Очистка сточных вод от сложных органических соединений

Очистка сточных вод от сложных органических соединений

, д. т.н., проф., , к. т.н., доц., , ст. препод., , асп., , асп., , инж.

Кафедра «Экология и промышленная безопасность» МГТУ им. , Москва, Россия, e-mail: *****@***ru

Аннотация

В работе рассмотрен состав сточных вод мясоперерабатывающих производств, содержащих цех по производству колбасных изделий, а также участки с коптильными камерами. Предложена и проверена в лабораторных условиях технологическая схема очистки сточных вод, содержащих полициклические ароматические углеводороды. Показано, что наиболее эффективным способом очистки сточных вод, содержащих полициклические ароматические углеводороды, является физико-химическая очистка, с использованием, как адсорбционных, так и окислительных способов очистки.

Ключевые слова: сточные воды, полициклические ароматические углеводороды, физико-химическая очистка, окислительные и адсорбционные способы, озонофлотация.

Wastewater treatment of complex organic compounds

Ksenofontov B. S., prof., doctor of engineering, Kozodaev A. S., assistant professor, PhD in engineering, Taranov R. A., Art. the teacher, Senik E. V., PhD student, Vinogradov, M. S., PhD student, Voropaeva A. A., engineer BMSTU, *****@***ru

Abstract

The paper considers the composition of sewage meat plants containing plant for the production of sausages, as well as areas with a smoking chamber. Proposed and tested in vitro flowsheet wastewater containing polycyclic aromatic hydrocarbons. It is shown that the most efficient method of purifying waste water containing polycyclic aromatic hydrocarbons, a physico-chemical treatment using both adsorption and oxidation purification techniques.

Keywords: sewage, polycyclic aromatic hydrocarbons, physical and chemical treatment, oxidation and adsorption methods, ozon-flotation.

Очистка сточных вод мясоперерабатывающих производств является достаточно сложно решаемой задачей из-за присутствия большого количества загрязнений, в том числе органической природы [1 - 3]. На мясоперерабатывающих производствах, включающих цех по производству колбасных изделий, а также участки с коптильными камерами, образуются сточные воды, содержащие сложные органические соединения (таблица 1).

Таблица 1 – Состав сточных вод мясоперерабатывающего производства с участками коптильных камер

Наименование показателя	Ед. изм.	Значение	Погрешность
Антрацен	мкг/л	0,0079	±0,0034
Аценафтен	мкг/л	<0,025
Бенз(а)антрацен	мкг/л	<0,025
Бенз(а)пирен	мкг/л	0,0075	±0,0032
Бенз(b)флуорантен	мкг/л	<0,025
Бенз(ghi)перилен	мкг/л	<0,025
Бенз(k)флуорантен	мкг/л	<0,004
Дибенз(ah)антрацен	мкг/л	<0,025
Инден(1,2,3-cd)пирен	мкг/л	<0,1
Нафталин	мкг/л	<0,1
Пинрен	мкг/л	<0,1
Фенантрен	мкг/л	<0,025
Флуорантен	мкг/л	<0,1
Флуорен	мкг/л	<0,025
Хризен	мкг/л	<0,015

Анализ представленных в таблице 1 данных, указывает на наличие разнообразия загрязнений в виде полициклических соединений, наряду с традиционными для таких производств загрязнителей, в виде жира и взвешенных веществ. В этой связи были проведены поисковые исследования по очистке сточных вод такого сложного состава. Один из вариантов обработки включал добавление коагулянтов и флокулянтов и дальнейшее углевание очищаемых сточных вод (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема обработки сточных вод

Результаты анализов показаны в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты анализов

Наименование показателя	Ед. изм.	Значение	Погрешность
Антрацен	мкг/л	0,012	±0,005
Аценафтен	мкг/л	<0,025
Бенз(а)антрацен	мкг/л	<0,025
Бенз(а)пирен	мкг/л	<0,004
Бенз(b)флуорантен	мкг/л	<0,025
Бенз(ghi)перилен	мкг/л	<0,025
Бенз(k)флуорантен	мкг/л	<0,004
Дибенз(ah)антрацен	мкг/л	<0,025
Инден(1,2,3-cd)пирен	мкг/л	<0,1
Нафталин	мкг/л	<0,1
Пинрен	мкг/л	<0,1
Фенантрен	мкг/л	0,034	±0,014
Флуорантен	мкг/л	0,14	±0,06
Флуорен	мкг/л	0,028	±0,012
Хризен	мкг/л	<0,015

В атмосферном воздухе бенз(а)пирен (БП) и другие полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) подвергаются воздействию различных физических и химических факторов. Это, прежде всего, ультрафиолетовые лучи и различные окислители, в больших количествах накапливающиеся в атмосфере городов. Полициклические ароматические углеводороды более сложного строения довольно интенсивно поглощают ультрафиолетовую радиацию и окисляются. Однако, для разрушения канцерогенных углеводородов необходимо относительно длительное время (до двух недель). Наиболее активным окислителем является озон. Именно он оказывает самое сильное разрушающее действие на канцерогенные ПАУ [4].

Озон способен в мягких условиях реагировать со многими органическими, элементоорганическими и неорганическими соединениями.

Выбор технологической схемы озонирования зависит от многих факторов: состава и количества обрабатываемой сточной воды, дозы озона, скорости взаимодействия озона с окисляемыми примесями и др. Принимая во внимание высокую стоимость получения озона, его токсичность и пожароопасность, важным показателем эффективности работы установок озонирования воды является коэффициент использования озона. Поэтому при разработке технологии применения озона, наряду с его высокой реакционной способностью, следует учитывать и необходимость максимально полного использования непосредственно в контакте со сточной водой.

В процессах очистки воды от веществ, реагирующих с озоном медленно, для достижения требуемой глубины удаления загрязнений и повышения коэффициента использования озона согласно нашим экспериментальным данным рекомендуется схема контактирования сточных вод с озоном с использованием рецикла (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема камеры для контактирования сточных вод с озоном

Циркуляция потоков в разработанной нами камере позволяет осуществлять более длительный и глубокий контакт озона со сточными водами, что позволяет достигать эффективного окисления органических соединений, присутствующих в сточных водах.

В процессе очистки озоном сточных вод, содержащих углеводороды нефти, снижение загрязнений происходит примерно с 10 – 17 до 1 – 4 мг/л, фенолов с 0,3 до следовых количеств. При этом БПКп снижается с 15 – 25 до 2 – 3 мг/л.

Другим направлением использования озона является применение его в качестве газа во флотационном процессе. Это процесс чаще всего называют озонофлотацией, пока не получившей сколь-нибудь широкого  применения. В этом случае наряду с окислением происходит флотационное извлечение гидрофобных загрязнений из очищаемой воды.

Озонофлотация является более эффективным методом доочистки, чем озонирование. Использование озонофлотации позволяет провести процесс доочистки и обеззараживать практически одновременно. При этом, например, общее количество микроорганизмов  более интенсивно снижается в процессе озонофлотации, чем только при окислении. Применение озонофлотации позволяет существенно повысить степень очистки  сточных вод от химических загрязнений  по сравнению с озонированием.

Проведение озонофлотации, согласно нашим разработкам, достаточно эффективно можно проводить во флотокомбайнах, в частности в наиболее простом исполнении в виде флотоотстойников. Такие конструкции флотоотстойников представлены на рисунках 3-4 [5].

1 – корпус флотоотстойника; 2 – камера отстаивания; 3 – патрубок подвода сточной воды; 4 -  патрубок подвода реагентов; 5 -  мешалка; 6 – блок расходящихся пластин; 7 – флотокамера; 8 – отвод пенного продукта; 9 – патрубок отвода очищенной воды; 10 – фильтр; 11 – стойки; 12 – патрубок отвода осадка из флотокамеры; 13 - сборник осадка; 14 – трубчатый аэратор;

15 – патрубок трубчатого аэратора; 16 – патрубок отвода осадка из камеры отстаивания.

Рисунок 3 – Флотоотстойник с последовательно расположенными камерами флотации и отстаивания

1 – корпус флотоотстойника; 2 – камера отстаивания; 3 – патрубок подвода сточной воды; 4 -  патрубок подвода реагентов; 5 -  мешалка; 6 – блок расходящихся пластин; 7 – флотокамера; 8 – отвод пенного продукта; 9 – патрубок отвода очищенной воды; 10 – фильтр; 11 – стойки; 12 – патрубок отвода осадка из камеры флотации; 13 - сборник осадка; 14 – трубчатый аэратор; 15 – патрубок трубчатого аэратора

Рисунок 4 – Флотоотстойник колонного типа

К достоинствам флотоотстойников можно отнести высокую эффективность очистки, компактность аппарата, более низкую себестоимость по сравнению с последовательно установленными флотатором и отстойником. Особенностью флотоотстойников, показанных на рисунках 4 и 5, является блок тонкослойного осветления, выполненный в виде пакета расходящихся под углом б пластин, который служит для согласования гидродинамических режимов в камерах флотации и отстаивания. Кроме того, процессы флотации и отстаивания во флотоотстойнике колонного типа осуществляются одновременно.

Список литературы

1. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. М.: Новые технологии. 2010. 272 с.

2. , , Интенсификация очистки жиро - и нефтесодержащих сточных вод агропромышленных предприятий//Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2013. №7 (67). С. 30 – 34.

3. , , Очистка жиро - и нефтесодержащих сточных вод флотацией//  Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2011. №5 (41). С. 46 – 51.

4. Одесский форум. http://odessaforum.0pk. ru/viewtopic. php? id=872
©При копировании материалов обратная ссылка на источник обязательна. http://odessaforum.0pk. ru

5. , , Разработка и применение флотокомбайнов для очистки сточных вод// Безопасность жизнедеятельности. 2014. № 7. С. 21-25.