CC BY
14
УДК 613.31:546.621/.623) -074
А. К- Запольский, Э. П. Борсук, В. А. Костюк, П. В. Голюк, Н. М. Мизгарева
СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОСТАТОЧНОГО АЛЮМИНИЯ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР; Днепровская водопроводная
станция, Киев
Активная производственная деятельность человека приводит к загрязнению гидросферы алюминием в связи с выпадением «кислотных дождей». Величина значений рН атмосферных осадков может достигать 2,0—4,0. Подкисление почвенной влаги до рН 5,0 и ниже резко повышает растворимость соединений алюминия, его геохимическую подвижность. Концентрация растворенного алюминия растет повсеместно из-за вымывания его из почвы в водоемы.
Содержание алюминия в природных водах СССР колеблется от 0,001 до 10 мг/дм3 [2]. ПДК остаточного алюминия в питьевой воде в нашей стране установлена на уровне 0,5мг/дм3 [1]. ВОЗ в качестве ПДК рекомендована 0,05 мг/дм3 [6]. Многие водорастворимые неорганические соединения алюминия сохраняются в растворенном состоянии длительное время и могут оказывать вредное действие на человека и теплокровных животных через питьевую воду.
В настоящее время на водопроводах нашей страны наиболее распространенным является метод коагуляционной очистки воды с использованием соединений алюминия в качестве коагулянтов. Известно [5], что при низких температурах (0—5°С) гидролиз сульфата алюминия протекает очень медленно и часто не успевает полностью закончиться на очистных сооружениях. Кроме того, в этих условиях образуются очень мелкие хлопья гидроксида алюминия, и большое их количество проходит через загрузку
фильтров. В домовых водопроводных сетях, а также в емкостях со стоячей водой температура повышается и создаются благоприятные условия для коагулирования и выпадения в осадок гидроксида алюминия, находящегося в воде. Это явление наблюдается при содержании в обрабатываемой воде более 0,4 мг/дм3 остаточного алюминия, т. е. содержание алюминия в очищенной воде качественно характеризует протекание процесса коагуляции.
Представляется интересным исследование особенностей коагуляционной очистки воды рек Днепра и Десны основным сульфатом алюминия (ОСА) с оценкой эффективности кондиционирования воды по концентрации остаточного алюминия в очищенной воде.
ОСА представляет собой смесь сульфата и дигидроксосульфата алюминия общей формулы А1г (ОН)2п (504)з-п • тН^О, где п=0,1—1,0, а т зависит от условия кристаллизации. Технология получения ОСА разработана в Институте коллоидной химии и химии воды АН УССР [3].
Ранее проведенные исследования показали, что ОСА является более эффективным коагулянтом по сравнению с широко применяемым сульфатом алюминия [4, 7]. Показатели, характеризующие очищаемую воду, приведены в таблице.
Лабораторные исследования осуществляли по стандартной методике. В них использовали ОСА, выпущенный Пологовским заводом «Коагулянт».
Показатели очищаемой воды Днепра и Десны
Параметры исходной воды
Источник водоснабжения мутность, мг/дм3 цветность, градус шкалы цветности щелочность, мг/дм3 РН температура, °С
Днепр Десна 5—29,5* 5—25,0* 35—100 35—37 215,2—245 141,4—172,2 7,5—7,65 7,3—8,2 2,5—10,2 7,0—16,5
Примечание. Звездочка — высокая мутность создавалась введением мелкодисперсной фракции каолина.
Содержание А1203 в коагулянте составляло 16,0—16,48%, модуль основности (М0 — молярное отношение БОз к А1203) — 2,5—2,7. Все испытания ОСА проводили в сравнении его с сульфатом алюминия (А1203 15,09 %, М0 3,0). Для водоподготовки применяли рабочие растворы указанных коагулянтов с массовой долей А1203 0,75%.
Результаты очистки днепровской воды сульфатом алюминия и ОСА при температуре 4—4,5°С и различных исходных мутностях, моделирующих мутности паводкового периода, представлены на рис. 1. С увеличением мутности очищаемой воды количество остаточного алюминия увеличивается. Применение ОСА приводит к уменьшению количества остаточного алюминия в 1,5—5 раз по сравнению с таковым сульфата алюминия при сравниваемых дозах коагулянтов. Концентрация растворенного алюминия составляет 0,7—0,5 мг/д.м3 в случае сульфата алюминия и 0,02—0,32 мг/дм3 в случае ОСА.
В современной технологии водоподготовки для интенсификации процессов коагуляционной очистки в период низкой температуры и повышенного содержания взвешенных примесей широко используется в качестве флокулянта активная кремниевая кислота (АКК), представляющая собой частично структурированный коллоидный раствор диоксида кремния. Результаты очистки днепровской воды при температуре 2,5— 4,5 °С, исходной мутности 10,7—10,8 мг/дм3 дозами коагулянтов 6,5—11,3 мг/дм3 по А1203 и с разными добавками золя АКК отражены на рис. 2. Введение добавки золя АКК от 2 до 7,5 % приводит к существенным различиям в содержании остаточного алюминия при обработке воды сульфатом алюминия и ОСА. Концентрация остаточного алюминия в случае сульфата алюминия составляет 0,05—0,6 мг/дм3 и в случае ОСА — 0—0,08 мг/дм3. Важно отметить, что оптимальной дозой АКК при использовании сульфата алюминия является 5—7,5%, тогда как при применении ОСА — 3%. Это позволяет экономить реагенты при водоподготовке, поскольку достижение уровня растворимого алюминия, рекомендуемого ВОЗ, наблюдается только в случае применения ОСА при значительно меньших дозах коагулянта и золя АКК- Сравнение результатов очистки при введении различных добавок АКК показывает преимущество ОСА.
На рис. 3 представлены кривые зависимости содержания остаточного алюминия при обработке дозами 6,5—9,7 мг/дм3 сульфата алюминия и ОСА от температуры в присутствии 3 % золя АКК как флокулирующего реагента. Кривые имеют характерный максимум при температуре 4°С, обусловленный аномально повышенной плотностью воды при этой температуре. Поскольку эффективность коагуляционной очистки воды зависит прежде всего от полноты гидроли-
Рис. I. Зависимость содержания остаточного алюминия от дозы сульфата алюминия (а) и ОСА (б) для воды с исходной мутностью: 5,2 мг/дм3 (/), 10,2 мг/дм3 (2), 29,5 мг/дм3 (3).
Здесь н на рис. 2 по оси абсцисс — доза коагулянта (но АЬОз), мг/дм3; по оси ординат — содержание алюминия,
за коагулянтов, то в области температур, близких к 4°С, наблюдается замедление скорости реакции гидролиза, а следовательно, и увеличение содержания остаточного алюминия в очищаемой питьевой воде. Как видно из полученных данных, эффективность очистки воды ОСА, судя по содержанию остаточного алюминия (0,05—0,12 мг/дм3 в случае сульфата алюминия и 0—0,08 мг/дм3 в случае ОСА), превосходит таковую для сульфата алюминия, особенно при дозе коагулянтов 6,5 мг/дм3. С повышением температуры коагуляции содержание остаточного алюминия при всех дозах коагулянтов уменьшается, что обусловлено увеличением степени их гидролиза. Здесь также наблюдается характерное различие в содержании остаточного алюминия при обработке воды сульфатом алюминия и ОСА. Сравнительные лабораторные испытания
в -
7 -
<5- -
5 - '
4 -
3 -
Рис. 2. Зависимость содержания остаточного алюминия от дозы сульфата алюмкния (а) и ОСА (б) при добавках АКК: 2 % (1), 3 % (2) и 7,5 % (3) от дозы коагулянтов.
Рис. 3. Зависимость содержания остаточного алюминия от температуры воды при использовании сульфата алюминия (а) и ОСА (б) с добавкой 3 % АКК.
По осн абсцисс — температура воды. °С; по оси ординат — содержание алюминия, %. Дозы коагулянта (по Л^Оз): 1 — 6.5 мг/дм1;
2 — 8,1 мг'дм3; 3 — 9,7 мг/дм3.
очистки днепровской воды с помощью сульфата алюминия и ОСА в весенний паводковый период при исходной мутности 7,7—21,5 мг/дм3 и температуре 2—4°С показали экономию дозы коагулянта при использовании ОСА на 25— 40 % при требуемых ГОСТом показателях остаточного алюминия. Кроме того, применение одного ОСА при дозе 8,1 мг/дм3 по А1203 обеспечивает более интенсивное хлопьеобразование и полноту очистки, чем применение сульфата алюминия (доза 12,9 мг/дм3) в присутствии 5% золя АКК.
Преимущества использования ОСА при коагу-ляционной очистке мутной воды в условиях низких температур были подтверждены сравнительными лабораторными испытаниями на Дес-нянской водопроводной станции. Так, снижение дозы ОСА с М0 2,5 и 2,7 на 16—30 % при оптимальном режиме обработки по сравнению с до-
зой сульфата алюминия дает величины содержания остаточного алюминия на уровне рекомендаций ВОЗ в случае использования ОСА и на уровне ГОСТов в случае применения сульфата алюминия. Лабораторные испытания на дес-нянской воде показали также экономию золя АКК.
В ходе промышленных испытаний на очистных сооружениях Днепровского водопровода в весенний паводковый период были подтверждены высокие коагуляционные свойства ОСА и показано значительное уменьшение содержания остаточного алюминия в очищенной воде при значительной (до 30—40 %) экономии расхода реагентов, что свидетельствует о преимуществах ОСА перед традиционно применяемым сульфатом алюминия.
Литература
1. Вода питьевая: ГОСТ 2874—82: Гос. комитет стандар-тов СМ СССР, —М„ 1984.
2. Жигаловская Г. Н., Махонько Э. П., Шилина А. И. Микроэлементы в природных водах и атмосфере. — М., 1974.
3. Запольский А. К., Бондарь Л. А., Цешко И. И. A.c. 1006377 СССР.
4. Запольский А. К., Панченко Л. И., Соломенцева И. М., Герасименко Н. Г. // Химия и технология воды. — 1987, —Т. 9, № 2, —С. 130—134.
5. Кульский Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. — Киев, 1980.
6. Международные стандарты питьевой воды: Пер. с англ. —М., 1973.
7. Панченко Л. И., Дешко И. И., Запольский А. К-, Бондарь Л. А. // Химия и технология воды.— 1981. — Т. 3, № 5. —С. 439—441.
Поступила 07.05.88
УДК 614.7:66
А. П. Михайлуц, Е. М. Суглобова, М. Ф. Михайлуц, Г. В. Квашнина,
А. 10. Рытенков
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗМЕЩЕНИЯ НА ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДКАХ ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Кемеровский медицинский институт
В химической промышленности получило широкое распространение технико-экономическое направление по размещению оборудования на открытых площадках. Хотя в 70-е годы по гигиенической оценке такого размещения выполнен ряд работ [2, 5], в условиях научно-технического прогресса возникли новые малоизученные вопросы. К ним относятся особенности формирования условий труда в связи с технологическими и строительно-планировочными решениями производств, пущенных в эксплуатацию в 80-е годы; гигиеническая оценка сочетанного действия вредных веществ и низких температур на работающих; гигиеническая характеристика влияния наружных установок с оборудованием на атмосферный воздух и почву.
В связи с этим на предприятиях по производству аммиака, азотной кислоты, карбамида, аммиачной селитры и гидроксиламинсульфата, построенных в 80-е годы, проведены исследования, включающие гигиеническую оценку размещения 983 аппаратов на 67 открытых площадках. Для этого определены концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны (368 проб) и атмосферном воздухе санитарно-защитных зон (160 проб), содержание их в снеге (56 проб) и массовые доли в почве (49 проб). Изучены функциональное состояние организма 208 чело- * век и заболеваемость с временной утратой трудоспособности (ВУТ) за 3 года 250 аппаратчиков и слесарей, подвергавшихся сочетанному воздействию раздражающих неорганических
