автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Использование биоцидных полиэлектролитов при создании замкнутых систем водного хозяйства машиностроительных предприятий

РГ6 ол

| 5 ПОП кк-ирсковскил государственный

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ М Г С У

На правах рукописи

ДАШИНА НАТАЛЬЯ ИГОРЕВНА

уда

Использование биоцидных полиэлектролитов при создании замкнутых систем водного хозяйства машиностроительных предприятий.

Специальность 05.23.04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов.

Автореферат

диссертации ча соискание .ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском Государственном Строительном Университете

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук Федоровская Т.Г.

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИИ ВОДГЕО Алферова Л.А.

профессор кафедры Водоснабж МГСУ, кандидат технических наук

Николацэе Г.И.

Ведущая органиэиция: Всерассийский научно-исследовательский и проектный институт промтехнологии, Каширское шессе, д.33.

Защита состоится 1993 в ° час.

на заседании диссертационного совета К.053.II.08 в Московском

Государственном Строительном Университете по адресу:

129837, Москва, Ярославское шоссе, 26, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзьт по адресу: 129827, Москва, Ярославское шоссе, 26, МГСУ, Ученый совет.

Автореферат разослан:

Ученый секретарь диссертационного соьета

Орлов В.А.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПГМГ - полигексаметиленгуанидин

ПАГ - полиалкиленгуанидин

ПМ - полиакрил амид

Н.пр. - нефтепродукты

ХПК - химическое потребление кислорода

Р0 - поток переменной флуоресценции.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. При создании замкнутых систем водного хозяйства машиностроительных предприятий большое значение имеет очистка производственных сточных вод до требований, предъявляемых технологическим регламентом производства, с одновременным обеспечением санитарно-гигиенической безопасности воды и предотвращением биообрастаний в системе. В настоящее время эти цели достигаются применением многочисленных реагентов с узким спектром действия.

Надежность эксплуатации систем повторного использования воды во многом определяется надежностью и безопасностью работы реагентного хозяйства. При этом наиболее целесообразно использовать новые реагенты, обладающие комплексными свойствами Особо следует выделить группу полиаминогуанидинов (ПАР), обла дающих одновременно биоцидной и флокулирующей активностью.

Однако, к настоящему веремени практически не изучены меха ниэм биоцидного действия и свойства полимеров из класса ПАГ, проявляющихся в водной среде.

Цели и задачи исследования:

- выбор наиболее эффективной модификации высокомолекулярного биоцидного реагента на основе гуанидиновых групп;

- определение механизма биоцидного действия данного реаге та в отношении микроорганизмов, развивающихся в системах повторного использования воды;

- изучение возможности применения ПАГ при очистке различных производственных водных потоков и разработка на этой осно ве технологических схем и методов использования данного реаге та.

Научная новизна работы заключается з следующем:

- установлен механизм биоцидного действия полигексамети-ленгуанидина (ПГМГ), как наиболее типичного представителя класса ПАГ;

- установлеш оптимальные условия применения ПГМГ для очистки и биоцидной обработки производственной сточной воды; разработаны новыэ модификации реагента для защиты системы от биообрастаний и коррозии;

- установлена возможность подготовки подпиточной воды с использованием ПШГ; данный способ очистки обеспечивает одновременно необходимую степень Физико-химической очистки и обеззараживание потока; при этом использование минерального коагулянта или исключается или сводится к минимальным дозам;

- разработана новая технология реагентного разрушения отработавших смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЛО с использованием ПГМГ;

- разработана технологическая схема очистки производственной сточной воды машиностроительного предприятия с использованием биоцидного йлокулянта.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- получена зависимость биоцидной активности реагента от его молекулярной массы и модификации;

- установлены оптималыше технологические параметры использования биоцидного полиэлектролита при подготовке производственной сточной воды к ее повторному использованию;

- разработана технология подготовки подпиточной воды с использованием ПГМГ;

- установлена зависимость марки отработавшей СОЖ и дозы ПГМГ, необходимой для ее разрушения;

- разработана конструкция аппарата для проведения процесс) разрушения отработавшей СОЖ;

- разработана технологическая схема обработки воды оборотных циклов с использованием ПГМГ.

Внедрение •результатов работы:

Полученные результаты использованы при разработке проекта второй очереди очистных сооружений АО "ЗиЛ" с целью создания бессточной системы промводоснабжения. В теплосиловом цехе с 1992 года внедрена установка по подготовке подпиточной вода с использованием ПГМГ общей производительностью 1750 м3/ч.

11а защиту выносятся:

- результаты исследований по выбору наиболее активной модификации ПАГ и определению механизма биоцидного действия реагента;

- результаты лабораторных и опытно-производственных иссле дований процесса подготовки технической воды с использованием ПГМГ;

- результаты лабораторных и опытно-производственных исследований процесса разрушения отработавших СОЖ;

- результаты лабораторных и опытно-производственных исследований процесса очистки производственной сточной воды перед ее повторным использованием;

- технологическая схема замкнутой системы водного хозяйства машиностроительного предприятия, разработанная на основе полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В глазе I содержится обзор методов обработки производственной сточной и подпиточной воды перед их использованием в замкнутых системах водного хозяйства. Качество воды, использующейся многократно, в основном определяется требованиями технологического процесса. Однако во всех случаях вода не должна нарушать условий работы оборудования и трубопроводов, быть подверженной развитию в ней биосбрастаний и должна быть безопасной в санитарно-гигиеническом плане. Отмечается, что практически в любой оборотной системе существуют условия для развития биоценозов, при этом их жизнедеятельность не только нарушает режим работы водоводов, но и отрицательно влияет на состав вода.

Наиболее распространенными способами очистки производственной сточной воды для ее повторного использования являются физико-химические. Чаще всего при этом в качестве коагулянта используются сульфат или хлорид алюминия или железа. Так же широкое применение находят водорастворимые полимеры (Флокулянты), такие как ПАА, ВА-2, ВПК-101 и другие. Однако эти реагенты не обеспечивают санитарно-гигиеническое качество очищенной воды, так как не обладают биоцидными свойствами.

Наиболее распространенный способ борьбы с биологическими обрастаниями - хлорирование циркулирующей воды. Этот метод связан с использованием высокотоксичного реагента, что ведет к необходимости создания сложного реагентного хозяйства. Необходимо учитывать, что в циркулирующей воде часто содержатся примеси, ослабляющие активность хлора, что ведет к завышению его дозы.

В качестве биоцидных реагентов в оборотных системах так же

применяются соли брома, медь- и аммиаксодержащие соединения и Недостатками всех этих методов является необходимость постоянного дозирования реагента в воду. Так же нельзя допускать утечек этих биоцидов в природные водоемы из-за их повышенной токсичности.

Особой группой реагентов, применяющихся для предотвращение развития биообрастаний в системах технического водопровода яв; ются высокомолекулярные полимерные биоциды. Органические полиэлектролиты обладают целым рядом ценных свойств, что делает ю применение в технологии очистки воды весьма актуальным.

Разработан целый ряд таких соединений. Особо выделяются тг кие как хлорацегат амина канифоли, который наряду с биоцидной обработкой воды снижает ее коррозионную активность, гидразин гидрат и др.

Одним из наиболее перспективных методов контроля микробно; загрязнения является сорбция микроорганизмов на поверхности с! циальных ионообменных свойств. Для этих целей разработаны раз. ные смолы, в том числе и включающие в состав ионообменной мат' ионы и соединения серебра. Однако, использование этих реагент предполагается после проведения Физико-химической или иной оч: стки сточной вода. Поэтому актуальной является задача поиска исследования реагентов обладающих одновременно свойствами о лянта и биоцида. В этой связи выделяется группа полимеров на гуанидиновой основе. Первые сведения об антибактериальной акт ности этих" полимеров относятся к 30-м годам. С тех пор этот класс соединений изучается и применяется. Наибольшее распрост нение получил препарат с торговым названием "Вантоцил". Однак его синтез связан с использованием высокотоксичных цианистых соединений. Наряду с биоцидной активностью отмечены высокие З

купирующие свойства этих соединений.

В нашей стране разработан и внедрен синтез полигексамети-ленгуанидина (ПГМГ). Имеются сообщения о применении этого реагента в качестве антисептика. Имеются сообщения о его йяокули-рутощих свойствах. Однако на сегодняшний день практически не известен механизм биоцидного действия этого реагента и не разраг-ботаны условия его применения для очистки различных потоков производственной сточной вода.

Рассматривая технологическую схему образования производственных сточных вод и их очистки перед повторным использованием необходимо выделить такой вид стока, как отработавшая сма-зочно охлаждающая жидкость (СОЖ). Сброс этих стоков в систему заводской канализации без предварительной очистки нарушает работу очистных сооружений. Разработано несколько способов разрушения отработавших СОЖ. Наиболее распространенным является реа-гентный метод с использованием неорганических кислот и солей. Однако, при отом неизбежны высокие дозы, сочитающиеся с комплексным использованием нескольких реагентов. Весьма перспективным может оказаться использование катионных гЬтокулянгов (поли-этиленимина, четвертичных аммониевых солей и др.). Однако эти реагенты не решают вопроса использования минеральных солей, а так же проблемы санитарной безопасности очищенной воды. Поэтому использование ПГМГ для разрушения отработавших СОК может быть также весьма перспективным.

В главе 2 изложены результаты работ по выбору наиболее активной модификации ПГМГ и определению механизма биоцидного действия реагента.

Исследования проводились в несколько этапов.

На первом этапе определялась наиболее эффективная модификация ПГМГ, в зависимости от активного радикала, входящего в состав элементарного звена. Для исследований были взяты образцы ПГМГ-HCI (выпускающиеся промышленностью); ПГМГ - HgPO^, ПГМГ - НРО4, ПГМГ - ОН, ПГМГ - сукцинат (синтезированные в лабораторных условиях). Выбор наиболее эффективной модификации реагента осуществляли путем определения минимальной задерживаю щей рост микроорганизмов концентрации (ЮК). Для этого был использован метод серийного разведения на жидких питательных сре дах. В результате проведения работ было установлено, что наибольшей бактерицидной активностью обладает ПГМГ - H2FO4 (ШК для £.Со& -2,44; для Р$, оеh-u(jiho$ci - 9,78). Для дальнейших исследований был взят этот образец реагента, а так же выпускаю щийся серийно ПГМГ - HCl (МЗК для ¿.Coli - 18,21;Ps oet<ugin*>. - 78,25). Для определения механизма бактерицидного действия ПГМГ были проведены работы по Фракционированию образцов ПГМГ с дальнейшим определением молекулярной массы и бактерицидного действия каждой Фракции. Полученные результаты представлены на графиках 1-2. Из этих графиков следует, что наибольшей бактери цидной активностью обладают Фракции с молекулярной массой 60 ti Такая зависимость находит четкое объяснение в рамках существую щего кр^дставлимя о механизме пидного действия катионных биоцидов, вкп -¡дющего элементарные стадии:

- адсорбция поликатиона на поверхности бактерицидной клетки;

- диффузия его через стенку клетки;

Зависимость бактерицидной активности фракций 11ШГ-Нс1 в отношении бактерий гр.упгш E.CoI от мллекулярной массы

£

-о £

100\ 7 ñ ш

\ 50 \ К

I

I-средняя МАССА его роща Штыс,

7 Средняя и oteo оъроъцо S0 тыс

i] Средня* нассо оъроъцо {ОдТыГ;

2й £О

Рис.1 ;рицид

в отношении бактерий группы

Мал. нас с а Фракции тыс. уе.

Зависимость бактерицидной активности фракций ПГМГ-Н?Р0д

Р? ftpt-uqmoíCK от молекулярной

массь

л/

5:

г-о

I \ _— Л

Фракции ты сур

] • среЪняя носсо ¿Эразм'10тые.

Ü средняя нме<? образца 50ъо

щ средняя масса оьрозцо ЮОтыо

20 ео ^ 1,0 So 2ü b0 мол. moca

Рис. 2

Зависимость бактерицидной активности фракций ПГМГ и иолибигуанида от молекулярной массы

-------- -------- - - -

V

Щ'о - - --------

о \ 50_ \ \ \

----- - — —

^ 40 со ¿'¡У

Рис.3

ТО

I- оЬраъец Пг/Чр

й оЬраъец №ubu lyanuff а

wa. масса SO (рракций

тыс. ч.е.

- связывание поликатиона с цитоплазматической мембраной и ее разрлв;

- выделение К-ионов;

- осаждение клетки и ее гибель.

Исследован/я этого этапа показали, что ПГМГ подчиняется общему механизму биоцидного действия катионных полиэлектролитов и проявляет наибольшую активность при молекулярной массе СО тыс., в отличие от бигуанидиновых соединений, имеющих наибольшую активность при 60 тыс. (рис.3).

На следующем этапе были проведены исследования по определению механизма альгицидного действия ПГМГ. Для изучения влияния реагента на Фотосинтезирующие водоросли была использована методика, основанная на изменении процесса Флуоресценции. Испытания проводились с использованием культуры

штамм $ - 39. Параметры Флуоресценции оценивали по ее интенсивности на квантометрической установке с Фотоумножителем С'ЭЦ-79. Было обнаружено, что препарат увеличивает Флуоресценцию при миграции энергии светового возбуждения к открытым реакционным центрам, что свидетельствует об ингибировании электронного транспорта на участке пластохинонов. При изучении репродукции клеток в присутствии ПГМГ показало полное блокирование электронного транспорта на участке хлороФило-белкового комплекса. Длительное инкубирование водорослей в растворах ПГМГ показало, что образцы водорослей с реагентом в концентрации больше 0,5 мг/л погибали к 5 суткам. Проверка клеток на состояние внешних мембран, проведенная по диэлектрическим свойствам суспензии водорослей в поле переменного тока 10 кГц-10 мГц показала практически полное отсутствие проводимости мембран в суспензиях водорослей, обработанных ПГМГ. Это дало основание говорить о том,

что механизм действия ПГМГ связан с воздействием на мембрану клетки водорослей, что приводит сначала к резкому набуханию клетки, а затем к ее разрыву (разрушению).

В главе 3 изложены результаты лабораторных исследований свойств ПГМГ.

Изучение биоцидных свойств ПГМГ, проявляющихся в водной среде было начато с проведения работ с дехлорированной водопроводной водой. В качестве тест-культуры для изучения действия реагента на бактериальное загрязнение воды была выбрана культура ¿'.Ссб' . Проведена серия экспериментов, целью которой являлась определение возможности бактерицидной обработки воды с применением ПГМГ. Используя стандартный метод посевов через мембранный Фильтр на среду Эндо было установлено, что для обеспечения санитарной безопасности воды можно применять любую модификацию реагента. Однако, реагент с молекулярной массой 10 тыс. при дозе 0,5 мг/л обеспечивает снижение коли-индекса до 3 в течение 15-20 мин., а с молекулярной массой 60 тыс. - 3-5 мин.

На следующем этапе проводились исследования по изучению влияния ПГМГ на альгофлору в дехлорированной водопроводной воде. Работы велись в двух направлениях:

- по изучению влияния ПГМГ на живые водоросли с целью удаления существующих биообрастаний;

- по изучению возможности развития водорослей в воде в присутствии ПГМГ.

В ходе длительного эксперимента было установлено, что полное разрушение живых альгологических культур в присутствии данного реагента происходит при дозе выше 5 г/л. В то же время показано, что видимое развитие биоценоза в воде за счет попадания в нее спор из воздуха в дехлорированной воде не обработанной

ПГМГ начинается на 5-7 сутки, а в пробах обработанных реагентом в дозе 0,5-0,7 мг/л в течение 30 суток цветения не отмечено. Из этого был сделан ценный вывод о том, что с использованием ПГМГ значительно проще предотвратить развитие биоценозов, чем освободить систему от уже имеющихся обрастаний.

Все последующие работы проводились с использованием реальной производственной сточной водой АО "ЗиЛ" и сырой водой из р. Москва.

Изучение флокулиругацих свойств катионного полиэлектролита ПГЫГ проводилось путем обработки производственной сточной воды коагулянтом и флокулянтом при постоянном перемешивании с последующим отстаиванием и фильтрованием через лабораторный Фильтр. При дозе сернокислого алюминия 15 мг/л и ПГМГ (мол.масс. 10 тыс.) содержание основных показателей загрязнения менялись соответственно:

исходная_Фильтрат

нефтепродукты мг/л 180 4

взвешенные вещества мг/л 200 9

Увеличение молекулярной массы образца позволяло снизить дозу ПГМГ до 2 мг/л. Таким образом было установлено, что данный реагент проявляет ярко-выраженные флокулирующие свойства и позволяет обеспечивать высокую степень очистки производственной,сточной воды, при этом остаточная концентрация реагента не превышала 0,3-0,5 мг/л. Для изучения возможности развития биообрастаний в циркуляционной системе, работающей на очищенной производственной сточной воде в лабораторных условиях проведен цикл длительных экспериментов.

При этом было установлено, что очищенная без применения ПГМГ производственная сточная вода не содержит спор водорослей,

!

способных к размножению. Однако, при попадании в таКуго воду !

спор из воздуха происходит интенсивное (2-4 сут.) развитие био- ! ценозов, что свидетельствует о содержании в . воде достаточного количества питательных элементов. Аналогичные результаты \

\

бьши получены при работе с необработанной водой р. Москва. Эти результаты показали, что основными источниками биологического загрязнения воды оборотной системы являются:

- вторичное заражение спорами, содержащимися в воздухе;

- поступление подпиточной воды из р. Москва.

Для изучения процесса биоцидной обработки очищенной производственной сточной воды были выполнены эксперименты в статических и динамических условиях. В динамических условиях работы проводились на модельной установке, включающей циркуляционный насос, промежуточный бак, систему теплообменников и лабораторную градирню. Для проведения эксперимента была использована очищенная производственная сточная вода АО "ЗиЛ". В качестве биоцидао-го реагента использовали хлор и ПГМГ. Циркулирующую воду одно-к: -.тно обрабатывали реагентом и в процессе проведения экспери-•/ента анализировали содержание этого вещества в воде, а так же ее санитарное состояние. Установлено, что концентрация активного хлора к 6-7 суткам снизилась до 0, а на 8-9 сутки началось видимое развитие биообрастаний. Содержание ПГМГ в течение 30-ти суток оставалось на уровне 0,5 мг/л и развития биообрастаний не отмечено.

Эти результаты показали, что остаточные концентрации реагента 0,3-0,5 мг/л позволяют защитить систему от биологических обрастаний. Для обеспечения санитарной надежности работы системы достаточно поддерживать концентрацию ПГМГ в циркулирующей воде на уровне 0,3-0,5 мг/л.

Для изучения процесса подготовки подпиточной воды была использована лабораторная установка, состоящая из бака с ме нической мешалкой и песчаного Фильтра. Исходя из того, что обрастаниям подвержена не только внутризаводская система, и подающие водоводы, исследовался следующий порядок ввода р гентов: сырая речная вода обрабатывалась ПГМГ, затем через 5-7 мин. в нее вводился коагулянт, после чего вода поступал, механический фильтр. При этом доза ПГЖ поддерживалась на у не 0,4-0,5 ыг/л. Было установлено, что очищенная таким обра вода соответствует требованиям, предъявляемым к подпиточной де (взвешенные вещества 8-9 мг/л; 2,7-2,9 мг/л; Ж = 2,1> мг/л), однако санитарно-гигиеническое качество не соответст; вало требованиям (коли-индекс выше Ю3). Было предложено иа зовать дробное дозирование реагента. По этой схеме доза ПГМ. йеред механическим Фильтром составляла 0,3 мг/л, а после не; 0,2 мг/л. При этом доза сульфата алюминия была снижена до

5 мг/л. При таком режиме обработки коли-индекс вода, постуш

р

щей в сеть не превышал 10 (при норме для технического водо! вода Ю3).

Отдельные эксперименты в лабораторных условиях проведе! с отработавшими С0Ж, Было установлено, что оптимальной моле! лярной массой ПГМГ для этих целей является I тыс. Разрушение отработавшей СОЖ происходит при дозе реагента 0,7 г/л. С ув< чением дозы реагента до 2,0-2,5 г/л качество очищенной воды улучшается (рис.4). Наибольшее влияние на степень очистки и зу реагента оказывало содержание СПАВ (рис.5). Параллельно с этими анализами проводилось наблюдение за санитарными показе лями очищенной СОК. При этом отмечено полное отсутствие мак£ организмов при дозе реагента 0,4 г/л и при исходном значении

Р о

ОМЧ = 10 - 10" кол/мл. Для определения возможности сброса осветленной воды в систему заводских очистных сооружений проведены работы по совместной физико-химической очистке осветленной СОЖ и производственной сточной воды. Установлено, что при соотношении объемов очищенной СОЖ и производственной сточной вода 1:40 (рис.6) нарушения процесса очистки не происходит. Однако в реальных заводских условиях это соотношение значительно больше, что позволяет обеспечить нормальную работу заводских очистных сооружений.

Специфическими свойствами ПП'Г является их способность к образованию водонерастэоримых соединений. Были разработаны и исследованы ионообменная смола (водонабухающий гель) на основе ЛГМГ и лаковое покрытие. Установлено, что обе эти модификации сохраняют биоцидные свойства, приобретая ряд новых ценных свойств, таких как способность к ионному обмену у гелей и высокая адгезия и коррозионная стойкость у лаков. Было показано, что эти модификации могут быть весьма пенными при очистке воды различных циклов и для защиты трубопроводов и оборудования от биообрастаний и коррозии.

В главе 4 представлены результаты работы по обработке различных производственных потоков в условиях действующего предприятия. Предлагаемая технологическая схема замкнутого водного хозяйства машиностроительного предприятия предполагает: очистку производственных сточных вод с целью их повторного использования, подготовку подпиточной воды, локальную очистку отработавших СОЖ перед сбросом их в систему заводской канализации. На всех этих участках системы предлагается в качестве биоцида, гТлокулянта и деэмульгатора использовать ПГМГ. Основные технологические процессы предполагаемой схемы отрабатывались в

Ипмениниг качества очи'ценноП Зависимость минимальной

СОЖ в зависимости от дозы рушаю'ц«й концентрации о

ПГМГ ходяого содержания СПАВ

>00

1- н. продут/

2- С ПАР) 3 ■ У/71<

<=0

а

§

¿Г а:

— ---

2000

150 а у

1000

ЯГО У

05

1.0

ь

ш 0

Рис 4.

Рис.5.

Зависимость очистки производственной сточной воднот от соотношения объемом очицянной СОК и сточной воды, поступаю1 но совместную очистку.

«о

3 •

&

£

л

4 -

/:щ ¡/до

г¿у //га

Рис.б.

саатнои'Рчь/Р

1 - РИА <5

2 - И. Пр.

3 -ХП<

4 - ЬЬ.Ьеч. V, - од'ен

»гш гон, X - пЬ'ем сточ Ьолы.

опытно-производственных условиях в цехах и на очистных сооружениях АО "ЗиЛ". Режим подготовки подпиточной воды изучался на опытно-производственной установке производительностью 7 м3/час, состоящей из механического скорого Фильтра и реагентного хозяйства. Основываясь на результатах лабораторных исследований дозирование ПГМГ производили на первой ступени реагентной обработки вода. При этом установлено, что при дозе реагента 0,2-0,5 мг/л флокулирующие свойства заметно экранируют биоцидные, о чем свидетельствует значительное снижение численности частиц за счет их взаимного слипания (табл.1). При повышении дозы проявляется биопидошй эффект, сопровождающийся заметным увеличением размеров клеток за счет разрушения оболочек (как было показано в главе 2).

Табл. I

Изменение крупности частиц при обработке воды ПГМГ

Доза ПГМГ мг/л Размер частиц (мм) Численность

Средний тт - щах отдельных частиц млн.кл./л

Исх. вода 0,08 0,125-0,25 8,8

0,2 0,21 0,125-0,55 3,8

0,5 0,34 0,18-0,96 6,2

1,0 0,60 0,25-0,88 7,3

1,5 0,87 0,25-0,95 7,8

Сравнивая размеры частиц примесей воды после ее обработки ПГМГ с эквивалентной шероховатостью стальных труб (с^=0,1-0,15), был сделан вннод о том, что уже доза 0,2 мг/л значительно снижает риск возникновения биообрастани!* на подающем трубопроводе за счет изменения соотношения между размером возможного центра

прикрепления и развития водорослей и самой частида, содеряи клетки и споры, способные к развитию.

Однако при таком режиме обработки воды санитарно-гигш ческое состояние Фильтрованной воды не соответствовало тре( ваниям (коли-индекс оставался больше Ю3). Тогда было пред? но использовать дробное дозирование реагента на первой стуг перед Фильтрами - 0,3 мг/л и после Фильтров - 0,2 мг/л. Пру этом установлено, что качество очищенной воды по предложенн технологии по всем параметрам, включая санитарно-гигиеничес (табл.2), соответствуют требованиям, предъявляемым к подпит ной воде.

Табл. 2

Качество подпиточной воды при очистке ее с применением дробного дозирования ПГМГ.

Показатель Исходная речная вода Очищенная вода Норма

Взвешенные вещества 40-52 5,2-9,6 до 10

Щелочность 2,57 2,8-2,9 2,6-3,2

ХЛК 69,3 56,6-60,1 до 70

Коли-индекс 9,6-Ю5 Ю2 до Ю3

При этом развитие биообрастаний не происходило в течет. 30-40 суток после обработки подпиточной воды с использование

ПГМГ.

Для проведения испытаний технологии обработки отработан СОК в мехаио-сборочном иехе АО "ЗиЛ" была смонтирована опытн промышленная установка производительностью I мп/час. Было по каяано, что оптимальным временем перемешивания можно считать 8-10 мин. Разрушающая конпентрация так же как и п лабораторн!

условиях зависела от исходной концентрации СПАВ и составляла 1,5 г/л при исходном содержании СПАВ 200-600 мг/л и 2,0 г/л при содержании СПАВ более 700 г/л. При изучении влияния времени отстаивания на степень очистки установлено, что после 15-ти минутного отстаивания отделившийся масляный слой имеет рыхлую структуру и занимает 20-30% объема бака-реактора. При дальнейшем отстаивании масляный слой уплотняется до 5-8$_объема бака-реактора. При увеличении времени отстаивания свыше 60 мин дальнейшего уплотнения масляного слоя не наблюдалось. В реальных условиях на очистку поступает как отдельные виды СОЖ, так и их смеси. Поэтому были исследованы возможные варианты совместной очистки нескольких различных типов СОЖ. Было установлено, что отработавшие СОЖ типа "Укринол" и Н1У-205 возможно совместно обрабатывать при любом их соотношении. При этом разрушающая доза реагента не превышает 2 г/л. Однако, очистка отработавшей СОЖ на основе эмульсии ЭГТ происходила при более высоких дозах реагента (до 3,5 г/л), что связано с неионогенной природой СПАВ, входящих в ее состав). Из этого был сделан вывод о целесообразности очистки отработавшей СОН на основе ЭГТ отдельно от других видов эмульсии для наиболее экономичного расходования реагентов. Одновременно с отим изучалась зависимость остаточной концентрации ПГМГ от исходной дозы реагента. При этом установлено, что для отработавшей СОЖ, приготовленной на основе эмульсо-ла НГД-205 увеличение дозы реагента с 1,0 г/л до 1,5 г/л (на 33%) давало улучшение качества очищенной воды в среднем на 80-90% (рис.7). При этом остаточная концентрация ПГМГ увеличивалась на 10-12$. Однако, дальнейшее увеличение дозы реагента с 1,5 г/л до 2,0 г/л давало улучшение качества очищенной воды на 30-40$ при увеличении остаточной концентрации реагента почти на 400$.

Изменение остаточных концентраций С11ЛВ, не ^гепподукто» и ПГМГ в зависимости от исходной дозы ПГМГ.

Зависимость степени очистки производственной сточной воды от дозы флокулянта.

ДМ2( 04)3=15 мг/л.

остаточно содержанИ' взвешенны Рб'честв:

1-нои испо. ъьмн ПГМГ

2-пш и спи. вонйя ПАА;

остаточно! содержание н.проаукто!

3-ПГМГ,4-ГЬ

Лоз о (рлониЛ

Рис.8.

Аналогичные результаты были получены для других типов СОЖ.

Это позволило сделать вывод о существовании оптимальной | дозы ПГМГ для разрушения различных видов отработавших СОЖ и их смесей.

На последнем этапе опытно-производственных испытаний проведены работы на пилотной установке, смонтированной на одном из блоков очистных сооружений АО "ЗиЛ". Установка включала в себя экспериментальный отстойник, Фильтр и реагентное хозяйство для приготовления и дозирования А^^О^) Флокулянта. Расход сточной воды поддерживали на уровне I м3/ч. В качестве флокулянта использовали ПГМГ и ПЛА, как наиболее распространенный высокомолекулярный реагент. Наблюдения велись за качеством воды после отстаивания и после Фильтрации. Установлено, что качество осветленной воды значительно меняется с изменением дозы (флокулянта. При этом имеется оптимальная доза реагента, превышение которой ведет к ухудшению качества воды (рис.8). Для ПАА эта доза составляет 1,5 мг/л, для ПГМГ 2,0 мг/л при дозе А^^О^д =15 мг/л. В процессе проведения длительного эксперимента отмечено, что качество отстоенной воды отличалось большей стабильностью по качеству при использовании ПГМГ, чем в случае использования ПАА. После отстаивания и осветленная вода подавалась на фильтр. В случае безреагентной Фильтрации не удавалось достичь требуемого качества очищенной воды (взвешенные вещества 10-12 мг/л, нефтепродукты - 5,0-7,0 мг/л). При этом отмечено, что проскок нефтепродуктов начинается на 7 часов раньше, чем взвешенных веществ, а величина потерь напора при этом изменяется не более чем на 0,5 м. Из этого был сделан вывод о возможности более эффективного использования грязеемкости загрузки. Реализовать эту возможность удалось путем введения в Фильтруемую воду

раствора ПГМГ с допой 0,3 мг/л. В этих условиях ^ильтроцию составил около 22 часов (на 98% больше). При этом качество фильтрата соответствовало требованиям к воде, поступающей } повторное использование: взвешенные вещества - 7-9 мг/л, не продукты 3-4 мг/л, железо - 0,4-0,47 мг/л, общее солесодер* 1350-1400 мг/л, жесткость общая - 6,25-6,3 мг/л, а величина терь напора не превышала 1,2 м.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что механизм биоцидного действия ПГМГ соответствует механизму биоцидного действия внсокомолекуляр катионных биоцидов. При этом максимальную активность проявл реагент с молекулярной массой 60 тыс.у.е.

2. Угнетение и разрушение фотосинтезирующих организмов присутствии ПГМГ связано с воздействием препарата на прониц мость внешних мембран. При этом резко возрастает их проводи: снижается жизнеспособность культур, что сопровождается знач тельным и резким набуханием живых клеток.

3. Доза ПГМГ 0,2-0,5 мг/л позволяет зшдитить систему Т1 ческих водоводов и технологическое оборудование от развития них биообрастаний. При этом обеспечивается полная санитарнО' гиеническая безопасность циркулирующей воды.

4. Установлено, что для удаления существующих биообрас требуется доза реагента в четыре раза больше (2-5 г/л), чем предотвращения их развития.

5. Разработана технология подготовки подпиточной воды < использованием ПГМГ заключающаяся в обработке потока воды б! иедным 1т,локулянтом перед поступлением ее в подающий водовод, Фильтрации и вторичной обработки вода реагентом для обеспече санитарно-гигиенической надежности.

6. Разработана технология разрушения отработавших СОЖ с j применением ПГМГ. Установлены оптимальные разрушающие дозы pea- ! гента для различных типов СОЖ, которые составили: ;

для ионогенных ("Укринол", НГЛ-205) - 1,5-2 г/л,

для неионогенных (ЭГТ) - 3,5-4 г/л.

Установлено, что поступление осветленной воды в заводскую систему канализации не нарушает работу общезаводских очистных сооружений.

7. Разработана технология очистки производственных сточных вод перед их повторным использованием в оборотной системе с использованием AlgC^O^)^ и биоцидного Флокулянта ПГМГ. Установлено, ; что оптимальными дозами могут считаться доза Alg^O^ - 15 мг/л ¡

и ПГМГ - 2,0 мг/л. Для улучшения параметров работы механического j

i

фильтра целесообразно использовать дополнительную обработку во- i ды ПГМГ в дозе 0,3 мг/л перед ними. При этом доза реагента на ! стадии Флокуляции снижается до 1,5 мг/л.

8. Изучены свойства водонерастворимых модификаций ПГМГ-лаков и ионообменных смол. Установлено, что они сохраняют био-цидные свойства, характерные для водорастворимого полимера, приобретая при этом ряд новых ценных свойств: высокая адгезия, способность к ионному обмену.

9. Разработана технологическая схема очистки производствен- ¡

i

ной сточной воды перед ее повторным использованием в оборотных ' системах машиностроительных предприятий. При этом установлена возможность полностью отказаться от таких токсичных реагентов как хлор, хлореодеркащие препараты, сернокислая медь и значительно снизить дозу минерального коагулянта. Это позволяет значительно упростить технологию очистки вода, условия хранения и дозирования реагентов. Применением малотоксичного, нелетучего ПГМГ значительно повышает экологическую и технологическую безопасность производства.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кузнецов О.Ю..Данилина Н.И., Козлова Н.М., Бабич К.Л. "Антропогенная солевая нагрузка на источник технического водоснабжения и ее последствия". "Технические средства и организационные мероприятия по экономии расхода воды в народном хозяй МДНТП,Материалы семинара, М.,1969.

2. Гембицкий П.А., Кузнецов'О.Ю., Данилина Н.И. "Полигексаметилен нидин- новый катионный флокуляшт и Антисептик". Тез. докл. конф. "Коагулянты и флокулянты в очистке природной и сточной воды" Одесса 1988.

3. Данилина Н.И..Кузнецов О.Ю., Варюшина Г.П. "Очистка воды поли-гексаметиленгуанидином" Тез. докл. конф. "Коагулянты и флокулянть в очистке припедных и сточных вод", Одесса, 1988.

4. Данилина Н.И..Кузнецов О.Ю., ГембицкийП.А., Методы улучшения i чесЕва вода с использованием полиалкиленгуанидинов. НИИ ЖКХ, Москва, 1992.

5. A.C. №1632646 С 02 Р 1/42, Способ очистки воды.

6. fi.C. №1728646 С 02 Б 1/02 , Сополимер солей алкиленгуанидина

7. A.C. №1773876 С 02 F 1/50 , Способ обработки воды оборотных i

8. А.С7 №1712064 С CG L15/02, Полимерное покрытие.