Этой целью задались ученые Кубанского государственного университета вместе с китайскими коллегами. Они защитили проект по очистке и переработке промышленных сточных вод и выиграли конкурс Российского научного фонда. Руководитель проекта с российской стороны – доктор химических наук, профессор кафедры физической химии Виктор Никоненко. Кстати, это уже третий грант Российского научного фонда, руководителем которого становится Виктор Васильевич.

Здесь как в музыке

Ну при чем тут музыка, скажете вы. Не спешите возмущаться. «Переработка промышленных сточных вод с использованием новых высокоэффективных ионообменных мембран: комплексное решение с получением чистой воды и выделением растворенных веществ» – так называется проект.

Сам принцип очистки сточных вод известен давно. Хотя вряд ли кто-то из нас задумывается над тем, какой сложный путь проходит вода после того, как ее использовали, и как организован процесс очистки и обеззараживания. В аппарат помещаются бактерии, которые «поедают» грязь, сбрасываемую, к примеру, предприятием. В бескислородной среде происходит сбраживание с выделением биогаза – его можно сжигать с получением электроэнергии и тепла или производить из него топливо. А небольшой остаток, который «не доели» микроорганизмы, просушить и складировать.

Технологий, работающих по этому принципу, сегодня в мире создано множество. Казалось бы, ничего нового уже не изобретешь. Более того, все компоненты подобных аппаратов давно известны. Но здесь – как в музыке: есть всего семь нот, а количество мелодий огромно. Так и с системами очистки.

– Новизна в том, что мы разрабатываем технологию, при которой из сточной или грязной воды можно получить чистую, пригодную для питья, а из загрязнителей – выделить в сухом виде два сорта соли, которую можно продать. В нашем проекте мы хотим соляные смеси, уже имеющиеся в сточной воде, разделить и получить химические продукты, востребованные на рынке. Это хлорид натрия, или обычная пищевая соль, и сульфат натрия. При этом очищается вода. Проект прежде всего рассчитан на те сточные воды, что образуются при работе или ликвидации использованных угольных шахт, – рассказывает Виктор Никоненко.

Хлориды – отдельно, сульфаты – отдельно

По дороге в российско-французскую лабораторию профессор акцентирует внимание на том, что в сточной воде представлены не чистые соли, а их смесь. И их как раз можно разделить с помощью мембран: хлориды отделить от сульфатов. Но где найти эти самые мембраны?

Развитие мембранной технологии, по словам Виктора Никоненко, сдерживает высокая стоимость самих мембран:

– К примеру, стоимость японских мембран высокого качества составляет 16-18 тыс. руб. за квадратный метр. Несколько лет назад наши китайские коллеги наладили производство мембран, цена которых в 3-4 раза ниже стоимости мембран, представленных на рынке. В плане соотношения цена – качество они лучшие в мире.

Что собой представляют сами мембраны? К нашему приходу в лаборатории проводились эксперименты по обессоливанию и концентрированию растворов – имитатов сточных вод. Аспирантка, выполняющая эксперимент, показывает отдельные пластинки с тонкими пластиковыми вставками, которые, как оказалось, и есть те самые мембраны.

Что впереди? Уже сформирована команда. Предстоит модернизировать имеющиеся мембраны и реализовать в лабораторных условиях процесс – от исходной воды до получения двух сухих солей в течение трех лет.

Ноу-хау для ЖКХ

Аспирантка КубГУ Олеся Рыбалкина работает над другим проектом, руководителем которого является профессор Наталия Письменская. Олеся придумала, как на сточных водах Краснодара можно зарабатывать до 24 млн руб. в год.

Прибыль возможно будет получить, смонтировав на очистных сооружениях специальную установку, которая с помощью специального мембранного процесса – электродиализа – будет извлекать из стоков фосфор. 

Технологию производства дешевых удобрений путем извлечения фосфора из сточных вод Олеся представила в рамках финального этапа губернаторского конкурса молодежных инновационных проектов «Премия IQ года». С ее помощью реально «добывать» фосфор не только на городских очистных сооружениях, но и на животноводческих производствах и других крупных предприятиях. 

– Фосфор всегда содержится в городских стоках. Он входит в состав любых моющих средств. И, как правило, в стоках превышены предельно допустимые концентрации фосфора, поэтому использование предлагаемой нами технологии также позволило бы предприятиям избежать возможных штрафов. Сложность извлечения фосфора заключается в том, что его ионы могут иметь разные заряды в зависимости от рН (кислотности) среды. Поэтому мы разработали методику, которая позволяет сделать процесс получения фосфора из стоков более контролируемым и эффективным, – пояснила Олеся Рыбалкина.

Олеся призналась, что пока краснодарским коммунальщикам свое ноу-хау исследовательская группа не предлагала. Хотя для переработки фосфорсодержащих стоков может быть спроектирована электродиализная установка любой мощности – в зависимости от объема стоков, а значит, эту технологию можно будет применять для любого предприятия в сфере ЖКХ или АПК.

Над этим и другими проектами в группе Виктора Никоненко работает 20 сотрудников Кубанского государственного университета, аспирантов и магистрантов. Из них – два профессора, доктора наук, восемь кандидатов наук. При выполнении проекта по сточным водам в течение трех лет им предстоит создать новую технологию. Проект один, но работают над ним две команды – одна из Краснодара, другая – из китайского города Хэфэй.

Два вопроса о грязной воде

Виктор Васильевич, а правда ли, что каждая сточная вода индивидуальна?

– Это и так, и не так, потому что сточную воду можно разделить на классы. К примеру, вода реки Кубань может показаться грязной: она желтого цвета и часто на ее поверхности бывает пена. Причина этому – взвесь глины, которая дает и цвет, и эту пену. Другое дело, хозяйственно-бытовые сточные воды, которые содержат такие компоненты, как фосфор, калий, азот. Состав другой.

Это значит, что воду с разным составом следует очищать по-разному?

– Да, подходы к их очистке должны отличаться. Из сточной воды с разным составом можно получать, как я уже говорил, соли или удобрения. Очень многое, повторюсь, зависит от состава.