CC BY
23
УДК 628.161.3
Зайцева А. Д., Гавва М. А., Азопков С.В., Кузин Е. Н.
КОАГУЛЯЦИОННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВ ЧАЯ И АРОМАТИЧЕСКИХ ДОБАВОК
Зайцева Александра Дмитриевна студент группы МЭ - 21 кафедры промышленной экологии Гавва Мария Алексеевна студент группы Э - 33 кафедры промышленной экологии Азопков Сергей Валерьевич, заведующий лабораторией кафедры промышленной экологии; Кузин Евгений Николаевич - к.т.н., доцент кафедры промышленной экологии Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 sergej.azopkov@mail.ru
Очистка сточных вод производств чая и пищевых ароматизаторов является актуальной задачей. Традиционные реагенты на основе соединений железа или алюминия могут быть не эффективны, или их большой расход будет существенно повышать стоимость процесса очистки. В ходе работы была проведена оценка эффективности очистки сточных вод вышеназванных производств с использованием традиционных коагулянтов (оксихлорида алюминия) и комплексного титансодержащего реагента. Установлено, что добавка соединений титана позволяет снизить эффективную дозу традиционного коагулянта практически в 2 раза, при этом потеря эффективности очистки не превышает 5 %.
Ключевые слова: производство сыпучих чаев, комплексный коагулянт, очистка сточных вод.
COAGULATION TREATMENT OF WASTE WATER FROM TEA AND AROMATIC ADDITIVES PRODUCTION
Zaitseva A. D., Gavva M. A., Azopkov S. V., Kuzin E. N.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Wastewater treatment of tea and food flavoring plants is an urgent task. Traditional reagents based on iron or aluminum compounds may not be effective, or their high consumption will significantly increase the cost of the purification process. During the work, the efficiency of wastewater treatment of the above-mentioned industries was evaluated using traditional coagulants (aluminum oxychloride) and a complex titanium-containing reagent. It was found that the addition of titanium compounds can reduce the effective dose of traditional coagulant by almost 2 times, while the loss of cleaning efficiency does not exceed 5 %.
Keywords: production of loose teas, complex coagulant, wastewater treatment.
Производство сыпучих чаев и ароматических добавок - область, которая является актуальной и на сегодняшний день. Несмотря на простоту организации сбора и производства чаев, вопрос водоочистки с целью минимизации воздействия на окружающую среду сточными водами все так же востребован.
В настоящее время рынок сыпучих чаев и ароматических добавок очень разнообразен. Даже в классическом черном чае присутствуют определенные количества ароматических, вкусовых и колорирующих добавок. В результате сброса неочищенных сточных вод производства чаев в водоемы происходит антропогенное загрязнение водного объекта, а именно: увеличение содержания растворенных органических веществ (показатель ХПК), повышение цветности и содержания взвешенных частиц.
Одним из наиболее распространенных методов очистки сточных вод является физико-химическая обработка, и ее частный случай - коагуляция. В качестве традиционных коагулянтов чаще всего применяют соединения железа или алюминия. Существенными недостатками данных реагентов являются низкая эффективность очистки при низких
температурах и значительные объемы образующихся коагуляционных шламов [1]. В последнее время все чаще появляется информация о высокой эффективности комплексных титансодержащих коагулянтов в процессах очистки сточных вод различного происхождения [2-4].
Основной целью данной работы являлась оценка эффективности реагентной очистки сточных вод производства чаев и ароматизаторов перед сбросом воды на городские сооружения глубокой биологической очистки.
Сточная вода, используемая в экспериментах, была отобрана на пищевом производстве Калужской области и характеризовалась кислым запахом, красновато-малиновым цветом, рН 7,05, содержанием взвешенных веществ - 423 мг/л, цветностью - 249 град и ХПК - 1495 мг(О)/л .
В качестве базового образца коагулянта был выбран традиционный реагент оксихлорид алюминия (ОХА), а в качестве альтернативы -комплексный титансодержащий реагент на основе традиционного ОХА, модифицированного продуктами гидролиза соединений титана (титанил сульфат [5]) в количестве до 10 % масс. [6]. Эффективность коагуляционной очистки оценивали
по изменению содержания взвешенных веществ (фотометрия при длине полны 490 нм).
На первом этапе исследований была подобрана эффективная доза ОХА. Данные по эффективности коагуляционной очистки с использованием коагулянта ОХА представлены на рисунке 1.
Доза коагулянта, мг(МеЛОу)/л
Рисунок 1. Эффективность очистки сточной воды при использовании ОХА.
Из данных графика рисунка 1 видно, что максимальная эффективность очистки воды достигается при дозе коагулянта 60 мг/л, при этом дальнейшее увеличение дозы коагулянта практически не влияет на эффективность очистки.
На следующем этапе эксперимента была проведена оценка эффективности применения комплексного титансодержащего коагулянта. Полученные в результате экспериментов данные представлены на рисунке 2.
Из данных таблицы видно, что по суммарной эффективности комплексные титансодержащие реагенты незначительно уступают оксихлориду алюминия, при этом эффективная доза комплексного титансодержащего коагулянта в среднем в 2 раза ниже, чем у ОХА. Также в рамках эксперимента было визуально замечено, что при использовании комплексного титаносодержащего реагента образующиеся хлопья отличались высокой скоростью седиментации и фильтрации, а коагуляционный шлам был более плотный. Данное явление, так же, как и процессы повышения эффективности очистки при сокращении дозы основного коагулянта, объясняются специфическими явлениями гидролиза соединений титана [7-9].
На основании полученных в результате работы данных был сделан вывод о высокой перспективности титансодержащих реагентов в процессах очистки сточных вод производства чаев и ароматизаторов. Несмотря на незначительное
Доза коагулянта, мг(МехО¥)/л
Рисунок 2. Эффективность очистки сточной воды при использовании комплексного титансодержащего коагулянта.
Из данных диаграммы рисунка 2 видно, что максимальная эффективность очистки достигается при дозе комплексного титансодержащего реагента эквивалентной 30 мг(МехОу)/л. Суммарная эффективность очистки по взвешенным веществам при этом примерно на 5 % ниже, чем при использовании чистого оксихлорида алюминия. Данные по сравнению остаточных концентраций загрязняющих веществ при использовании различных реагентов представлены в таблице 1.
1.
снижение эффективности (менее 5 %), удалось снизить эффективную дозу коагулянта почти в два раза, что окажет положительный эффект на стоимость процесса коагуляционной очистки.
Ввиду отсутствия возможности очистки воды до нормативов ПДК, прошедшие очистку любым из исследованных реагентов сточные воды, будут направляться на доочистку на городские сооружения глубокой биологической очистки. Благодарности
Авторский коллектив авторов хотел бы выразить благодарность научным руководителям заведующему кафедрой промышленной экологии д.т.н., проф. Кручининой Наталии Евгеньевне и доценту кафедры промышленной экологии, к.т.н. Кузину Евгению Николаевичу.
Список литературы
1. Гетманцев С. В., Нечаев И. А., Гандурина Л. В. Очистка производственных сточных вод
Таблица
Сравнение эффективности очистки_
Коагулянт Эффективная доза мг (МехОу)/л ХПК, Мг(О)/л Взвеш. вещества Цветность, град рН
Исходная вода - 1495 423 249 7.05
ОХА 60 920 7,1 56 6,78
ОХА+П 30+5 949 7,6 59 6,85
коагулянтами и флокулянтами. М.: «АСВ», 2008. 271 с.
2. Кузин Е.Н., Кручинина Н. Е. Оценка эффективности использования комплексных титансодержащих коагулянтов в процессах очистки сточных вод машиностроительного производства // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. Вып. 10 С. 140 - 146
3. Кузин Е.Н., Аверина Ю. М., Курбатов А. Ю, Сахаров П. А, Очистка сточных вод гальванического производства с использованием комплексных коагулянтов-восстановителей // Цветные металлы. Москва 2019. N10.- С.91-96
4. Kuzin E. N., Krutchinina N. E. Purification of circulating and waste water in metallurgical industry using complex coagulants // CIS Iron and Steel Review — Vol. 18 (2019), pp. 72-75
5. Измайлова Н.Л. Исследование коагулирующей способности композиционных коагулянтов на основе солей титана и алюминия по отношению к компонентам бумажной массы // Тезисы конференции XVII МЭСК - 2012 «Экология России и сопредельных территорий». Том 1.:
Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2012. - С. 109 - 110.
6. Shon H., Vigneswaran S., Kandasamy J., Zareie M., Kim J., Cho D., Kim J.H. Preparation and characterization of titanium dioxide (TiO2) from sludge produced by TiCl4 flocculation with FeCl3, Al2(SO4)3 and Ca(OH)2 coagulantaids in wastewater. Sep. Sci. Technol. 2009. 44. P. 15251543. DOI: 10.1080/01496390902775810.
7. Измайлова Н.Л., Лоренцсон А.В. Исследование гидролиза разбавленных водных растворов Тi0S04•2Н20 и TiCl4 и электроповерхностных свойств образующихся продуктов// Тезисы VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев -2012» - СПб: Издательство Соло, 2012. - С. 205 - 207.
8. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов -М.: ИКЦ «Академкнига». 2007.
9. Wang T.-H., Navarrete-Lopez A.M., Li S., Dixon D.A., Gole J.L. Hydrolysis of TiCl4: Initial steps in the production of TiO2. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114 (28). pp. 7561-7570.
