КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

  • Доклад Гриншпан Д.Д. -2
  • Доклад Гриншпан Д.Д.-2_
  • Доклад Гриншпан Д.Д. -2__
  • Доклад Гриншпан Д.Д. -3
  • Доклад Гриншпан Д.Д. -8
  • Доклад Гриншпан -8_

                                                                                      УДК 54-412+66.028.2                                                                  

Процессы коагуляции и флокуляции являются основными стадиями реагентной технологии очистки [1], от эффективности которых зависит конечный результат очистки [2].

Сегодня реагенты для очистки воды традиционно применяют в виде водных растворов или суспензий. Этот подход имеет ряд недостатков: резко ограничивается дальность перевозок реагентов; для хранения растворов требуется большое количество емкостей и складских помещений; растворы коагулянтов обладают кислотными свойствами, что приводит к коррозии оборудования; при длительном хранении растворов реагентов происходит изменение их физических и химических свойств и даже переход в нерастворимое состояние.

Этих недостатков лишены твердые композиционные реагенты. Согласно [3, 4], существенным преимуществом использования для очистки воды реагентов в сухом виде являются резкое упрощение процесса дозирования, возможность его автоматизации и сокращение количества емкостного оборудования.

В результате проведенных исследований предложены новые композиционные реагенты для очистки поверхностных и сточных вод, состоящие из компонентов с различными функциями: коагулянт + флокулянт; коагулянт + сорбент; коагулянт + флокулянт + сорбент; коагулянт + регулятор рН; коагулянт + флокулянт + регулятор рН; коагулянт + флокулянт + сорбент + регулятор рН.

Для приготовления композиций использовали промышленные реагенты: коагулянты сульфат алюминия (СА)

(Sigma-Aldrich, Германия) и пентагидроксохлорид алюминия «Бриллиант 50» (Б50) (ООО «Ишимбайский специализированный химический завод катализаторов», РФ), флокулянты полиакриламид (марки ПАА-ГС, ООО «Славия», РФ)

и Magnafloc LT 22 (BASF, Германия). В качестве сорбента применяли уголь активированный осветляющий древесный порошкообразный марки ОУ-А (ГОСТ 4453), (ОАО «Сорбент», РФ). Композиции получали в виде гранул, таблеток и порошков (рис. 1).

 

Гриншпан Д.Д. 2 300x153 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

а

Гриншпан Д.Д. 2  300x182 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

б

Гриншпан Д.Д. 2   300x207 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

в

 

Рисунок 1. Композиционные реагенты для очистки природных и сточных вод: а) коагулянт + флокулянт + уголь (гранулят); б) угольный коагулянт (таблетки); в) коагулянт + флокулянт (порошок).

На рис. 2 представлены кривые распределения частиц по размерам, характеризующие дисперсный состав тройного композита на основе сорбента, коагулянта и флокулянта.

Гриншпан Д.Д. 3 279x300 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Рисунок 2. Кривые распределения по размерам частиц активированного угля ОУ-А (1), коагулянта СА (2) и флокулянта Magnafloc LT 22 (3), полученные микроскопическим методом [15].

Проведено сравнительное исследование эффективности действия композиционных реагентов и растворов коагулянта и флокулянта на примере дисперсий каолина и гуминовых соединений (ГС), моделирующих загрязнение природных вод. Как следует из табл. 1, скорость седиментации u, рассчитанная на основе данных о среднем диаметре <d>, объемной концентрации Сv и плотности частиц ρ, в случае растворенных реагентов была ниже, чем в случае твердых композиционных реагентов. Эффективность осаждения модельной дисперсии каолина дополнительно оценивали по ее мутности после коагуляции, а дисперсии ГС — по мутности и цветности. Самые низкие значения этих параметров были получены при использовании твердого композиционного реагента, что указывает на его более высокую эффективность в сравнении с действием растворенных реагентов.

Таблица 1. Характеристики дисперсии каолина и ГС в присутствии композиционного реагента (массовое соотношение коагулянт/флокулянт — 20:1), а также растворов коагулянта Б50 и флокулянта Magnafloc LT 22, взятых в таком же соотношении

Вид реагентов рН <d>, мкм Сv, об. % ρ, кг/м3 u·103, м/с Мутность, мг/дм3 Цветность, град
Дисперсия каолина
Исходная дисперсия 8,3±0,2 5,4±0,2 11,9±0,8 1820±50 0,013±0,001 12±1
Комп. реагент 7,7±0,2 1480±70 2,1±0,2 1002±1 4,2±0,4 0,10±0,06
Раств. реагенты 7,8±0,2 1540±80 2,3±0,3 1001±1 4,1±0,5 0,22±0,06
Дисперсия ГС
Исходная дисперсия 8,2±0,2 70±10 5,5±0,6 1130±10 0,4±0,1 12±1 310±40
Комп. реагент 7,8±0,1 1280±70 3,7±0,4 1002±1 3,7±0,4 0,67±0,06 16±2
Раств. реагенты 7,7±0,1 1400±60 4,0±0,4 1002±1 4,0±0,4 0,28±0,06 12±2

Таблица 2. Результаты обработки дисперсий каолина и ГС растворами коагулянта и флокулянта и композиционными реагентами

Параметр Растворы реагентов Композиционный реагент
Дисперсия каолина
Мутность исходной дисперсии, мг/дм3 47,0±0,3
Концентрация коагулянта СА, мг/дм3 110 60
Концентрация флокулянта Magnafloc LT 22, мг/дм3 10 10
Мутность после коагуляции, мг/дм3 1,3±0,1 1,1±0,2
Дисперсия ГС
Мутность исходной дисперсии, мг/дм3 40,0±0,3
Цветность исходной дисперсии, град >100
Концентрация коагулянта СА, мг/дм3 50 30
Концентрация флокулянта Magnafloc LT 22, мг/дм3 6 6
Мутность после коагуляции, мг/дм3 0,2±0,1 0,2±0,1
Цветность после коагуляции, мг/дм3 15±2 15±2

При коагуляции дисперсий каолина и ГС с высоким содержанием дисперсных частиц с использованием композиционного реагента и водных растворов коагулянта СА и флокулянта Magnafloc LT 22 одинаковые результаты по очистке нами были достигнуты при дозе коагулянта в композиционном реагенте в 1,5 раза меньшей, чем в случае растворенных реагентов (табл. 2). Отсюда можно сделать вывод, что применение композиционных реагентов позволяет существенно сократить расход коагулянта при сохранении и даже улучшении качества очистки воды.

Испытания композиционных реагентов, проведенные в лаборатории ОВС УП «Минск-водоканал», показали целесообразность их применения для очистки поверхностных вод Минско-Вилейской системы. В табл. 3 эффективность композиционного реагента, содержащего высокоосновный коагулянт Б50 и флокулянт, сравнивается с эффективностью традиционно используемой на ОВС растворной технологии очистки по различным контролируемым показателям качества воды. Полученные результаты показывают, что предложенный метод очистки с применением композиционного реагента обладает несомненным преимуществом, поскольку позволяет значительно снизить содержание остаточного алюминия как в нефильтрованной, так и в фильтрованной воде.

Известно, что сточные воды производства пестицидов имеют очень сложный состав [5]. Так, сточные воды ООО «Франдеса» помимо пестицидов содержат взвешенные вещества, красители, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты и другие органические и неорганические соединения. Эти загрязнители усложняют процесс очистки, поскольку препятствуют удалению пестицидов.

Поэтому нами для очистки многокомпонентных сточных вод, содержащих пестициды, был предложен комбинированный многостадийный коагуляционно-сорбционный метод очистки. Для удаления взвешенных веществ использовали композиционный реагент коагулянт Б50 — флокулянт Magnafloc LT 22 в соотношении 40:1 — сорбент. В качестве сорбента применяли активированный уголь марки ОУ-А.

Предложенный метод обработки сточных вод позволяет достичь высокой эффективности удаления пестицидов, составляющей 99,6—100% (табл. 4).

Применение предложенной схемы очистки привело к снижению химического и биологического потребления кислорода, содержания нефтепродуктов, концентрации анионных поверхностно-активных веществ, сульфатов и фосфатов до значений, разрешенных для слива в канализацию.

Таблица 3. Результаты очистки поверхностных вод с применением композиционного реагента и традиционно используемой на ОВС УП «Минскводоканал» технологии

Условия проведения очистки Контролируемые  показатели качества воды
Реагент и его форма Доза основного вещества, мг/дм3 Мутность, мг/дм3 Цветность, град Перманганатная окисляемость,

 мг О2/дм3

Остаточный Al, мг/дм3
До фильтрации После фильтрации
Исходная вода 3,16 24 6,1
Раств. реагенты:

Аква Аурат 10 (раств.)

Magnofloc LT  22 (раств.)

 

5

0,005

0,55 12 4,5 0,73 0,16
Комп. реагент:

Б50 (тв.)

Magnofloc LT 22 (тв.)

 

5

0,17

0,49 13 4,5 0,36 0,08

Таблица 4. Содержание пестицидов в сточных водах ООО «Франдеса» до и после очистки 

Пестицид Исходная концентрация, мг/дм3 Опыт 1 Опыт 2 ПДК*, мг/дм3
Концентрация после очистки, мг/дм3 Эффективность очистки, % Концентрация после очистки, мг/дм3 Эффективность очистки, %
Метамитрон 7,50 100 100 0,300
Метазахлор 3,50 100 100 0,002
Пропиконазол 3,70 0,012 99,7 0,014 99,6 0,150
Изопротурон 26,8 0,019 99,9 0,015 99,9 0,090
Дифлюфеникан 5,80 100 100 0,150
Имидаклоприд 0,660 100 100 0,002

* ПДК — предельно допустимая концентрация.

Сложной задачей также является получение питьевой воды в экстремальных ситуациях — например, в районах затопленных населенных пунктов. Для удаления в таких условиях из воды нежелательных примесей и дезинфекции микробного и вирусного заражения были специально разработаны и изготовлены водоочистные системы индивидуального (портативный комплект (рис. 3а)) и коллективного (мобильная автономная водоочистная установка МАВОУ (рис. 3б)) пользования.

В состав комплекта входят: портативный регенерируемый фильтр ворончатого типа, таблетки обеззараживающие «Акватабс» (3,5 мг), композиционный реагент коагулянт СА + сорбент (активированный уголь) в виде таблеток. Путем последовательной обработки обеззараживающими таблетками «Акватабс», композиционным реагентом состава СА — активированный уголь и последующей фильтрацией на многослойном фильтре поверхностных вод и сточных вод Минской станции аэрации была получена питьевая вода, которая, по заключению Республиканского центра гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья, отвечает требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 «Вода питьевая» по показателям органолептической, химической и микробиологической загрязненности.

Разработанные для индивидуального комплекта способы очистки воды были масштабированы и применены для создания мобильной водоочистной установки МАВОУ. В полевых условиях в весенне-летний и осенне-зимний периоды проведены испытания МАВОУ. Забор воды с предфильтрацией был осуществлен из реки Свислочь у деревни Новый двор Минского района. По заключению Республиканского центра гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья, исходная (до очистки) вода из реки Свислочь опасна в эпидемическом отношении (присутствуют болезнетворные бактерии) и имеет неудовлетворительные органолептические показатели. В то же время пробы воды, очищенные на МАВОУ, соответствуют требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 «Вода питьевая».

Разработанные композиционные реагенты могут представить интерес для городских водоочистных станций, получающих питьевую воду из поверхностных водоисточников, промышленных и сельскохозяйственных предприятий при очистке сточных вод и для создания индивидуальных комплектов и малогабаритных водоочистных установок получения чистой воды в условиях чрезвычайных ситуаций.

Гриншпан Д.Д. 8 300x215 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

а

Гриншпан 8  300x167 - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

б

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Портативный комплект для получения питьевой воды (а) и мобильная водоочистная установка МАВОУ (б).

 

Д.Д. Гриншпан, А.В. Зыгмант, Т.А. Савицкая, Н.Г. Цыганкова, С.Е. Макаревич

(НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета)

Facebook Comments
printfriendly button nobg - КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Читайте также: