CC BY
242
УДК 544.77:622
Е.А. Хромышева, В.А. Хромышев, А.В. Хромышев ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД КОАГУЛЯНТОМ АЛЮМИНИЙ СУЛЬФАТОМ
Мелитопольский государственный педагогический университет имени Богдана Хмельницкого
Изучены физико-химические закономерности коагуляционной очистки сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ » от ионов тяжелых металлов, хлоридов и сульфатов с помощью коагулянта алюминий сульфата.
Ключевые слова: очистка, сточные воды, коагулянт, алюминий сульфат
О.О. Хромишева, В.О. Хромишев, О.В. Хромишев ОЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ СТІЧНИХ ВОД КОАГУЛЯНТОМ АЛЮМІНІЙ СУЛЬФАТОМ
Мелітопольський державний педагогічний університет імені Богдана Хмельницького
Досліджено фізико-хімічні закономірності коагуляційного очищення стічної води ВАТ «Гідросила МЗТГ» від іонів важких металів, хлоридів і сульфатів за допомогою коагулянту алюміній сульфату.
Ключеві слова: очищення, стічні води, коагулянт, алюміній сульфат
О.О. Khromysheva, У.О. Khromyshev, О.У. Khromyshev INDUSTRIAL WASTED WATER TREATMENT WITH ALUMINIUM SULPHATE COAGULANT
Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University
Physical and chemical regularities of coagulant treatment of sewage of Open Joint-Stock Company «Gidrosyla MZTG» from heavy metals, chlorides and sulfates by with aluminum sulphate are studied.
Кєу words: cleaning, wasted water, coagulant, aluminium sulphate
Интенсивное развитие промышленности, обуславливающее значительное потребление воды, приводит к увеличению количества загрязненных различными примесями отработанных вод. К сожалению, весьма редко содержащиеся в сточных водах производственные отходы используются в качестве ценного промышленного сырья.
Если количество сточных вод и содержащихся в них вредных примесей невелико, для их очистки вполне достаточно естественных процессов седиментации и бактериального окисления. При сбросе же больших объемов сточных вод, количество которых превышает “пороговый уровень” для данной экосистемы, естественные процессы оказываются не в состоянии регулировать систему и экологическая структура в той или иной мере нарушается в зависимости относительной концентрации веществ. Это приводит к ухудшению состояния окружающей среды и значительному снижению ресурсов чистой пресной воды. В связи с этим в Украине на государственном уровне неоднократно принимались решения о повышении эффективности мер по охране среды, рациональному использованию водных ресурсов. Для внедрения этих решений необходимо введение в производство замкнутых систем водопотребления с последующим возвращением их в технологический процесс. Поэтому важной задачей является более глубокое изучение методов очистки сточных вод (Бесков, 1999).
Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей. В последние годы отмечено возрастающее применение физико-химических методов. Широкое распространение получили коагуляция и флотация. Данные способы очистки достаточно эффективны и просты, их можно применять практически при неограниченных объемах сточных вод (Бучило, 1974).
Целью исследования было определение физико-химических закономерностей коагуляционной очистки промышленных сточных вод с помощью алюминий сульфата.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе исследования был установлен состав сточных вод Мелитопольского ОАО «Гидросила МЗТГ» с помощью физико-химических методик. Вода исследовалась на содержание таких ионов: тяжелых металлов - феррума (III), хрома (VI), цинка, мангана (II), плюмбума (II); сульфат- и хлорид-ионов. Содержание хлоридов было установлено с помощью методики аргентометрии по Мору; сульфатов - с помощью барий (ІІ) хлорида. Для установления количественного содержания ионов тяжелых металлов использовали методики спектрофотоколориметрического определения: феррума
(III) с калий роданидом; мангана (II) с персульфатом; хрома (VI) с дифенилкарбазидом; цинка с дитизоном; свинца (II) с дитизоном (Лурье, 1973; Хромышева и др., 2009).
В качестве коагулянта использовали алюминий сульфат А12(804)зХ18Н20 в дозах от 1,25 - 20 мг/дм3 с пересчетом на чистый А12(804)з. Опыты по определению оптимальной концентрации коагулянта сначала проводились на модельных растворах следующим образом.
В стеклянный стаканы емкостью 50 мл вводили по 25 мл раствора электролита определенной концентрации, исходя из установленного ранее состава сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ». Затем готовили коагулянт методом двойного разбавления в количествах от 10 до 0,625 мг/л. К растворам электролита добавляли алюминий сульфат разной концентрации и перемешивали содержимое стаканов в течении 10 минут с помощью магнитной мешалки. После этого стаканы оставляли для отстаивания на 24 часа.
Раствор, отделенный от коагулянта, с помощью фильтра «красная лента» анализировали на содержание в нем исследуемых ионов и рассчитывали разность содержания ионов в растворе до и после коагуляции. При этом также исследовалась зависимость эффективности процесса коагуляции от температуры и pH среды (Хромышева и др., 2009). В дальнейшем данная методика была применена и для очистки сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ».
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Установленный нами состав сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ» приведен в табл. 1.
Таблица 1
Состав сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ»
Мп2+ мг/дм3 Тп2+ мкг/дм3 РЬ2+ мкг/дм3 С1"’з мг/дм 8042 мг/дм3 Сгб+> мг/дм3 Ге3+’ мг/дм3 pH
0,4±0,04 1,8+0,05 3,5±0,04 302,8±0,5 402,1±0,5 0,13+0,03 27,3±0,1 7,7±0,1
Исследования показали, что в большинстве случаев наиболее эффективной является концентрация коагулянта 2,5 мг/л. Дальнейшее увеличение концентрации алюминий сульфата на интенсивность процесса не влияет. В табл. 2 представлены экспериментально установленные максимальные степени выделения исследуемых ионов.
Таблица 2
Степень извлечения ионов тяжелых металлов (концентрация А12(804)з 2,5 мг/л)
Исследуемый ион Мп2+ Тп2+ сг, 8042 Сгб+> Ге3+’ РЬ2+
Степень извлечения, а (%) 37,5±0,5 25,3±0,3 36±0,5 31,6+0,5 60±0,5 17±0,4 77,1±0,5
При изучении влияния температуры и pH среды на эффективность процесса коагуляции нами установлены следующие закономерности.
Известно, что главным составляющим эффективности действия неорганических коагулянтов при введении их вводные дисперсии являются скорость образования продуктов их гидролиза, а также величины их адсорбции и осаждения на поверхности хлопьев гидролизованного коагулянта. С ростом температуры значительно повышается скорость гидролиза коагулянтов, что в свою очередь приводит к росту количества образующихся хлопьев, увеличению адсорбции и осаждения. При увеличении температуры от 15 до 20°С степень очистки воды увеличивается на 15-30%, при дальнейшем увеличении температуры до 30°С степень выделения практически не изменяется, это связано на наш взгляд с тем, что при 20°С у А12(804)3 х18Н20 наибольшая кинематическая вязкость (Запольский, 1997; Калицун, 2002).
Извлечение из воды в процессе коагуляции растворенных веществ обусловлено способностью катионов А13+ к комплексообразованию, при котором комплексообразующие ионы конкурируют с
группами ОН" за координационные участки, и вероятность внедрения зависит от их концентрации, валентности и значения pH среды. По имеющимся данным наиболее оптимальными значениями pH для А12(804)з18Н20 является область от 5 до 7,5 (3). Проведенные исследования показали, что при A12(S04)3 (10 мг/л) степень очистки воды максимальна при pH от 4,5 до 7, так как в этом интервале адсорбция ионов на поверхности коагулянтов максимальна, ввиду того что, поверхность коагулянта заряжена положительно. Дальнейшее увеличение значений pH не приводит к какому либо повышению степени выделения.
ВЫВОДЫ
1) Изучены физико-химические закономерности коагуляционной очистки сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ» от ионов тяжелых металлов, хлоридов и сульфатов с помощью коагулянта алюминий сульфата.
2) Установлена зависимость между концентрацией коагулянта и степенью очистки сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ» Экспериментально определено на модельных растворах, что оптимальная концентрация алюминий сульфата для извлечения ионов феррума (III), хрома (VI), цинка, мангана (II), плюмбума (II), сульфатов и хлоридов - 2,5 мг/л.
3) Доказана зависимость степени извлечения ионов тяжелых металлов, хлоридов и сульфатов от температуры раствора. Установлено, что наиболее полно сточная вода очищается от загрязнителей при температуре 20°С. Это связано на наш взгляд с тем, что при 20°С у Al2(S04)3xl8H20 наибольшая кинематическая вязкость.
4) На основании проведенного исследования показана зависимость между степенью извлечения ионов феррума (III), хрома (VI), цинка, мангана (II), плюмбума (II), сульфатов и хлоридов от значений pH растворов. Установлено, что степень очистки воды максимальна при pH от 4,5 до 7, дальнейшее увеличение значений pH не приводит к какому-либо повышению степени выделения.
5) Экспериментально установлено, что для максимальной степени очистки сточной воды ОАО «Гидросила МЗТГ» коагуляционный метод недостаточно эффективен, поэтому рекомендуется его применение совместно с флотацией, флокуляцией и адсорбцией.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Бесков Е.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии [Учеб. для вузов] / Бесков Е.С., Сафронов Е.С. - М.: Химия, 1999. - 472 с.
Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений / Бучило Э. - М.: Металлургия, 1974. - 200с.
Запольский А.К. Коагулянты и флокуллиты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение / Запольский А.К., Баран А.А. - П.: Химия, 1987. - 208с.
Калицун В.И. Основы водоснабжения и канализации / Калицун В.И. - М.: Стройиздат, 2002. - 256с. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод / Лурье Ю.Ю. - М.: Химия, 1973. - 376с. Хромышева Е. А. Флотационное извлечение ионов тяжелых металлов из гальванических стоков / Хромышева Е. А., Жигирь А.Э., Попова Л.Г // Materialy v migdznarodowcj naukovi - praktycznej konferencji “Europejska nauka XXI poiwiek^ - 2009”- Przemysl: Nauka I studia, 07 - 15 maja 2009 roku. -Volume l.-P. 37-40.
