Научная статья на тему 'ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТКО'

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТКО Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
28
7
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
фильтрат полигона ТКО / методы очистки / тяжелые металлы / пероксид кальция / landfill filtrate / leachate / purification methods / heavy metals / calcium peroxide

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Маргарита Львовна Кулешова, Татьяна Георгиевна Шимко, Наталья Николаевна Данченко, Ольга Юрьевна Дроздова

В лабораторных условиях исследована эффективность использования пероксида кальция (ПК) для очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) от органического и неорганического загрязнения на примере образцов с одного из полигонов. Оценивалась степень очистки в зависимости от размера добавки реагента при соотношениях ПК/фильтрат — 1/100, 1/50, 1/20, 1/10 и продолжительности его контакта с фильтратом от 1 до 3 суток. Полученные данные указывают на улучшение качества сточных вод в результате обработки пероксидом кальция: снижение концентрации тяжелых металлов, неорганических анионов, ХПК и др. Результаты исследования свидетельствуют о перспективности использования ПК на начальном этапе очистки фильтрата полигонов ТКО.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Маргарита Львовна Кулешова, Татьяна Георгиевна Шимко, Наталья Николаевна Данченко, Ольга Юрьевна Дроздова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.55959/MSU0579-9406-4-2024-63-2-129-135
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECTIVENESS ASSESSMENT OF USING CALCIUM PEROXIDE TO PURIFY LANDFILL LEACHATE FROM CONTAMINANTS

The effectiveness of using calcium peroxide (CP) to clean the filtrate of solid waste landfills from organic and inorganic contamination was studied under laboratory conditions using samples from one of the landfills as an example. The degree of purification was assessed depending on the size of the reagent addition at CP/filtrate ratios of 1/100, 1/50, 1/20, 1/10 and the duration of its contact with the filtrate from 1 to 3 days. The data obtained indicate an improvement in the quality of wastewater as a result of treatment with calcium peroxide: a decrease in the concentration of heavy metals, inorganic anions, COD, etc. The results of the study indicate the prospects of using PC at the initial stage of purification of the MSW filtrate.

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТКО»

УДК 504.06; 544.723; 544.58

doi: 10.55959/MSU0579-9406-4-2024-63-2-129-135

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРОКСИДА КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТКО

Маргарита Львовна Кулешова1 Татьяна Георгиевна Шимко2, Наталья Николаевна Данченко3, Ольга Юрьевна Дроздова4

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия; rita5715@mail.ruH

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия; tshimko@yandex.ru

3 Почвенный институт имени В.В. Докучаева, Москва, Россия; nataly_danch@mail.ru

4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия; drozdova_olga@yahoo.fr

Аннотация. В лабораторных условиях исследована эффективность использования пероксида кальция (ПК) для очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) от органического и неорганического загрязнения на примере образцов с одного из полигонов. Оценивалась степень очистки в зависимости от размера добавки реагента при соотношениях ПК/фильтрат — 1/100, 1/50, 1/20, 1/10 и продолжительности его контакта с фильтратом от 1 до 3 суток. Полученные данные указывают на улучшение качества сточных вод в результате обработки пероксидом кальция: снижение концентрации тяжелых металлов, неорганических анионов, ХПК и др. Результаты исследования свидетельствуют о перспективности использования ПК на начальном этапе очистки фильтрата полигонов ТКО.

Ключевые слова: фильтрат полигона ТКО, методы очистки, тяжелые металлы, пероксид кальция

Для цитирования: Кулешова М.Л., Шимко Т.Г., Данченко Н.Н., Дроздова О.Ю. Оценка эффективности применения пероксида кальция для очистки фильтрационных вод полигонов ТКО // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2024. № 2. С. 129-135.

EFFECTIVENESS ASSESSMENT OF USING CALCIUM PEROXIDE TO PURIFY LANDFILL LEACHATE FROM CONTAMINANTS

Margarita L. Kuleshova1^, Tatyana G. Shimko2, Natalya N. Danchenko3, Olga Yu. Drozdova4

1 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; rita5715@mail.ruH

2 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; tshimko@yandex.ru

3 Dokuchaev Soil Science Institute, Moscow, Russia; nataly_danch@mail.ru

4 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; drozdova_olga@yahoo.fr

Abstract. The effectiveness of using calcium peroxide (CP) to clean the filtrate of solid waste landfills from organic and inorganic contamination was studied under laboratory conditions using samples from one of the landfills as an example. The degree of purification was assessed depending on the size of the reagent addition at CP/filtrate ratios of 1/100, 1/50, 1/20, 1/10 and the duration of its contact with the filtrate from 1 to 3 days. The data obtained indicate an improvement in the quality of wastewater as a result of treatment with calcium peroxide: a decrease in the concentration of heavy metals, inorganic anions, COD, etc. The results of the study indicate the prospects of using PC at the initial stage of purification of the MSW filtrate.

Keywords: landfill filtrate, leachate, purification methods, heavy metals, calcium peroxide

For citation: Kuleshova M.L., Shimko T.G., Danchenko N.N., Drozdova O.Yu. Effectiveness assessment of using calcium peroxide to purify landfill leachate from contaminants. Moscow University Geol. Bull. 2024; 2: 129-135. (In Russ.).

Введение. Проблема безопасной эксплуатации полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) остается в настоящее время весьма актуальной и требует разработки новых эффективных технологий, позволяющих минимизировать их отрицательное воздействие на окружающую среду. Фильтрат полигонов характеризуется сложным многокомпонентным составом с высокими содержаниями как органических соединений, так и токсичных металлов, что делает его опасным источником загрязнения подземных и поверхностных вод. На различных стадиях жиз-

ненного цикла полигонов состав фильтрата заметно отличается.

Обычно выделяют два вида фильтрационных вод: «молодой фильтрат», формирующийся на первых этапах эксплуатации полигона в ацетогенной фазе деструкции ТБО после 2-7 лет складирования, и «старый фильтрат», который образуется на полигонах со сроком эксплуатации более 30 лет, в метаногенной фазе. Характеристика различных видов фильтрата и описание процессов их формирования приведено в ряде работ [Рекомендации...,

2003; Глушанкова, 2004; Подлипский, 2010; Laner, 2011; Коныгин, 2011; Завизион, 2016; Скурлатов и др., 2018; Милютина и др., 2020 (1); Галицкая и др., 2022]. Так, для «молодого» фильтрата типичны кислый рН (4,5-6,5), высокие значения ХПК (6000-60 000) и содержаний металлов и соотношение БПК/ХПК 0,8-0,6. «Старый» фильтрат имеет более щелочной рН (7,5-9), более низкие значения ХПК (500-4500 мгО2/л) и концентрации неорганических загрязнителей, БПК/ХПК порядка 0,6-0,06.

Фильтрат насыщен органическим веществом, поступающим на свалку с отходами и образующимся в теле свалки в результате процессов их деградации [Бекетов и др., 1998]. Это создает условия для связывания присутствующих в отходах металлов в растворимые комплексы, мигрирующие с водными потоками в окружающую среду [Путилина и др., 2005]. В работе [Семин и др., 1999] на основе расчетов с использованием констант устойчивости комплексных соединений с органическими кислотами авторы показали вероятность полной закомплексованности ионов металлов в фильтрате свалочного полигона на ацетогенной стадии.

Сложность и вариабельность химического состава фильтрационных вод определяют трудности их очистки и требуют разработки и оптимизации эффективных технологий. Для очистки используют механические, биологические, физико-химические и комбинированные методы [Рекомендации..., 2003; Милютина и др., 2020(2)]. Глубокая очистка достигается только с применением многоступенчатых технологий. Однако общепринятых технологий, внедренных в практику на объектах, практически нет, а информация об их эффективности достаточно скудна.

Отличающиеся высокой эффективностью адсорбционные, ионообменные, мембранные и электрофизические методы капиталозатратны и требуют высококвалифицированного обслуживания, что доступно только на санитарно обустроенных полигонах ТБО. В литературе описан ряд схем очистки, испытанных в лабораторных условиях и рекомендованных к внедрению. Так, в работе [Бронникова и др., 2006] предложено использовать электрохимическую очистку с последующей доочисткой на сорбенте ОДМ-2Ф и смолах. На ряде объектов России эксплуатируется запатентованная установка, схема которой включает предварительную электрохимическую обработку и фильтрацию стоков с последующей очисткой на обратно-осмотическом модуле и доочистку на высокоэффективных активированных углях [Поваров и др., 2014; Селиванова и др., 2014]. Автором работы [Коныгин, 2011] предложена экономически выгодная многостадийная экспресс-технология обезвреживания фильтрата, включающая обработку известковым молоком (Са(ОН)2), с отделением осадка, отгонку аммиака в градирне, электрокоагуляцию и окончательную очистку в биологическом пруду. Показана перспективность при-

менения известкования для удаления органических веществ и металлов из фильтрата за счет осаждения и соосаждения.

По нашему мнению, в схему обработки фильтрата в качестве первичной стадии логично включить окисление, которое позволит добиться значительного снижения органического загрязнения и разрушения органо-металлических комплексов, обеспечив возможность осаждения и иммобилизации металлов на сорбционных барьерах. Для окисления используют разные технологии: аэрацию, озонирование, биоразложение и другие. Особый интерес вызывает возможность применения для этой цели пероксида кальция (CaO2), конечные продукты превращений которого (CaCO3, O2, H2O) экологически безопасны. Кроме того, СаО2 стабилен, прост в использовании и имеет низкую себестоимость. Благодаря своей низкой растворимости в воде (1,65 г/л при 20 °С) он позволяет создать невысокую концентрацию реагента — перекиси водорода (Н2О2), высвобождающейся при его постепенном гидролизе [Артемов и др., 2008]. Пероксид кальция широко используется для очистки сточных вод, восстановления качества поверхностных и подземных вод, а также для ремедиации почв [Lu et al., 2017]. В России он пока не нашел такого широкого применения, но недавно предложен способ очистки сточных вод от хрома с помощью пероксида кальция на предприятиях малого и среднего производства [Курбангалиева, 2023].

Цель настоящей работы — оценить эффективность применения CaO2 на первичной стадии очистки сточного фильтрата на полигонах ТБО.

Материалы и методы исследования. В качестве модельного раствора был взят образец воды из пруда-отстойника сбора фильтрата полигона «Саларье-во». Полигон прошел рекультивацию и находится в метаногенной стадии.

Эффективность очистки фильтрата при внесении CaO2 оценивалась в опытах, проведенных в статическом режиме. Соотношение добавки CaO2 к фильтрату составляло 1:100 (0,5 г CaO2+50 мл фильтрата), 1:50 (1 г CaO2+50 мл фильтрата), 1:20 (2,5 г CaO2+50 мл фильтрата), 1:10 (5 г CaO2+50 мл фильтрата). В колбы с навесками CaO2 вносили отмеренный объем фильтрата, плотно закрывали и оставляли перемешиваться в течение 24 часов на обратно-поступательном ротаторе. После чего в исходном фильтрате и надосадочном растворе после контакта с CaO2 определяли содержания металлов и другие показатели загрязнения.

Содержание макро- и микроэлементов в пробах определяли на оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Agilent 5110 (Agilent Technologies), основных анионов — на ионном хроматографе Dionex ICS-2000 (Thermo), растворенного органического углерода (Сорг) и общего азота (Мобщ) — на жидкостном анализаторе LiquiTOC-trace (Elementar).

Таблица 1

Химический состав фильтрата на полигоне «Саларьево»

Показатель загрязнения (элемент) Исходный фильтрат, мг/л Сравнение с нормативами качества воды

ПДК р/х1 СанПиН2

ПДК, мг/л превышение над ПДК ПДК, мг/л превышение, над ПДК

Li 0,36 0,08 4 0,03 12

B 5,08 0,5 10 0,5 10

V 0,04 0,001 40 0,1 -

Cr 0,27 0,07/0,02 4/13 0,5/0,05 -/5

Mn 2,49 0,01 249 0,1 25

Fe 6,41 0,1 64 0,3 21

Co 0,02 0,01 2 0,1 -

Ni 0,04 0,01 4 0,02 2

Cu 0,03 0,001 28 1 -

Zn 0,04 0,01 4 5 -

Sr 3,06 0,4 8 7 -

Mo 0,02 0,001 20 0,25 -

Cd 0,0004 0,005 - 0,001 -

Pb <ПО 0,006 - 0,03 -

Al 0,05 0,04 1,3 0,5 -

Na 892 120 7 200 4

K 280 50 6 - -

Ca 224 180 1,2 - -

Mg 91 40 2 50 1,8

SO42- 314 100 3 500 -

Cl- 1350 300 4,5 350 4

PO43- <ПО 0,05-0,2 - 0,0001 (по Р) -

NO3- 1,94 40 - 45 -

no2 <ПО 0,08 - 3 -

^бщ 229 <1 >229 2 115

С орг 314 5,0 63 5,0 63

ХПК, мгО2/л 914 < 30 30 15-30 30

бпк5, мгО2/л 548 3 183 2 274

бпк5/ ХПК 0,6

рН 7,4 6-9 - 6-9 -

Примечания: 1 ПДКрх — ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения (Приказ Госкомрыболовства России от 28. 04. 1999 № 96). 2 СанПиН 2.1.5.980-00; 1.2.3685-21: 3.

Для расчета форм нахождения элементов использовали программу Visual MINTEQ версии 3.1 для Windows [Gustafsson, 2013]. В программу вводили полученные данные по всем основным гидрохимическим характеристикам (рН, содержание растворенных катионов, анионов, органического углерода) и содержанию микроэлементов в изучаемой пробе.

Результаты и их обсуждение. Состав исходного фильтрата. Фильтрат полигона «Саларьево» был охарактеризован по химическому составу и ряду показателей загрязнения сточных вод. В удаленных от канализационных сетей условиях функционирования полигона, на станциях очистки сточных вод (СОС) при сбросе в речную сеть, как правило, ставится задача очистки фильтрата до уровня ПДК, установленного для водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДКр/х) [Станция очистки...., 2019; Галицкая и др., 2022]. В связи с этим оценку загрязнения рассматриваемого фильтрата мы давали на основе сравнения с этими показателями (табл. 1).

Состав фильтрата полигона «Саларьево» укладывается в диапазон содержаний загрязнителей, приводимый в литературе для «старых» фильтратов [Глушанкова, 2004; Подлипский, 2010; Laner, 2011; Милютина и др., 2020(1); Галицкая и др., 2022]. В «молодом» фильтрате следует ожидать более низкие значения рН и ХПК и более высокие концентрации тяжелых металлов.

Все основные показатели, характеризующие стоки полигона «Саларьево», значительно превышают значения ПДКр/х (см. табл. 1). Наибольшее загрязнение (на 1-2 порядка) отмечается по таким элементам, как B, V, Mn, Fe, Cu, Mo. Для Li, Cr, Zn и Ni — 4-х кратное превышение над ПДКр/х. Показатели ХПК и БПК5 также превышают нормативные в 30 и 180 раз, соответственно. Превышение по сульфатам и хлоридам — 3 и 4,5 раза, соответственно. Сравнение с нормативами СанПиН также показывает значительное превышение (1-2 порядка) по таким показателям, как Li, B, Fe, Mn, N^, Сорг ХПК, БПК5. Следовательно, для обеспечения экологической безопасности в районе полигона для сброса данного фильтрата в окружающую среду необходимо проводить его очистку.

Расчеты с использованием программы Visual MINTEQ показали, что в фильтрате большая часть металлов представлена их неорганическими соединениями (см. табл. 2). В органоминеральной форме содержится большая часть меди (78%) и значительные количества цинка и никеля (47 и 37%, соответственно).

Влияние добавок пероксида кальция на содержание органических и азотных соединений. После выдерживания фильтрата с CaO2 отмечалось осветление растворов при всех дозах реагента. Влияние различных добавок CaO2 на величины показателей, связанных с присутствием органических и азотных соединений (ХПК, Сорг, N^) отражено на рис. 1.

Содержание Сорг в обработанном фильтрате снижается за 1 сутки в соответствии с увеличением дозы реагента на 17, 21, 37 и 48% по сравнению с исходным фильтратом. Показатель ХПК уменьшается на 30-66%. Концентрация снижается на 62 и 53% при добавках CaO2 в 10 и 20 г/л, соответственно. Максимальная доза реагента в 100 г/л приводит к падению содержания на 74%.

Рис. 1. Влияние добавок Са02 на показатели органического и азотного загрязнения

Для оценки влияния времени контакта фильтрата с осадком СаО2 на перечисленные показатели смесь с соотношением 1/50 выдерживали также в течение 48 и 72 часов. Результаты показали, что содержание Сорг на этом временном отрезке линейно снижается с ростом времени экспозиции (рис. 2), что доказывает тот факт, что влияние СаО2 на органическое загрязнение фильтрата носит пролонгированный характер. Следовательно, и эффективность реагента по этому показателю значительно выше, чем полученная за 1 сутки эксперимента.

Влияние добавок пероксида кальция на ма-крокомпонентный состав фильтрата и его рН. Изменение макросостава фильтрата в зависимости от различных добавок Са02 показано на рис. 3. При добавке в фильтрат 10 г/л (1/100) и 20 г/л (1/50) Са02

Таблица 2

Формы нахождения элементов в исследуемом фильтрате полигона «Саларьево»

Элемент Органическая форма, % Неорганическая форма, % Преобладающая форма, % от общего содержания

Li 0 100 Li+ (98)

В 0 100 Н3В03 (96)

V 0 100 V(0H)2+ (99)

Мп 0 100 Мп3+ (100)

Бе 0 100 Бе(0Н)2+ (94)

Со 0 100 Со2+ (87)

№ 37 63 №2+ (53)

Си 78 22 Си-РОВ* (78)

Zn 47 53 Zn-РОВ* (47)

8г 0 100 8г2+ (89)

Мо 0 100 Мо042- (80)

Сг 0 100 Сг042- (66)

Ыа 0 100 Ыа+ (98)

К 0 100 К+ (98)

Са 20 80 Са2+ (70)

Mg 2 98 Mg2+ (85)

у = -62,67х + 311,5 К2 = 0,998

350 -| 300 250 -200 -150 -100 -50 -

0 -I-1-1-1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 12 3

Время экспозиции, сутки

Рис. 2. Зависимость содержания Сорг в фильтрате полигона от времени контакта с СаО2 при соотношении 1/50

концентрация Са в растворе падает, по сравнению с исходной величиной в 2,5 раза и становится ниже уровня ПДК. Это связано, главным образом, с ощелачиванием фильтрата при добавке Са02. Дальнейшее увеличение дозы реагента приводит к закономерному росту содержания Са за счет поступления с реагентом. Содержание Mg опускается ниже ПДК при всех дозах реагента, что, очевидно, связано с его выведением из фазы раствора за счет образования осадка гидроксида и/или карбоната.

Концентрация 8042- снижается после контакта фильтрата с Са02, что можно объяснить образованием малорастворимого сульфата Са. При добавке пероксида в соотношении 1/100 все рассмотренные показатели ниже ПДКр/х. Более высокие добавки реагента (от 20 до 100 г/л) не приводят к снижению

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

? 3

5 -&

I -р

е о

О

т

д

пдк

1/100

1/50

1/20

1/10

□ Сa2*

14 131211 -10987654321 -0

ПДК

1/100

1/50

1/20

1/10

В pH, ед

Примечание: — РОВ — растворенное органическое вещество

Рис. 3. Влияние добавок Са02 на изменение показателей макро-компонентного состава и рН фильтрата полигона: а — содержание Са2+, Mg2+, сульфат- ионов; б — рН фильтрата

С г, мг/л

а

б

с

0,05 п 0,045 -0,040,035 -§ 0,03 -¡= -с 0,025 -¡5 " 0,02-I 0,0151 0,01 -

И 0,005 -® 04

о

О

0,3 0,250,20,150,10,05-

Л

пдк

исх.ф 1/100

1/50

1/20

1/10

□ Си Шп ■ МВС^М^У

С

0

ш

ПДК

1/100

1/50

1/20

1/10

□ Cr

с

и ф

ш Й

I *

С

7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -

0 -Н=-

гь_

ПДК

1/100

1/50

1/20

1/10

□ Ре ИМп ПВ ИБг

Рис. 4. Влияние добавок Са02 в исходный фильтрат на содержания неорганических загрязнителей: а — Си, Zn, N1, Со, Мо, V; б — Сг; в — Бе, Мп, В, 8г

содержаний анионов. На содержание хлорид-иона в фильтрате внесение реагента существенного влияния не оказывает.

При добавлении СаО2 фильтрат ощелачи-вается до рН 12,6 уже при соотношении 1:100. Скорость осаждения карбоната кальция и других металлов существенно зависит от рН среды — наиболее эффективное осаждение происходит при рН выше 11,0 [Коныгин, 2011]; т.е. СаО2 обеспечивает условия для быстрого осаждения многих загрязнителей.

Влияние добавок пероксида кальция на содержание неорганических загрязнителей фильтрата. Изменение микрокомпонентного состава сточных вод полигона при внесении в фильтрат Са02 под влиянием разных доз реагента отражено на рис. 4. Обработка исходного свалочного фильтрата разны-

ми дозами Са02 привела к снижению содержаний Бе и Мп до уровня ниже ПДК для рыбохозяйственных водоемов (ПДКр/х) уже при добавке 10 г Са02 на 1 л фильтрата (1/100). Выведение Со, N1, V из исходного раствора имеет прямую зависимость от величины навески Са02 — чем она больше, тем больше снижается содержание металлов в обработанном растворе. Следует отметить, что концентрация Со падает до уровня ПДКр/х уже при минимальной навеске реагента, а для N1 и V — только при максимальной навеске, что объясняется более высоким содержанием (в 2,5-3 раза) этих элементов в исходном растворе. Снижение содержания бора от размера добавки Са02 также характеризует прямая зависимость, но менее выраженная. После взаимодействия исходного фильтрата с Са02 при всех примененных соотношениях (от 1/100 до 1/10) превышение концентрации бора над уровнем ПДКр/х снизилось с 10 до 7-5 раз, соответственно.

Хром демонстрирует обратную зависимость степени выведения металла от количества добавленного к фильтрату Са02. Тем не менее, после взаимодействия фильтрата с 10 г/л и 20 г/л реагента (соотношения 1/100 и 1/50) содержание Сг снизилось на 63%, до уровня близкого к ПДКр/х. Эффективность удаления Мо из жидкой фазы составила около 75% и не зависела от дозы реагента.

Для Си и 7п зависимость их содержаний в обработанном фильтрате от массы добавки Са02 имеет сложный характер. Наибольшая эффективность их вывода из фильтрата отмечается при соотношении реагент/раствор — 1/50, при дальнейшем увеличении дозы она падает. Такое поведение этих ионов, вероятно, связано с их нахождением в исходном фильтрате в виде комплексов с РОВ (Си 78%>7п 47%>№ 37%). Малой дозы реагента 10 г/л (1/100), по-видимому, еще не достаточно для высвобождения (за счет диссоциации комплексов и окисления РОВ) этих элементов из комплексов в течение суток, а доза 20 г/л уже справляется с этим, и металлы осаждаются в виде гидроксидов. Рост концентрации 7п и Си в растворе при внесении больших доз реагента, очевидно, объясняется амфотерностью их гидроксидов, растворяющихся в избытке щелочи. В отличие от них гидроксид N1 не обладает амфотерностью, чем и объясняется монотонное снижение его концентрации в растворе с ростом дозы реагента [Лурье, 1971; Полинг, 1964].

На содержание лития в фильтрате добавка Са02 влияния не оказывает, что согласуется с низкой ги-дролизуемостью его ионов и их малой склонностью к комплексообразованию. Содержание 8г в обработанном фильтрате снижается до нормативного ПДКр/х при внесении 10 г и 20 г Са02, что, вероятно, связано с его соосаждением с гидроксидом и карбонатом Са. Однако при добавлении 50, и особенно 100 г реагента, концентрация 8г в растворе растет (рис. 3, в), по-видимому, из-за вытеснения избытком Са.

а

б

в

Обобщенные данные по исследованию влияния добавок Са02 на сточный фильтрат полигона ТПБО «Саларьево», полученные в статическом режиме, представлены в табл. 3.

Анализ результатов исследований, представленных в табл. 2, показывает, что обработка фильтрата ПК значительно улучшает качество сточных вод полигона по всем показателям загрязнения. Даже при минимальной добавке реагента в 10-20 г/л наблюдается снижение загрязнения до уровня ПДКр/х или близкого к нему по таким элементам, как Бе, Мп, Со, N1, Сг, Zn, 8г. В обработанном фильтрате также существенно уменьшаются содержания Си, V, Мо, V, но превышения над ПДКр/х по этим металлам остаются на уровне 5-12 раз. Внесение пероксида кальция также снижает азотное и органическое загрязнение ^общ уменьшается на 62-74%, Сорг — на 17-48%, ХПК — на 30-66%), причем снижение этих показателей напрямую зависит от доз реагента. По ряду показателей (содержание Бе, Мп, Сг и ^бщ) использование СаО2 на стадии первичной обработки фильтрата даже после короткой экспозиции в течение 1 суток оказалось более эффективным, чем известкового молока [Коныгин, 2011].

Важно отметить, что на полигонах ТБО, находящихся в ацетогенной фазе, при утилизации сточных вод путем возврата их в тело накопителя отходов, высокая щелочность может играть положительную роль, снижая миграционную способность токсичных металлов. Однако, при сбросе обработанного фильтрата в окружающую среду, как и в случае с известковым молоком, его необходимо нейтрализовать до рН 7-8, например, с помощью серной кислоты [Коныгин, 2011].

Заключение. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о перспективности применения пероксида кальция для очистки сточных вод полигонов ТБО. Помимо того, что внесение данного реагента обеспечивает значительную очистку фильтрата от токсичных загрязнителей, продукты его превращений (СаСО3, О2, Н2О) экологически безопасны. Применяя многостадийную очистку стоков на полигонах ТБО, требуемую для сброса фильтрата в окружающую среду, на начальной стадии (этап предочистки) можно рекомендовать внесение СаО2 в фильтрат, накапливаемый в пруде-отстойнике

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Артёмов А.В., Трипольская Т.А., Похабова И.В., Приходченко П.В. Пероксид кальция — перспективный промышленный продукт // Рос. хим. ж. (Журнал Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. LII. № 2. С. 136-139.

Бекетов А.Ю., Бекренев А.В., Викторовский И.В. и др. О проблеме очистки фильтрата полигонов для захоронения твердых бытовых отходов // Экологическая химия. 1998. Т. 7, № 4. С. 217-228.

Бронникова О.И., Новиков О.Н., Метляева М.Ю. Очистка фильтрата полигона твердых бытовых отходов // Сибирь-Восток. 2006. № 2. С. 42-47.

Таблица 3

Влияние обработки CaO2 на показатели загрязнения фильтрата полигона «Саларьево»

Показатель загрязнения/ элемент, мг/л Снижение показателей загрязнения по сравнению с исходным фильтратом при разных дозах реагента, отн.%

1 : 100 (10 г/л) 1 : 50 (20 г/л) 1 : 20 (50 г/л) 1 : 10 (100 г/л)

Си 0 562 46 21

2п 45 761 69 71

N1 36 43 60 77

Со 42 50 74 99

Мо 75 75 75 75

V 76 85 95 99

Сг 64 63 52 26

Бе 99 99,9 100 100

Мп 99,9 100 99,9 100

В 33 35 43 55

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8г 96 92 18 +703

Са2+ 61 11 +70 +92

99 100 100 100

802- 97 15 31 33

С1- 0 + 1 + 1 +3

Сорг 17 21 37 48

Nобщ 62 53 62 74

ХПК, мгО2/л 30 56 56 66

рН 12,6 13,0 13,3 13,5

Примечания: п1 — показатель загрязнения в обработанном Са02 фильтрате снизился до ПДКр/х и ниже; п2 — показатель загрязнения в обработанном Са02 фильтрате снизился, но превышает ПДКр/х; +3 — показатель загрязнения в обработанном Са02 фильтрате повысился на + п%.

в соотношении 1/100 и 1/50. Предлагаемый метод первичной очистки сточных вод полигонов является эффективным, простым в использовании и мало затратным (оптовая стоимость реагента 200-300 тыс. руб. за тонну).

Галицкая И.В., Путилина В.С., Костикова И.А. Оценка состояния полигона ТКО для обоснования мониторинговых исследований в пострекультивационный период // Геоэкология. 2022. № 5. С. 49-60.

ГлушанковаИ.С. Моделирование состава фильтрационных вод санитарных полигонов захоронения твердых бытовых отходов // Геоэкология. 2004. № 4. С. 334-341.

Завизион Ю.В. Оценка состояния полигонов захоронения твердых коммунальных отходов на этапах жизненного цикла — термоаналитический и спектроскопический подход // Вестник ПНИПУ Прикладная экология. Урбанистика. 2016. № 3. С. 90-102.

Коныгин А.А. Комплексная технология очистки фильтрата полигонов твердых бытовых отходов // Academia. Архитектура и строительство. 2011. № 4. С. 105-109.

Курбангалиева М.Х. Очистка сточных вод от ионов хрома (VI) пероксидом кальция // Экология и промышленность России. 2023. Т. 27, № 3. С. 24-27.

Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971. 456 с.

Милютина Н.О., Политаева Н.А., Зеленковский П.С. и др. Анализ методов очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12, № 3 (2). https://esj.today/PDF/03NZVN320.pdf (доступ свободный).

Милютина Н.О., Смятская Ю.А., Политаева Н.А., Зеленковский П.С. Фильтрат полигонов ТКО: образование, характеристика и обезвреживание // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 61, № 3. С.79-85.

Поваров А.А., Селиванова Н.В., Трифонова Т.А., Павлова В.Ф. Очистка фильтрационных вод полигонов твердых бытовых отходов // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. Т. 16, № 1(3). С. 661-664.

Подлипский И.И. Характеристика полигонов бытовых отходов как объектов геологического исследования // Вестник СПбГУ Сер. 7. 2010. Вып. 1. С. 15-31.

Полинг Л. Общая химия / Пер. с англ. М.: Мир, 1964. 584 с.

Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Влияние органического вещества на миграцию тяжелых металлов на участках складирования твердых бытовых отходов.

Аналит. обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН; ИГЭ РАН, 2005. 100 с. (Сер. Экология. Вып. 76).

Рекомендации по сбору, очистке и отведению сточных вод полигонов захоронения твердых бытовых отходов. М.: Госстрой РФ. 2003. 45 с.

Селиванова Н.В., Трифонова Т.А., Селиванов О.Г., Чухланов В.Ю. Оценка и очистка фильтрационных вод полигонов ТБО // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 8. С. 99-102.

Семин Е.Г., Бекренев А.В., Бекетов А.Ю. и др. Специфические особенности вод фильтратов полигонов по захоронению твердых бытовых отходов на примере Воронежского полигона // Городское хозяйство и экология. 1999. № 2. С. 34-59.

Скурлатов Ю.И., Штамм Е.В., Швыдкий В.О. и др. Возможные пути решения проблем безопасной эксплуатации полигонов ТБО. Химическая безопасность. 2018. Т. 2. С. 238-250.

Станция очистки сточных вод полигонов твердых бытовых отходов (СОС). Раздел «Оценка воздействия на окружающую среду». Т. 1. Владимир, 2019. 91 с.

Gustafsson J.P. Visual MINTEQ Ver. 3.1 (2013). Retrieved from https://vminteq.lwr.kth.se (дата обращения: 01.05.2023).

Laner D. Understanding and evaluating long-term environmental risks from landfills. PhD Thesis. 2011. 243 p.

Lu Sh., ZhangX., Xue Yu. Application of calcium peroxide in water and soil treatment: A review // Journal of Hazardous Materials. Elsevier. 2017. Vol. 337. P. 163-177.

Статья поступила в редакцию 14.11.2023, одобрена после рецензирования 19.12.2023, принята к публикации 13.05.2024

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.