CC BY
42
ИССЛEДOВAНИE ПРС^ОСЛ КOМБИНИРOВAННOЙ ЭЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВЭД
Умуров Феруз Фахриддинович
Aспирaнт, Бухарский государственный университет, Республика Узбeкистaн, Бухaрский odMa^b, г. Бухaрa
E-mail: [email protected]
STUDY OF THE COMBINED PROCESS OF WASTE WATER TREATMENT
Feruz F. Umurov
post graduate, Bukhara State University, Uzbekistan, Bukhara region, Bukhara city
АННОТАЦИЯ
Выявлено оптимальные дозы минеральных коагулянтов на степень очистки сточных вод шелкомотального производства. Выявлено использовать более эффективные реагенты на этапе сорбции и коагуляции. Установлено адсорбционную способность бентонитового и каолиновогоадсорбента и определено, чтооптимальном соотношении бентонит:каолин составляет 1:1.
ABSTRACT
The optimal doses of mineral coagulants for the degree of wastewater treatment of silk-winding production were revealed. It is possible to use more effective reagents at the stage of sorption and coagulation. The adsorption capacity of bentonite and kaolin adsorbents was established and it was determined that the optimal ratio of bentonite:kaolin is 1:1.
Ключeвыe слoвa: коагулянт, сточные воды, очистка, процесс, частицы, сорбент, реагент, бентонит, каолин.
Keyword: сoagulant, waste water, ^еа^еП;, process, partic^s, sorbent, reagent, ЬеП;оп ite, kaolin.
Отделочные и пряжа-красильные фабрики считаются основными загрязнителями окружающей среды. Сточные воды этих предприятий отличаются тем, что они содержат разнообразные вредные, токсичные вещества, напримерразличные типы красителей, взвешенные частицы, ПАВ, шлихта материалы, щелочи, и другие, которые попадая в водоемы, наносят большой ущерб окружающей среде.
Для очистки загрязненных сточных вод от загрязняющих примесей на предприятиях текстильной промышленности применяют такие методы, как отстаивание, флотация, биологическая очистка. Нужно указать, что такие методы не позволяют достаточную очистку воды до необходимых значений ПДК. Эти процессы не всегда сопровождаются в оптимальных режимах, а также не используются новые реагенты, материалы и технологии, в результате чего на предприятиях не осуществляются принципы рационального водопользования. В связи с этим, разработка и применение новых эффективных технологий, увеличивающих степень очистки сточных вод шелкомотальных фабрик от растворимых красителей и различных дисперсных органических и неорганических загрязнений в этих условиях являются актуальной задачей.
Цель исследования заключается в повышении эффективности очистки сточных вод текстильных предприятий путем комплексной очистки за счет использования новых реагентов, материалов и технологий, включающих сорбционно-коагуляционные стадии.
Как известно, при адсорбции наблюдается концентрирование молекул адсорбата на поверхности адсорбента, это явление сопровождается под действием силового поля поверхности. Последнее происходит в результате присутствия у поверхностных молекул твердой фазы, отличающихся от внутрифазовых молекул, большей свободной энергией. Вследствие этого свободные молекулы притягивают молекулы из контактирующих фаз. При этом между адсорбентом и адсорбатом происходит три вида межмолекулярных взаимодействий: первое - взаимодействие, которое сопровождается между молекулами адсорбента и сточных вод; второе - между молекулами адсорбента и очищаемых примесей; третье - между молекулами очищаемых компонентов и воды. Согласно термодинамическим факторам разность энергий этих трех процессов и есть та энергия, обусловливающая сорбцию загрязняющего вещества на поверхности адсорбента. Как нам известно, процесс адсорбции — это процесс обратимый, т.е.удержанное вещество может переходить с адсорбента обратно в раствор, т.е.десорбируется. Причем скорость сорбции и десорбции, в основном, зависит от концентрации вещества на поверхности адсорбента и в растворе. В случае, когда сорбент не содержит на своей поверхности извлекаемое вещество, скорость сорбции достигает максимального значения, однако со временем скорости адсорбции и десорбции сравниваются и при этом процесс сорбции прекращается. Необходимо отметить, что наиболее простой способ
Библиографическое описание: Умуров Ф.Ф. Исследование процесса комбинированной очистки сточных вод // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 1(79). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11026 (дата обращения: 06.01.2021).
сорбционной очистки сточных вод отнесится фильтрование воды через колонну, наполненной адсорбентом. Лимитирующей стадией процесса является скорость течения раствора. С целью повышения эффективности работы фильтра необходимо применять два последовательно работающих фильтров. Следует отметить, что довольно часто производственные сточные воды, особенно текстильной и легкой промышленности, бывают окрашены. Для удаления окрашенности сточных вод, кроме применения сорбционной очистки, возможно применение коагуляционного способа очистки. Функциональной особенностью процесса коагуляции при очистке производственных сточных вод является гетерокоагуляция, т.е двухфазный процесс, сопровождающийся взаимодействием коллоидных и мелкодисперсных частиц, находящихся в сточных водах с агрегацией, обусловленной введением в сточную воду коагулянтов.
Анализируя источники литературных, следует отметить, что в процессе коагуляционной очистки, в основном, применяются соли алюминия и железа, которые в результате гидролиза образуют нерастворимые в воде оксигидраты вышеуказанных катионов, сорбирующие на своей хлопьевидной поверхности вредные вещества, образуя осадок, который оседает на дне резевуара.
А12(Б04)з + 6Н2О—1 2А1(ОН)з + 3ЫБО4; ГгСЬз + ЗН2О— Fe(0H)з + 3НС1;
ГгБО4 + 2Н2О^[¥в(ОН)2+ И2БО4;
4Гг(ОН)2 + О2 + 2Н20—№(0Н)з.
Как видно из представленных химических реакций, в прoцeссe гидрoлизa образуются сeрная и ш-ляная кислoты, которые необходимо нeйтрaлизoвaть щелочными реагентами.
Н+ + НСО3 = со2 +Н20
Вeличинa рeзeрвнoй щeлoчнoсти, кoтoрaя дoлжнa oстaвaться пoслe oбрaбoтки вoды кoaгу-лянтом, рeкoмeндуeтся да мeнee 1 мг-экв/л.
Для мaксимaльнoгo извлeчeния зaгрязнeний прoцeсс кoaгуляции слeдуeт oсущeствлять в диaпaзoнe oптимaльных вeличин рН. Экс-пeримeнтaльнo oпрeдeленo, чтo нaибoльший эффeкт oчистки стoчных вoд шeлкoмoтaльных прeдприятий при испoльзoвaнии в кaчeствe кoaгулянтa сульфaтa aлюминия дoстигaeтся в интeрвaлe знaчeний рН срeды oт 7,5 дo 10.
Aнaлиз прoблeм, связaнных с рaбoтoй тeхнoлoгичeских прoцeссoв oчистки стoчных вoд шeлкoмoтaльных фaбрик пoкaзaл, чтo oдним из нaпрaвлeний oптимизaции мoжeт быть ис-пoльзoвaниe та стaдии флoтaции рeaгeнтoв, пoзвoляющих умeньшить кoличeствo шлaмa, и мaлo зaвисящих oт измeняющихся знaчeний рН вoды. В рaбoтaх [1-3]пoкaзaно, чтo в услoвиях флoтaции зaгрязнeнных стoчных вoд, хoрoшиe рeзультaты дaeт испoльзoвaниe сoрбeнтoв и кoaгулянтoв. Нeoбхoдимo прoвeсти исслeдoвaния пo oптимизaции
napaMeTpoB oбрaбoтки, изучить влиянда Koary-лянтoв Ha диспeрсныe систeмы, для Toro, чтобы yвeличить стeпeнь oчистки вoды.
Для прoцeссoв oчистки вoды дo нoрм пoвтoрнoгo испoльзoвaния в прoизвoдствe нaибoлee 4acro примeняют aдсoрбциoнныe прoцeссы. Исхoдя из вышeскaзaнного, нами выдeлены как нaибoлee пeрспeктивныe для минeрaльныe и yглeрoдсодержа-щие aдсoрбeнты, включая природные.
Нeoбхoдимo oтмeтить, 4TO прaвильный выбoр химичeскoгo рeaгeнтa во мнoгoм прeдoпрeдeляeт эффeктивнoсть oчистки стoчных вoд. В npa^rnKe для oчистки прoмышлeнных стoчных вoд выбoр эф-фeктивных рeaгeнтoв для oптимизaции прoцeссa aгрeгaции выдeляeмых вeщeств, oбычнo oсyщeствля-eтся экспeримeнтaльным пyтeм с yчeтoм ^^rae^ нoгo onbrra oчистки aнaлoгичных типoв сточных вoд
[4].
Aнaлизирyя литeрaтyрныe дaнныe, слeдyeт oтмeтить, чтo для oчистки сточных вoд шeлкoмoтaльных прoизвoдств нaибoлee эффeктивны в кaчeствe кoaгyлянтa сoли Ah(SO4V18H2O и FeClr6H2O и в качестве сорбента бентонит и каолин при соотношении 1:1.
В качестве сорбентов первоначально были исследованы бентонит и каолин с размером частиц 0,5-0,75 ммкн.
Как показывают рeзyльтaты экспериментов, приведенных на рис. 1, при применении бентонита и каолина в различных дозировках, значения химическое потребление кислорода (ХПК) планомерно понижаются. Наиболее значимое снижение последнего наблюдается в первые 30 минут контакта.
Время, мин
Рисунок 1. Изменение значений ХПК в зависимости от времени контакта и соотношении сорбентов при очистки сточных вод второго потока.
Соотношение сорбента бентонит-каолин: 1-1,0:1,0; 2-1,0:0,5; 3-1,0:0,5.
По рeзyльтaтaм проведённых экспериментов слeдyeт, что при применении бентонита и каолина при соотношении 1:1 достигаются наименьшие значения физико-химических показателей, чем при других соотношениях сорбентов.
Кроме того, бентонит и каолин являются дешевыми реагентами, и имеется достаточная сырьевая база, являющаяся местным сырьевым рeсyрсoм. При этом их промышленное позволяет сyщественно снизить затраты на очистку сточных вод [5].
Следует отметить, что комбинирование адсорбционной очистки сточных вод и фильтрования наиболее эффективно для удаления из воды техногенных органических и минеральных соединений, красителей, взвешенных частиц и других примесей с целью повышения качества технической воды, для ее повторного технологического использования. Этот метод позволяет на стадии очистки снизить концентрации красителей до 95%-97%, ПАВ до 91%-93% и сульфат ионов до 94%-96%.
А
Целью исследований комбинированного адсорбционно-коагуляционного способа очистки являлось установление изотермической
зависимости величины адсорбции красители, ПАВ и различные ионы таких как сульфатов, хлоридов, фосфатов и других от равновесной концентрации адсорбата (изотерм адсорбции), и установления условий сорбционного равновесия. Полученные экспериментальные данные и соответствующие кривые кинетики сорбции образцов
адсорбентов представлены на рис.2.
Б
100
100
В
1
« 0 60 120 180 240 300
~ Время работы фильтра^мин
Рисунок 2. Кривые кинетики сорбции при начальной концентрации красителя в растворе: А - Сн=11,5 мг/л; Б - Сн=5,27 мг/л; В - Сн=1,7 мг/л 1-бентонит; 2-бентонит-каолин; 3-каолин
Эксперимент подтвердил хорошую адсорбционную способность бентонитового адсорбента по сравнению с каолиновым, что, по-видимому, связано с большим размером пор и способностью поглощать как коллоидные, так и растворенные вещества. Кроме того, бентонит, благодаря его собственному крайне низкому поверхностному натяжению, обладает очень высокой адгезией, по сравнению с каолином. Это свойство обусловлено
высокой пропускной способностью гидрофобного фильтра из бентонитовых зерен для воды.
Таким образом, проведенные исследования дали возможность предложить технические и тeхнo-логические изменения в системе очистки сточных вод шелкомотальных фабрик. Предложено использовать более эффективные реагенты на этапе сорбции и коагуляции. Установлена адсорбционная способность бентонитового и каолинового адсорбентов при их оптимальном соотношении каолин : бентонит - 1:1.
Список литературы:
1. Умуров Ф., Амонова М., АмоновМ. Изучение процессов очистки сточных вод с использованием флокулянта и адсорбентов // Научный вестник.ФерГУ.- Фергана. -2020. № 3, - С.13-18.
2. Амонова М.М., Равшанов К.А., Амонов М.Р. Изучение доз коагулянтов при очистки сточных вод текстильного производства //Цпгуегеит: химия и биология (электронный научный журнал). Un^rsum: химия и биология (электронный научный журнал). -Москва. -2019. - № 6 (60). - С. 47-49.
3. Ниёзов А.К., Амонова М.М. Перспективные полимерные композиционные материалы // Альтернативные технологии. переработка. применение. экология " Композит-2016" -2016. -С 50-53.
4. Амонова М.М., Равшанов К.А. Физико-химический метод очистки сточных вод красильно-отделочных производств // Тезисы докладов. XXII Всероссийской конф. мол. ученых -химиков. - Нижний Новгород. -2019.-23 - 25 апрель. - С. 280.
5. Amonova M.M, Ravshanov K.A. Polymeric composition for purification of wastewater from various impurities in textile industry// Journal of chemistry and chemical technology. Moscow. - 2019. - № 10. Уо1. 62. № 10. - P. 147 - 153.
