703, that is, more than 1, which is considered a profitable business. High rate and profitability of products. The payback period of the project is 2 years, which should be considered a good indicator, that is, after 2 years, the monetary resources invested in the project will return to economic circulation. The calculated payback period can presumably be reduced, since we have not indexed the price of the concentrate to inflation.

технологические растворымембранакоэффициент задержанияудельная производительностьэлектромембранный аппаратprocess solutionsmembraneretention factorspecific productivityelectromembrane apparatusReferencesGogina E., Makisha N. Information technologies in view of complex solution of waste water problems // Appl. Mech. Mater. 2014. V. 587–589. P. 636–639. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.587-589.636Gogina E., Makisha N. Information technologies in view of complex solution of waste water problems. Appl. Mech. Mater. 2014. vol. 587–589. pp. 636–639. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.587-589.636Сажия В.В., Полковников А.Б., Селдиас И. Проблемы экологии и рационального природопользования в контексте экономического развития России // Успехи в химии и химической технологии. 2009. №. 12(105). С. 94–108. URL: https://elibrary.ru/item.asp? id=20211358Sazhiya V.V., Polkovnikov A.B., Seldias I. Problems of ecology and environmental management in the context of economic development of Russia. Advances in chemistry and chemical technology. 2009. no. 12(105). pp. 94–108. Available at: https://elibrary.ru/item.asp? id=20211358 (in Russian).Павлов Д.В. Разработка новых технологий и оборудования для систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий // Водоснабжение и канализация. 2011. № 1–2. С. 84–89.Pavlov D.V. Development of new technologies and equipment for recycling water supply systems of industrial enterprises. Water supply and sewerage. 2011. no. 1–2. pp. 84–89. (in Russian).Paidar M., Fateev V., Bouzek K. Membrane electrolysis – History, current status and perspective // Electrochim. Acta. 2016. V. 209. P. 737–756. doi: 10.1016/j.electacta.2016.05.209Paidar M., Fateev V., Bouzek K. Membrane electrolysis – History, current status and perspective. Electrochim. Acta. 2016. vol. 209. pp. 737–756. doi: 10.1016/j.electacta.2016.05.209Ярославцев А.Б. Мембраны и мембранные технологии. 2013. 602 с.Yaroslavtsev A.B. Membranes and membrane technologies. 2013. 602 p. (in Russian).Aliano A., Cicero G. AC Electroosmosis: Basics and lab-on-a-chip applications // Encyclopedia of Nanotechnology. 2012. P. 25–30. doi: 10.1007/978–90–481–9751–4_125Aliano A., Cicero G. AC Electroosmosis: Basics and lab-on-a-chip applications. Encyclopedia of Nanotechnology. 2012. pp. 25–30. doi: 10.1007/978–90–481–9751–4_125Кононенко Н.А., Демина О.А., Лоза Н.В., Долгополов С.В. и др. Теоретическое и экспериментальное исследование предельного диффузионного тока в системах с модифицированными перфторированными сульфокатионитовыми мембранами // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 5. С. 283–300. doi: 10.31857/S0424857021050066Kononenko N.A., Demina O.A., Loza N.V., Dolgopolov S.V. et al. Theoretical and experimental study of the limiting diffusion current in systems with modified perfluorinated sulfonic cation exchange membranes. Electrochemistry. 2021. vol. 57. no. 5. pp. 283–300. doi: 10.31857/S0424857021050066 (in Russian).Юрова П.А., Стенина И.А., Ярославцев А.Б. Влияние на транспортные свойства катионообменных мембран МК40 модификации перфторсульфополимером и оксидом церия // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 6. С. 568–573. doi: 10.31857/S0424857020060158Yurova P.A., Stenina I.A., Yaroslavtsev A.B. Influence on the transport properties of cation exchange membranes MK 40 modification with perfluorosulfopolymer and cerium oxide. Electrochemistry. 2020. vol. 56. no. 6. pp. 568–573. doi: 10.31857/S0424857020060158 (in Russian).Шапошник В.А., Анисимова Н.О., Коровкина А.С. Электропроводность многослойных монополярных ионообменных мембран // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 3. С. 346–351.Shaposhnik V.A., Anisimova N.O., Korovkina A.S. Electrical conductivity of multilayer monopolar ion exchange membranes. Sorption and chromatographic processes. 2018. vol. 18. no. 3. pp. 346–351. (in Russian).Елисеева Т.В., Харина А.Ю., Черникова Е.Н., Чарушина О.Е. Деминерализация растворов гетероциклической аминокислоты электромембранным методом // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 4. С. 492–497. doi: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3633Eliseeva T.V., Kharina A.Yu., Chernikova E.N., Charushina O.E. Demineralization of heterocyclic amino acid solutions by the electromembrane method. Sorption and chromatographic processes. 2021. vol. 21. no. 4. pp. 492–497. doi: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3633 (in Russian).Мавлетов М.Н., Яруллин А.З., Березин Н.Б., Межевич Ж.В. Локальная очистка сточных вод гальванических производств комбинированным способом с использованием электродиализной установки и ионообменных колонн // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22. № 6. С. 63–66.Mavletov M.N., Yarullin A.Z., Berezin N.B., Mezhevich Zh.V. Local treatment of wastewater from galvanic production using a combined method using an electrodialysis unit and ion exchange columns. Bulletin of the Technological University. 2019. vol. 22. no. 6. pp. 63–66. (in Russian).Васильева В.И., Сауд А.М., Акберова Э.М. Разделение водно-солевых растворов фенилаланина электродиализом при использовании мембран с разной массовой долей сульфокатионообменной смолы // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 4. С. 498–509. doi: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3634Vasilyeva V.I., Saud A.M., Akberova E.M. Separation of aqueous-salt solutions of phenylalanine by electrodialysis using membranes with different mass fractions of sulfonic cation exchange resin. Sorption and chromatographic processes. 2021. vol. 21. no. 4. pp. 498–509. doi: 10.17308/sorphrom.2021.21/3634 (in Russian).Чигаев И.Г., Комарова Л.Ф. Исследование нанофильтрации и ионного обмена как комплексных методов очистки природных подземных вод // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22. № 4. С. 99–102.Chigaev I.G., Komarova L.F. Study of nanofiltration and ion exchange as complex methods for purifying natural groundwater. Bulletin of the Technological University. 2019. vol. 22. no. 4. pp. 99–102. (in Russian).Винницкий В.А., Чугунов А.С., Ершов М.В. Влияние расхода ретентата на мембранное разделение бинарных растворов хлоридов натрия, магния и кальция // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. № 10. С. 46–55. doi: 10.6060/ivkkt.20216410.6456Vinnitsky V.A., Chugunov A.S., Ershov M.V. Influence of retentate consumption on membrane separation of binary solutions of sodium, magnesium and calcium chlorides. News of higher educational institutions. Series: Chemistry and chemical technology. 2021. vol. 64. no. 10. pp. 46–55. doi: 10.6060/ivkkt.20216410.6456 (in Russian).Лазарев С.И., Ковалев С.В., Коновалов Д.Н., Ковалева О.А. Анализ кинетических характеристик баромембранного и электробаромембранного разделения раствора нитрата аммония // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. № 9. С. 28(36. doi: 10.6060/ivkkt.20206309.6196Lazarev S.I., Kovalev S.V., Konovalov D.N., Kovaleva O.A. Analysis of the kinetic characteristics of baromembrane and electric baromembrane separation of ammonium nitrate solution. Izv. universities Chemistry and chem. technology. 2020. vol. 63. no. 9. pp. 28–36. doi: 10.6060/ivkkt.20206309.6196 (in Russian).Абоносимов О.А., Кузнецов М.А., Ковалева О.А., Поликарпов В.М. и др. Кинетические зависимости и технологическая эффективность электрохимического мембранного разделения сточных вод на очистных предприятиях // Вестник ТГТУ. 2017. № 4. Т. 23. С. 641–655. doi: 10.17277/vestnik.2017.04.pp.641–655Abonosimov O.A., Kuznetsov M.A., Kovaleva O.A., Polikarpov V.M. et al. Kinetic dependencies and technological efficiency of electrochemical membrane separation of wastewater at treatment plants. Vestnik TSTU. 2017. no. 4. vol. 23. pp. 641–655. doi: 10.17277/vestnik.2017.04.pp.641–655 (in Russian).Абоносимов О.А. Исследование гидродинамической проницаемости обратноосмотических мембран в растворах солей тяжелых металлов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2016. Т. 1. № 59. С. 187–191. doi: 10.17277/voprosy.2016.01.pp.187–191Abonosimov O.A. Study of hydrodynamic permeability of reverse osmosis membranes in solutions of heavy metal salts. Questions of modern science and practice. University named after IN AND. Vernadsky. 2016. vol. 1. no. 59. pp. 187–191. doi: 10.17277/voprosy.2016.01.pp.187–191 (in Russian).Лазарев С.И., Ковалев С.В., Коновалов Д.Н., Луа П. Электрохимические и транспортные характеристики мембранных систем при электронанофильтрационном разделении растворов, содержащих нитрат аммония и сульфат калия // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 6. С. 355–376. doi:10.31857/S0424857021050091Lazarev S.I., Kovalev S.V., Konovalov D.N., Lua P. Electrochemical and transport characteristics of membrane systems during electron nanofiltration separation of solutions containing ammonium nitrate and potassium sulfate. Electrochemistry. 2021. vol. 57. no. 6. pp. 355–376. doi:10.31857/S0424857021050091 (in Russian).Владипор: сайт ЗАО НТЦ Владипор. URL: www.vladipor.ru/catalog/showVladipor: website of JSC STC Vladipor. Available at: www.vladipor.ru/catalog/show (in Russian).Дубяга В.П., Бесфамильный И.Б. Нанотехнологии и мембраны // Крит. технологии. Мембраны. 2005. № 3. С. 11–16. doi: 10.1016/0011–9164(91)85060–8Dubyaga V.P., Besfamilny I.B. Nanotechnologies and membranes. Crit. technologies. Membranes. 2005. no. 3. pp. 11–16. doi: 10.1016/0011–9164(91)85060–8 (in Russian).Коновалов Д.Н., Лазарев С.И., Луа Пепе, Полянский К.К. Исследования кинетических и сорбционных характеристик мембран ОФАМ-К и ОПМН-П в процессе электронанофильтрационного разделения водного раствора сульфата калия // Вестник ВГУИТ. 2023. Т. 85. №. 1. С. 24–32.Konovalov D.N., Lazarev S.I., Lua Pepe, Polyansky K.K. Studies of the kinetic and sorption characteristics of OFAM-K and OPMN-P membranes in the process of electron nanofiltration separation of an aqueous solution of potassium sulfate. Proceedings of VSUET. 2023. vol. 85. no. 1. pp. 24–32. (in Russian).Абоносимов О.А., Лазарев С.И., Зарапина И.В., Котенев С.И. и др. Критериальные зависимости процесса массопереноса электробаромембранного разделения технологических растворов от тяжелых металлов // Вестник ТГТУ. 2019. Т. 25. № 3. С. 442–452. doi: 10.17277/vestnik.2019.03.pp.442–452Abonosimov O.A., Lazarev S.I., Zarapina I.V., Kotenev S.I. et val. Criteria dependences of the mass transfer process of electric pressure membrane separation of technological solutions from heavy metals. Vestnik TSTU. 2019. vol. 25. no. 3. pp. 442–452. doi: 10.17277/vestnik.2019.03.pp.442–452 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.