Кондиционирование осадков сточных вод Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

терной для этих кристаллов значительной анизотропии скорости роста. Неполное перемешивание раствора-расплава, а также незначительные колебания температуры (±0.2-0.5 град) приводят к критическому переохлаждению (пересыщению) и, как следствие, образованию включений. Стабильность процесса удалось повысить снижением массовой скорости до 0.1—0.3 г/сутки при предельно низкой скорости понижения температуры раствора-расплава ( <0.1 град/сутки). Из такого раствора-расплава были получены небольшие (массой не более 10 г) наиболее однородные ограненные кристаллы двойного молибдата Li8Bi2(MoO4)7 с удлиненным вдоль оси [001] габитусом (рис. 8).

В области 466 нм при Т = 80 К у кристаллов Li8Bi2(MoO4)7 наблюдается люминесценция (рис. 10), что предопределяет возможность их использования для низкотемпературных сцинтилляционных болометров.

Заключение

Впервые в системе Li2MoO4-Bi2(MoO4)3 получены однородные кристаллы двойного молибдата состава Li8Bi2(MoO4)7. Показана возможность выращивания объемных однородных кристаллов этого соединения из раствора в расплаве на затравку методом Чохральского в условиях низких градиентов температуры (ДТ<1 град/см).

Авторы глубоко признательны ведущим инженерам И.Ю. Филатовой, И.В. Юшиной, канд. хим. наук И.В. Королькову, д-ру физ.-мат. наук В.А. Надолинному за обеспечение экспериментальной части работы и д-ру хим. наук С.Ф. Солодовникову, канд. хим. наук З.А. Солодовниковой за консультации.

Литература

1. Синтез и кристаллоструктурное исследование двойного молибдата Li8Bi2(MoO4)7 / Р.Ф. Клевцова и др. // Журн. структурной химии. -1997. - Т. 38. - № 1. - С. 111-119.

2. Хальбаева К.М. Двойные и тройные молибдаты висмута и одновалентных металлов: дис. ... канд. хим. наук. - Улан-Удэ, 2001. - 181 с.

3. Хайкина Е.Г. Синтез, особенности фазообразования и строения двойных и тройных молибдатов одно - и трехвалентных металлов: дис. ... д-ра хим. наук. - Улан-Удэ, 2008. - 446 с.

4. Pavlyuk A.A., Vasiliev Ya.V., Kharchenko L.Yu., Kuznetsov F.A. Low thermal gradient technique and method for large oxide crystals growth from melt and flux // Proc. of APSAM-92, Published in Japan. - 1993. - P. 164-171.

5. Козеева Л.П., Павлюк А.А. Выращивание монокристаллов калий-гадолиниевого молибдата, a-KGd(MoO4)2 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. - 1983. - Т. 19. - № 10. - С. 1730-1732.

6. ICDD PDF-2 Data Base, Card # 00-052-0403.

Цыдыпова Баирма Нимбуевна, аспирант, технологическая группа по выращиванию оксидных кристаллов, Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 3, e-mail:bairmyshka5588@mail.ru, tsydypova@niic.nsc.ru

Павлюк Анатолий Алексеевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, руководитель технологической группы по выращиванию оксидных кристаллов, Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 3, e-mail:pavlyuk@ngs.ru

Tsydypova Bairma Nimbuevna, postgraduate student, Technology Group for Growing of Oxide Crystals, A.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry SB RAS, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrentyev ave., 3, e-mail:bairmyshka5588@mail.ru, tsydypova@niic.nsc.ru

Pavlyuk Anatoly Alexeevich, candidate of technical sciences, senior researcher, Head of the Technology Group for Growing of Oxide Crystals, A.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry SB RAS, 630090, Novosibirsk, Acad. Lavrentyev ave., 3, e-mail:pavlyuk@ngs.ru

УДК 628.345.1 © М.Р. Сизых

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Показана перспективность применения сорбента-коагулянта, приготовленного на основе монтмориллони-товых глин, в сочетании с флокулянтом для улучшения фильтрационных свойств осадков сточных вод городских очистных сооружений.

Ключевые слова: осадки сточных вод, монтмориллонит, удельное сопротивление осадка.

M.R. Sizykh

CONDITIONING OF SEWAGE SLUDGE

The prospects of use a sorbent-coagulant, prepared on the basis of montmorillonite clay and combined with a floc-culant have been shown to improve filtration properties of sewage sludge of municipal wastewater treatment plants.

Keywords: sewage sludge, montmorillonite, resistivity of sediment.

Вопросы обработки и утилизации осадков городских сточных вод чрезвычайно актуальны во всем мире. Большие объемы осадков, их бактериальная зараженность, наличие органических веществ, способных быстро загнивать с выделением неприятных запахов, а также неоднородность состава и свойств осадков усложняют их обработку.

Основными видами осадков на городских очистных сооружениях являются сырой осадок, задерживаемый первичными отстойниками, и избыточный активный ил из вторичных отстойников. Сырой осадок представляет собой вязкую студенистую суспензию с кисловатым запахом, с влажностью до 95%, содержащую до 80% органических веществ. Механический состав сырых осадков отличается большой неоднородностью. Активный ил - хлопьевидная масса бурого цвета, с влажностью до 99,7%. По механическому составу это тонкая суспензия, состоящая на 98% из частиц размером меньше 1 мм. Большая часть влаги осадков находится в связанном состоянии, поэтому они обладают плохой водоотдачей. Наиболее распространенным способом кондиционирования осадка - подготовки осадков к обезвоживанию - является реагентная обработка, при которой происходит укрупнение и объединение в хлопья тонкодисперсных и коллоидных частиц, что обеспечивает их лучшую фильт-руемость на вакуум-фильтрах и фильтрах-прессах. В качестве реагентов применяют хлорное железо, сернокислое железо, хлористый алюминий, смеси солей алюминия и железа, др. реагенты [1]. В зависимости от свойств осадков и типа реагентов доза последних составляет 0,5-20% от массы сухого вещества осадка. При сравнении действия различных коагулянтов отмечается, что наиболее эффективным является хлорное железо, обладающее способностью разрушать белковые соединения [2].

Цель работы - изучение возможности использования сорбента-коагулянта, приготовленного на основе монтмориллонитовой глины, для кондиционирования осадков сточных вод городских очистных сооружений.

Объектом исследований являлась смесь сырых осадков и избыточного активного ила с влажностью 98% после очистки хозяйственно-бытовых сточных вод по традиционной схеме. При обработке в качестве реагентов использовали хлорное железо (0,1 М раствор), флокулянт «Praestol» (0,1% раствор), а также сорбент - коагулянт, приготовленный на основе монтмориллонитовой глины по оригинальной методике [3]. Эксперименты проводили в стеклянных реакторах. К 100 мл осадка добавляли расчетное количество реагентов, перемешивали в течение одной минуты, отстаивали 30 мин. В качестве обобщенного показателя фильтруемости осадка использовали показатель его удельного сопротивления, определяемый как сопротивление, оказываемое движению фильтрата через слой кека, отложившийся на 1 м2 поверхности фильтра и содержащий 1 кг сухого вещества [4]. Экспериментально установлено, что применение хлорного железа позволяет снизить удельное сопротивление осадка на 30% (рис. 1). Сорбент-коагулянт снижает данный показатель на 40%. Оптимальная доза сорбента коагулянта составила 5% на сухое вещество осадка.

Сорбент-коагулянт имеет массовый состав: монтмориллонит - 6.3%, хлорид железа в пересчете на железо - 1.3%. При его получении монтмориллонитовая глина, помещенная в раствор хлорного железа, подвергается ультразвуковой обработке. Акустическое воздействие ведет к возникновению кавитационных явлений, вследствие чего разрушается вторичная структура монтмориллонита до кристаллитов, что ведет к резкому росту дисперсности, увеличению удельной поверхности, открытию активных центров. В результате обмена природных одно- и двухзарядных катионов, компенсирующих избыточный отрицательный заряд алюмосиликатного слоя на трехзарядные катионы железа, происходит формирование дополнительных координационно ненасыщенных центров. В связи с этим добавление сорбента-коагулянта к осадку приводит не только к более глубокому перераспределению форм связи влаги с увеличением содержания свободной воды, что наблюдается при применении коагулянтов, но и улучшает структуру осадка за счет введения в него мелкодисперсных заряженных частиц. Можно предположить, что глина в данном случае также играет роль присадки, повышающей водоотдачу осадка.

□ 0,25 0 5 0,75

Доза флокулянта, *М» на сухое вещество

Рис. 2. Влияние флокулянта на фильтрующую способность осадка. Доза сорбента-коагулянта 2.5 % на сухое вещество осадка

В последнее время в практике подготовки осадков к механическому обезвоживанию получают все большее распространение флокулянты - водорастворимые высокомолекулярные вещества, образующие с находящимися в суспензии грубодисперсными и коллоидными частицами трехмерные структуры (агрегаты, хлопья, комплексы). Экспериментально установлено, что введение флокулянта «Praestol» при использовании сорбента-коагулянта приводит к укрупнению хлопьев и улучшению фильтрационных свойств (рис. 2). Оптимальная доза флокулянта составила 0,75% на сухое вещество осадка. Последовательное применение сорбента-коагулянта и флокулянта позволяет снизить удельное сопротивление осадка со 107,8-1010—30^1010 см/г, увеличив фильтруемость практически в три раза.

Таким образом, установлено, что при кондиционировании осадков сточных вод, представляющих собой смесь сырого осадка и избыточного активного ила, перспективной является реагентная обработка сорбентом-коагулянтом, приготовленным на основе монтмориллонитовых глин, и флокулянтом «Praestol».

Литература

1. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и водоочистка сточных вод. - М.: АСВ, 2002. - 707 с.

2. Очистка природных и сточных вод: справочник. - М.: Высшая школа, 1994. - 336 с.

3. Рязанцев А.А., Сизых М.Р., Батоева А.А. Способ очистки сточных вод от красителей. Патент РФ

№217791. - Опубл. 10.01.2002 г. - БИ. - №1.

4. Лабораторный практикум по водоотведению и очистке сточных вод: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / В.И. Калицун и др. - М.: Стройиздат, 2000. - 272 с.

Сизых Марина Романовна, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, лаборатория инженерной экологии, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяно-вой, 6, е-mail:marisyz1@Ыnm.bscnet.m

Sizykh Marina Romanovna, candidate of technical sciences, associate professor, senior researcher, Laboratory of Engineering Ecology, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sahyanova Str., 6, е-mail:marisyz1 @binm.b scnet. ru

УДК 544.03+ 544.4 © Э.Ц. Дашинамжилова

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ПРИ СИНТЕЗЕ ЖЕЛЕЗОАЛЮМОСИЛИКАТНОГО КАТАЛИЗАТОРА

Получены железоалюмосиликатные материалы из бентонитовой глины и комплексов железа с применением ультразвука на различных стадиях синтеза. Образцы материалов, при синтезе которых обработке ультразвуком подвергалась исходная суспензия глины, являются каталитически активными в окислении фенола пероксидом водорода и стабильными к вымыванию катионов железа в водные растворы.

Ключевые слова: ультразвук, фенол, каталитическое окисление, пероксид водорода, железоалюмосили-катные материалы.