CC BY
136
Очистка сточных вод автомобильного завода
Чл-корр. РАН д.т.н. проф. Систер В.Г., к.б.н. доц. Миташова Н.И., Каверина М.Г.,
Башкатова И.А. * Университет машиностроения 8 (495) 761-72-71, vgs001@mail.ru 8 (903) 141-98-90, mitanieko@mail.ru 8 (916) 452-68-84 *ООО «НИК» 8 (495) 623-58-77, bashiri@mail.ru
Аннотация. В статье рассмотрена возможность локальной и глубокой очистки
сточных вод автозавода. Выполнены экспериментальные исследования с использованием флокулянтов, коагулянтов, выделенных из отходов, а также - биотестирование сточной воды.
Ключевые слова: автозавод, сточная вода, коагулянты, физико-химический анализ, ПДК.
Заводы по производству автомобилей имеют в своем составе производственные цеха, в которых образуются сточные воды, загрязненные токсичными веществами [1]. Большинство этих предприятий не имеют локальных очистных сооружений и сбрасывают в горколлектор сточные воды, в которых значительно превышены нормативные значения загрязняющих веществ [2].
Задачей нашего исследования было определение эффективности локальной и глубокой очистки сточных вод автозавода с применением флокулянтов (известь «Портландит»); коагулянтов, выделенных нами из отходов завода; активированных углей (АГ-3), а также проведение биотестирования (фитотест) исходной и очищенной воды.
В условиях эксперимента был исследован физико-химический состав исходной и очищенной сточной воды автозавода, в т.ч. из цехов российско-французского производства автомобилей.
Работа была проведена на линии существующих локальных очистных сооружений завода производительностью 16 м /час, куда на очистку поступали стоки после мойки готовой продукции: из цехов гальваники, окраски кузовов, мытья полов производственных помещений и др. Эти стоки, согласно проведенному нами физико-химическому анализу, содержали тяжелые металлы, нефтепродукты, ПАВ, фенолы и другие токсичные загрязнения в концентрациях, превышающих установленные нормативы.
Автозавод очищает стоки импортными железосодержащими коагулянтами (ферролин) и известковым молоком.
В городской коллектор после очистки поступали стоки, не соответствующие нормативным требованиям по органолептическим показателям, взвешенным веществам и специфическим загрязнениям.
Результаты физико-химического анализа исходной и очищенной воды автозавода отражены в таблице 1.
Как видно из данных таблицы 1, по большинству показателей имеет место превышение ПДК для сброса в городской коллектор [3].
По таким показателям, как нефтепродукты, комплекс тяжелых металлов, железо общее и фенолы, степень очистки на существующей линии составляла 50%.
Таблица 1
Результаты анализа исходной и очищенной воды автозавода
№ п/п Показатели Концентрация ПДК в ГК Эффект очистки, % Превышение ПДК (раз)
Исходная вода Очищенная вода
1 Цвет Грязно-серый б/цв б/цв 100 -
2 Запах (баллы) 0 1 0-1 100 -
3 Цветность по разбавлению 1:8 1:6 1:16 100 -
4 Прозрачность по шрифту, см 16 31 >25 100 -
5 Мутность, мг/дм3 56,4 35,1 2 37,8 -
6 рН 9 7,5 6,5-8,5 - -
7 Взвешенные вещества, мг/дм3 169,2 105,3 до 500 37,8 -
8 АПАВ, мг/дм3 3 0,6 0,5 80 1,2
9 Нефтепродукты, мг/дм3 0,8 0,4 0,1-0,2 50 2
10 Хлориды, мг/дм3 10 350 350 - отс.
11 Сульфаты, мг/дм3 350 100 500 71,4 отс.
12 ХПК, мг/дм3 900 450 500-800 50 отс.
13 БПК, мг/дм3 300 250 до 500 16,7 отс.
14 Комплекс тяжелых Ме, ммоль/дм 1х10-4 5х10-5 1х10-5 50 5
15 Бе общее, мг/дм3 1 0,5 0,3 50 1,7
16 Фенолы, мг/дм3 0,2 0,1 0,01 50 10
17 Никель, мг/дм3 5 0,05 0,2 99 отс.
Нами была проведена очистка стоков автозавода модифицированной известью «Порт-ландит». Было выявлено, что исходная вода достаточно эффективно может быть очищена известью «Портландит». При минимальной дозе извести 7 г/л наблюдали соответствие основных показателей загрязняющих веществ нормативом ПДК (таблица 2).
Кроме того, была проведена очистка исходной воды коагулянтом «М» (выделенным нами из отходов автозавода) в сочетании с модифицированной известью «Портландит». Выявлено, что выделенный нами из отходов автозавода коагулянт «М» эффективно очищает сточную воду от токсичных загрязнений.
Более глубокую очистку сточных вод активированным углем АГ-3 + известь проводили сорбцией в осветлителе со взвешенным слоем, что позволило достичь нормативов для сброса воды завода в горколлектор.
Для ориентировочного установления класса опасности исходных и очищенных сточных вод была применена государственная методика биотестирования МР № 2.1.7.229.7-07 по определению степени торможения корневой системы растений с целью установления класса опасности (фитотест) (рисунок 1).
Биотестирование проводили на семенах овса при экспозиции от 3 до 10 суток. На рисунке 1 показана зависимость эффекта торможения роста корня овса от степени очистки сточных вод автозавода.
Таблица 2
Результаты физико-химической очистки исходной воды автозавода
известью «Портландит»
№ п/п Показатели Исходная вода завода Исходная вода + «Портландит» ПДКвГК
1 Цвет Грязно-серый б/цв б/цв
2 Запах (баллы) 0 1 0-1
3 Цветность по разбавлению 1:8 1:1 1:16
4 Прозрачность по шрифту, см 16 >25 >25
5 Мутность, мг/л 56,4 36,1 2
6 рН 9 7,5-8 6,5-8,5
7 Взвешенные вещества, мг/л 169,2 105,3 до 500
8 Хлориды, мг/л 10 50 350
9 Сульфаты, мг/л 350 500 500
10 Бе общее, мг/л 1 0,1 0,3
11 Комплекс тяжелых Ме, моль/дм3 1х10-4 1х10-5 1х10-5
12 Фенолы, мг/л 0,2 отс. 0,01
13 Никель, мг/л 5 0,05 0,2
Из приведенных результатов эксперимента видно, что процент торможения роста корня на сточной воде автозавода (очищенной полученным из отходов коагулянтом «М» с добавлением извести «Портландит») составляет менее 20%. Исходя из этого, согласно МР № 2.1.7.2297-07, данную воду можно отнести к четвертому классу опасности (малоопасные вещества).
Рисунок 1. Зависимость эффекта торможения роста корня овса от степени очистки сточных вод, %
Таким образом, сточную воду автозавода после применения очистки и доочистки можно сбросить в городской коллектор или использовать в водообороте предприятия [4].
По результатам работы автозаводу был рекомендован дополнительный участок технологической линии очистки с аппаратами для доочистки стоков: осветлители со взвешенным слоем активированного угля, дозаторы, сборник осветленной воды и др.
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология
Решение о внедрении разработанной нами технологической схемы очистки и доочист-ки сточных вод находится в компетенции автозавода и связано с его экономическими возможностями.
Литература
1. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов. - М.: Химия, КолосС, 2005.
2. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. - М, 2006.
3. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М., 2005.
4. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М., 2010.
Управление газообменом при культивировании фототрофных микроорганизмов
Макеев П.П., д.т.н. проф. Бирюков В.В., к.т.н. Архипов М.Ю., Стехновская Л.Д.
Университет машиностроения makeev_4205@mail.ru
Аннотация. Вопросы оптимального управления процессом культивирования фототрофных микроорганизмов, в частности микроводорослей, в настоящее время актуальны как при решении проблемы утилизации избыточного углекислого газа, выделяемого в атмосферу при сжигании природного топлива, так и для задачи получения биотоплива на основе биомассы фототрофов.
Ключевые слова: фототрофы, управление процессом культивирования, углекислый газ, кислород
При культивировании фототрофов, в отличие от культивирования гетеротрофов, газообмен представляет собой потребление углекислого газа и выделение кислорода. В ряде работ показано, что кислород как продукт метаболизма является ингибирующим компонентом для микроводорослей и требуется поддержание его концентрации в среде не выше допустимой (6% по рО2). С другой стороны, поддержание концентрации углекислого газа как субстрата должно быть на уровне, обеспечивающем высокую скорость роста микроводорослей. В то же время имеются экспериментальные работы, в которых показано, что для некоторых видов микроводорослей его повышенная концентрация (выше 6% - 10% по рСО2) является ингибирующей. Таким образом, при культивировании фототрофов должны одновременно регулироваться два параметра, влияющие на рост и развитие фототрофных микроорганизмов: концентрация (парциальное давление) углекислого газа - Ссо2 и рСО2 - и кислорода - Со2 и рО2.
Теоретический анализ
Концентрации упомянутых выше растворённых газов можно найти из уравнений материального баланса в жидкости и газе, представленных ниже:
йсв2 =Кс02 (рС02 ' - рС02), (1)
й02 =Ко2 (р02 ' - р02). (2)
Здесь: QСо2 и Цо2 - объёмные (молярные) скорости потребления СО2 и выделения О2 культурой микроорганизмов;
Кс02 и К02 - коэффициенты массопередачи «газ- жидкость» для растворения СО2 и выделения О2 соответственно;
рс02 и р02 - парциальные давления текущих концентраций растворённых в жидкости СО2 и О2;
рС02 г и р02 г - парциальные давления СО2 и О2 в выходящем газовом потоке.
