CC BY
11УДК 544.723
К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТОКСИКАНТОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ
Алыков Н. М., Шачнева Е. Ю., Алыкова Т. В., Ахмеджанова А. С.
Астраханский государственный университет, г. Астрахань, Россия,
E-mail: evgshachneva@yandex.ru
Представлен обзор методов очистки сточных вод, рассмотрены их различные классификации. Приведена краткая характеристика приведенных классификаций. Описаны методы практического использования.
Ключевые слова: сточные воды, методы очистки, механические, химические, физико-химические, биологические, деструктивные, регенеративные, токсиканты.
UDK 544.723
ON THE USE OF METHODS OF TREATMENT WASTEWATER FROM DIFFERENT CLASSES TOXICANTS
Alykov N. M., Shachneva E.Yu., Alykova T. V., Akhmedzhanova A. S.
Astrakhan state university, Astrakhan, Russia,
E-mail: evgshachneva@yandex.ru
An overview of wastewater treatment, considered their different classifications. A concise description of the above classifications. The methods of practical use.
Keywords: wastewater, cleaning methods, mechanical, chemical, physical, chemical, biological, destructive, regenerative, toxicants.
В водных объектах происходит естественный процесс самоочищения воды, но он протекает медленно. В индустриальный век развития промышленного производства в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. В связи с этим возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод от различного рода токсикантов — это достаточно сложный процесс. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).
Существует достаточное количество классификаций методов очистки сточных вод. Приведем некоторые из них. Так по одной из них методы очистки сточных вод условно можно разделить на: механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то данный метод очистки можно назвать комбинированным [1-7].
Методы очистки сточных вод также можно условно разделить на де -структивные, разрушающие загрязнения до нетоксичных или мало токсичных компонентов (озонирование; УФ-облучение; реагентная, термическая, электрохимическая, а также микробиологическая деструкции) и регенеративные, связанные с извлечением загрязнений из сточной воды (экстракция, ионный обмен, мембранные методы очистки, флотация, коагуляционно-флокуляционный метод) [1, 2]. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Методы очистки с использованием коагулянтов и флокулянтов различной природы достаточно широко применяются в процессах очистки питьевой, сточной воды и обработки осадков, благодаря их высокой эффективности очистки. В связи с этим остановимся на них более подробно.
Производственные сточные воды в большинстве случаев представляют собой слабоконцентрированные эмульсии или суспензии, содержащие коллоидные частицы размером 0,001-0,1 мкм, мелкодисперсные частицы размером 0,1-10 мкм, а также частицы размером 10 мкм и более. В процессе механической очистки из сточных вод достаточно легко удаляются частицы размером 10 мкм и более, мелкодисперсные частицы и коллоидные практически не удаляются. Поэтому их надо укрупнять. Для этих целей и применяют коагуляцию.
Для ускорения и повышения качества процесса очистки воды в дополнение к коагулянту вводят сорбенты: известь, шлам из отстойников, бентонитовые глины, но наилучшие результаты, позволяющие коренным образом усовершенствовать технологию очистки воды, были достигнуты путем применения некоторых высокомолекулярных веществ — флокулянтов. В работах [3-12] приведены способы очистки сточных вод от токсикантов различных классов промышленных предприятий различных сфер деятельности и водоочистных сооружений.
Известен способ очистки масло- и жирсодержащих сточных вод молочной промышленности, содержащих жировые вещества [3] с использованием флокулянта «Флокатон ВС-854» дозой 4 мг/л и азотной кислоты дозой 100 мг/л с последующим разделением фаз отстаиванием или флотацией, что обеспечивает увеличение степени очистки жидкости с содержанием жировых веществ 160-200 мг/л при минимальном количестве вторичных загрязнений в виде нитратов.
На предприятиях мясной промышленности используется следующий способ очистки [4]. Он включает в себя обработку коагулянтом и дополнительным введением флокулянта — продукта взаимодействия полиакриламида с натриевой солью акриловой кислоты с молекулярной массой 12,6-106 и содержанием ионогенных звеньев 19,8 мол.% в количестве (0,3-0,5)40-3 г/л, а в качестве коагулянта используют хлорид железа (III) в количестве 0,2-0,3 г/л, что обеспечивает повышение степени очистки до 99%.
Аналогичные способы очистки сточных вод используются не только в пищевой промышленности. Описан способ очистки для кра-сильно-отделочных производства [5] с использованием флокулянта, представляющий собой гидролизат шерсти, приготовленный из ее производственных отходов путем их растворения в 0,1 н. растворе щелочи. Концентрация флокулянта в обрабатываемых сточных водах составляет 1-3 мг/л, pH после введения флокулянта - 6,5-7, сте -пень очистки достигает 93%.
В целлюлозной промышленности по очистке технологических сточных вод, содержащих древесную смолу используется способ [6]. Очищение проводят с добавлением в качестве флокулянтов высокомолекулярного полиэтиленоксида и водорастворимого неионного эфира целлюлозы, соответственно, имеющего температуру флоку-ляции 35-80oC.
Помимо способа, описанного выше для вод, обогащенных цветными металлами применяют также и следующий метод [7]. В нем в раствор добавляют раствор органического флокулянта полиакриламида гранулированного сульфатного ПАА-ГС при массовом соотношении извлекаемого металла к введенному флокулянту в пересчете на основное вещество 1: (0,005-0,0075) с последующей электрофлотационной обработкой при плотности тока 7,5-8,5 мА/см2.
Для вод, содержащих взвешенные вещества, красители и нефтепродукты может быть использован и следующий способ [8]: сточные воды подвергают обработке флокулянтом — продуктом взаимодействия полиэтиленполиамина и карбамида, взятых в соотношении (3,5-5,0):1,0. Его получают при 150 °С в автоклаве при давлении 5,0 атм. Остаточное содержание взвешенных веществ после очистки не превышает 50 мг/л, нефтепродуктов 6 мг/л.
Помимо описанных выше выделяют и способы с использованием методов осаждения. Так для осаждения взвешенных частиц из буровой суспензии и сточных вод [9] может быть использован способ, в котором в качестве промывочной жидкости используются полиа-криламиды в присутствии низкомолекулярной добавки (кремнеф-тористый натрий или кремнефтористый аммоний в концентрации 1-3 г/дм3). Известен способ удаления ПАВ, жиров, масел, нефтепродуктов и других взвешенных веществ [10], в котором воду обрабатывают катионным флокулянтом в постоянном электрическом поле.
Помимо промышленного производства коагуляционно-флоку-ляционный способ очистки достаточно широко используется при получении питьевой воды. Так для очистки вод в системе водоснабжения используется реагент [11], выполненный в виде полиэлектролита катионного типа ВПК-402, расход флокулянта задают равным 10-160 миллилитров/мин при дозе 0,024-0,0725 миллиграмм на литр, а контроль производят по предельно допустимой концентрации фло-кулянта, равной 0,5 миллиграмм/литр.
К способам очистки воды в области хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения можно отнести и следующий [12]. В обрабатываемую воду последовательно, непосредственно на очистных сооружениях перед смесителем вносят хлорсодержащий реагент с дозой предварительного (первичного) хлорирования, минеральный коагулянт (1-2 мг/дм3) по его активной части и катионный флокулянт
(1,0-2,5%) от мутности обрабатываемой воды. Градиент скорости смешения принимается 80-120 с-1 при времени смешения 3-5 мин, в камере хлопьеобразования — от 40 с-1 при времени перемешивания 20-30 мин до 50 с-1 при времени перемешивания 20-30 мин. Общее значение критерия Кэмпа составляет 86400-126000.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что существует достаточное количество способов очистки сточных вод токсикантов различных классов с использованием коагуляционно-флокуляционного метода. Применение того или иного из них оправдано необходимой исследователю эффективностью, чувствительностью, точностью и конечно же объектом исследования. Далеко не все методы, описанные в статье, являются доступными в связи с использованием дорогостоящего оборудования, реактивов и т. д., поэтому разработка новых и усовершенствование уже имеющихся методов очистки сточных вод от токсикантов различных классов является актуальной и сейчас.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алыков, Н. М. Поверхностно-активные вещества и флокулян-ты в объектах окружающей среды. Методы концентрирования, определения и удаления [Текст]/Н. М. Алыков, Т. В. Алыко-ва, Е. Ю. Шачнева//Монография/Под ред. д-ра хим. наук, проф. Н. М. Алыкова. — Астрахань: Изд. «Астраханский Университет». — 2011. —107 с.
2. Шачнева, Е. Ю. Физико-химия адсорбции флокулянтов и синтетических поверхностно-активных веществ на сорбенте СВ-1-А [Текст]/Е. Ю. Шачнева//Дис. канд. хим. наук. — Махачкала. — 2011. — 139 с.
3. Патент 2228301 RU. МПК 7 C02F1/52, C02F1/56, C02F1/52, C02F101:32, C02F101:34. Способ очистки масло- и жиросодержа-щих сточных вод [Текст]/А. К. Стрелков, М. В. Шувалов, С. Ю. Те-плых//№ 2001100648/15; заявл.09.01.2001.; опубл. 10.05.2004.
4. Патент 2292310 RU. МПК C02F1/56 (2006.01), В0Ш21/01 (2006.01), C02F103/22 (2006.01). Способ очистки сточных вод предприятий мясной промышленности (варианты) [Текст]/Т. И. Гуме-ров, А. Ф. Добрынина, В. П. Барабанов//№ 2005117089/15; заявл. 03.06.2005.; опубл. 27.01.2007.
5. Заявка 93016058 RU. МПК 6 C02F1/52. Способ очистки сточных
вод красильно-отделочных производств [Текст]/С. Э. Харзее-ва, Л. И. Гень, С. Д. Бобровская//№ 93016058/2; заявл. 26.03.1994.; опубл. 09.07.1995.
6. Заявка 940462048 SE. МПК 6 C02F1/56. Способ очистки технологической воды или сточных вод, содержащих древесную смолу [Текст]/Й. В. Магнус, А. О. Андерссон, Г. Г. Геранссон//№ 94046048/25; заявл. 04.11.1994.; опубл. 20.09.1996.
7. Патент 2363665 RU. МПК C02F1/62 (2006.01), C02F1/52 (2006.01), C02F1/465 (2006.01). Способ очистки сточных вод от цветных и тяжелых металлов [Текст]/В. И. Ильин, В. А. Колесни-ков//№ 2008114081/15; заявл. 14.04.2008.; опубл. 10.08.2009.
8. Патент 2051172 RU. МПК 6 C02F1/52, C02F1/54. Способ очистки сточных вод от взвешенных веществ, красителей и нефтепродуктов [Текст]/В. В. Синицын, В. В. Свиридов, А. Н. Обожин, В. Ф. Чернышев//№ 5030772/26;заявл. 04.03.1992.; опубл. 27.12.1995.
9. Заявка 94027080 RU. МПК 6 C02F1/52, C02F1/54. Способ осаждения взвешенных частиц из буровой суспензии и сточных вод [Текст]/Т. А. Исмагилов, Э. Х. Еникеева, Р. Ф. Фазлы-ев//№ 94027080/26; заявл. 21.07.1994.; опубл. 20.05.1996.
10. Патент 2198850 RU. МПК 7 C02F1/56, C02F1/46, C02F1/56, C02F101:32. Способ очистки воды [Текст]/В. А. Козловцев, А. Б. Го-лованчиков, Д. В. Ходырев//№ 2001110501/12; заявл. 17.04.2001.; опубл.20.02.2003.
11. Заявка 2388693 RU. МПК 6 C02F9/00, C02F1/56. Способ очистки воды в системе водоснабжения и устройство [Текст]/В. Р. Захаров, Г. В. Леонов, Ю. Ф. Егоров//№ 97116389/25; заявл. 30.09.1997.; опубл.10.07.1999.
12. Патент 2193016 RU. МПК 7 C02F1/52, C02F103:02, C02F103:04. Спо-соб очистки воды [Текст]/В. А. Михайлов, М.Ю. Баринов, Е.В. Бори-сова//№ 2001118235/12; заявл. 02.07.2001; опубл. 20.11.2002.
