Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов

Исследован процесс электрофлотокоагуляционной очистки дренажных вод свалки твердых бытовых отходов полигона №5 г. Киева. Показаны непригодность использования для наработки коагулянта железных анодов и перспективность алюминиевых. Для снижения расхода алюминия предложено проводить предварительную кис...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Гончарук, В.В., Багрий, В.А., Ремез, С.В., Прекрасна, Е.П., Баштан, С.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України 2012
Schriftenreihe:	Химия и технология воды
Schlagworte:	Технология водоподготовки и деминерализация вод
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130719
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.В. Ремез, Е.П. Прекрасна, С.Ю. Баштан // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 329-336. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-130719
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1307192018-02-20T03:03:16Z Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Ремез, С.В. Прекрасна, Е.П. Баштан, С.Ю. Технология водоподготовки и деминерализация вод Исследован процесс электрофлотокоагуляционной очистки дренажных вод свалки твердых бытовых отходов полигона №5 г. Киева. Показаны непригодность использования для наработки коагулянта железных анодов и перспективность алюминиевых. Для снижения расхода алюминия предложено проводить предварительную кислотную коагуляцию исходной сточной воды. Досліджено процес електрофлотокоагуляційної очистки дре- нажних вод звалища твердих побутових відходів полігону №5 м. Києва. Показана непридатність використання для напрацювання коагулянту залізних анодів і перспективність алюмінієвих. Для зниження витрат алюмінію запропоновано проводити попередню кислотну коагуляцію вихідного стоку. Process purification by electroflotocoagulation of landfillleachate of range of №5 of Kiev is investigated. Unfitness of use for an operating time coagulant iron anodes and perspectivity of the aluminium is shown. For decrease in the expense of aluminium it is offered to spend beforehande acid coagulation of an initial sewage. 2012 Article Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.В. Ремез, Е.П. Прекрасна, С.Ю. Баштан // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 329-336. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0204-3556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130719 628.31:628.472.3:66.087.5 ru Химия и технология воды Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Технология водоподготовки и деминерализация вод Технология водоподготовки и деминерализация вод
spellingShingle	Технология водоподготовки и деминерализация вод Технология водоподготовки и деминерализация вод Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Ремез, С.В. Прекрасна, Е.П. Баштан, С.Ю. Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов Химия и технология воды
description	Исследован процесс электрофлотокоагуляционной очистки дренажных вод свалки твердых бытовых отходов полигона №5 г. Киева. Показаны непригодность использования для наработки коагулянта железных анодов и перспективность алюминиевых. Для снижения расхода алюминия предложено проводить предварительную кислотную коагуляцию исходной сточной воды.
format	Article
author	Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Ремез, С.В. Прекрасна, Е.П. Баштан, С.Ю.
author_facet	Гончарук, В.В. Багрий, В.А. Ремез, С.В. Прекрасна, Е.П. Баштан, С.Ю.
author_sort	Гончарук, В.В.
title	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
title_short	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
title_full	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
title_fullStr	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
title_full_unstemmed	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
title_sort	электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов
publisher	Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Технология водоподготовки и деминерализация вод
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130719
citation_txt	Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов / В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.В. Ремез, Е.П. Прекрасна, С.Ю. Баштан // Химия и технология воды. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 329-336. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
series	Химия и технология воды
work_keys_str_mv	AT gončarukvv élektroflotokoagulâcionnaâočistkadrenažnyhvodsvalkitverdyhbytovyhothodov AT bagrijva élektroflotokoagulâcionnaâočistkadrenažnyhvodsvalkitverdyhbytovyhothodov AT remezsv élektroflotokoagulâcionnaâočistkadrenažnyhvodsvalkitverdyhbytovyhothodov AT prekrasnaep élektroflotokoagulâcionnaâočistkadrenažnyhvodsvalkitverdyhbytovyhothodov AT baštansû élektroflotokoagulâcionnaâočistkadrenažnyhvodsvalkitverdyhbytovyhothodov
first_indexed	2025-07-09T14:07:47Z
last_indexed	2025-07-09T14:07:47Z
_version_	1837178624658112512
fulltext	ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 329  В.В. ГОНЧАРУК, В.А. БАГРИЙ, С.В. РЕМЕЗ, Е.П. ПРЕКРАСНА, С.Ю. БАШТАН, 2012 " ТЕХНОЛОГИЯ ВОДОПОДГОТОВКИ И Д ЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОД УДК 628.31:628.472.3:66.087.5 ЭЛЕКТРОФЛОТОКОАГУЛЯЦИОННАЯ ОЧИСТКА ДРЕНАЖНЫХ ВОД СВАЛКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В.В. Гончарук, В.А. Багрий, С.В. Ремез, Е.П. Прекрасна, С.Ю. Баштан Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского НАН Украины, г. Киев Поступила 12.07.2011 г. Исследован процесс электрофлотокоагуляционной очистки дренажных вод свалки твердых бытовых отходов полигона №5 г. Киева. Показаны непригодность использования для наработки коагулянта железных ано- дов и перспективность алюминиевых. Для снижения расхода алюминия предложено проводить предварительную кислотную коагуляцию исход- ной сточной воды. Ключевые слова: железный и алюминиевый коагулянты, сточные воды, электрофлотокоагуляционная очистка. Введение. Дренажные воды свалки твердых бытовых отходов (ТБО) относительно "свежего" полигона №5 (г. Киев) принадлежат к особо загряз- ненным высокоминерализованным водам с повышенным содержанием спо- собных к окислению органических веществ. Эти воды наносят большой вред окружающей среде и жителям соседних с полигоном сел. Несмотря на акту- альность проблемы, до сих пор не разработан простой и экономичный спо- соб их утилизацииы. Прямая очистка сточных вод (СВ) полигона №5 баро- мембранными методами практически невозможна из-за быстрого отравления поверхности мембраны органическими веществами и зависшими тверды- ми частицами [1]. Для предварительной очистки СВ используют следую- щие методы: хлорирование [2], адсорбцию на активном угле [3], различные варианты коагулирования. Первые два метода непригодны для очистки боль- ших объемов воды по экономическим соображениям. Реагентная очистка известью [4], железными и алюминиевыми коагулянтами [5] оказалась ма- лоэффективной. Метод гальванокоагуляции [6] с использованием кокса и железной либо алюминиевой стружки, несмотря на дешевизну, не нашел 330 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 практического применения из-за трудностей в регенерации активных ком- понентов гальванопары. Более удачным представляется использование электрокоагуляции [7]. В основе метода лежит наработка коагулянта (гидроксидов железа или алю- миния) путем анодного растворения этих металлов с помощью электри- ческого тока. Очистка воды осуществляется в основном в результате адсор- бции загрязняющих веществ указанными гидроксидами, выпавшими в осадок. Загрязняющие вещества, адсорбировавшиеся на пузырьках выде- ляющихся газов, остаются в очищаемой воде, чем и объясняется относи- тельно невысокая степень очистки СВ от органожировой фазы (наиболее высокая степень очистки по ХПК не превышает 52 % [7]). С другой сторо- ны, методом электрофлотации [8] достаточно эффективно удаляются заг- рязняющие вещества пенистой фракции, практически не влияя на содер- жание в очищаемой воде ионов тяжелых металлов и солей жесткости. В настоящей работе для предочистки дренажной воды был использо- ван метод электрофлотокоагуляции [9], совмещающий в себе электрокоагу- ляцию и электрофлотацию. В соответствии с этим разделение очищаемой воды на три отдельных потока (пенистую фракцию, донный шлам и соб- ственно очищенную воду) позволяет повысить эффективность очистки воды. Методика эксперимента. Очистке подвергали дренажные воды свалки ТБО полигона №5. О степени очистки судили по величине ХПК и цветности (Ц). ХПК определяли методом бихроматной окисляемости [10], цветность – по бихромат-кобальтовой шкале [11]. Характерной особенностью исследуемых СВ является высокая концен- трация органических соединений, способных к окислению, преимуществен- но гуминовых и фульвокислот [5], ПАВ различной природы, а также нали- чие мощного аммонийно-гидрокарбонатного буфера. Основные показатели загрязнения фильтрата свалки ТБО полигона №5 следующие: ХПК, мгO/дм3………………………………………. 4000 Ц, град………………………………………………. 3072 Аммонийный азот, NH4 +, мг/дм3………………….. 1760 – 1900 Общий органический углерод, мг/дм3……. 800 – 1020 НСО3 -, мг/дм3……………………………………….. 8420 Cl-, мг/дм3…………………………………………… 3230 K+, мг/дм3…………………………………………… 1600 Na+, мг/дм3………………………………………….. 1800 Общая минерализация, мг/дм3…………………….. 16880 рН……………………………………………………. 9,1 – 9,3 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 331 Блок-схема электрофлотокоагуляционной установки для очистки СВ приведена на рис. 1. Установка состоит из корпуса 1, в котором размеще- на электродная коагуляционная камера 2, оборудованная растворимыми электродами 3, патрубком ввода водопроводной воды 4, коллекторами подвода сточной воды 5 и воздуха 6. В электрофлотационной камере 7 расположены нерастворимые электроды 8 и устройство отделения пены 9 с патрубком 10. Камера 7 отделена от камеры 2 перегородкой 11, а от отстойной камеры 12 – перегородкой 13. В нижней части камеры 12 рас- положены патрубок отвода шлама 14, а в верхней – патрубок отвода очи- щенной воды 15. В качестве нерастворимого анода использовали изго- товленный нами оксидно-кобальтовый анод, а в качестве растворимых анодов – железо и алюминий. Рис. 1. Блок-схема электрофлотокоагулятора. Результаты и их обсуждение. В первой серии опытов в качестве растворимого анода было использовано железо. При выборе материала анода учитывали, что гидроксид железа имеет максимальную адсорбци- онную активность при рН 8 – 9, т.е. близко к рН исходной СВ, а алюми- 332 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 ний – при рН 5 – 6 [9]. Кроме того, железо намного дешевле алюминия, что имеет значение при очистке больших объемов воды. Дозу вводимого коагулянта регулировали изменением величины тока на растворимых анодах. Эффективность очистки определяли по изменению ХПК очищен- ной воды и пены (рис 2). Максимальное снижение ХПК достигалось при концентрации ионов железа 100 мг/дм3. Вопреки ожиданиям, дальней- шее увеличение дозы коагулянта приводило не к уменьшению, а даже к некоторому увеличению ХПК очищенной воды. Анализируя полученные данные, можно заключить, что мощный восстановительный потенциал сточных вод, несмотря на усиленный барботаж воздуха, препятствует окислению Fe2+ в Fe3+ , что приводит к накоплению в очищаемой воде ионов двухвалентного железа. Повышение концентрации железа с уве- личением дозы коагулянта подтверждено атомно-абсорбционным мето- дом [12]. Значительное превышение величины ХПК пенного конденсата над ХПК очищенной воды подтверждает правомочность высказанного выше предположения о необходимости раздельного вывода пенной фрак- ции. 3500 ХПК, мг О, дм3 Ц, град ДFe2+, мг/дм3 3100 2700 2300 1900 1500 0 1 2 3 4 100 200 300 400 2500 2700 2900 3100 3300 3500 3700 Рис. 2. Изменение ХПК (1) и цветности (2) очищенной воды, а также цветности (3) и ХПК (4) пены от дозы железного коагулянта. Учитывая полученный отрицательный результат, все последующие опыты проводили с использованием растворимых алюминиевых ано- дов. В отличие от железа, алюминий имеет только одну, устойчивую в восстановительной среде, валентность (III). Как известно [13], поскольку гидроксиды Al(0H)3 и Fe(OH)3 являются более сильными коагулянтами по сравнению с Fe(OH)2, то использование растворимых алюминиевых ано- ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 333 дов должно повысить эффективность электрофлотокоагуляционной очи- стки дренажных СВ. Во избежание адсорбционного загрязнения растворимых анодов со- держащимися в СВ органическими веществами электрогенерацию коа- гулянта проводили в выносной электрокоагуляционной камере 2 с ис- пользованием водопроводной воды (см. рис.1). Наработанный в этой камере раствор коагулянта (гидроксида алюминия) смешивали с подкис- ленной до рН 5 сточной водой в соотношении 1:1 и перемешивали бар- ботажем воздуха. Необходимое для подкисления СВ количество серной кислоты выбирали из данных кривой титрования (рис.3). 10 8 6 4 2 0 pH V0,1M H2SO4, см3/дм3 0 300 600 900 Рис. 3. Титрование исходной сточной воды 0,1М раствором Н2SO4 . Согласно [14] и нашим предварительным исследованиям разбавле- ние СВ заметно улучшало электрокоагуляционную очистку. Суммарная скорость протока водопроводной и сточной вод составляла 5 дм3/ч. Находящиеся в СВ взвешенные и поверхностно-активные вещества ад- сорбировались на высокодисперсных частицах гидроксида алюминия. Далее раствор коагулянта с адсорбированными загрязняющими веще- ствами поступал в электрофлотационную камеру 7 (см. рис.1), в кото- рой очищаемая вода отделялась от пены и донного шлама. Очищенная вода через расположенный в нижней части перегородки 13 переток поступала в отстойную камеру и отбиралась через патрубок 15. Как и в случае с железом, дозу вводимого коагулянта регулировали изменени- ем величины тока на растворимых анодах. При величине тока на ра- 334 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 створимом аноде 0,5 А количество введенных за один час ионов Al3+ составило 67 мг/дм3. Величину тока на нерастворимом оксидно-кобаль- товом аноде электрофлотационной камеры поддерживали равной тако- вой на растворимых анодах. Как видно из рис. 4, увеличение дозы алюминиевого коагулянта от 67 до 140 мг/дм3 приводит к двукратному снижению ХПК и цветности очи- щенной воды и двукратному увеличению ХПК пены. Дальнейшее увели- чение дозы коагулянта существенного влияния на данные показатели не оказывает. 4000 ХПК, мг О, дм3 Ц, град ДAl3+, мг/дм3 3000 2000 1000 0 0 1 2 3 4 100 200 300 0 1000 2000 3000 4000 Рис. 4. Изменение ХПК (1) и цветности (3) сточной воды, а также ХПК (2) и цветности (4) пены от дозы алюминиевого коагулянта. Следует отметить, что цветность пены с ростом дозы алюминиевого коагулянта снижается незначительно. Это свидетельствует о присутствии в обрабатываемой воде, кроме гуминовых кислот, других окрашенных со- единений, плохо адсорбирующихся на гидроксиде алюминия. Согласно [9] после мембранной доочистки такую воду можно сливать в канализацию. Полученные данные подтверждают перспективность использования алюминиевых анодов для электрофлотокоагуляционной очистки дренаж- ных вод свалки ТБО. Единственным препятствием этому может служить относительная дороговизна алюминиевых анодов. Уменьшить расход алюминия можно путем предварительной кислотной коагуляции исход- ной СВ. Для подтверждения высказанного предположения воспользу- емся данными рис.3, согласно которым на корректировку 1 дм3 СВ до рН 5 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 335 требуется расходовать около 600 см3 0,1 М Н2SO4 или 3,4 см3 концентри- рованной (17,62 М) Н2SO4. При этом из-за буферных свойств раствора основное количество кислоты тратится на изменение рН от 9,3 до 5, тог- да как на дальнейшее снижение рН до 2 (начало порога необратимой ко- агуляции гуматов [15]) необходимо меньшее количество серной кислоты. В результате, лишь незначительно увеличив расход кислоты, можно за- метно повысить эффективность очистки СВ за счет кислотного коагули- рования и удаления гуминовой фракции. Предварительными опытами установлено, что снижение кислотности СВ до рН 1 сопровождается ус- корением образования осадка, а сама коагуляция происходит полнее. Учи- тывая это, процесс кислотной коагуляции проводили при рН 1. Значение ХПК отфильтрованного после кислотной коагуляции раство- ра снизилось с 4000 до 660 мгО/дм3, т.е. ниже нормы ХПК (800 мгО/дм3) на сброс в канализацию [5]. Кроме того, цветность снизилась с 3800 до 2450 град. По данным [16], перед сбросом в канализацию подкисленную СВ необходимо нейтрализовать. Титрометрически на корректировку 1 дм3 подкисленного стока до рН 6 надо затратить 150 см3 1М раствора Na2CO3 (~8 г Na2CO3). При этом возрастет минерализация СВ, что увеличивает нагрузку на последующую мембранную очистку. Однако, если смешать одинаковые объемы исходной СВ (рН 9,3), а также подкисленной и от- фильтрованной воды (рН 1), то рН смеси будет равно 5,5. После смеше- ния с одинаковым объемом водопроводной воды (рН 7,3) значение рН раствора в электрокоагуляционной камере будет составлять ~ 6,4, что яв- ляется оптимальным для алюминиевого коагулянта. Установлено, что пос- ле такой реагентной и электрофлотокоагуляционной очистки степень очи- стки по ХПК возрастает от 69 до 75 %, а расход коагулянта снижается с 140 до 70 мг/дм3. Выводы. Экспериментально установлено, что более высокая эффек- тивность электрофлотокоагуляционной очистки дренажных вод свалки твердых бытовых отходов по сравнению с электрокоагуляционной опре- делятся раздельным выводом пены. Показана перспективность исполь- зования алюминиевых анодов для наработки коагулянта. Для снижения расхода алюминиевого коагулянта предложено проводить предваритель- ную кислотную коагуляцию исходной сточной воды. Резюме. Досліджено процес електрофлотокоагуляційної очистки дре- нажних вод звалища твердих побутових відходів полігону №5 м. Києва. Показана непридатність використання для напрацювання коагулянту за- лізних анодів і перспективність алюмінієвих. Для зниження витрат алю- мінію запропоновано проводити попередню кислотну коагуляцію вихідного стоку. 336 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2012, т. 34, №4 V.V.Goncharuk, V.A.Bagrii, S.V.Remez, E.P.Prekrasna, S.Yu.Bashtan PURIFICATION OF LANDFILLLEACHATE BY ELECTROFLOTOCOAGULATION Summary Process purification by electroflotocoagulation of landfillleachate of range of №5 of Kiev is investigated. Unfitness of use for an operating time coagulant iron anodes and perspectivity of the aluminium is shown. For decrease in the expense of aluminium it is offered to spend beforehande acid coagulation of an initial sewage. Список использованной литературы [1] Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. – М.: Стройиздат, 1988. – 208 с. [2] Potts D.E., Ahlert R.C., Wang S.S. // Desalination. – 1981. – 36, N3. – P. 235 – 264. [3] Schippers J.S.,Verdoun J., Hofman J.M. // Ibid. – 1980. – 32, N 1/3. – Р. 103 – 112. [4] Гончарук В.В., Шкавро З.Н., Бадеха В.П., Кучерук Д.Д., Сова А.Н,. Бадеха А.В. // Химия и технология воды. – 2007. – 29, № 1. – С. 55 – 66. [5] Гончарук В.В., Балакина М.Н., Кучерук Д.Д. и др. //Там же. – 2007. – 29, № 1. – С. 42 – 54. [6] Пат. 75837 Україна, МПК C 02 F 9/02; C 02F 1/44; C 02 F 1/46; C 02 F 1/ 52; C 02 F 9/04; C 02 F 9/08 / В.В. Гончарук, М.М. Балакіна, Д.Д. Кучерук та ін. – Опубл. 15.05.2006; Бюл. № 5. [7] Гончарук В.В., Балакина М.Н., Кучерук Д.Д. // Химия и технология воды. – 2010. – 32, № 3. – С. 300 – 308. [8] Рулёв Н.Н. //Там же. – 2008. – 30, № 4. – С. 401– 428. [9] Назарян М.М., Ефимов В.Т . Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков. – Харьков: Вища шк., 1983. – 144 с. [10] Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. – М.: Химия, 1984. – 448 с. [11] Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов Ю.И. Методы анализа природных вод. – М.: Недра, 1970. – 488 с. [12] Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ: – Л.: Химия, 1983. – 144 с. [13] Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. – М.: Наука, 1977. – 356 с. [14] Прокопов В.А., Толстопятова Г.В., Мактаз Э.Д. // Химия и технология воды. – 1995. – 17, № 1. – С. 43 – 50. [15] ru-patent. info /20/30-34/2031095.html (Россия). [16] Правила приймання стічних вод підприємств у систему каналізації м. Києва. – Розпоряд. Київ. міської адміністрації від 18.06.2003 р. № 1073. – 10 с.

Электрофлотокоагуляционная очистка дренажных вод свалки твердых бытовых отходов

Institution

Ähnliche Einträge