Treatment of wastewater containing surfactants and wastewater reuse

Full Text

Подавляющее число прачечных, оказывающих услуги населению России, сбрасывают образующиеся стоки в городской коллектор без предварительно очистки. Стоки, как правило, содержат АПАВ, НПАВ, хлориды, фосфаты, биогенные элементы, взвешенные вещества в концентрациях, в десятки раз превышающих установленные ПДК, нарушая и разрушая экологические системы [1]. Задачей работы было проведение экспериментальных исследований по определению эффективности очистки реального стока стирки с помощью флотации и последующей глубокой очистки сорбентами. В целях ресурсосбережения моющих средств исследовали возможность их повторного использования для стиральных растворов. Кроме того, изучали эффективность очистки стока методами коагуляции и адсорбции на активированных углях (АУ). На реальных стоках прачечной «Аякс» был применен метод очистки сточных вод прачечных фракционированием ПАВ в пену. Данный метод был выбран, в связи с его потенциальной пригодностью для ресурсосбережения ПАВ. Метод очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) фракционированием ПАВ в пену основан на их пенообразующей и адсорбционной способности при барботаже исходной сточной воды воздухом. ПАВ удаляются вместе с пузырьками воздуха и образуют устойчивый слой пены. Максимальный эффект очистки по ПАВ составляет 70-86%, по ХПК - 67%, БПК - 89%, по взвешенным веществам - 71%. В таблице 1 приводятся результаты физико-химического анализа сточных вод предприятия «Аякс». Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что после флотации имеет место превышение ПДК для сброса в городской коллектор по АПАВ и НПАВ, по мутности раствора и по взвешенным веществам. Была выявлена необходимость более глубокой очистки стока. Физико-химические анализы стока после локальной очистки флотацией и последующей глубокой очистки на Пермских углях - АУ «Каусорб» и АУ «АГ-ОВ» показали, что проведение глубокой очистки путем динамической сорбции позволило снизить концентрацию АПАВ в стоке соответственно с 20 мг/л до 0,3 и 0,1 мг/л. В отличие от этого, глубокая очистка стока на тканевом фильтре из полихлорвиниловых волокон выявила снижение концентрации только НПАВ до нормативных значений. Было установлено также, что полученный при флотации пенный продукт - флотоконцентрат - содержит достаточное количество АПАВ для повторного процесса стирки (20 мг/л) и НПАВ (13 мг/л). Однако потребовалась дезинфекция и обесцвечивание флотоконцентрата. Таблица 1 Результаты анализа реальной и очищенной флотацией сточной воды № п/п Показатели загрязняющих веществ Концентрация загрязняющих веществ в воде ПДК в ГК Превышение ПДК (раз) Эффектив-ность очистки, % Исходной Очищенной флотацией Исх. Очищ. 1 Запах (баллы) 2 2 0-1, б/з - - 2 Цвет Грязно-мутный Светло-желтый б/цв. - - - 3 Цветность по разбавлению 1:10 1:7 1:16 - - - 4 Прозрачность по шрифту, см 3,5 3,5 >20 - - - 5 Мутность, мг/дм3 270 270 2,0 - - отс. 6 рН 8,5-9 9 7,5-8,5 - - - 7 Взвешенные вещества, мг/дм3 710 600 500 1,4 1,2 - 8 АПАВ, мг/дм3 20 3 0,5 40 6 85 9 НПАВ, мг/дм3 3 1 0,3-0,5 7,5 2,5 67 10 Хлориды, мг/дм3 20 30 350 отс. отс. отс. 11 Сульфаты, мг/дм3 350 100 500 отс. отс. отс. 12 Аммоний, мг/дм3 1 0,5 2 отс. отс. отс. 13 Фосфаты, мг/дм3 2 1,5 3,5 отс. отс. отс. Биотестирование сточной воды по стадиям очистки проводили на семенах пшеницы по утвержденной государственной методике (МР 2.1.7.2297-07 РФ). Данный тест основан на способности семян адекватно реагировать на экзогенное химическое воздействие путем изменения интенсивности прорастания корней, что позволяет длину последних принять за показатель тест-функции. Критерием вредного воздействия считается ингибирование роста корней семян. Из рисунка 1 видно, что флотация в сочетании с сорбцией на АУ показывает всхожесть семян 66-70% и нулевую всхожесть при доочистке на поливинилхлоридных фильтрах. Обращает на себя внимание токсичность стирального стока и пеноконденсата. Проведенные опыты по биотестированию в совокупности с качественным и количественным анализом сточных вод до и после доочистки сорбентами АУ «АГ-ОВ» и АУ «Каусорб» позволяют сделать вывод о том, что удалось достичь допустимых концентраций для повторного использования очищенной воды по всем показателям. За счет оборота вод на замачивание и стирку наблюдается ресурсосбережение воды (7 209,5 м3/год) и экономия синтетических моющих средств (1 363,1 кг/год), что подтверждает экономическую целесообразность схемы локальной очистки стока. Предложенная технология очистки стоков предприятия стирки в совокупности с последующей доочисткой сточных вод позволяет минимизировать вред, наносимый окружающей среде [2, 3]. Рисунок 1. Всхожесть семян пшеницы на различных средах На втором этапе исследований нами были проведены физико-химические анализы содержания загрязнений в исследуемых реальных сточных водах, а также после обработки их коагулянтами нового поколения (гидроксисульфата алюминия, аква-аурата-30) в сочетании с известью и сульфата алюминия технического Пермского производства. По данным исследования было выявлено, что в исходном стиральном стоке аквачистки и стирки превышение ПДК по АПАВ составило 30 раз, по НПАВ - 4 раза. После коагуляции стока сульфатом алюминия эффект очистки составил для АПАВ - 96,6%, для НПАВ - 33%. Коагуляция стока аква-ауратом-30 в сочетании с известью позволила получить эффект очистки для АПАВ - 97,6%, для НПАВ - 50%. Коагуляция стока гидроскихлорсульфатом Al - позволила получить эффект очистки для АПАВ - 98%, для НПАВ - 43%, что позволило достичь нормативов ПДК по анионным ПАВ. Следует отметить, что в эксперименте впервые нами применялись коагулянты Пермского производства, показавшие значительную эффективность. Последующую «глубокую» очистку проводили путем динамической сорбции на безнапорном первичном поролоновом фильтре и вторичном зернистом фильтре с загрузкой активированным углем «Каусорб». Результаты физико-химических анализов очищенной коагулянтами и доочищенной воды показали, что суммарный эффект очистки стирального стока составил АПАВ - 98,6-99,3%, по НПАВ - 90-93%. После стадийной очистки коагуляцией и сорбцией класс опасности очищенной воды, согласно методике (МР № 2.1.7.2297-07 РФ), определяется как 4 (малоопасные), в отличие от исходного стока (2-3) - опасные и умеренно опасные. В соответствии с разработанной технологической схемой экономия водопроводной воды составит: 2 510 м3/год. Капитальные затраты на потребляемую водопроводную воду, без использования ресурсосберегающей технологии составляют 169 490 руб./год. Доход, получаемый за счет экономии воды: 67 800 руб./год. Заключение Проблема очистки сточных вод прачечных в настоящее время стоит остро и требует эффективного экономического и технологического решения. Большинство предприятий, оказывающих услуги населению по стирке изделий, не имеют очистных сооружений, что, безусловно, недопустимо с точки зрения экологической безопасности и в связи с тем, что загрязнения этих стоков по большей части значительно превышают установленные нормативы, в соответствии с которыми проводится прием стоков на городские очистные сооружения. На реальных производственных стоках стирки предприятия «Аякс» в технологической схеме нами предложено использовать для очистки сточных вод прачечных пневматическую флотацию с керамическими пластинами. К достоинству данного метода можно отнести относительно малые расходы энергии, (так как отсутствуют насосы и импеллеры) и простоту конструкции флотационной камеры. Предложенная в работе система очистки сточных вод позволяет сэкономить до 40% моющих средств с возвратом на начальные этапы стирки. Это представляется не только перспективным, но и реальным, поскольку подтверждается результатами использования промышленной установки АКХ им. Памфилова очистки сточных вод на прачечной в г. Воронеже. Наибольшую эффективность очистки сточных вод прачечных показали комбинированные технологические схемы, целенаправленно и многоступенчато использующие ряд различных методов (например, флотацию, сорбцию, коагуляцию и др.). Коагулянтами нового поколения Пермского производства реальные сточные воды прачечной были нами очищены по основному токсичному ингредиенту АПАВ на 98%. В отличие от этого, эффективность очистки стока от НПАВ составила 43-50%. После «глубокой» очистки сорбцией на фильтре с поролоном и последующей сорбцией на активированном угле «Каусорб» суммарная эффективность очистки по НПАВ составила 90-93%, а по АПАВ - до 99%. Очищенную предлагаемыми методами сточную воду, согласно установленным нормативам, можно использовать в водообороте предприятия или сбрасывать в горколлектор.

About the authors

N. I Mitashova

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

Email: mitanieko@mail.ru
Ph.D.; +7 903 141-98-90

E. A Gribach

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

+7 903 141-98-90

E. A Nazarova

Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI)

+7 903 141-98-90

V. A Volkov

Moscow State University of Design and Technology (MSUDT)

Email: vav36@mail.ru
Dr. Sc., Prof.; +7 903 141-98-90

V. A Smirnova

Moscow State University of Design and Technology (MSUDT)

+7 903 141-98-90

References

Supplementary files