автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Исследования процессов и особенностей очистки концентрированных сточных вод с применением реагентов из отходов производств

На правах рукописи

Спиридонова Лариса Гурамовна

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И ОСОБЕННОСТЕЙ ОЧИСТКИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАГЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ

05.23.04 Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны

водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 НОЯ 2014

Самара-2014

005554724

005554724

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный

строительный университет» на кафедре водоснабжения и водоотведения.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

профессор кафедры «Водоснабжения и водоотведения» ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» Серпокрылов Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

профессор кафедры «Водопользования и экологии» ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Ким Аркадий Николаевич

кандидат технических наук, заместитель начальника инженерно-аналитического

управления АО "Ростовводоканал", г. Ростов на Дону

Посупонько Сергей Васильевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный

университет архитектуры и строительства»

Защита состоится 18 декабря 2014 г. в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.213.02 в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443110, Самара, ул. Молодогвардейская, 194.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» и на вебсайте http://www.samgasu.ru/Science/dissovet.aspx Автореферат разослан 17 октября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент а.А. Михасек

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время существуют множество разновидностей высоко- и среднеконцентрированных сточных вод, которые, как правило, образуются в процессе различных производственных операций.

Недостаточная степень очистки производственных сточных вод на локальных очистных сооружениях приводит к попаданию их в водоем, его загрязнению и, как следствие, ухудшению экологической ситуации, а также к повышенным выплатам предприятий за сброс загрязнений в городскую систему водоотведения.

Необходимость выявления закономерностей очистки высоко- и среднеконцентрированных производственных сточных вод с целью повышения эффективности работы существующих очистных сооружений, а также недостаточное количество данных в литературе для расчетов и проектирования новых делает актуальными исследования, изложенные в данной работе.

Очистка сточных вод ведется, как правило, с применением коагулянтов и флокулянтов (первая стадия очистки). Существует множество типов отечественных и зарубежных эффективных коагулянтов на основе солей алюминия и железа. Эти коагулянты широко применяются при очистке производственных сточных вод. Но, учитывая их повышенные дозы при очистке высококонцентрированных сточных вод, стоимость их может быть значительной, что делает актуальной исследования коагулирующих свойств отходов различных предприятий и возможность применения их в качестве реагентов при очистке сточных вод.

В данной работе рассмотрены коагулирующие свойства отходов производств некоторых предприятий и возможность их применения для очистки сточных вод.

Цель исследования состоит в том, чтобы выявить основные

3

закономерности особенности процессов очистки высоко- и среднеконцентрированных сточных вод с использованием различных видов коагулянтов из отходов промышленности.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ литературных источников о методах очистки сточных вод и типах применяемых при этом реагентов, изучить механизмы их действия и способы получения.

2. Выявить возможность использования отходов металлургических производств, осадков шахтных вод, отходов водоподготовки ТЭЦ в качестве реагентов для очистки сточных вод.

3. Определить методы активации отходов для повышения их коагуляционной способности перед использованием в качестве реагентов.

4. Рассмотреть факторы, влияющие на протекание процесса коагуляции производственных сточных вод, и возможность повышения эффективности очистки высоко- и среднеконцентрированных сточных вод на примере сточных вод птицефабрик по производству мяса бройлеров и индеек.

5. Разработать рекомендации по проектированию очистных сооружений сточных вод птицефабрик.

Объект и предмет исследования. Объект исследования — производственные сточные воды. Предмет исследования - технология очистки производственных сточных вод реагентами, в том числе и из отходов предприятий.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследования. В процессе написания работы в качестве методологической базы использовались химические методы анализа сточных вод, исходных и очищенных в результате лабораторных и производственных испытаний. Эмпирической базой исследований являлись наблюдения, описания работы

исследуемых очистных сооружений, результаты полученных анализов сточных вод. В качестве теоретической базы изучались научные работы специалистов в области водоочистки.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Выявлены коагулирующие свойства и впервые показана возможность применения отходов металлургических производств, осадков шахтных вод, отходов водоподготовки ТЭЦ для очистки производственных сточных вод, определены основные способы активации отходов, эффективные дозы при очистке некоторых видов сточных вод.

2. Установлено влияние изоэлектрической точки на процесс коагуляции загрязнений сточных вод птицефабрик.

3. Получены уравнение кинетических зависимостей удаления загрязнений из сточных вод птицефабрик в зависимости от дозы применяемых реагентов.

Практическая ценность и теоретическая значимость исследовании.

Результаты выполненных исследований могут применяться для разработки технологии получения реагентов из отходов предприятий для очистки производственных сточных вод, для повышения эффективности очистки сточных вод птицефабрик и снижения эксплуатационных затрат предприятия при изменении порядка ввода реагентов. Разработан перечень рекомендаций по применению, эффективным дозам, порядку ввода реагентов при проектировании и эксплуатации очистных сооружений птицефабрик.

Личный вклад соискателя заключается в изучении литературных источников, постановке задач исследований, участии в проведении опытно-промышленных и лабораторных исследований, анализе результатов полученных данных, формировании выводов, разработке предложений по повышению эффективности очистки сточных вод и внедрении в производство разработанных технологий.

На защиту выносятся:

1. Коагулирующая способность отходов некоторых предприятий при применении их в качестве реагентов для очистки производственных сточных вод.

2. Способы активации отходов промышленности перед применением их в качестве реагентов для очистки производственных сточных вод.

3. Теоретико-экспериментальное обоснование влияния изоэлектрической точки на процесс коагуляции загрязнений сточных вод птицефабрик.

4. Экспериментальное доказательство необходимости изменения общепринятой последовательности ввода реагентов при очистке производственных сточных вод птицефабрик.

5. Уравнения кинетических закономерностей удаления загрязнений из сточных вод птицефабрик в зависимости от дозы реагентов.

Достоверность научных результатов подтверждается использованием научно-обоснованных методов анализа, применением метрологически аттестованных приборов и оборудования, большим объемом экспериментальных данных и их высокой сходимостью с расчетными значениями.

Апробация результатов диссертации. Основное содержание работы докладывалось на научных конференциях РГСУ (2008 - 2013 гг.); международных научно-практических конференциях «Техновод 2008 - 2012» в г. Ростове н/Д, Новочеркасске, Калуге, Казани, Чебоксары; международных научных конференциях: «Молодые исследователи», Вологда, 2013 г., «Совершенствование систем водоснабжения и водоотведения по очистке природных и сточных вод», Самара, 2013 г.

Реализация работы. Полученные результаты исследований внедрены на предприятиях ООО МПК «Благодарненский», ООО «Юг Руси-Золотая

семечка», ОАО «Евродон».

Публикации. По результатам работы опубликовано 18 печатных работ в различных издательствах России, в том числе три статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен один патент РФ.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа содержит 130 страниц основного текста, включает 23 рисунка, 40 таблиц. Общий объем работы 160 страниц. Список литературы представлен 123 источниками.

Во введении изложена актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены положения научной новизны и практической значимости полученных результатов, сведения о внедрении.

В первой главе диссертации выполнен анализ литературных данных по применению реагентов для очистки сточных вод, их разновидности, способы получения.

Проанализированы работы отечественных ученых, по реагентной очистке вод: Алексеева Л.П., Бабенков Е.Д., Баян Е.М., Воронов Ю.В., Вильсон Е.В., Воронов Ю.В., Гандурина Л.В., Гетманцев C.B., Драгинский В.Л., Кичигин В. И., Линевич С.Н., Кульский Л.А., Серпокрылов Н.С., Швецов В.Н., Яковлев C.B. и т.д. Отмечено, что производственные сточные воды предприятий пищевой и мясоперерабатывающей промышленности относятся к средне- и высококонцентрированным, имеют поликомпонентные загрязнения, находящиеся в разных фазах, и их последовательное выделение должно учитывать химические и физические превращения при их обработке, а также гидродинамику процесса.

Вторая глава посвящена теоретическим основам процесса коагуляции. Изучены основные факторы, влияющие на данный процесс.

Среди этих факторов особое значение для цели и задач данной работы имеет правило Шульца-Гарди и понятие изоэлектрической точки.

Правило Шульца-Гарди:

или Сг =«(£), (1)

где а - постоянная для данной системы величина;

2— заряд иона - коагулянта;

С'к: С":: с'Ц - порог коагуляции однозарядного, двухзарядного, трехзарядного иона-коагулянта.

Правило устанавливает, что коагулирующая способность иона тем больше, чем выше его валентность. Следовательно, для коагуляции лучше брать ионы с высшей степенью окисления.

Также, известно, что при коагуляции необходимо учитывать значение изоэлектрической точки загрязнений.

Изоэлектрической точке (ИЭТ) соответствует значение рН раствора, при котором одинаковы концентрации положительно и отрицательно заряженных форм или число ионизированных кислотных и основных групп. Значение рН в ИЭТ (обозначают р1, или рН I) определяется величинами констант диссоциации кислотной и основной фракций:

р! = 0,5(рК 1+рК2). (2)

В ИЭТ не наблюдаются электрокинетические явления, так как электрокинетический потенциал равен нулю. Коллоидные системы в ИЭТ неустойчивы и легко коагулируют, поскольку молекулы загрязнений в ИЭТ характеризуются минимальной растворимостью.

В третьей главе приведены результаты исследований технологических особенностей использования для очистки сточных вод отходов производств, содержащих ионы металлов с валентностью 4+, 3+ и 2+.

Особое внимание в этом отношении заслуживают предприятия ВСМПО-АВИСМА и ОАО «Белокалитвенское металлургическое производственное объединение».

1.Исследование коагулирующих свойств отходов корпорации ВСМПО-АВИСМА (ионы П4').

Корпорация ВСМПО-АВИСМА яляется крупнейшим в стране производителем титана, слитков и всех видов полуфабрикатов из титановых сплавов. Ежегодно на предприятии образуется 24000-27000 м3 отработанных травильных растворов, содержащих соединения титана.

Для определения коагулирующих возможностей отходов были взяты водные и кислотные вытяжки из шламов, образующихся в результате утилизации травильных растворов.

Водные вытяжки из шлама показали незначительное содержание титана (менее 0.1мг/л) или полное его отсутствие.

Анализ кислотных вытяжек шлама (рисунок 1), образующегося на предприятии ВСМПО-АВИСМА в процессе производства титановых изделий, показал, что наряду с полезными для процесса коагуляции ионами А1, Ре, Са и 14, присутствуют ионы Р, которые необходимо выделить перед использованием отхода в качестве коагулянта. Для получения смешанного реагента, содержащего ионы титана, целесообразно использовать шлам, отобранный из отстойника и в точке сброса осадка в шламонакопитель, поскольку в нем максимальное содержание ионов титана, а также алюминия и железа, которые принципиально могут способствовать коагуляции. В результате исследования было определено, что шлам из них следует подготовить (активировать) к использованию по следующей технологии: подкисление до рН 2.0 - 2.2, подщелачивание кислотных вытяжек из шлама до рН 10.5 - 11.0 до выпадения твердой фазы, отделение ее от воды с дальнейшим использованием ее в качестве реагента, при этом практически все фториды оставались в растворе.

с 1 т

* | I

1;

я ||

.1. _ т - «с 51?,

аА1

■ и

ш Т]

■ (

из из точ«и

отстойника сброса

>0,5 лет Место отбора шлама

Рисунок 1 - Показатели химического состава образцов осадка в кислотной вытяжке Активированным таким образом шламом и реагентом «Аква-Аурат™30» обработаны производственные сточные воды ОАО «Ростсельмаш», г. Ростов н/Д в режиме пробного коагулирования (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели прозрачности при очистке производственных сточных вод (среднее из 3-х проб)

Вид используемого коагулянта Доза коагулянта, мг / л Прозрачность по шрифту Снеллена, см

Исходная вода Без коагулянта 2

Титановый шлам 5 5

10 8

20 15

«Аква-Аурат™30 » 5,6 4

10,2 8

сравниваемых условиях весьма близки, что указывает на принципиальную применимость титановых коагулянтов для очистки сточных вод данного состава.

Для лучшего по прозрачности варианта (15 см) определены остаточные концентрации компонентов шлама в очищенной воде (таблица 2), которые

соответствует нормам ПДС для сброса в городскую сеть водоотведения.

Таблица 2 - Остаточные концентрации компонентов шлама в очищенной

воде

Титановый шлам Остаточные концентрации в очищенной воде, мг /л

Шотст!2 ТГ+ Сг № Реиыи А1 Г взв. в-ва рн

0.01 0.01 0.04 0.12 0.23 0.08 18.6 6.88

Учитывая многоступенчатость получения и поликомпонентный состав шламов, получение и производство титансодержащих коагулянтов рекомендуется для очистки производственных сточных вод.

2.Исследование коагулирующих свойств отходов ОАО «БКМПО» (ионы А13*).

На ОАО «Белокалитвенское металлургическое производственное объединение» (г. Белая Калитва, Ростовской области) из производственных сточных вод (расход около 1000 м3/сутки) выделяется более 1 тонны алюминийсодержащего шлама (по сухому веществу), рН которого по технологии получения, более 10.

Состав шлама, в основном, представлен алюминатами, которые находятся в виде гидратированных твердых частиц, что определяет возможность получения из этого шлама гидроалюмината натрия (ГАН), и использования его для очистки сточных вод.

Эффективность способа активации шлама, содержащего ГАН, изучалась по величине электрокинетического потенциала ((¡-потенциала), измеренного методом микроэлектрофореза (таблица 3).

Анализ данных таблицы 3 показывает, что заряд частиц активированного шлама ГАН близок по значению к заряду частиц коагулянта оксихлорида алюминия, что подтверждает возможность применения ГАН в процессах водоочистки.

Таблица 3 - Величина С, - потенциала активированных суспензий ГАН

№ п/п Способ активации рабочего раствора С, - потен циал, мВ

1 ГАН, активированный Н^О« (рН = 2) 10,62

2 ГАН, активированный НС1 (рН = 2) 36,11

3 ГАН, активированный Н2804 + НС1 (рН = 2) 33,15

4 ГАН исходный 32,64

5 ОХА, воздушное перемешивание (контроль) 31,34

Примечание: влажность исходного ГАН, отобранного из отстойника -97.5%; ОХА - оксихлорид алюминия.

Для подтверждения данного положения в опытно-промышленных условиях очистных сооружений шахтных вод шахты им. Кирова были проведены испытания ГАН ОАО «БКМПО» (таблица 4).

Таблица 4 - Обработка ГАН шахтных вод после аэрации воздухом

№ пробы Исходная 1 2 3 4 5

Доза ГАН, мг/л 0 5 10 15 20 25

рн 6,82 7,12 7,59 8,64 8,93 9,27

Реобщ, мг/л 21 13,2 4,5 2,0 0,84 0,48

Цвет осадка нет осадка рыжий рыжий бурый серо-бурый серо-бурый

Исходя из полученных результатов, можно рекомендовать использовать ГАН в качестве сырья для выпуска коагулянтов для удаления железа из шахтных вод.

3. Исследование коагулирующих свойств осадка шахтных вод (ионы

Ре3')

В шламе шахтных вод в равновесии с гидроксидом железа присутствуют ещё ряд других форм: |Те(ОН)]2+; [Ре(ОН)2]4+; [Ре(ОН)2]+,

12

причем при рН=8 основой является Ре(ОН)3. При уменьшении рН воды соотношение между этими формами изменяется.

В связи с изменением соотношения различных видов продуктов гидролиза в зависимости от рН были исследованы коагулирующие свойства исходного шлама очистки шахтных вод, активированного соляной и серной кислотой. Пробное коагулирование проводилось на модельной жидкости, представляющей собой замутненную глиной воду. Эффективность коагуляции оценивалась по снижению оптической плотности жидкости. Отбор осветленных проб производился через час после начала отстаивания. Установлена неэффективность кислотной активации гидроксидного шлама очистных сооружений шахтных вод.

Аналогичным образом исследовано пробное коагулирование со шламом влажностью 89 %: 1 - активированным гипохлоритом натрия (рН = 8); 2 - обработанным в электролизере в течение 5 минут при плотности тока 44 А/м2. Выявлено, что активация шлама с помощью электролиза и гипохлорита натрия значительно увеличивает его коагулирующую способность по сравнению с исходным.

Проверку применения активированных шламов шахтных вод проводили на очистных сооружениях предприятий по переработке мяса птицы. Активацию исходного шлама влажностью 92% проводили серной и соляной кислотами (рН 3-4), а также гипохлоритом натрия (рН 6-7). Результаты пробного коагулирования показали большую эффективность обработки вод гипохлоритом натрия (до 90% - по жирам, до 80% - по ХПК). При этом рН обработанной воды составила 5 - 5.5.

4.Исследование коагулирующих свойств твердых щелочесодержащих отходов ТЭЦ-2, г. Ростов-на-Дону

Отход химической водоподготовки ТЭЦ-2 (так называемый карбидный ил) представляет собой серый, легко растираемый в порошок

материал, рН насыщенного раствора которого равен 12,4. Рентгенофазовым анализом было установлено присутствие в отходе фаз гидроксида кальция и карбоната кальция.

Проверялась возможность использования карбидного ила при очистке производственных жиросодержащих сточных вод.

Эффективность очистки производственных сточных вод по жирам зависит от дозы карбидного ила и гидродинамики процесса (рисунок 2). При увеличении времени контакта отхода с очищаемыми водами эффективность извлечения жира увеличивается.

Рисунок 2 - Зависимость эффективности очистки по жиру (Э) от дозы реагента (Д) при перемешивании в течение 30 сек (1) и 120 сек (2). Исходное содержание жира - 2,5 г/л На базе полученных в лабораторных условиях результатов разработаны рекомендации и проведена реконструкция ЛОС ЗАО «Юг Руси-Золотая семечка». Одним из этапов реконструкции стала замена применяемой ранее негашеной извести на карбидный ил. Результаты опытно-промышленных испытаний показали эффективность применения карбидного ила (как по качеству очищенной воды, так и по снижению в 2,5 раза затрат предприятия на закупку реагентов). В настоящее время доза карбидного ила на очистных сооружениях составляет 14-16 г/л (таблица 5).

Таблица 5 - Эффективность очистки ПСВ в промышленных условиях отходом (карбидным илом)

№ п/п Показатели работы ЛОС при очистке ПСВ

рн жиры, мг/л взв. в-ва, мг/л

вход выход вход выход вход выход

1 7,9 7,5 851 28 1283 64

2 8,0 9,1 15704* 982 23106* 4410

3 7,4 8,0 11310* 211 163126* 592

4 7,9 8,0 645 33 916 78

5 8,0 7,1 873 204 1063* 644

среднее значение 5876,6 291,6 37898,8 1157,6

* Производилась зачистка оборудования от технологических смесей.

В четвертой главе исследовано влияние изоэлектрической точки на процесс коагуляции производственных сточных вод птицефабрики.

В процессе технологических операций при производстве мяса птицы образуются сточные воды, загрязненные различными веществами. Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах достигают следующих величин: по БПКпдо 2500 мг/дм3, по взвешенным веществам до 2800 мг/дм3, по ХПК до 4700 мг/дм3; по жирам до 1000 мг/дм3.

Основная технология очистки сточных вод птицефабрик до допустимых концентраций для сброса в сеть канализации включает усреднение сточных вод, очистку от грубых загрязнений на тонких решетках или вращающихся барабанных ситах, напорную реагентную флотацию, обезвоживание уловленной флотационной пены и осадка (рисунок 3).

На большинстве предприятий при отведении сточных вод в сеть централизованной канализации населенного пункта ограничиваются, как правило, только механической очистки. Биологическая очистка применяется при сбросе сточных вод в водоем.

Рисунок 3 - Принципиальная схема очистки сточных вод птицефабрик В качестве реагентов применяют хлорное железо РеС13, сернокислое железо Ре2 (804)3; корректировку водородного показателя сточной воды производят с помощью щелочи, для ускорения хлопьеобразования используют флокулянты, как правило, анионного типа. Рабочие дозы хлорного или сернокислого железа достигают 150-450 мг/дм3, доза флокулянта - 6-10 мг/дм3. Щелочь вводят для поддержания рН сточной воды на уровне 6,5-7,5.

Мировой практикой по очистке сточных вод птицекомбинатов рекомендуется вводить реагенты в следующей последовательности: сернокислое или хлорное железо, затем щелочь для корректировки рН, после флокулянт.

Значительная часть загрязнений сточных вод убойного цеха птицефабрики представлена белками.

Полярные группы белков способны взаимодействовать с водой, гидратироваться. Количество связанной воды достигает 30-50 г на 100 г белка, что приводит к образованию «гидратной оболочки» на поверхности белка. Наличие такой оболочки является причиной устойчивости молекул белка в растворе, что затрудняет выделение их в осадок и удаление из сточных вод без применения реагентов.

Согласно диаграммам Пурбе гидролиз соединений железа с образованием нерастворимого гидроксида железа начинает происходить при значениях рН больше 2. В диапазоне рН 4,0 - 5,5 находится изоэлектрическая точка большинства белков, которые являются основными загрязняющими веществами в сточных водах птицефабрик. В изоэлектрическом состоянии растворимость белков снижена, поскольку отсутствует электростатическое отталкивание между молекулами, и они склонны образовывать многомолекулярные агрегаты, не способные удерживаться в растворе, благодаря чему происходит более полная их сорбция на хлопьях гидроокиси железа.

С учетом данных теоретических положений можно предположить, что введение хлорного или сернокислого железа без последующего подщелачивания перед выделением скоагулированных белков приведет к более высокой степени очистки воды.

Данное предположение было проверено и экспериментально обосновано при проведении промышленных исследований на мясоптицекомбинатах МПК «Благодарненский» Ставропольского края и ООО «Евродон» в г. Шахты Ростовской области и подтверждено лабораторными анализами.

При промышленных испытаниях на птицефабрике по переработке мяса бройлеров МПК "Благодарненский" были отработаны следующие режимы ввода реагентов (таблица 6): №1 - проба исходной воды, поступающей во флотатор; №2 - очищенной воды после дозирования хлорного железа дозой 100 мг/л, флокулянта "Праестол" дозой 4 мг/л, без введения щелочи; №3 -очищенной воды после дозирования коагулянта "СКИФ-180" дозой 50 мг/л, флокулянта "Праестол" дозой 4 мг/л; №4 - в контрольном колодце выпуска сточных вод в городскую канализацию №2 (во флотатор дозируется сульфат железа дозой 100 мг/л с введением щелочи, паспортный режим).

Таблица 7 - Результаты промышленной отработки различных режимов дозирования реагентов

N Наименование Результаты КХА (по данным ЦЛАТИ) ДК

п/п показателя Номера проб (режимов обработки) сброса

1 2 3 4 в К1

1 Цвет бурый св. серый серый бурый -

2 Запах, баллы 4 3 2,0 . 3 -

3 Прозрачность, см 0,5 8,0 5,5 4,5 -

4 Водородный показатель 7,12 5,92 6,21 7,09 6,5-8,5

5 Сухой остаток, мг/л 750,0 712,0 835,0 980,0 1500

6 Взвешенные в-ва, мг/л 133,0 27,0 31,0 8,1 400

7 БПКпол„, мг/л 374,0 77,4 89,3 93,4 1000

8 ХПК, мг/л 1120,0 220,0 420,0 320,0 1500

9 Нитрит-ион, мг/л 1,24 0,43 0,58 0,55 1,0

10 Нитрат-ион, мг/л 2,3 2,8 3,5 1,2 7,8

11 Фосфаты (по Р), мг/л 8,86 2,8 5,47 3,87 5,0

12 Аммоний-ион, мг/л 63,11 43,8 54,31 50,66 13,0

13 Хлорид-ион, мг/л 156,5 151,3 184,15 98,7 294

14 Сульфат-ион, мг/л 202,1 194,5 158,8 268,2 337,5

15 Железо (общ.), мг/л 7,4 2,7 3,4 7,8 3,05

16 Нефтепродукты, мг/л 0,4 0,08 0,07 0,14 0,7

17 Жиры, мг/л 169,2 0,59 19,47 16,88 50

Из данных таблицы 7 следует, что наиболее эффективно удаление загрязнений происходит в пробе №2 по сравнению с пробой №4, т. е. в соответствии с обоснованными нами превращениями в зависимости от значения изоэлектрической точки и последовательности ввода реагентов.

Исследования на птицефабрике по производству мяса индеек ООО «Евродон» показали, что изменение порядка ввода реагентов не приводит к повышению эффективности очистки. На МПК «Благодарненский» организовано

«безотходное» производство: перо и кровь, образующиеся при потрошении птиц, собираются и перерабатываются в мясокостную, кровяную и гидролизную муку.

На ООО «Евродон» кровь поступает в систему канализации, значение изоэлектрической точки основного белка крови гемоглобина составляет 6,8, и, значит, требует введения щелочи для поддержания значения рН на необходимой величине.

В результате проведенных промышленных испытаний были сформулированы технологические положения:

1) При использовании в качестве основного реагента для очистки сточных вод птицефабрик хлорного железа эффект очистки сточных вод заметно выше, чем при применении сернокислого железа.

2) Дозирование хлорного железа требует изменения сложившегося режима введения реагентов. Применение щелочи после введения хлорного железа не требуется, так как повышение рН раствора приводит к ухудшению процесса хлопьеобразования.

3) При дозировании сернокислого железа последовательность ввода реагентов совпадает с общепринятой, поскольку, несмотря на улучшение качества очищенной воды, наблюдается увеличение обводненности флотационной пены, что приводит к увеличению ее объема, и в дальнейшем к выносу хлопьев в лоток очищенной воды, что говорит о невозможности промышленного применения данного режима, несмотря на удовлетворительное качество очищенной воды.

4) Сточные воды птицефабрик, содержащие кровь в своем составе, требуют соблюдения общепринятого порядка ввода реагентов, так как при введении щелочи выше эффективность очистки сточных вод.

На птицефабрики по производству мяса индеек было произведено планирование эксперимента и по результатам лабораторных данных

получены кинетические зависимости эффективности снижения загрязняющих веществ от доз реагентов:

У,=0,27+0,16Х, + 0.16Х,2 + 0,06Х22 + 0,03Х32 - эффективность удаления БПК;

У2=0,52 + 0.18Х, + ОДХ,2 + 2,9Х22 + 3,1Х32 - эффективность удаления

взвешенных веществ;

где X, -доза хлорного железа, мг/л;

Х2 -доза флокулянта Геппоро1, мг/л;

Х3 - значение рН.

Данные уравнения могут применяться при получении зависимостей эффективности удаления загрязнений от дозы реагента при очистке сточных вод птицефабрик по переработке мяса индеек.

В пятой главе приводятся расчеты экономической эффективности внедрения предложенных технологий и рекомендации по проектированию новых и интенсификации работы существующих очистных сооружений сточных вод птицефабрик. В результате внедрения предложенных решений экономия на плате за сброс сточных вод птицефабрики в городскую систему канализации составляет 873746 руб. в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Впервые изучен состав и обоснована возможность применения отходов предприятий, содержащих коагулирующие ионы 4, 3, 2-ой валентности, для очистки производственных сточных вод.

2. Разработаны методы активации отходов предприятий перед использованием их в качестве реагентов для очистки сточных вод.

3. Выявлено определяющее влияние изоэлектрической точки на процесс коагуляции производственных сточных вод птицефабрик, установлено оптимальное значение рН седиментации при коагуляционной очистке

20

сточных вод птицефабрик. Данное значение составляет: для сернокислого железа - 3,5-4; для хлорного железа - 4,5-5, что согласуется с диаграммами Пурбе и значениями изоэлектрической точки белков.

4. Впервые обоснованно и в промышленных условиях показано, что дозирование хлорного железа при очистке сточных вод птицефабрик требует изменения сложившегося режима введения реагентов. Применение щелочи после введения хлорного железа не требуется, так как повышение рН раствора приводит к ухудшению процесса хлопьеобразования. Величина рН сточной воды после введения хлорного железа снижается до 3,5-5,5. Щелочь следует вводить в лоток отвода очищенной воды флотатора для поддержания значения рН на уровне 6,5-8,5.

5.Сточные воды птицефабрик, содержащие кровь в своем составе, требуют соблюдения общепринятого порядка ввода реагентов, так как при введении щелочи выше эффективность очистки сточных вод.

6. Получены уравнения зависимости по расчету эффективности очистки сточных вод по переработке мяса индеек от дозы применяемых реагентов. Даны рекомендации по проектированию и эксплуатации очистных сооружений птицефабрик.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях:

1. Серпокрылов Н. С., Спиридонова Л.Г., Кулик И.А. Особенности реагентной очистки сточных вод птицефабрик [Электронный ресурс] // Интернет-журнал «Науковедение». 2012 №4 (3). М. 2012. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/63trgsu412.pdf, свободный. Загл. с экрана.

2. Спиридонова Л.Г. Влияние изоэлектрической точки на процесс очистки сточных вод птицефабрик [Электронный ресурс] // Интернет-журнал «Науковедение». 2013 №6 (19). М. 2013. Режим доступа:

http://naukovedenie.ru/PDF/76TVN613.pdf, свободный. Загл. с экрана.

З.Серпокрылов Н.С, Баринов А.М., Спиридонова Л.Г., Серпокрылов E.H. Исследование влияния обработки ультразвуком загрузки при водяной промывке фильтров [Электронный ресурс]// Интернет-журнал «Науковедение». 2013 №5 (18). М. 2013. Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/98tvn513.pdf, свободный. Загл. с экрана.

Патенты РФ на изобретения и полезные модели

1. Патент РФ № 2513440 C02F3/14 - №2012150898/05 ; заявл. 27.11.2012; опубл. 20.04.2014 «Способ аэрации сточных вод» / Серпокрылов Н.С., Петросян Г.Г., Спиридонова Л.Г.

Отраслевые издания и материалы конференций:

1. Марочкин A.A., Толмачев В.В., Щербаков С.А., Спиридонова Л.Г., Лесников И.И. Опытно-промышленные исследования режима работы фазового сепаратора при очистке некоторых производственных сточных вод // Технология очистки воды «Техновод - 2008»: материалы 4 Междунар. науч.-практ. конф., г. Калуга, 26 -29 февр. 2008 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). Новочеркасск: «ОНИКС+», 2008. С. 209 - 213.

2. Грачева A.A., Паничкина Ю.А., Кулик И.А., Спиридонова Л.Г., Серпокрылов Н.С. Лабораторная проработка технологических схем очистки концентрированных производственных сточных вод // Технология очистки воды «Техновод - 2008»: материалы 4 Междунар. науч.- практ. конф., г. Калуга, 26 -29 февр. 2008 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). Новочеркасск: «ОНИКС+», 2008. С. 220-224.

3.Паничкина Ю.А., Грачева A.A., Кулик И.А., Спиридонова Л.Г., Воляник С.А. Предочистка концентрированных органосодержащих производственных сточных вод // «Строительство-2008»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост, гос. строит, ун-т, 2008. С. 26.

4. Баян Е.М., Спиридонова Л.Г., Лесников И.И., Смирнова В.Н., Сергеева Д.П., Механич A.B. Использование промышленных отходов для очистки жиросодержащих сточных вод // «Строительство-2008»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост, гос. строит, ун-т, 2008. С. 71-72.

5. Марочкин A.A., Спиридонова Л.Г., Лесников И.И., Гетманцев C.B. Технологические схемы очистки концентрированных производственных сточных вод // Экология промышленности. 2009. № 6. С. 73 -75.

6. Спиридонова Л.Г., Лесников И.И. Влияние аэрации на эффективность очистки жиросодержащих сточных вод // «Строительство-2009»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит, ун-т, 2009. С. 51-53.

7. Гризодуб Н.Н , Спиридонова Л.Г., Терещенко Д.В., Лесников И.И. Экспресс - методика оценки реагентной очистки вод // Технология очистки

воды «Техновод - 2011»: материалы 6 Междунар. науч.-практ. конф., г. Чебоксары, 20-23 сент. 2011 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). Новочеркасск: Лик, 2011. С. 52-55.

8. Спиридонова Л.Г., Гризодуб H.H., Лесников И.И., Терещенко Д.А., Мордвиненко С.Н.. Опытно-промышленные исследования очистки производственных сточных вод мясокомбината на базе индеек// «Строительство-2011»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит, ун-т, 2011. С. 24-17.

9. Спиридонова Л.Г., Кулик И.А. Особенности физико-химической очистки сточных вод бройлерного производства // «Строительство-2011»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит, ун-т, 2011. С. 55-57.

10. Серпокрылов Н.С., Спиридонова Л.Г., Кулик И.А. Особенности физико-химической очистки сточных вод бройлерного производства // Технологии очистки воды «ТЕХНОВОД-2012»: материалы 7 Междунар. науч.-практ. конф., г. СПб, 18-21 апр. 2012 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ). Новочеркасск: «Лик», 2012. С. 142 - 145.

11. Спиридонова Л.Г., Гризодуб H.H., Вильсон Е.В., Серпокрылов Н.С. Региональные реагенты для очистки сточных вод // Водоснабжение и канализация. 2013. № 2. С. 58-62.

12. Спиридонова Л.Г. Особенности реагентной очистки сточных вод птицефабрик // Молодые исследователи-регионам: материалы международной научно-практической конференции. В 2-х т. Вологда: ВоГТУ, 2013.Т.1. С.355-357.

13. Спиридонова Л.Г. Отработка режимов очистки сточных вод птицефабрики по переработке мяса индеек // Вестник СГАСУ. Град, и арх.:научно-технич. журнал. Самара: СГАСУ, 2013. Вып. № 4. С. 60-63.

14. Воляник С. А., Спиридонова Л.Г., Гризодуб H.H. Совершенствование систем водоотведения железнодорожных депо // «Транспорт-2013»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону, 2013. С. 83-85.

15. Воляник С.А., Спиридонова Л.Г., Гризодуб H.H. Обработка моющих растворов и поверхностных сточных вод железнодорожных депо // «Транспорт-2013»: Материалы Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону, 2013. С. 83-85.

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1.0 уч.-изд.-л. Заказ № 3548. Тираж 120 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88