ОЧИСТКА ФИЛЬТРАТА ТКО С ПОМОЩЬЮ ПАЛЫГОРСКИТОВОЙ ГЛИНЫ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 000.00 Дебердеева А. Т.

ОЧИСТКА ФИЛЬТРАТА ТКО С ПОМОЩЬЮ ПАЛЫГОРСКИТОВОЙ ГЛИНЫ

Дебердеева Алина Тагировна - бакалавр 4-го года обучения кафедры биотехнологии и промышленной экологии; [email protected].

ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.

В статье рассмотрена возможность применения палыгорскитовой глины в процессе очистки фильтрата полигона твердых коммунальных отходов от нефтепродуктов. Изучена эффективность удаления нефтепродуктов термически обработанной глиной при температурах 350°С - 550°С. Установлено, что применение глины в качестве сорбента позволяет эффективно удалять нефтепродукты из фильтрата ТКО.

Ключевые слова: полигон, фильтрат, палыгорскитовая глина, нефтепродукты, ТКО.

REMOVAL OF OIL PRODUCTS FROM THE LEACHATE BY USING ATTAPULGITE

Deberdeeva A.T.1

D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation

The article considers the issue of the possibility of using attapulgite in the process of cleaning the filtrate from the solid municipal waste landfill from oil products. The dependence of the efficiency of removing oil products on the heat treatment of clay was also studied. The sorption efficiency of samples of attapulgite, which has undergone heat treatment at a temperature of 350 °C - 5500 °C,has been evaluated. It has been established that the use of clay as a sorbent makes it possible to effectively remove oil products from leachate.

Key words: landfills, leachate, attapulgite, oil products, solid communal waste.

Введение

Современный полигон твердых коммунальных отходов (далее ТКО) - это комплекс природоохранительных сооружений,

предназначенный для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду. Обязательным условием при сооружении полигона является обустройство дренажной системы. Суть нового подхода к проблеме обращения с фильтратом ТБО заключается в отведении фильтрата в специально подготовленные на полигоне накопительные бассейны. Дно и стенки бассейна выложены слоями модифицированной глины и представляют собой адсорбционный фильтрующий экран.

Фильтрат ТКО - это жидкость, имеющая резкий неприятный запах и сложный химический состав. Проходя сквозь тело полигона, фильтрат обогащается продуктами разложения ТКО (тяжелые металлы, органические и неорганические вещества), накапливая токсичность. Попадание его в почву и грунтовые воды способно привести к загрязнению. Причина образования фильтрата на полигонах напрямую связано с погодными условиями. В теплое время года причиной образования фильтрата служат осадки в виде дождя, а в холодное - таяние снега на поверхности уложенных отходов. Таяние снега связано с выделением тепла при разложении органических веществ в толще свалочного тела. [1]

Фильтрат полигона обычно разделяют на «молодой» (если отходы складировались не более 27 лет) и «старый». «Молодой» фильтрат характеризуется высокими значениями ХПК (около 500-60000 мг О/л) и БПК5 (около 200-40000 мг О/л). [2-4]

Со временем происходит окисление органических соединений, которое приводит к образованию кислот, растворяющих металлы, и их переход в фильтрат. Следовательно, для «старого» фильтрата, в котором со временем уменьшается содержание органического углерода, характерны ХПК около 3000-4000 мгО/л и БПК5 около 100-400 мгО/л, но повышается количество биорезистентных компонентов. Со временем также происходит образование карбонатов и гидроксидов металлов, образующихся вследствие связывания ионов металлов, из-за чего снижается концентрация этих соединений в фильтрате. Для «старого» фильтрата также характерно снижение концентрации сульфат-ионов от 1000 до 200 мг/л, так как с течением жизни полигона происходит восстановление сульфатов до сульфидов. Содержание хлоридов меняется в пределах 200-5000 мг/л, концентрация ионов аммония колеблется от 300 до 3000 мг/л, а общая минерализация достигает 10000 мг/л.

В качестве примера приведен химический состав фильтрата полигона ТКО Шпаковского района Ставропольского края (таблица 1) [5].

В работе была определена перспективность и эффективность использования палыгорскитовой

глины для удаления нефтепродуктов из фильтрата ТКО.

Исследуемая палыгорскиговая глина

представляет собой водный алюмосиликат магния ленточно-слоистой структуры. Название глины произошло от Палыгорского участка большого Пермского горного округа. Выявлена приближенная химическая формула палыгорскита

Mg5[Si4O10]2(OH)2(H2O)4x4H2O. Магний частично заменяется на алюминий, также имеются примеси окисного железа (III), кальция, натрия, калия. Кристаллы моноклинной системы представляют собой тонкие волокна белого, светло-серого и иногда розоватового или желтоватого цвета. По минералогической школе твердость палыгорскита 22,5; при прокаливании твердость значительно увеличивается. Плотность палыгорскита 2000-2300 кг/м3.

В состав глины входят монтмориллонит (обладает наибольшей активностью), каолинит и иллит [6]. Монтмориллонит способен приобретать степень дисперсности и склонность к диспергированию, что позволяет глине предстать в виде твердого тела с возможностью модификации.

[7]

Таблица 1.

Химический состав фильтрата ТБО

Экспериментальная часть

Исследуемая глина представляет собой три отобранные пробы палыгорскитовой глины из карьера поселка Ферзиково Калужской области. Каждая проба глины прошла процедуру прокаливания при температуре 350°С (проба 1), 450°С (проба 2), 550° (проба 3) в течение 180 минут.

Эксперименты по изучению степени очистки фильтрата ТКО от нефтепродуктов были реализованы в статическом режиме.

Предварительные эксперименты проводили на модельных растворах, которые были получены в результате интенсивного перемешивания

нефтепродуктов с водой (250 об/мин) в течение 40 минут, с концентрацией нефтепродуктов 10 мг/дм3 и 100 мг/дм3. Навески модифицированной палыгорскитовой глины 0,5 г, 1 г и 2 г вносим в 50 мл модельного раствора. Продолжительность экспозиции составила 7 суток. Иизмерения массовой концентрации нефтепродуктов выполнены с использованием концентратометра КН-2. Результаты расчета сткатической емкости приведены в виде таблицы 2.

Показатель Значение Показатель Значение

рН 7,3-8,25 Хлориды, мг/дм3 620-306

Взвешенные вещества, мг/дм3 45,0-324,0 Железо общее, мг/дм3 0,1-0.68

БПК5 (БПК20), мг02/Дм3 270-380 (512-520) Сульфаты, мг/дм3 0,26-22,6

ХПК, мгО2/'м" 410-1110 Сульфиды, мг/дм3 18,1-22

Нефтепродукты, мг/дм3 2,5 Медь, мг/дм3 0,03-0,12

Кадмий, мг/дм3 0,0007 Марганец, мг/дм3 0,14-0,64

Азот аммонийный, мг/дм3 20-65 Свинец, мг/дм3 0,06-0,2

Нитраты, мг/дм3 9,6-19 Никель, мг/дм3 0,2-0,6

Нитриты, мг/дм3 0,08-2,15 Цинк, мг/дм3 0,02-0,06

Фенолы, мг/дм3 0,6 Фосфаты, мг/дм3 26,2-33,35

Таблица 2. Из данных таблицы 2 видно, что термическая

Показатели статической емкости обработка палыгорскитовой глины влияет на ее

сорбционную способность, но то, при какой температуре ее обжигали, не имеет большого значения, следовательно, эффективным будет обжиг при температуре в интервале от 350 до 550°С.

Заключение

На основании полученных в рамках эксперимента данных был сделан вывод о необходимости обжига палыгорскитовой глины. Также исследование показало, что различий статической емкости при термической обработки глины в интервале от от 350 до 550° не наблюдается.

Список литературы

1. Сметанин В. И., Стрельников А. К. и Пчелкин В. В. Образование фильтрата на свалках и полигонах ТБО [Журнал]. - Москва : Природообустройство, 2014 г.. - Т. 3.

2. Милютина Наталья Олеговна, Политаева Наталья Анатольевна и Зеленковский Павел Сергеевич Анализ методов очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов [Журнал]. - Санкт-Петербург : Вестник Евразийской науки, 2020 г.. - Т. 12.

3. Кручинина Н. Е., Кузин Е. Н., Азопков С. В. Использование коагулянтов на основе хлоридов титана и кремния в процессах очистки фильтрата полигона твердых коммунальных отходов // Химическая промышленность сегодня. 2017. № 8. С. 36 - 40.

4. Кузин Е. Н., Мискичекова З. К., Кручинина Н. Е., Смакотина В. В.,Гавва М. А., Азопков С. В. Комплексные титансодержащие коагулянты в процессах очистки фильтрата полигона твердых коммунальных отходов //Сб. научных трудов конф. Экологические проблемы промышленных городов. 2021. Саратов. С. 2010-214.

5. Степаненко Е. Е., Поспелова О. А. и Зеленская Т. Г. Исследование химического состава фильтрационных вод полигона твердых бытовых отходов [Журнал]. - Ставрополь : Мониторинг и охрана окружающей среды, 2009 г..

6. Хужжиев М. Я. Материалы и реагенты для приготовления промывочных растворов в нефтехимической отрасли [Журнал]. - Бухара : [б.н.].

7. Бобрышева С. Н. и Журов М. М. Очистка промышленных технологических и сточных вод от нефти и нефтепродуктов флотационным методом с применением модифицированных глин бентонитового класса [Журнал]. - Гомель : [б.н.].

С (нп), мг/дм3 Эффективность очистки, % Статическая емкость, г/г

10 мг/дм3

Проба 1

2 г навески 4,215 57,85 0,5785

1 г навески 6,6975 33,025 0,6605

0,5 г навески 7,1325 28,675 2,8675

Проба 2

2 г навески 4,14 58,6 0,586

1 г навески 6,12 38,8 0,776

0,5 г навески 6,75 32,5 3,25

Проба 3

2 г навески 4,29 57,1 0,571

1 г навески 5,49 45,1 0,902

0,5 г навески 6,9975 30,025 3,0025

Исходная глина

2 г навески 6,25 37,5 0,375

1 г навески 7,54 24,6 0,492

0,5 г навески 8,33 16,7 1,67

100 мг/дм3

Проба 1

2 г навески 9,0525 90,9475 9,09475

1 г навески 10,6125 89,3875 17,8775

0,5 г навески 9,6225 90,3775 90,3775

Проба 2

2 г навески 9,69 90,31 9,031

1 г навески 10,98 89,02 17,804

0,5 г навески 9,8475 90,1525 90,1525

Проба 3

2 г навески 9,6 90,4 9,04

1 г навески 10,905 89,095 17,819

0,5 г навески 11,3325 88,6675 88,6675

Исходная глина

2 г навески 15,65 84,35 8,435

1 г навески 18,32 81,35 16,336

0,5 г навески 20,42 79,35 79,58