Оценка возможности применения коагулянта для дефосфотации сточных вод по его токсичности в различных дозировках

ХИМИЯ

УДК 628.316.13

А. А. Гадыева, А. С. Сироткин, Т. В. Кирилина, И. Р. Бурнашева

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОАГУЛЯНТА

ДЛЯ ДЕФОСФОТАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД ПО ЕГО ТОКСИЧНОСТИ

В РАЗЛИЧНЫХ ДОЗИРОВКАХ

Ключевые слова: очистка сточных вод, реагент гидроксихлорид алюминия, дефосфотация, реагентгая обработка, токсичность, биотестирование.

В статье исследована возможность применения коагулянта - гидрооксихлорида алюминия на биологических очистных сооружениях (БОСК) для удаления фосфатов из сточных вод. Проведена оценка токсичности очищенной сточной воды из реальных БОСК и растворов коагулянта в диапазоне рабочих концентраций. Результаты показали высокую эффективность применения исследованного коагулянта для дефосфотации и отсутствие выраженного токсического действия. Приведены рекомендации по дозировке реагента на БОСК.

Keywords: wastewater treatment, reagent aluminum hydroxychloride, phosphate elimination, reagent treatment, toxicity biotesting.

In the article the possibility of using the coagulant - aluminium chlorohydrate in the biological wastewater treatment plants (BWWP) for the removal of phosphates from waste water was investigated. The evaluation of the toxicity of treated waste water from the BWWP and reagent solutions for exploitation concentration was carried out. The results showed high efficiency of reagent treatment to eliminate of phosphates and had no negative impact. The recommendations for dosage of reagent were obtained.

Введение

Экологическая безопасность водных источников оценивается степенью достижения нормативных показателей их качества [1]. Эвтрофикация природных бассейнов является актуальной экологической проблемой, вызванной, в частности, сбросом в водоемы стоков с повышенным содержанием фосфатов. Для предотвращения процессов эвтрофикации, в первую очередь, необходимо удалять соединения фосфора [2].

Соединения фосфора являются постоянными загрязняющими компонентами коммунально-бытовых стоков. Около 20% общего фосфора находится в нерастворенном виде и без добавления реагентов осаждается в отстойниках.

В процессах биологической очистки сточных вод удаляется в среднем 10-30% фосфатов, что является недостаточно эффективным [2].

Традиционные методы очистки сточных вод от фосфора подразумевают его перевод из растворенной формы в нерастворенную, осаждение и удаление из системы. Наиболее эффективными методами дефосфотации сточных вод продолжают оставаться коагуляция и флокуляция фосфатов с помощью реа-гентных препаратов.

Выбор реагентов для очистки коммунально-бытовых сточных вод достаточно разнообразен ввиду наличия на рынке большого количества традиционных и перспективных реагентных препаратов. Наиболее эффективными и часто применяемыми коагулянтами являются соли поливалентных металлов, главным образом алюминия и железа. Широкое применение в нашей стране и зарубежом получили такие неорганические коагулянты, как сульфат алюминия или оксихлорид алюминия, а также соли

железа приемущественно хлоридные и сульфатные [3]. При введении в сточную воду этих соединений в результате реакции гидролиза образуются малорастворимые в воде гидроксиды железа и алюминия, на развитой хлопьевидной поверхности которых сорбируются взвешенные, мелкодисперсные и коллоидные вещества. Параллельно с коагуляцией наблюдается образование нерастворимых комплексов фосфатов алюминия и железа, которые также сорбируются на поверхности гидроксидов и осаждаются [4]. Применяемые реагенты традиционно являются объектом исследования специалистов, поскольку коагулянты на основе алюминия являются токсичными и исследование их дозировки остается актуальным [5,6].

На сегодняшний день одним из широко применяемых реагентов на очистных сооружениях канализации является реагент - коагулянт гидроксихло-рид алюминия (ГОХА-А). В частности, коагулянт в виде 10 % раствора добавляют в биологически очищенную сточную воду. В рабочем режиме эксплуатации очистных сооружений для удаления фосфатов препарат ГОХА-А дозируется в количестве от 20 до 26 мг/дм3. Поскольку применение коагулянта в вышеуказанных концентрациях может вызывать увеличение токсичности сбрасываемой очищенной сточной воды перед применением реагента следует проводить лабораторные исследования по оценке токсичности применяемого реагента.

Целью исследования являлась оценка токсичности биологически очищенной сточной воды из реальных биологических очистных сооружениях (БОСК), а также определение токсичности раствора реагента ГОХА-А в различных дозировках и эффек-

тивность его применения для дефосфотации сточных вод.

В качестве объектов исследования выступали реагент ГОХА-А и образцы очищенной сточной воды из городских БОСК.

Постановка эксперимента

Токсичность реагента оценивалась для дозировок, принятых в практике эксплуатации БОСК для очистки сточных вод коммунально-бытового характера, а именно 10, 15, 20, 25 мг/дм3, также оценивалась токсичность проб очищенной сточной воды. Исследования проводились в лабораторных условиях в трех повторностях для каждой пробы. В качестве контроля результатов токсичности реагента выступали результаты токсичности очищенной сточной воды. В контрольные образцы реагент не вносился.

Токсичность реагента и водной пробы определяли методом биотестирования - острой летальной токсичности [7]. В качестве тест-объекта выступали инфузории Paramecium caudatum. Для биотестирования использовали микроаквариумы с лунками. По методике в лунки капиллярной пипеткой рассаживают по 10-12 особей и вносят исследуемые пробы в количестве 0,3 миллилитра. Продолжительность наблюдения составляет 60 минут. По истечению заданного времени производился подсчет живых особей.

Для оценки эффективности дефосфотации проводилось определение фосфат-ионов с использованием стандартной методики ПНД Ф 14.1:2.4.-95.

Результаты и их обсуждения

Результаты исследования токсичности очищенной воды БОСК и растворов реагентного препарата ГОХА-А в очищенной воде, приведены на рис. 1.

Рис. 1 - Токсичность исследуемых образцов

Согласно полученным результатам биологически очищенная сточная вода проявляет токсичность для инфузорий в среднем до 27 %.

Следует отметить, что при внесении реагента ГОХА-А токсичность исследуемой пробы возрастает в среднем на 5% при каждом увеличении концентрации реагента на 5 мг/дм3.

Также выявлено, что при дозировке 25 мг/дм гибель тест-объектов составляет около 45%, что не превышает границу острой летальной токсичности.

Полученные экспериментальные данные, представленные на рисунке 2, свидетельствуют о высокой эффективности удаления фосфатов при применении реагента ГОХА-А. Реагент в дозировке 25 мг/дм3, не оказывающей острого токсического действия, способствует удалению фосфатов до 2 мг/дм3.

Рис. 2 - Удаление фосфатов реагентом ГОХА-А

Согласно полученным результатам биотестирования реагентный препарат ГОХА-А относится к 3 классу опасности (умеренно опасный) по СП 2.1.7.1386-03. Показано, что применение реагента в исследуемых концентрациях не оказывает острого токсического действия. При использовании дозировки в 25 мг/дм3 было отмечено максимально эффективное удаление фосфатов до 90%.

Литература

1. Л.Ф. Галанцева. О некоторых недостатках в анализе сточных вод на фосфаты/Л.Ф. Галанцева, С. В.Фридланд // Вестник Казан. тех-нол. ун-та.-2011. - Т.14, №8. - С. 204-206.

2. Л.Ф. Долина, Очистка сточных вод от биогенных элементов: Монография, Континент, Днепропетровск, 2011, 198 с.

3. Ввозная, Н.Ф. Химия воды и микробиология: учеб. пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и доп./ Н.Ф. Ввозная. -М.: Высш. школа, 1979. - 340 с.

4. Й.В. Кобелева, Т.В. Кирилина, А.А Гадыева, А. С. Сироткин. Сравнительная оценка применения традиционных и современных дефосфотирующих реагентных препаратов в бииологической системе очистки сточных вод // Вестник технол. ун-та. 2015. Т.18, №13. С. 222-225.

5. Сороченко, В.Ф. Комплексная химическая обработка воды с использованием алюмосодержащих отходов / В.Ф. Сороченко, А.П. Шутько, Я.Б. Козликовский. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984.66 с.

6. И. Д. Сорокина, А. Ф. Дресвянников. Синтез и оценка эффективности использования железо-алюминиевого коагулянта для очистки воды // Вестник Казан. технол. ун-та. 2009. №4. С.146-158

7. ФР.1.39.2003.00923 Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных вод, сточных и очищенных сточных, поверхностных, грунтовых и питьевых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium caudatum/ Казань, 2003.-20с.

© А.А. Гадыева, магистрант каф. промышленной биотехнологии КНИТУ, gadyeva.alfia@gmail.com; Т. В. Кирилина, канд. техн. наук, доц. той же кафедры, tvkirilina@gmail.com; А. С. Сироткин, д-р техн. наук, проф., зав. каф. промышленной биотехнологии КНИТУ, asirotkin66@gmail.com; И.Р. Бурнашева - магистрант той же кафедры.

© A. A Gadyeva - Master-student, Department.of industrial biotechnology, KNRTU, gadyeva.alfia@gmail.com; T. V. Kiiiliiia - PhD., associate professor, Department of industrial biotechnology, KNRTU, tvkirilina@gmail.com; A. S. Sirotkin - Doctor of technical sciences, professor, head of department of industrial biotechnology, KNRTU, asirotkin66@gmail.com; I. R. Burnasheva - Master-student, the same department.