CC BY
16УДК 628.161.3
Козодаев А.С.
канд. техн. наук, доцент кафедры экологии и промышленной безопасности Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
(г. Москва, Россия)
Корпусова Ю.В.
студент кафедры экологии и промышленной безопасности Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
(г. Москва, Россия)
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТКО МЕТОДОМ ГАЛЬВАНОКОАГУЛЯЦИИ
Аннотация: данная статья посвящена проблеме очистки сточных вод полигонов твердых коммунальных отходов, загрязненных различными полютантами. По результатам исследования существующих методов был выявлен и модернизирован наиболее эффективный и перспективный способ очистки, в основе которого лежит процесс гальванокоагуляции. Проведены экспериментальные исследования рассматриваемого метода, которые показали, его высокую эффективность по удалению тяжелых металлов.
Ключевые слова: фильтрат, полигон ТКО, очистка воды, гальванокоагуляция.
На настоящий момент одним из наиболее масштабных объектов негативного воздействия на водные объекты являются полигоны твердых коммунальных отходов (ТКО). Их отрицательное влияние обусловлено попаданием неочищенных стоков в почву и близлежащие водоемы.
Фильтрационные воды (ФВ) образуются в теле полигона в результате инфильтрации атмосферных осадков, отжимных вод, биохимических и химических процессов разложения отходов и характеризуются высоким
содержанием токсичных органических и неорганических веществ, включающих тяжёлые металлы, являющиеся токсичными и канцерогенными. [1]
Очистные сооружения, являются обязательной частью как эксплуатируемого, так и рекультивированного полигона, однако они не всегда справляются со своей задачей. В следствие этого, разработка технологий очистки фильтрационных сточных вод полигонов приобретает особую актуальность.
Фильтрат - жидкая фаза, образующаяся на полигоне при захоронении ТКО влажностью более 55% вследствие атмосферных осадков. На практике принято различать "молодой" и "старый" фильтрат полигона ТКО. "Молодой" образуется в течение первых лет эксплуатации полигона (5-10 лет) и характеризуется средним значением рН и высоким значением БПК, иногда до 40 000 (мг О2)/дм3. "Старый" фильтрат образуется в основном на постэксплуатационном этапе жизнедеятельности полигона и характеризуется БПК около 200-400 (мг О2)/дм3.
Большинство полигонов на сегодняшний день находятся в стадии метаногенеза, которая характеризуется "старым" фильтратом. Следовательно, разрабатываемая технология будет ориентирована на полигоны в данной стадии. Анализ усредненного состава стока полигона показан в таблице 1.
Таблица 1 - Состав фильтрата полигона ТБО
Показатель Значение в стоке [ 2-5] ПДК [6]
БПК5, мг 02 /л 180-1400 2
50-2, мг/л 80-150 100
NH+(азот амонийный), мг/л 100-250 0,5
Mg_2, мг/л 180 40
Fe(общее) мг/л 15-20 0,1
Мп+2, мг/л 0,7 0,01
Zn+2, мг/л 0,06-0,6 0,01
Хлориды, мг/л 300-2000 300
Сток характеризуется повышенным содержанием органических загрязнений, а также тяжелых металлов и азота в аммонийной форме. Существующие технологии включают, дорогостоящее оборудование, требующее особенную эксплуатацию [2-5, 7-20]. Разработанная технология показана на рисунке 1.
Технология включает 2 этапа. Первый этап - очистка СВ от взвешенных примесей и растворенных примесей, включая тяжелые металлы и ионы [10-20]. Второй этап - двухступенчатая очистка СВ от органической составляющей и аммонийного азота, доочистка на мембране и обеззараживание перед сбросом [10-20].
Концеытрат
Рис. 1. Технологическая схема очистки сточных вод
Разработанная технология является эффективной и может быть автоматизирована благодаря использованию перспективного
электрохимического метода очистки сточных вод от тяжелых металлов -гальванокоагуляции [9]. Главные преимущества гальванокоагуляции в
сравнении с другими электрохимическими методами - отсутствие необходимости в использовании дополнительной электроэнергии и электродов, требующих частой замены [16].
Для оценки эффективности способа гальванокоагуляции провели экспериментальные исследования. Был смоделирован сток, в качестве загрязнителей использовались металлы железо, медь и цинк. Очищающий материал - алюминиевая стружка и активированный уголь в соотношении 1:3. Очистка происходила при эффективном перемешивании в течение 15 минут. Концентрации компонентов в стоке после очистки определялись с помощью фотоколориметра КФК-5. В таблице 2 показаны результаты проведенных экспериментальных исследований.
Таблица 2 - Результаты очистки от тяжелых металлов стока методом гальванокоагуляции
Металл Начальная концентрация (С, г/л) Концентрация после очистки (С, г/л) Эффективность очистки, %
Zn2+ 0,3148 0,0259 91,77
Fe3+ 0,32 0,0133 95,84
Си2+ 0,3909 0,0908 76,75
Результаты проведенных опытов показывают, что метод является эффективным в целях очистки сточных вод от тяжелых металлов.
В заключение можно сказать, что разработанная технология рассчитана на очистку дренажных вод от основных загрязнений, а также на обеззараживание стоков. Технология может быть автоматизирования, что снижает стоимость ее обслуживания, а также предусмотрено использование комбинаций стандартных и инновационных способов очистки, обеспечивающих достижение требуемых показателей с минимальными эксплуатационными затратами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bazanpa.ru (Дата обращения: 04.03.21).
Абрамов Н.Ф. Рекомендации по сбору, очистке и отведению сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов: Рекомендации. - Пермь: Изд-во ПермГТУ, 2003. - 49 с.
Степаненко, Е.Е. Исследование химического состава фильтрационных вод полигона твердых бытовых отходов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2009. - № 1. - С. 525-527.
Вертгейм, А.Г. Комплекс биологической очистки минерализованных вод // Экология города: Материалы региональной научно технической конференции. -1998. - № 4. - С. 37-38.
Поваров А.А. Очистка фильтрационных вод полигонов твердых бытовых отходов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2014. - № 1. - С. 661-664.
Министерство Сельского Хозяйства Российской Федерации Приказ от 13 декабря 2016 года № 552 (Приложение 1).
Варнавская И.В. Анализ методов очистки стоков мест захоронения твердых бытовых отходов образования // Еколопя довкшля та безпека життeдiяльностi. -2008. - № 4. - С. 69-73.
Багрецова Ю.В. Проектирование полигонов ТБО: мероприятия по обращению с фильтратом // Справочник эколога. - 2014. - № 10. - С. 4-7. Соложенкин П.М. Теоретические основы и практические аспекты гальванохимической очистки сточных вод. // Вода и экология: проблемы и решения. - 2007. - № 2. - С. 3-17.
Henze, M., Harremoes, P., la Cour Jansen, J., & Arvin, E. (2001). Wastewater treatment: biological and chemical processes. Springer Science & Business Media.
Gogate, P. R., & Pandit, A. B. (2004). A review of imperative technologies for wastewater treatment I: oxidation technologies at ambient conditions. Advances in Environmental Research, 8(3-4), 501-551.
Barakat, M. A. (2011). New trends in removing heavy metals from industrial wastewater. Arabian journal of chemistry, 4(4), 361-377.
Dakiky, M., Khamis, M., Manassra, A., & Mer'Eb, M. (2002). Selective adsorption of chromium (VI) in industrial wastewater using low-cost abundantly available adsorbents. Advances in environmental research, 6(4), 533-540. Hammer, M. J. (1986). Water and wastewater technology.
Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., & Franson, M. A. H. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. American public health association, 1015, 49-51.
Kozodaev, A., Andrushko, A., Firsova, A. Research of reagent-free waste water treatment methods of the chrome plating line for mineralizing the rod of hydraulic cylinders. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 492, Issue 1, 13 March 2019, Номер статьи 012021 Hydraulics 2018; Bauman Moscow State Technical UniversityMoscow; Russian Federation; 27 November 2018. Kozodaev, A., Korpusova, Yu., Shulzhenko, A. Waste water depuration of the manufacture of mirrored surfaces for energy saving. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 492, Issue 1, 13 March 2019, Номер статьи 012020 Hydraulics 2018; Bauman Moscow State Technical UniversityMoscow; Russian Federation; 27 November 2018.
Ksenofontov B S, Kozodayev A S, Taranov R A, Vinogradov M S & Senik E V (2018) Floatation sewage treatment of galvanic productions Ecology and Industry of Russia 22(11), с. 10-13.
Ksenofontov B S, Butorova I A, Kozodaev A S, Afonin A V & Taranov R A (2017) Problems of toxicity of ash and slag waste Ecology and Industry of Russia 21(2), с. 49.
Ksenofontov, B.S., Kozodaev, A.S., Taranov, R.A. The Problems of Rare Earth Metals Extraction from Coal Ash in the Form of Solvents and its Concentrating. Ecology and Industry of Russia Volume 20, Issue 4, 2016, Pages 12-15.
Kozodaev A.S.
Cand. tech. Sci., Associate Professor of the Department of Ecology and Industrial Safety Moscow State Technical University of Bauman (Moscow, Russia)
Korpusova Y.V.
student of the Department of Ecology and Industrial Safety Moscow State Technical University of Bauman (Moscow, Russia)
WASTE WATER PURIFICATION MCT BY GALVANOCAGULATION METHOD
Abstract: this article is devoted to the problem of wastewater treatment of municipal solid waste landfills contaminated with various pollutants. According to the results of the study of existing methods, the most effective and promising cleaning method was identified and modernized, which is based on the process of galvanocoagulation. Experimental studies of the considered method have been carried out, which have shown its high efficiency in the removal of heavy metals.
Keywords: filtrate, MSW landfill, water purification, galvanic coagulation.
