Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Оценка экологического состояния водных объектов в амурской области и технологии в водоподготовке и водоочистке
1.1 Состояние, использование и основные загрязнители водных ресурсов в Амурской области
1.2 Очистка сточных вод природными сорбентами 16
1.3 Современные сорбционные материалы для очистки воды 18
Глава 2 Методические основы сорбционного 29 процесса. объекты и методы исследования .
2.1 Физико-химическая сущность процесса очистки 29
2.2 Химико-минералогический состав природных сорбентов 32
2.3 Состав и свойства компонентов сорбента 37
2.4 Тестовые опыты по изучению сорбционных свойств сорбента 43
2.5 Основные методики экспериментальных исследований 49
2.5.1 Методика проведения эксперимента статической емкости в отношении нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов 51
2.5.2 Методика проведения эксперимента очистки сточных вод определения поглотительной способности комплексных сорбентов в 50 отношении нефтепродуктов
2.5.3 Методика проведения эксперимента определения параметров сорбции в динамических условиях 52
Глава 3 Изучение сорбционных свойств сорбентов в статических условиях 54
3.1 Определение статической емкости сорбентов в отношении нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов
3.2 Очистка сточных вод сапропелем и «СБЦ» в статических условиях в реальных статических условиях
Глава 4 Определение сорбционных свойств комплексных сорбентов в динамических условиях 67
4.1 Определение поглотительной способности комплексных сорбентов в отношении нефтепродуктов
4.2 Определение параметров сорбции комплексных сорбентов 68
4.3 Исследование эффективности сорбентов при каскадном режиме фильтрации многокомпонентных сточных вод
Глава 5 Использование комплексного сорбента «сбц» для очистки многокомпонентных сточных вод.утилизация отработанного сорбента .
5.1 Очистка сточных вод города Белогорска 83
5.2 Предлагаемые способы очистки сточных вод города Белогорска 89
5.2.1 Проектирование и расчет горизонтального отстойника 90-
5.2.2 Расчет биологической очистки сточных вод г. Белогорска методом биофильтрации 99
5.3 Оптимизация системы биологической очистки сточных вод методом нелинейного программирования
5.3.1 Математическая модель подсистемы первичного отстаивания 99
5.3.2 Нелинейное программирование системы.биологической очистки 102'
5.3.3 Математическая модель подсистемы биологической очистки сточных вод
5.4 Утилизация отработанного сорбента 106
5.4.1 Методика для испытания бетона на водонепроницаемость 108
5.4.2 Устройство и принцип работы установки для испытания бетона
109 на водонепроницаемость
5.4.3 Устройство бетонных покрытий на оросительных каналах 112
Глава 6 Эколого-экономическая эффективность очистки сточных вод на ООО «Водоканал» г. Белогорска
6.1 Экономическая эффективность внедрения биофильтров с плоскостной загрузкой
6.2 Анализ чувствительности экономической эффективности природоохранной программы Основные выводы
- Очистка сточных вод природными сорбентами
- Методика проведения эксперимента статической емкости в отношении нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов
- Очистка сточных вод сапропелем и «СБЦ» в статических условиях в реальных статических условиях
- Исследование эффективности сорбентов при каскадном режиме фильтрации многокомпонентных сточных вод
Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день наиболее остро стоит проблема загрязнения природной среды, в частности, одного из важнейших природных ресурсов Амурской области - водных объектов бассейна реки Томь. Город Белогорск находится на берегу р. Томь, являющейся источником его водоснабжения и основным приемником сточных вод. Томь испытывает значительную нагрузку загрязняющих веществ, в первую очередь со стороны промышленных предприятий города. К водным объектам высокого загрязнения в черте Белогорска относятся реки, характерными загрязняющими компонентами которых являются органические вещества, различные минеральные формы азота, фенолы.
К основным загрязняющим веществам реки Томь в районе г. Белогорска относятся азот аммонийный, фенолы, нефтепродукты, железо, медь, цинк.
Одним из предприятий, в наибольшей степени загрязняющих водоемы, является Муниципальное унитарное предприятие города Белогорска «Водоканал», сбрасывающее в.водотоки сточные воды по двум выпускам, из которых только на одном осуществляется полная очистка стоков.
Для очистки промышленных сточных вод разработано много методов и технологий, позволяющих снижать антропогенную нагрузку на водные объекты. Заключительным этапом в технологических процессах, как правило, является доочистка стоков с применением сорбционных материалов. В подавляющем большинстве случаев существующие на рынке природные сорбенты — это монокомпонентные составы, характеризующиеся селективными сорбционными свойствами в отношении определенного класса загрязнителей. Дешевые сорбенты, очищающие стоки от ионов тяжелых металлов, состоят из минералов группы монтмориллонитов и им подобных веществ. Наукоемкие разработки сорбционных материалов, которые позволяют комплексно сорбировать загрязнители различной химической природы вплоть до полного их поглощения, имеют очень высокую стоимость. Относительно недорогие сорбенты, способные очищать воду от ионов тяжелых металлов и других загрязнителей, практически отсутствуют. Поэтому проблема комплекс-
ной очистки сточных вод от этих элементов и органических соединений является актуальной и разработка новых сорбентов имеет большое научное и практическое значение.
Цель работы: повышение качества очистки сточных вод новыми биосорбентами по отношению к крупномолекулярным органическим соединениям и ионам тяжелых металлов, установление основных параметров сорбци-онного процесса и их селективности.
Исходя из поставленной цели установлено решение следующих задач:
изучить условия фильтрации и выявить сорбционные особенности сорбентов природного происхождения для очистки сточных вод, обеспечивающие максимальный поглотительный эффект и провести испытания подобранных сорбентов в реальных условиях;
разработать техническое решение по очистке многокомпонентных сточных вод;
произвести оптимизацию системы биологической очистки сточных вод методом нелинейного программирования;
определить показатели экономической эффективности применения^ сорбента «СБЦ» и гранулированного сапропеля в технологической схеме очистки сточных вод;
осуществить утилизацию отработанного сорбента.
Объект исследования - сапропель и комплексные органоминеральные сорбенты на его основе.
Предметом исследования являются процессы сорбции ионовтяжелых металлов и крупномолекулярных органических соединений сорбентами,' разработанными на основе сапропеля.
Методы исследования. Лабораторные опыты процессов сорбции в 2002-2006 гг. проводились в ООО «Водоканал» г. Белогорск Амурской области. Определение загрязнителей осуществлялось по стандартным методикам с применением методов инверсионной вольтамперометрии, атомно-адсорбционной спектрометрии, флуориметрии и колориметрии. Обработка
7 результатов осуществлялась с использованием методов математической статистики.
Научная новизна работы состоит в:
теоретическом и обосновании и возможности использования сапропеля и новых комплексных сорбентов на его основе для очистки сточных вод от органических загрязнителей и тяжелых металлов;
установлении закономерности сорбции в статических и динамических условиях;
определении количественных ёмкостных показателей сорбционных свойств сапропеля и разработанных на его основе сорбентов
Практическая значимость состоит в:
разработке комплексного сорбента, который может быть использован для очистки сточных вод;
предложенном техническом решении по очистке сточных вод с внедрением в технологическую схему горизонтального отстойника и биофильтров с плоскостной загрузкой с применением комплексного сорбента «ЄБЦ».
утилизации отработанного сорбента в производство тротуарной плитки, бортового камня, стеновые блоки подвалов, возможность использования-в качестве облицовки оросительных каналов.
Основные положения, выносимые на защиту:
закономерности поглощения ионов тяжелых металлов и крупномолекулярных соединений сапропелем и разработанными на его основе комплексными сорбентами;
сорбционные свойства сорбентов для статических и динамических условий фильтрации на модельных растворах и в производственных условиях;
результаты использования комплексного сорбента «СБЦ» для доочистки воды от поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов;
техническое решение по очистке сточных вод с использованием в технологической схеме горизонтального отстойника и биофильтров с плоскостной загрузкой с применением комплексного сорбента «СБЦ».
8 утилизация отработанного сорбента.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на четвертой региональной научно-практической конференции молодых ученых (Благовещенск, ДальГАУ 2003 г.), на региональной научно-практической конференции «Проблемы экологии и рационального использования, природных ресурсов в дальневосточном регионе» (Благовещенск, БГПУ, 2004 г.), на межрегиональной конференции молодых ученых (Благовещенск, ДальГАУ, 2004 г.), на международной конференции, посвященной 40-летию эколого-мелиоративного факультета Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (Волгоград, 2004 г.), на шестой региональной научно-практической конференции (Благовещенск, ДальГАУ, 2005), на общеуниверситетской тематической научной конференции, посвященной 55-летию образования БСХИ - ДальГАУ (Благовещенск, ДальГАУ, 2005-2006 гг.), на седьмой* региональной научно-практической конференции посвященной 150-летию основания г. Благовещенска (Благовещенск, ДальГАУ, 2006), на восьмой региональной научно-практической конференции (Благовещенск, БГПУ, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 работа в издании, рекомендованном ВАК для публикации материалов диссертации. Общий объем публикации 3,46 п.л., на долю автора приходится 3,24 п.л.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрирована 47 рисунками, содержит 19 таблиц и 15 приложений. Библиографический список включает 156 наименований, в том числе 6 на иностранном языке.
Автор выражает глубокую благодарность за научные консультации, ценные советы и помощь в проведении исследований научному руководителю д.т.н., профессору, Заслуженному мелиоратору РФ Алексейко И.С., д.т.н., профессору Кирейчевой Л.В., академику РАСХН Григорову М.С., и коллегам: к.т.н., доценту Годиной Е.Д., к.т.н., доценту Рыженко В.Х., к.т.н., доценту Поповой Е.В.
Очистка сточных вод природными сорбентами
В мировой практике испытано много способов уменьшения или прекращения сбросов сточных вод в открытые водоемы: введение оборотной системы водоснабжения, внедрение безводных технологий производства, испарение сбросных вод, пополнение подземных водоносных горизонтов за счет впитывания их в почвогрунт на полях фильтрации. При, попадании, сточных вод в водоем происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает очень медленно. Пока объемы сточных вод были невелики, реки сами справлялись с загрязнением. В настоящее время в связи с огромным объемом промышленно загрязненных высокотоксичных сточных вод на каждом предприятии существуют очистные сооружения.
Структурная схема общепризнанных методов очистки воды представлена на рисунке 1.3.
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды, по мнению Тиньгаева А.В. [126], задача достаточно сложная. Это обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высокими требованиями, предъявляемыми к качеству очистки воды. При выборе очистки сточных вод приходится учитывать не только их состав, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды. При использовании в производстве вторично очищенных сточных вод критерием степени очистки явля ются те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов. Эффективность различных технологических приемов по очистке сточных вод представлена в табл. 1.1.
Из таблицы видно, что сорбция является достаточно эффективным методом очистки сточных вод, позволяющим удалять из воды большую часть загрязнителей, и как следствие, может применяться для доочистки большого спектра производственных сточных вод различного состава.
К преимуществу сорбции относится возможность очистки от многокомпонентных смесей, а также высокая эффективность очистки слабо концентрированных сточных вод. Этим методом (то есть сорбцией) осуществляется очистка» сточных вод преимущественно от молекулярно растворенных веществ. Современные сорбционные материалы для очистки сточных вод
Выбор адсорбента зависит оъ природы извлекаемого вещества и формы нахождения его в растворе. Сорбционные методы очистки представляют собой гетерогенный процесс и применяются для глубокой очистки сточных вод.
Качество и глубина доочистки сточных вод находится в прямой зависимости от физико-химических свойств сорбционных материалов, которые, в свою очередь, зависят от состава исходного сырья. Это могут быть природные ископаемые, отходы производства или древесина. Искусствен ные материалы также проявляют сорбционные свойства. Для очистки сильнозагрязненных сточных вод применяются дешевые природные сорбенты, которые после использования утилизируют. На стадии доочистки используются дорогие сорбенты с высокими сорбционными характеристиками, которые по мере снижения их фильтрационных показателей, подвергают регенерации.
При подборе сорбентов, используемых для подготовки сточной воды, желательно соблюдение следующих требований: доступность; низкая стоимость; хорошие фильтрационные свойства; высокая сорбционная емкость; возможность дальнейшей утилизации.
В качестве сорбентов применяют искусственные и природные пористые материалы: селикогели, алюмогели, зола, коксовая и шламовая мелочь, торф , алюмоселикатный сорбент, графит, цеолит, шунгит, перлит, глауконит и глауконитовые пески, активированные угли и активные глины (Чуя-нов, 2005).
Углеродные волокна также используют для очистки воды, особенно две их формы: виску мит и бу софит. Выпускаются в виде лент, тканей, трикотажа и нитей. Применяются, преимущественно, в фильтрующих аппаратах. Наибольшее применение для сорбционной очистки сточных вод получили активные угли различных марок. В промышленных условиях применяются активные угли следующих марок АГ-2; БАУ; АР; КАЛ.(йодатный и молотый). Эти сорбенты являются дефицитными и дорогостоящими сорбентами, поэтому экономически оправдано применение более дешевых и доступных природных сорбентов.
Рассмотрим их них более детально.
Наиболее распространенными поглотителями органических соединений являются ископаемые угли, без какой либо обработки. Но их сорбционная емкость падает с увеличением степени их метаморфизма. Поэтому сорбционная способность уменьшается в последовательности: бурый, уголь - каменный уголь - антрацит . Компания «РАТМ» (г. Москва) разработала фильтрующий материал «Антрацит дробленый». Этот продукт улавливает до 90 % нефтепродуктов и используется при авариях, влекущих за собой разлив этого загрязнителя в районах водозабора.
Примером поглотителя на основе минерального сырья является сорбент на основе шунгитовой породы. С применением этого сорбента степень очистки воды от растворенных нефтепродуктов достигает 96 % [69].
В Тверском государственном техническом университете разработан и запатентован способ получения торфяного сорбента для очистки воды от нефтепродуктов [28]. Отличительной особенностью этого сорбента является то, что для каждого вида загрязнения (керосин, дизельное топливо) подбирается состав, состоящий из двух фракций: с размером частиц. 1 -2 мм и 0,5-1 мм.
Методика проведения эксперимента статической емкости в отношении нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов
Сорбция веществ из водных растворов, наряду со свойствами самого сорбента, зависит от химической структуры поглощаемого вещества и его растворимости. Свойства сорбентов обусловлены химической структурой компонентов, входящих в их состав, поровым пространством гранулы и воздействием внешних факторов, влияющих на процесс адсорбции: температура, время контактирования, высокое давление или вакуум, рН среды. Поглощаемое вещество, в свою очередь, имеет различную химическую активность, что также влияет на его способность к сорбции из водных растворов. Часто обе эти причины действуют одновременно, увеличивая степень сорбции вещества, растворенного в воде. Растворимость веществ в воде различна и чем она ниже, тем они-более склонны к адсорбции из раствора. Адсорбцию электролитов, в основном, рассматривают как обмен компонентов двойного электрического слоя на поверхности сорбента либо в его порах [67, 68].
Адсорбционные явления, наблюдаемые в растворах неэлектролитов, в значительной мере, определяются концентрацией растворенного вещества и зависят от структуры молекулы и ее размера. Для удаления подобных структур необходимо развитое поровое пространство сорбента, которое позволяло бы наиболее полно поглощать различные по размерам молекулы веществ. Кроме того, довольно часто в сточных водах могут присутствовать не один вид углеводородных соединений (нефтепродукты и ПАВ; краситель и ПАВ).
Немаловажную роль в процессе сорбции при всех прочих равных условиях играет время контакта сорбента и растворенного вещества. Оптимальное время контакта позволяет наиболее полно проявиться поглощающим свойствам сорбента. Поглотительная способность характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема сорбента. Различают полную, статическую и динамическую обменные емкости. Полная емкость - это количество вещества, поглощаемого при полном насыщении единицы массы или объема. Статичеекая емкость — это обменная емкость при равновесии в данных рабочих условиях и она обычно меньше полной емкости сорбента. Динамическая обменная емкость — это емкость сорбента до «проскока» ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической обменной емкости [20, 21]. На первом этапе исследований были изучены сорбционные свойства сорбентов, которые способны поглощать в статических условиях органические загрязнители и ионы тяжелых металлов. Это позволило выявить преимущества и особенности того или- иного сорбента по отношению к поллютантам, получить, их сравнительные характеристики и предопределить тем самым условия для динамических фильтрационных исследований.
Расчет статической обменной емкости сорбентов нами проводился по стандартной методике, разработанной НИИ Минерального сырья,«СТО Рос-Feo 08-002-98 Технологические методы исследования минерального-сырья». Сорбция в статических условиях осуществляется-путем интенсивного перемешивания обрабатываемой? воды с сорбентом. В течение определенного времени и последующего отделения сорбента от воды врезультате отстаивания и фильтрования. При однократном введении сорбента в количестве g г на определенный объем обрабатываемой воды исходным расчетным» уравнением является уравнение баланса. COE-g + V-CpaBH = V-C„cx, (3.1) где С0Е - статическая обменная емкость, мг/г; g — масса-сухого сорбента; г; V - объем приливаемой к сорбенту воды, л; Сисх - концентрация исходной воды, мг/л; Сравн - равновесная (остаточная) концентрация.в фильтрате, устанавливающаяся в воде после перемешивания воды и сорбента в течение времени t, мг/л. Статическая обменная емкость при-заданных рабочих условиях эксперимента выводится из уравнения баланса (3.2) (3.3)
Определение статической емкости сорбентов в отношении нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов Цель проводимого эксперимента - изучить эффективность сорбции ионов металлов и нефтепродуктов сорбентом «СБЦ» и гранулированным сапропелем на модельных растворах этих веществ. Для достижения поставленной цели необходимо опытным путем решить следующие задачи: изучить кинетику сорбционного процесса ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов; рассчитать статические обменные емкости изучаемых сорбентов в отношении испытываемых веществ; на основании проведенного анализа сорбционного процесса построить изотерму сорбции.
В результате эксперимента выявлено, что гранулированный сапропель и «СБЦ» в статических условиях поглощают нефтепродукты и ионы тяжелых металлов при одновременном присутствии этих поллютантов в воде: Характер кривых электролитов не зависит от вида сорбента, то есть очертания кривой сапропеля и «СБЦ» в отношении того или иного металла одинаковые, на временных отрезках по скорости поглощения они также совпадают. В первые 24 часа эксперимента сорбентами поглощается более 60% ионов тяжелых металлов. Это указывает на схожие процессы межмолекулярного взаимодействия между поровым пространством обоих сорбентов и поглощаемых металлов. На каждом временном отрезке скорость взаимодействия в системе «сорбент - металл» различна.
Очистка сточных вод сапропелем и «СБЦ» в статических условиях в реальных статических условиях
Определение параметров сорбции комплексных сорбентов Основная цель эксперимента - определить сорбционные свойства сорбентов в процессе фильтрации воды, загрязненной растворенными нефтепродуктами и свинцом. Контрольными фильтрующими загрузками являются «СБЦ» гранулированный сапропель. В-ходе эксперимента необходимо выяснить, как изменяются «сорбционные свойства компонента «СБЦ» при, осаждении нефтепродуктов и свинца. Это позволит обосновать необходимый,объем компонентов, входящих в их состав, с учетом насыщения сорбционной емкости при очистке сильнозагрязненной сточной воды. Выходные кривые сорбции, полученные в результате данного эксперимента, позволят определить кинетические параметры динамической адсорбции - динамическую обменную емкость, время защитного действия, степень использования емкости и высоту работающего слоя сорбента.
На первой ступени данного эксперимента исследовался- гранулированный сапропель, на второй ступени изучался «СБЦ». Для упрощения дальнейших практических расчетов принимались следующие допущения: 1. Подвижная фаза несжимаема и так мала, что можно пренебречь изменением плотности потока вследствие убыли поглощаемых веществ; 2. Движение потока осуществляется в одном направлении со средней-постоянной скоростью и одинаковой температурой?модельного раствора. Раствор нефтепродуктов в воде был приготовлен способом, который изложен в разделе 3.3 и в нем была растворена соль Pb(N03)2. Выбор этого металла обусловлен тем, что этот ион занимает промежуточное положение между цинком и медью в.ряду сродства ионов.к функциональным группам как сапропеля и «СБЦ» (между медь и цинком). Предварительно полученный модельный раствор был профильтрован, через бумажный фильтр. На практике; как; правило, выходная кривая устанавливается экспериментальным: путем при заполнении; предполагаемого к использованию сорбента и фильтрации через него сточной воды. При отсутствии сточной жидкости; например; для вновь.строящихся производств, выходная; кривая может быть получена, на модельном растворе, но при этом следует учитывать, что поеледующаяі эффективность работы производственных сорбционных фильтров может отличаться от эффективности экспериментального фильтра настолько, насколько свойства натуральной жидкости будут отличатьсяют модельного раствора:
После начала фильтрации модельного - раствора- через сорбционные загрузки в колонках по прошествии некоторого времени; сначала первый;слой; а затем и последующие слои каждой засыпки перестали извлекать из воды свинец и нефтепродукты. Графическим изображением этого процесса является выходная кривая сорбции (рис. 4.1, 4.2). Эта кривая показывает зависимость изменения содержания вещества в фильтрате от объема раствора, пропускаемого через слой сорбента. При этом очевидно, что концентрация; веществ в фильтрате, выходящем их слоев сорбентов, стремиться к первоначальному ее содержанию ;С„СХ = 5 мг/л.
Результаты проведения эксперимента по изучению динамической адсорбции сапропеля позволяют сделать вывод, что этот сорбент поглощает только свинец. Концентрация нефтепродуктов в фильтрате находится практически на уровне исходных 5 мг/л (рис. 4.1). «СБЦ» в процессе фильтрации поглощают оба компонента (рис. 4.2). По выходным кривым сорбции рассчитываются кинетические параметры процесса поглощения.
1. Динамическая обменная емкость (ДОЕ) — количество вещества, поглощенное сорбентом при фильтрации раствора через его слой до момента «проскока» и отнесенное к массе загрузки всего сорбента. Это наиболее объективный показатель эффективности работы слоя сорбента.
В качестве Свых выбирается или минимально допустимая в каждом конкретном случае концентрация, или концентрация, минимально определяемая имеющимся, анализатором, или требуемая ПДК для того или иного технологического-процесса. Выбранный уровень концентрации и носит название проскокового. Динамическая обменная емкость сорбента,до условного проскока (ЄТО Рос Гео 08-002-98)
В данном эксперименте, согласно рекомендации Н.В. Кельцева [58], условная проскоковая концентрация на выходе из колонки принята 10 % от исходной: Свых = 0,1СИСХ = 0,5 мг/л как по свинцу, так и по нефтепродуктам. Масса сорбентов, засыпанных в колонки, равна: Гранулированный сапропель - 80 г; «СБЦ» - 60 г (40 г сапропеля + 10 г монтмориллонита + 10 г цеолита).
Наибольшая рабочая емкость по результатам эксперимента наблюдается у «СБЦ» - 1 г сорбента при динамическом режиме фильтрации поглощает 1,1 мг свинца. Сапропель при таких же условиях эксперимента поглощает 0,887 мг этого элемента. В статических.условиях емкость сапропеля составляет 67,92 % от емкости «СБЦ». В динамических условиях это соотношение изменилось примерно на 13 % и составила - 80;64 %. Такая разница в отношении этого металла незначительна так как емкость сорбентов в других условиях сорбционного процесса принципиально не изменилась, этовхвою очередь, указывает на общий механизм сорбции.в системе «сорбент - ион». Сорбция углеводородов при- исходной концентрации 5 мг/л этими» сорбентами в динамических условиях фильтрации отсутствует. На это указывает крутизна выходных кривых сорбции по нефтепродуктам (рис. 4.1).
Сорбционная загрузка в виде сорбента «СБЦ» очищает модельный; раствор от ионов свинца и нефтепродуктов (рис. 4.2). Расчет ДОЕ сделан1-с.учетом массы сапропеля и органо-минеральных компонентов сорбента. Расчет динамической емкости по нефтепродуктам для сорбента «СБЦ» і Свых=0 ЮСисх СО fie ДОЕСЬ1Г= y[(5,0-0,5)-4,3+(5,0-0s56)-6,6+(5,0-0,65)-2,3]=- = 0,978Mr„ei „p/r; 60 с 0 60 Показатель ДОЕ сапропеля уменьшился он равен 0,84 мг/г, в «СБЦ» соответственно 0,74 мг/г.
Динамическая емкость в отношении нефтепродуктов у «СБЦ» равна 1,01 мг/г. Это является закономерным следствием того, что у гранулы наиболее развито поровое пространство- суммарный объем микро - мезо- и макро-пор которого равен 2,00 см /г [47]. Суммарный объем порового пространства монтмориллонита по данным Ю.В. Поконовой [106] находится в. пределах 0,85-1,10 см /г. В данном эксперименте его динамическая емкость равна 0, мг/г. Нельзя исключить, что поровым пространством монтмориллонита сорбента СБЦ также поглощаются и ионы свинца. В литературе приводятся такие данные, например в работе Н.В. Брызгаловой [ 15], представлены результаты исследования процесса поглощения в динамических условиях ионов Си (II) которые косвенно подтверждают свойства монтмориллонита сорбировать ионы свинца (табл. 4.2).
Исследование эффективности сорбентов при каскадном режиме фильтрации многокомпонентных сточных вод
Выпавший на дно осадок сдвигается скребковым механизмом (илоск-ребком) в центральный приямок, откуда плунжерными насосами, установленными в станции сырого осадка (НССО), перекачивают на дальнейшую обработку. Для удаления плавающих веществ отстойники оборудованы устройствами для сбора плавающих веществ УПВ-30 — небольших размеров металлическими ящиками, борта которых постоянно находятся выше уровня воды. Лишь в момент прохождения фермы илоскреба над ним с помощью лыжи происходит подтопление устройства, и плавающие вещества вместе с потоком воды попадают в жировой колодец. Откуда они периодически по мере заполнения откачиваются центробежными насосами, установленными в НССО, на илоуплотнителях. Осветленная вода после первичных отстойников поступает в аэротенки на. биологическую очистку. Аэротенки обеспечивают необходимый контакт сточной жидкости с активным илом во времени.
Активный ил способствует сорбированию на всей поверхности- и ферментативно окисляет в присутствии кислорода органические вещества, в сточных водах. Часть органического вещества окисляется, а другая- обеспечивает прирост бактериальной массы активного ила. Воздух в аэротенки подается воздуходувками, установленными в воздуходувной станции. Аэротенки по типу — вытеснителей в количестве трех штук, двухкоридорные, с регенерацией до 50 %, система аэрации - мелкопузырчатая.
Из аэротенков смесь сточной воды с активным илом (иловая смесь) поступает во вторичные горизонтальные отстойники для отделения ила от воды. Отстоянный активный ил с помощью эрлифтов возвращается в аэротенк (циркулирующий активный ил), а избыточный активный ил удаляется на илоуплотнители.
Отстоянная очищенная вода поступает в контактный резервуар, который необходим для обеспечения 30-ти минутного контакта сточной воды с хлором, при котором происходит обеззараживание очищаемой воды. Концентрированная хлорная вода от хлораторной подается в начало резервуара. Перемешивание производится воздухом через аэрационные мелкопузырчатые полимерные трубы.
Выпуск очищенных и обеззараженных сточных вод осуществляется в реку Томь с помощью рассеивающего руслового выпуска. На случай аварии предусмотрены аварийные выпуски в приемно-аварийной камере и в распределительные чаши аэротенков с обводненным трубопроводом.
Осадок из песколовок под гидростатическим давлением сбрасывается на песковые площадки. Всплывшие вещества в первичных отстойниках при помощи специального устройства собираются в жировые колодцы, откуда по мере наполнения центробежным насосом откачиваются на илоуплотнители.
Сырой осадок из первичных отстойников при помощи плунжерных насосов, расположенных в насосной станции сырого осадка, перекачивается в цех механического обезвоживания осадка, где на вакуум-фильтрах, происходит его обеззараживание. На случай остановки цеха механического обезвоживания, осадка предусмотрено-удаление сырого осадка на иловые поля-или на илоуплотнители. Избыточный активный ил из вторичных отстойников самотеком поступает на илоуплотнители. Уплотненный ил при помощи плу-жерных насосов, расположенных в насосно-воздуходувной станции подается на иловые поля или цеха механического обезвоживания осадка. Обезвоженный осадок с иловых полей, как после цеха механического обезвоживания осадка и подсушенный песок с иловых площадок вывозится на полигоны для-захоронения. Бытовые, хозяйственно-фекальные стоки; .осветленная вода с илоуплотнителей; дренажная вода после Песковых и иловых площадок; фугат и промывная, вода после цеха механического обезвоживания осадка поступает через самотечный трубопровод канализации в колодец, откуда при помощи насосов перекачиваются в приемно-аварийную камеру очистных сооружений канализации. Очищенная вода после вторичных отстойников используется на очистных сооружений канализации в качестве: технической для
приготовления реагентных растворов; для промывки полотна на вакуум-фильтрах; в хлораторной и для прочих технических нужд.
Имеющиеся сооружения биологической очистки не могут обеспечить требуемой очистки всего объема поступающей сточной воды по причинам нехватки воздуха в аэротенках и недостаточном времени отстаивания во вторичных отстойниках, поэтому более 30 % от всей поступающей воды сбрасываются в реку Томь, проходя только механическую очистку, через аварий-ный.шибер в распедчаше аэротенков.
В настоящее время очистные сооружения канализации г. Белогорска находятся в неудовлетворительном состоянии по причинам: износа оборудования на 60 — 70 % и несовершенства принятой технологической схемы очистки сточных вод, а также высокой энергоемкости и как следствие этого высоких затрат на электроэнергию затрачиваемую на аэротенки.
