CC BY
9
УДК 628. 316.13
Горохова М.В., Байкова М.А., Костылева Е.В.
РЕАГЕНТНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПРОЦЕССА ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
Горохова Мария Вячеславовна - студентка 1 курса магистратуры кафедры промышленной экологии, e-mail: mariya-gorohovaa@mail.ru;
Байкова Марина Андреевна - студентка 4 курса кафедры промышленной экологии;
Костылева Елена Валерьевна - кандидат химических наук., доцент кафедры промышленной экологии; ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20.
В работе проведено исследование использования коагулянтов на основе соединений алюминия и железа для очистки сточной воды линии мойки пленочных материалов (полиэтилен высокого давления) процесса вторичной переработки полимеров. Оценена их эффективность по показателям цветности воды и содержания взвешенных веществ. Ключевые слова: вторичная переработка пластических масс, очистка сточных вод, коагуляция.
CHEMICAL TREATMENT OF WASTE WATER OF THE PROCESS OF PLASTIC RECYCLING
Gorokhova M. V., Baykova M. A., Kostyleva E. V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Aluminium and iron-based compounds were used to treat waste water from the process of used plastics (high pressure polyethylene) rinsing. The treatment effectiveness was assessed with regards to the resultant water coloration and suspending solids content/
Keywords: recycling of plastics, waste water treatment, coagulation.
Введение
Синтетические полимеры лидируют по производству, распространению и потреблению. Жизненный цикл пластика существенно превышает срок его службы, поэтому в конечном итоге большая его часть поступает на захоронение, а до 10% оказывается в водах Мирового океана, становясь причиной заболеваний и гибели многих представителей наземной и водной фауны [1].
Рециклинг полимерных материалов - это актуальная задача не только с точки зрения охраны окружающей среды, но и с точки зрения энерго- и ресурсосбережения, так как ее решение позволяет значимо сберечь первичное сырье - нефть, воду и электроэнергию [2]. По оценкам Научно-исследовательского центра по проблемам управления ресурсосбережением и отходами (ФГУ НИЦПУРО) основными источниками вторичных полимеров являются промышленные отходы, транспортная упаковка (48%) и бытовые отходы (30%) [3].
Процесс вторичной переработки полимерных материалов включает в себя операции измельчения, мойки, сушки и грануляции, при этом образуются значительные объемы сильнозагрязненных сточных вод, основными компонентами которых являются взвешенные вещества и органические примеси, обуславливающие мутность и цветность воды. Вода такого состава требует обязательной очистки до требуемых нормативов для сброса или для повторного использования на предприятии.
Как известно, среди физико-химических методов очистки сточных и природных вод от взвешенных веществ эффективным и наиболее распространенным является коагуляция [4]. Наиболее часто для этих целей используются традиционные коагулянты на основе солей алюминия и железа [5-6].
Основной задачей данной работы являлась оценка эффективности различных коагулянтов в процессе очистки сточной воды линии переработки полимеров.
Экспериментальная часть
Исследования проводились на сточной воде линии мойки пленочных материалов (полиэтилен высокого давления) производства по переработке полимерных отходов (Московская область). Содержание взвешенных веществ в исходной сточной воде составляло 900 мг/дм3, цветность - 450 градусов по хром-кобальтовой шкале.
В качестве образцов коагулянтов были выбраны традиционные реагенты:
• сульфата алюминия (СА),
• оксихлорида алюминия (ОХА) (массовая доля АЬОз 30%),
• хлорида железа (III).
Коагуляцию проводили на лабораторном флокуляторе VELP JLT 4. Время быстрого перемешивания (150 об/мин) составляло 2 минуты, время медленного перемешивания (10 об/мин) - 4 минуты, время отстаивания пробы - 20 минут.
Эффективность очистки сточной воды оценивали по показателю цветности исходной и обработанной воды и содержанию взвешенных веществ.
Полученные результаты представлены на рисунках 1-2. Как видно из рисунка 1, снижение содержания взвешенных веществ в воде более чем на 90% наблюдалось уже при использовании малых доз всех исследованных коагулянтов. Это связано с тем, что взвешенные вещества сточной воды в большой степени представляют собой крупные частицы, легко оседающие при обработке. Эффективная доза сульфата алюминия и хлорида железа, необходимая для достижения требований, предъявляемых к качеству оборотной воды (содержание взвешенных
веществ - не более 10 мг/л), составила 80 мг/л по оксиду металла. При использовании оксихлорида алюминия такой результат был достигнут уже при дозе 24 мг/л. Это обусловлено, в первую очередь, более высокой степенью протекания гидролиза реагента. Дальнейшее увеличение его дозы до 45 мг/л позволило снизить содержание взвешенных веществ до 3-4 мг/л.
1000 900 У 800 g 700 ju 600 ё 500 | 400
В 300
m
200 100 0
• сульфат алюминия
—в— о кенхлорнд
алюминия
-•— хлорид железа (III)
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Дела коагулянта (по оксиду металла), мг/л
Рис. 1 Влияние дозы коагулянта на содержание взвешенных веществ в обработанной воде
500
450
400
350
300
А
7 50
а
5 200
я
150
100
50
0
—•— сульфат алюминия
• окенхлорид Н.1ЮМННЯ
—•—хлорид железа (III )
О 20 40 60 80 100 120 140 160
Доза коагулянта (по оксиду металла), мг/л
Рис.2 Влияние дозы коагулянта на цветность обработанной воды Наиболее эффективным в процессе очистки сточной воды по показателю цветности (содержание органических веществ) также оказался оксихлорид алюминия (рисунок 2). Остаточная цветность воды при дозе 24 мг/л была существенно ниже, чем при использовании других коагулянтов в оптимальной по взвешенным веществам дозе. При дозе оксихлорида алюминия 36 мг/л цветность составила 85 градусов цветности, при дозе 45 мг/л - 66 градусов цветности. Сульфат алюминия, как и по взвешенным веществам, был менее эффективен ввиду резкого снижения рН воды (кислый реагент и слабая буферность воды) и, как следствие выход за оптимальные условия процесса коагуляции. Более низкая эффективность по показателю цветности при использовании коагулянта на основе соединений железа, вероятно, обусловлена процессами комплексообразования с органическими компонентами сточной воды.
Данные по эффективности процесса очистки образцами различных коагулянтов при оптимальной дозе представлены на диаграмме рис. 3. Из данных диаграммы рис. 3 видно, что цветность воды после обработки ее коагулянтами и фильтрования снижалась меньше, чем количество взвешенных веществ:
эффективность очистки от взвешенных веществ составила порядка 99%, а эффективность по показателю цветности при той же дозе - 60% - 85 %. Это свидетельствует о наличии в данной воде растворенных окрашенных органических веществ, не устраняемых в процессе коагуляции.
100 50 80
сульфат алюминия оксихлорид хлорид железа (Ш)
алюминия
■ ?ффективность очистки воды от взвешенных веществ. % эффешпвность очистки воды по цветности, %
Рис. 3 Эффективность очистки сточной воды при использовании различных коагулянтов
Заключение
Наибольшую эффективность в процессе очистки сточной воды производства переработки полимерных материалов показал оксихлорид алюминия. Его оптимальная доза, при которой происходит снижение содержания взвешенных веществ до 3 мг/л и цветности до 66 градусов, составляет 45 мг/г по оксиду алюминия.
Список литературы
1. Потапова Е.В. Проблема утилизации пластиковых отходов // Известия байкальского государственного университета. - Москва, Иркутский государственный университет, 2018. - Т.28, №4. - С. 535-544.
2. Харипов И.И., Кострюкова Н.В., Галеева А.А. Снижение загрязнения окружающей среды путем переработки пластика // Проблемы обеспечения безопасности (Безопасность - 2019): Материалы 1-й Международной научно-практической конференции, Уфа, 2019. - С. 63-67/
3. Егорова М.В. Проблемы эффективности организации процессов рециклинга полимеров в рамках комплексного освоения ресурсов углеводородного сырья // Вестник Казанского технологического университета, 2011. - №5. - С.67-73.
4. Гетманцев С.В., Нечаев И.А., Гандурина Л.В. Очистка производственных сточных вод коагулянтами и флокулянтами // Научное издание. Издательство АСВ. -М.: 2008. - 272 с.
5. Камалиева А.Р., Сорокина А.Д., Дресвянников
A.Ф. Комплексная оценка качества алюмо- и железосодержащих реагентов для очистки воды // Вестник казанского технологического университета. -2013. -Т.16. - №20. - С.35-42.
6. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е., Азопков С.
B.Очистка сточных вод линии переработки полимеров // Химическая промышленность сегодня - Москва: Изд-во «Химпром сегодня», 2019. № 4. С. 36 - 40.
