CC BY
67
ИССЛЕДОВАНИЕ КОАГУЛЯНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МОЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Озорнова Александра Валерьевна
студент МГТУ им. Н.Э.Баумана, кафедра «Экология и промышленная безопасность»,
105005, РФ, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1 E-mail: ozornova. aleksandra@mail.ru
Капитонова Светлана Николаевна
канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э.Баумана 105005, РФ, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1 E-mail: s. n. kapitonova@mail.ru
REASERCH OF COAGULANTS FOR WASTEWATER TREATMENT OF DIARY INDUSTRY
Aleksandra Ozornova
student of Bauman Moscow State Technical University, Department of Ecology and Industrial Safety,
105005, Russia, Moscow, Baumanskaya 2-ya St., 5/1
Svetlana Kapitonova
candidate of Engineering Sciences, docent of Bauman Moscow State Technical University
105005, Russia, Moscow, Baumanskaya 2-ya St., 5/1
АННОТАЦИЯ
В работе представлены результаты исследований чаще всего используемых реагентов для очистки сточных вод молочной промышленности, выявлен оптимальный реагент для осуществления последующей флотации и подобрана оптимальная доза этого реагента.
ABSTRACT
The work presents the results of reaserches the most often used reagents for wastewater treatment of diary industry, the optional reagent for following flotation was identified and the optional dosage of the reagent was selected.
Ключевые слова: реагент, сточные воды, молочное производство, мутность, коагуляция. Keywords: reagent, waste water, diary industry, turbidity, coagulation.
Одним из важнейших вопросов защиты окружающей среды является охрана водного бассейна от загрязнений. Водные ресурсы представляют собой исключительную по своему значению народнохозяйственную ценность, поэтому одним из значимых способов защиты рек и водоемов является применение оборотного водоснабжения на предприятиях.
Сточные воды предприятий молочной промышленности относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям. И использование оборотной воды не всегда приемлемо, поэтому для уменьшения нагрузки на водные объекты необходимо исключить сброс сточных вод не соответствующих установленным нормам.
Как правило, в стоках молочных производств присутствуют [3, с. 16]:
• взвешенные вещества: 350 мг/л для молокозаводов и предприятий по изготовлению сухого молока, и 600 мг/л для сыродельного производства;
• жиры до 100 мг/л;
• БПКполн для стоков сыродельных предприятий 2400 мг/л при ХПК 3000 мг/л. БПКполн моло-коперерабатывающих заводов 1200 мг/л при ХПК 1400 мг/л. БПКполн производств сухого молока 1000 мг/л при ХПК равном 1200 мг/л;
• общий азот, общий фосфор, хлориды и др.
В связи с этим наиболее целесообразно применять физико-химические методы, а именно флотацию и коагуляцию.
Исследование очистки сточных вод молочного производства [1, с. 5] методом флотации показало, что эффективность, как правило, не превышает 53% и это притом, что время составляет около 60 мин., что существенно превышает рекомендуемые СНиП 2030 мин. [2, с. 76].
Применение реагентной обработки позволяет добиться дестабилизации и разрушить сольватно-гид-ратные оболочки жировых частиц, объединяя их в более крупные и легко флотируемые комплексы.
Библиографическое описание: Озорнова А.В., Капитонова С.Н. Исследование коагулянтов для очистки сточных вод молочного производства // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2017. № 4(34). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/4486
Для того чтобы повысить эффективность процесса коагуляции необходимо подобрать такой реагент, который будет соответствовать следующим качествам:
• невысокая стоимость;
• малый расход;
• высокая степень очистки за максимально короткий промежуток времени.
Чтобы подобрать такой реагент и выявить оптимальную его дозу был проведен ряд исследований на модельных стоках молочного производства. Для исследований были выбраны следующие реагенты: сульфат алюминия Ah(SO4)3, сульфат железа (III) Fe2(SO4)3 и хлорид железа (III) FeCb.
Сначала приготовили растворы Ah(SO4)3 в наиболее частом используемом процентном соотношении 10% и 5% . И исследовали разные дозы реагента от 2,5 до 50 мл/л.
Таблица 1.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% АЬ^О^з
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л NTU Э, %
Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин 10 мин 20 мин 30 мин
1 10 347,4 317,3 313,2 247,1 599 547 540 426 8,7 9,8 28,9
2 20 283,1 276,7 276,1 488 477 476 18,5 20,4 20,5
3 30 273,8 269,1 265,7 472 464 458 21,2 22,5 23,5
4 40 266,2 257,0 250,6 459 443 432 23,4 26,0 27,9
5 50 261,6 257,0 253,0 451 443 436 24,7 26,0 27,2
Исследования показали, что концентрация загрязняющих веществ в сточных водах даже после обработки их дозой реагента в количестве 10 мл/л (рис.1а), 20мл/л (рис.1б), 30мл/л (рис.1в), 40мл/л (рис.1г), 50мл/л (рис.1д) снизилась не существенно. Это подтверждается низкой эффективностью - 28,9%
при времени обработки 30 мин. Кроме того видно, что увеличение дозы реагента не целесообразно, т.к. эффективность меньше, чем при его минимальной дозе 10 мл/л (рис.1а), когда образуются хорошо видимые хлопья.
Рисунок 1. Реагентная обработка сточных вод 10% ЛЬ^О^з при разных дозах раствора реагента:
а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50 мл/л.
Исследование 5% раствора Al2(SO4)з показали, 38,7%. Однако видно, что при этом имеет смысл что при низком процентном содержании реагента эф- уменьшить дозу до 5 мл/л. фективность очистки возрастает не существенно -
Таблица 2.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% АЬ^О^з
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л NTU Э, %
Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин 10 мин 20 мин 30 мин
1 2,5 347,4 311,5 297,0 334,7 599 537 512 577 10,4 14,5 3,7
2 5 312,6 232,6 212,9 539 401 367 10,0 33,1 38,7
3 10 316,7 306,3 270,9 546 528 467 8,8 11,9 22,0
4 20 313,8 307,4 297,6 541 530 513 9,7 11,5 14,4
5 40 278,4 269,1 269,7 480 464 465 19,9 22.5 22,4
Рисунок 2. Реагентная обработка сточных вод 5% ЛЬ^О^з при разных дозах раствора реагента:
а-5мл/л, б-10 мл/л, в-20 мл/л, г-40 мл/л, д-2.5 мл/л.
Можно заметить, что в результате реагентной обработки образуется слой пенного продукта и слой осадка, которые требуют дальнейшей утилизации. Таким образом, видно, что данный вид реагента не целесообразен для обработки сточных вод молочного
производства в связи с низкой эффективностью протекания процесса.
Аналогичным образом были подготовлены 10% и 5% растворы Fe2(SO4)з. Исследования проводились в вышеописанных условиях с единственным отличием: дозы реагента составили от 5 до 50 мл/л.
Таблица 3.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% Fe2(SO4)з
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л NTU Э, %
Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин 10 мин 20 мин 30 мин
1 10 339,3 345,1 196,6 120,1 585 595 339 207 - 42,1 64,6
2 20 231,4 200,7 94,0 399 346 162 31,8 40,9 72,3
3 30 263,9 172,3 91,1 455 297 157 22,2 49,2 73,2
4 40 234,3 171,7 78,9 404 296 136 30,9 49,4 76,8
5 50 284,2 204,2 96,3 490 352 166 16,2 39,8 71,6
Рисунок 3. Реагентная обработка 10% ¥в2(8О4)з при разных дозах раствора реагента: а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50мл/л.
Анализ проведенных результатов показывает, При этом наглядно видно (рис. 3г) существенное
что при увеличении дозы реагента до 40 мл/л наблю- осветление жидкости сопровождается образованием дается наивысшая эффективность - 76,8% при времени реагентной обработки 30 мин.
хрупкого пенного слоя и осадка с высокой вероятностью его разрушения, что может вновь увеличить мутность.
Исследование этого же вида реагента, но в виде 5% раствора показало практически аналогичные результаты (рис. 4г) при дозе реагента 40 мл/л: Э=76,6% при тех же 30 мин.
Таблица 4.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% Ре2(804)з
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л эти Э, %
Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин Исх. СВ 10 мин 20 мин 30 мин 10 мин 20 мин 30 мин
1 5 339,3 352,1 331,2 - 585 607 571 - - 2,4 -
2 10 330,0 323,6 - 569 558 - 2,7 4,6 -
3 20 328,3 162,4 85,8 566 280 148 3,2 52,1 74,7
4 30 242,4 163,6 - 418 282 - 28,5 52,8 -
5 40 189,1 134,0 79,5 326 231 137 44,3 60,5 76,6
6 50 221,0 214,0 - 381 369 - 34,9 36,9 -
Рисунок 4. Реагентная обработка 5% ¥в2(804)з при разных дозах раствора реагента: а-5 мл/л, б-10 мл/л, в-20 мл/л, г-40мл/л.
Данный реагент подходит для работы в более спокойных условиях. Также образуется достаточно большой осадок, что требует его постоянного удаления.
Сульфат железа Fe2(SO4)з также не подходит для очистки сточных вод молочной промышленности с последующей флотацией.
Следующим исследуемым реагентом стал FeQ3. Исследования проводились в таких же условиях для 10% и 5% заранее подготовленного раствора, при этом исследуемые дозы лежали в диапазоне от 0,5 до 50 мл/л.
Таблица 5.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% РеСЬ
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л эти Э, %
Исх. СВ 10 мин 30 мин Исх. СВ 10 мин 30 мин 10 мин 30 мин
1 10 345,7 301,0 283,0 596 519 488 12,9 18,1
2 20 279,6 275,5 482 475 19,1 20,3
3 30 278,4 269,1 480 464 19,5 22,1
4 40 272,6 266,8 470 460 21,1 22,8
5 50 258,7 257,5 446 444 25,2 25,5
Рисунок 5. Реагентная обработка 10% FeClз при разных дозах раствора реагента: а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50мл/л.
Исследования показали, что при дозах 10-50 мл/л эффективность очень низкая - 25,5% (рис. 5д).
Однако уменьшение дозы реагента до 5мл/л при наименьшем процентном растворе (5%), характеризуется резким увеличением эффективности - до
84,1% (рис. 6г). Стоит заметить, что и время увеличено в 2 раза: 60 мин. Увеличение времени способствует стабилизации потока жидкости и образованию более плотного слоя осадка и пены.
Таблица 6.
Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% FeClз
№ Доза, мл/л Взвешенные вещества, С мг/л NTU Э, %
Исх. СВ 15 мин 30 мин 60 мин Исх. СВ 15 мин 30 мин 60 мин 15 мин 30 мин 60 мин
1 0,5 345,7 325,4 330,6 - 596 561 570 - 5,9 4,4 -
2 1,5 283,0 216,9 - 488 374 - 18,1 37,2 -
3 2,5 269,1 95,1 65,0 464 164 112 22,1 72,5 81,2
4 5 321,9 103,2 55,0 555 178 94,7 6,9 70,1 84,1
5 10 316,7 313,8 - 546 541 - 8,4 9,2 -
6 20 201,2 275,5 - 502 475 - 15,8 20,3 -
7 40 281,3 259,8 - 485 448 - 18,6 24,8 -
Рисунок 6. Реагентная обработка 5% ЖвСЬ при разных дозах раствора реагента: а-2.5 мл/л, б-5мл/л, в-10мл/л, г-20мл/л, д-40мл/л.
В таблицах 4 и 6 нет ряда значений мутности, т.к. уже на меньшем интервале времени стало явно, что данные дозы не оптимальны.
Таким образом, выяснено, что экономически целесообразно использовать 5% FeQз в дозе 5 мл/л, который позволяет достичь максимально эффективной
№ 4 (34)
очистки реагентной обработкой - 84,1% при времени 60 мин.
Кроме этого образуется стабильный пенный слой и осадок, которые могут быть использованы в обезвоженном виде в качестве сельскохозяйственного
апрель, 2017 г.
удобрения, т.к. содержат общий азот - 2,9%, фосфорный ангидрид - 0,92, окиси калия - 0,3% [3, с. 99].
Список литературы:
1. Озорнова А.В. Исследование флотационного процесса очистки сточных вод молочного производства и разработка способа его интенсификации// Молодёжный научно-технический вестник. - 2016. - №11. http://sntbul.bmstu.ru/doc/851685.html (дата обращения: 6.03.2017).
2. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - Взамен СНиП II-32-74; введ. 1986-01-01. -Государственный комитет СССР по делам строительства. - М., 1985.
3. Шифрин С.М., Иванов Г.В., Мишуков Б.Г., Феофанов Ю.А. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 272 с.
