Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ФИЛЬТРАЦИОННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Косинцев В.И. Сечин А.И. Бордунов С.В. Куликова М.В. Прокудин И.А. Косинцев М.В.
Основная причина загрязнения поверхностных водных объектов - сброс в водоемы сточных вод промышленных предприятий, коммунальным и сельским хозяйством. Разработка и выбор высокоэффективных методов очистки промышленных стоков является достаточно сложной инженерной задачей.

Метод фильтрации наиболее часто используется во многих технологических схемах очистки сточных промышленных вод для снижения содержания взвешенных дисперсных частиц и извлечения ряда загрязнителей, а эффективность его зависит от типа фильтрующей загрузки. Все применяемые фильтрующие материалы должны удовлетворять следующим требованиям: обладать высокой механической прочностью, химической и термической стойкостью, высокой пористостью, хорошими адгезионными свойствами по отношению к удаляемым загрязнениям. Кроме того они должны легко регенерироваться и иметь относительно низкую стоимость.

На современных сооружениях очистки сточных вод осуществляются последовательные многостадийные технологические процессы удаления загрязняющих веществ из сточных вод и обработки осадка. Очистка сточных вод может протекать в три этапа: механическая очистка, биологическая очистка, доочистка и обеззараживание.

Классическая двухступенчатая (механическая и биологическая) очистка сточных вод происходит на решетках, в песколовках, первичных отстойниках, аэротенках и вторичных отстойниках. Результатом механической очистки является освобождение сточных вод от отбросов, грубодисперсных примесей, песка и взвешенных (минеральных и органических) веществ. Результат биологической очистки - освобождение осветленных вод от оставшихся минеральных и органических загрязняющих веществ, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состоянии.

Для доочистки могут быть применены фильтры, предназначенные для удаления из сточных вод, прошедших биологическую очистку, взвешенных веществ. Очищенные сточные воды после фильтров по коллектору поступают в водный объект. [1]

Для улучшения качества доочистки сточных вод нами были использован метод фильтрации с применением различных фильтрующих материалов: угля и полимерной ваты.

В качестве фильтровального материала для очистки сточных вод ЗАО «Сибкабель » были выбраны полипропиленовые волокна, полученные по технологии [2]. Плотность укладки материала в фильтровальной колонке составляла 148 - 154 кг/м3 , что обеспечивало начальную скорость фильтрации на уровне 3,0 -3,5 м/час при безнапорном режиме фильтрования через слой полимерной волокнистой загрузки высотой 190 мм в фильтровальной колонке внутренним диаметром 75 мм.

 Процесс очистки сточных вод исследовали в режиме безнапорной фильтрации, причем одна колонка использовалась для предварительного определения степени очистки от присутствующих в стоках загрязнений, вторая использовалась для изучения влияния начальной концентрации загрязнения на степень очистки и определения сорбционной емкости полипропиленового волокнистого материала по отдельным видам загрязнений. В третью колонку помещали модифицированное гидроксидом железа (3+) полипропиленовое волокно. Свежеосажденный гидроксид железа (3+) наносился на волокно таким образом, что высота модифицированного слоя составляла 20 -25 мм от общей высоты слоя фильтровального волокнистого материала 190 мм.

Для фильтрационной очистки были взяты сточные воды коллектора, собирающего стоки цеха по производству кабельной продукции, стоки предприятия химической чистки, бытовые стоки электроцеха, а также хозстоки.

Определение содержания загрязнителей в сточных водах и очищенных стоках производилось по аттестованным методикам в экологической лаборатории химико-экологического отдела ЗАО «Сибкабель».

Испытания показали, что наибольшая эффективность очистки наблюдается на колонке с волокном, модифицированном гидроксидом железа. Степень очистки на этой колонке по меди составила 85,7%, по железу 88,5%, по взвешенным веществам 68%, по нефтепродуктам 86,3% по цинку 46,3% и в среднем на 8-12% выше чем на не модифицированных волокнах. Аналогичные результаты получены и по соединениям фосфора и фенола, степень очистки от которых на волокне модифицированном гидроксидом железа достигала 71,4% и 78,8% соответственно.

В процессе работы фильтрующего материала в результате накопления загрязнений в поровом пространстве фильтрующего материала происходит "закупорка" ячеек порового пространства фильтра, что приводит к уменьшению доли свободного сечения волокнистого материала, к снижению скорости фильтрации сточных вод и повышению гидравлического сопротивления фильтра, что ухудшает технико-эксплуатационные характеристики фильтрующего элемента.

В фильтр с полипропиленовым волокном массой 7,5 кг с диаметром волокон от 10 до 300 мкм, 50% волокон с диаметром 100 мкм, с плотностью укладки волокна 147 кг/ м3, вода подавалась снизу вверх, что снижало вероятность забивки волокна плавающими и иловыми частицами загрязнений.

Регенерация загрязненного волокна проводилась путем его промывки в водопроводной воде с механическим перемешиванием. В результате первой промывки были удалены основное количество задержанных волокнистым материалом загрязнений, состоящих из плавающих частиц, твердых быстрооседающих частиц и иловой фракции. Объемное содержание плавающих примесей составляло 20%, твердых быстрооседающих 65 %, и иловой фракции 15 %. Из объема волокна были вымыты быстрооседающие частицы загрязнений в количестве 0,98 г/ г свежего исходного волокна. Дисперсный состав быстрооседающих загрязнений, определенный методом седиментационного осаждения, следующий: 5-10 мкм - 5%, 10-15мкм - 10%, 40-80мкм - 65%.

При повторной промывке волокна в водном растворе с добавлением ПАВ типа ОП-7 в количестве 2 г/л, из волокна дополнительно были удалено удалены частицы загрязнений в количестве 0,2 г/ г волокна. Суммарная массовая грязеемкость волокна в фильтре по твердым загрязнениям и иловой фракции до регенерации составила 1,19 г/ г волокна,а объемная грязеемкость составила 0,18 кг/ литр волокнистого сорбента.

Иловая фракция была представлена скоагулированными частицами неправильной формы размером до 2,5 -3 мм. Плавающие загрязнения были представлены частицами вытянутой формы в виде нитей, соломинок и т.д. с максимальным размером до 5 мм.

Были проведены эксперименты на ЗАО «Городские очистные сооружения» по очистке сточных вод на угольном фильтре на основе посеребренного угля БАУ, угле БАУ и фильтре с набивкой полипропиленовым волокном при постоянном расходе воды - 0,4 л/мин и 0,9 л/мин и объеме фильтрующей насадки 5 литров. Фильтры на углях характеризуются малой емкостью по загрязнениям, но более тонкой очисткой от NO2-, NO3-, NH3.

Из представленных результатов можно сделать вывод, что на первой стадии очистки сточных вод следует производить на волокнистых насадках, а доочистку на угольных.

На основе проведенных экспериментов была разработана типовая серия малогабаритных установок с производительностью от 100 до 400 л/час для хозяйственно-питьевого водоснабжения. В этом проекте использован безреагентный метод очистки воды на фильтрах с волокнами из полипропилена с упрощенной аэрацией и финишной микробиологической доочисткой воды фильтрацией через цеолит, в решетку которого были внедрены ионы серебра (Заключение Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора в Томской области №806 от 31.05.2001 г.). Полипропиленовое волокна, полученное по технологии [2] и использованное в лабораторных исследованиях, было сертифицировано госсанэпиднадзором Томской области (Санитарно-эпидемиологическое заключение №70.ТС.03.515.П.000316.03.05 от 16.03.2005 г.). Питание установки предусмотрено от сети переменного тока ≈220 В, установка может подключаться к централизованному водопроводу или индивидуальной скважине, кроме того, напорный бак установки может наполнятся вручную из любого источника воды.

Станции сертифицированы Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Томской области санитарно-эпидемиологическим заключением № 70.ТС.369.Т.001403.01.06 от 11.01.2006 г.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на земле. Издательство «Наука», 1981.
  2. Патент (РФ) № 2179600 "Установка для получения волокнистых материалов из утиля и отходов термопластов" / В.В. Бордунов, С.В. Бордунов, И.А, Соболев // Заявл. 24.10.2000. Опубл. 20.02.2002. Бюл.

Библиографическая ссылка

Косинцев В.И., Сечин А.И., Бордунов С.В., Куликова М.В., Прокудин И.А., Косинцев М.В. ФИЛЬТРАЦИОННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 4. – С. 74-76;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23754 (дата обращения: 27.05.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074