STUDY OF THE THERMAL TREATMENT METHOD FOR HIGHLY MINERALIZED WASTEWATER FROM INDUSTRIAL PRODUCTION

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/pcsd-2025-3-3

Keywords:

liquid waste, wastewater, thermal treatment, brines, evaporation, evaporators, intermediate heat carrier, hydraulic resistance

Abstract

Highly mineralized wastewater from industrial enterprises is one of the main pollutants of the natural environment.This type of liquid waste is contaminated with mineral substances such as salts of calcium, sodium, magnesium, etc.Despite the widespread implementation of recirculating water supply and new low-waste technologies, the volume of contaminated wastewater remains significant. Therefore, the purification of liquid waste from mineral contaminants is a major problem.A method for thermal neutralisation of highly mineralised liquid industrial waste using intermediate solid heat transfer has been proposed, offering promising prospects for application in metallurgy, chemistry, coal mining, energy and other industrial sectors. Laboratory equipment was developed, with an electric heater and an evaporation column containing an inert heat transfer medium in the form of metal balls. This work investigated the hydrodynamic regime of the evaporation apparatus during the disposal of highly mineralized wastewater on an intermediate solid heat carrier.Experiments were conducted on a granular packing with ball diameters of 10 and 15 mm. During the evaporation process, water was fed cyclically at a speed of 2, 2.5, and 3 m/s. As a result, it was found that the hydraulic resistance of the evaporation apparatus depends on the speed of the hot heat carrier and the type of packing (dry or wet).The conducted laboratory studies showed that the cyclical evaporation of highly mineralized wastewater using an intermediate solid heat carrier (metal balls) allows for reduced energy consumption and the effective removal of mineral contaminants from the water. However, the formation of a salt film on the packing elements reduces the porosity of the layer and increases hydraulic resistance. To ensure the efficient operation of the evaporation apparatus, it is necessary to maintain an optimal level of porosity.

References

Daoud Khanafer, Ali Altaee, Alaa H. Hawari, John Zhou, Lilyan Alsaka. Innovative stimuli-responsive membrane MSF brine rejection dilution by tertiary treated sewage effluent. Journal of Environmental Management. 2024. Vol. 365. 121517. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121517

Hafiz Zahid Shafia, Faizur-Rahmana, Syed M. Zubaira, Asif Matina, Omer Alnoord, Feras Kafiahd, Arshad Mahmood. Concentrate management technologies for desalination processes leading to zero liquid discharge: technologies, recent trends and future outlook. Desalination and Water Treatment. 2018. Vol. 105. P. 92–118. doi: 10.5004/dwt.2018.22015

Kumar Avinash, A. Sudharshan Reddy, Swatantra P. Singh. Near-Zero Liquid Discharge for Wastewater Through Membrane Technology. Energy, Environment, and Sustainability. 2023. P. 447–477. DOI: 10.1007/978-981-99-2062-4_18

Остапенко Н., Бондаренко Л., Кириченко В. До питання поліпшення стану вод річки Дніпро шляхом обезсолення високомінералізованих шахтних вод. Екологічний стан водних ресурсів України та перспективи забезпечення населення питною водою : матеріали ІІ міжнар. наук.-практ. конф., м. Дніпро, 2 лип. 2019 р. Дніпро, 2019. С. 26–29.

Iliev I. K., Chichirov A. A., Filimonova A. A., Chichirova N. D., Pechenkin A. V., Beloev I. H. Development of Hybrid Membrane Systems for Highly Mineralized Waste Utilization in the Power Industry. Energies. 2023. Vol. 16 (17). 6166. https://doi.org/10.3390/en16176166

Впровадженння сучасних технологій локального очищення висококонцентрованих стічних вод для покращення екологічного стану водних об'єктів / О. В. Бабіч та ін. Актуальні питання хімії та інтегрованих технологій : матеріали міжнар. наук.-практ. конф. присвяч. 100-річчю ХНУМГ ім. О. М. Бекет., м. Харків, 7 лип. 2022 р. Харків, 2022. С. 25. URL: https://eprints.kname.edu.ua/62598/1/Conference_chemistry_2022_репоз.pdf#page=25

Рейнвальд Б. С., Шилін М. О., Горносталь С. А. Захист навколишнього середовища від забруднення недостатньо очищеними стічними водами. Technologies and strategies for the implementation of scientific achievements : IV International Scientific and Theoretical Conference, м. Stockholm, 10 листоп. 2023 р. Stockholm, 2023. С. 96–98.

Ялова А.М., Бондар Н. В. Моніторінг коагуаляційного очищення стічних вод процесів металургійного виробництва. Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2024. Т. 173, № 2. С. 33–38. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-173-2-33-38

Трофіменко М. О., Зеленська Л. О., Гаряга О. В. Екологічна експертиза процесу очищення високомінералізованих стічних вод хімцеха ТЕЦ. Збірник наукових праць Національного гірничого університету. 2011. № 36(2). С. 229–234.

Трус І. М., Гомеля Д. М. Методи стабілізаційної обробки низько– та високомінералізованих вод в процесах її баромембранного опріснення. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем (КЗЯТПС – 2021) : матеріали тез доп. XІ Міжнар. науково-практ. конф., м. Чернігів, 26-27 трав. 2021 р. Чернігів, 2021. С. 133–135.

Розробка технологій опріснення високомінералізованих вод / І. М. Трус та ін. Сучасний рух науки : тези доп. X міжнар. науково-практ. інтернет-конф., м. Дніпро, 2-3 квіт. 2020 р. Дніпро, 2020. С. 506–511.

Саллі В. С., Мамайкін О. Р., Хорольський А. О. Дослідження технології опріснення високо мінералізованих стічних вод, як складової продуктивних потоків вугільних шахт. Геотехнічні проблеми розробки родовищ : Матеріали XVIII конф. молодих вчен., м. Дніпро, 8 жовт. 2020 р. Дніпро, 2020. С. 63–67.

Босюк A., Шестопалов O. Дослідження фізико-хімічних методів очищення стічних вод машинобудівного підприємства, які містять змащувально-охолоджувальні рідини. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2023. Т. 143, № 6. С. 49–59. URL: https://doi.org/10.32782/1995-0519.2023.6.6

Струтинська А. В., Косоголова Л. О., Гаркава К. Г., Нежанківська В. Є. Сучасні підходи очищення стічної води біотехнологічних виробництв. ІІ Всеукраїнський з’їзд екологів з міжнародною участю (Екологія/Ecology2009). Збірник наукових статей. Вінниця, 23-26 вересня 2009 року. Вінниця : ФОП Данилюк, 2009. С. 55–58.

Буденкова Н. М., Корчик Н. М. Вилучення окремих компонентів із супутніх вод нафтових родовищ. Вісник НУВГП. 2023. № 1 (101). С. 68–78. https://doi.org/10.31713/vt120236

Downloads

Published

2025-06-26

How to Cite

BELOKON К., KOZHEMYAKIN Г., BENDIUH В., KOMARYSTA Б., ZHAVORONKOV М., & KARIYAKA І. (2025). STUDY OF THE THERMAL TREATMENT METHOD FOR HIGHLY MINERALIZED WASTEWATER FROM INDUSTRIAL PRODUCTION. Problems of Chemistry and Sustainable Development, (3), 17–28. https://doi.org/10.32782/pcsd-2025-3-3