Повышение степени очистки сточных вод от тяжелых металлов

УДК 621.13

ПОВЫШЕНИЕ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Н.Н. Жамская, Л. С. Бянкина, И.В. Бут, А.А. Брижатая

Исследована возможность очистки сточных вод от тяжелых металлов сточными водами мясокомбината, содержащими большое количество жиров. Установлено, что максимальная очистка от тяжелых металлов при их совместном присутствии достигается коагуляцией при добавлении щелочи с последующей электрофлотацией в течение одного часа.

The authors researched the opportunity of purification of sewage from heavy metals by using the sewage of meat processing plant which contains a considerable amount offat. It has been proved, that maximum purification of the contents of heavy metals in its combined presence is attained by coagulation with the addition of alkali with the subsequent electrofloatation within one hour.

Среди важнейших проблем нашего времени особое место занимают вопросы охраны окружающей природы. Одним из наиболее ценных природных богатств является вода. Объемы чистой пресной воды с каждым днем уменьшаются, и одной из причин этого уменьшения является использование пресной воды в различных производственных процессах. Вода, использованная для технологических нужд, становится сточной водой и содержит большое количество всевозможных веществ, которые негативно влияют как на природу, так и на человека. Сточные воды многих промышленных предприятий содержат соединения тяжелых металлов, а в сточные воды предприятий пищевой промышленности попадает большое количество органических веществ, например, таких как жиры, белки, углеводы.

Задача очистки сточных вод до норм ГОСТа к технологической воде и повторное ее использование является очень актуальной. Многие ученые работают над этой проблемой, изобретая новые методы, новые технические решения.

Большинство методов очистки сточных вод пищевых предприятий основаны на флотации, электрофлотации, ультрафлотации [1]. Эти же методы находят применение и для очистки промышленных сточных вод, загрязненных ионами тяжелых металлов [2, 3].

Но не все методы пригодны для широкого применения, так как многие из них требуют значительных затрат или недостаточно эффективны.

Нами изучалась возможность очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, таких как медь, цинк, железо, никель и хром (при совместном их присутствии), с помощью сточных вод пищевых предприятий с повышенным содержанием жира. Этот способ очистки, на наш взгляд, позволяет снизить расход реагентов, упростить стадии очистки, увеличить количество одновременно выделяемых металлов, добиться повышения эффективности очистки сточных вод.

В качестве объектов исследования нами применялись сточные воды мясокомбината, характеризующиеся повышенным содержанием жировых веществ, и стоки химических производств (промышленный сток), а также модельный гальваносток, содержащие тяжелые металлы. Модельный гальваносток был приготовлен нами путем растворения солей соответствующих металлов в воде в таком количестве, что концентрации металлов в нем приблизительно равны концентрации в гальваностоках предприятия.

Концентрация тяжелых металлов в сточных водах до очистки и после очистки определялась на атомно-адсорбционном спектрофотометре фирмы «Хитачи» (модель 180-50, чувствительность - 10-6).

Содержание жира в стоках мясокомбината определяли по методу Сокслета. При проведении исследований сточные воды, содержащие жировые вещества и тяжелые металлы, смешивались в соотношении 1 : 1 (1,5 л гальваностоков и 1,5 л сточных вод мясокомбината). Далее изучались результаты коагуляции этих растворов. Было установлено, что простая коагуляция этих сточных вод в течение различного времени (от 15 минут до 4 часов) приводит к незначительному уменьшению концентрации тяжелых металлов. Более эффективным был метод коагуляции смешанных стоков с добавлением гидроксида натрия и последующей электрофлотацией. Для проведения электрофлотации применяли лабораторный статический электрофлотатор с горизонтальными угольно-стальными электродами. Рабочий объем электрофлотационной камеры составлял 0,03 м3. Процесс проводили при напряжении 12 В. Время электрофлотации варьировали от 15 до 45 минут. После коагуляции и электрофлотации раствор отфильтровывали и определяли в

нем концентрации тяжелых металлов.

Сточные воды мясокомбината, используемые в эксперименте, содержали жир в количестве 600 мг/л. Содержание тяжелых металлов в модельной сточной воде и промышленном стоке до очистки представлено в табл. 1.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в модельном и промышленном гальваностоках, мг/л

Металлы 7п Си Ее N1 Сг са

Модельный сток 90,9 163,62 108,9 101,3 45,0 70,65

Промышленный сток 52 260 80 170 98 -

Содержание тяжелых металлов в фильтратах после коагуляции и электрофлотации представлено в табл. 2.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в пробах, мг/л

Процесс Си 7п Ее са N1 Сг

Отстаивание 15 мин 1,96 0,4 0,2 10,04 3,2 0,5

Отстаивание 30 мин 1,06 0,2 0,1 0,28 1,0 1,0

Отстаивание 1 ч 0,48 0,2 0,1 0,02 0,4 0,5

Электрофлотация 30 мин после отстаивания 1 ч 0,48 0,1 0,1 1,03 0,5 0,9

Электрофлотация 1 ч после отстаивания 1ч 0,8 0,2 0,1 1,90 0,9 0,9

Отстаивание 1,5 ч 0,52 0,1 0,1 2,31 0,3 0,5

Отстаивание 2 ч 0,51 0,1 0,1 0,21 0,8 0,5

Электрофлотация 15 мин после отстаивания 2 ч 0,65 0,1 0,1 0,21 0,4 0,7

Отстаивание 2,5 ч 0,54 0,1 0,1 0,04 0,3 0,5

Отстаивание 3 ч 0,61 0,1 0,5 0,11 0,4 0,9

Отстаивание 3,5 ч 0,59 0,1 0,5 0,06 0,4 0,5

Отстаивание 4 ч 0,57 0,1 0,5 0,11 0,4 0,5

Электрофлотация 15 мин после отстаивания 4 ч 0,91 0,2 0,2 0,56 0,9 1,2

Электрофлотация 45 мин после отстаивания 4 ч 0,83 0,5 Н/О 6,83 2,0 0,8

ПДК 1 1 0,5 0,001 0,1 0,5

По результатам экспериментов можно сделать выводы, что высокая степень очистки гальваностоков достигается путем смешения их с пищевыми стоками, имеющими высокое содержание жира, когда их коагуляция проходит в присутствии щелочи (рН = 9) с последующей электрофлотацией. При коагуляции раствора в течение 1 часа эффективность очистки раствора от тяжелых металлов составляет от 91% до 99,6%, или при электрофлотации раствора эффективность очистки достигает практически ПДК.

При увеличении времени коагуляции и дальнейшей электрофлотации содержание металлов во многих случаях возрастает, что, видимо, обусловлено обратными процессами.

Литература

1. Климкин Е.Н., Мачигин В. С. Очистка промышленных выбросов и утилизация отходов // РЖХ. - 1985. - № 1. - 31-36 с.

2. Способы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов / Н.Н. Тетерина, С.М. Адеев, А.В. Радушев и др. // РЖХ. - 1995. - № 6.

3. Скрылев Л.Д., Пурич А.Н. Флотационная очистка сточных вод гальванических производств от ионов меди // РЖХ. - 1995. - № 7.