Принципи кругової економіки в очищенні стоків

Ірина Косогіна

Використання біологічно очищених промислових і міських стічних вод в системах оборотного водопостачання хімічних підприємств вимагає доочищення як від решти органічних забруднень, так і від солей. Ступінь такого доочищення визначається не тільки мінералізацією і величиною хімічного споживання кисню (ХСК) очищених стічних вод, а й величиною продувки оборотних систем, конструкцією теплообмінників і гідродинамічним режимом руху рідини.

Необхідну якість технічної води на базі використання промислових і біологічно очищених стічних вод отримують лише раціональним поєднанням ряду фізико-хімічних процесів в єдиному безвідходному технологічному комплексі.

Підвищити ступінь доочищення стічних вод і тим самим розширити область можливого використання доочищеної води дозволяє застосування коагулянтів та сорбентів. При цьому поряд із завислими частинками видаляються з води органічні колоїди, поверхнево-активні речовини (ПАР), а також фосфати, які фізично сорбуються на поверхні розгалужених пластівців гідроксиду заліза (ІІІ) з наступним осадженням.

Ефективність застосування коагулянтів та сорбентів для доочищення біологічно очищених стоків міста значною мірою залежить від складу і кількості стічних вод, що надходять на очищення від промислових підприємств.

Синтез нових ефективних реагентів сорбційної дії з відходів глиноземних виробництв є значно актуальним та перспективним направленням як з точки зору переробки відходів, так і створення ефективних схем очищення стічних вод.

Сорбційне доочищення попередньо оброблених стічних вод проводили з використанням товарного активованого вугілля марки Filtrasorb 300 модифікованого сполуками заліза отриманими з товарного FeCl3 - ABFe та отриманими кислотною активацією відходів глиноземних виробництв "червоний шлам" – CM (рисунок).

Стічна вода після попереднього очищення насамперед містить велику кількість органічних речовин та біогенні елементи такі як фосфор та нітроген. Одним з непрямих методів визначення органічних речовин у воді є визначення окисності, тобто кількості кисню, необхідного для окиснення домішок у певному об’ємі води.

Найвища ефективність очищення води від органічних забрудників спостерігається при застосуванні для очищення зразка вугілля модифікованого товарним хлоридом заліза АВFe, що свідчить про зміну структури поверхні вихідного зразку та перезарядку поверхні модифікованого активованого вугілля в процесі сорбції забрудників. Відомо, що стічні води без доочищення за величиною ХСК може застосовуватись для оборотної води та живильної води систем зворотного водопостачання. Воду, очищену АВFe доцільно використовувати в замкнутому циклі, так як при використанні доочищеної води ХСК не має перевищувати 26 мгО2/дм3, а при доочищенні досягнуто значення ХСК 24,6 мгО2/дм3.

Однією з головних вимог, що ставиться до технічної води є її твердість, що є важливим показником для безпечної експлуатації теплообмінної апаратури та трубопроводів. Встановлено, що досліджені стічні води мають загальну твердість 5,3 ммоль/дм3, а вода очищена сорбційним матеріалом АВFe – 4,21 ммоль/дм3, що дозволяє використовувати таку воду лише у хлорній або у промисловості хімічних волокон з лімітом 5,5 ммоль/ дм3. Для використання такої води в замкнутому циклі необхідно досягнути твердості 1,9 ммоль/дм3, що неможливо зробити, використовуючи традиційні сорбенти, так як вони призначені переважно для видалення органіки.

Оскільки корозійна активність води суттєво залежить від значення рН водного середовища проведено дослідження зміни рН після обробки води сорбційними реагентами. Водневий показник досліджуваних стічних вод становить 7,9, що є задовільним показником для технічної води. При очищенні води різними сорбентами pH змінюється від 8,33 до 8,88. Така вода є придатною для використання в паперово-целюлозній промисловості, де дозволяється використання води зі значенням pH до 10.

При доочищені води реагентами на основі відходів глиноземних виробництв «червоний шлам» можлива зміна складу води через розчинення деяких компонентів, які входять в структуру реагентів. Встановлено, що загальний солевміст води, очищеної різними сорбентами, варіюється в межах від 435 мг/дм3 до 455 мг/дм3. Воду з таким солевмістом дозволено використовувати в системах замкнутого водопостачання.

Таким чином встановлено, що обробка попередньо очищеної стічної води синтезованим сорбційним матеріалам на основі активованого вугілля виявляє достатню ефективність по відношенню до органічних сполук без суттєвої зміни рН середовища і воду після доочищення можна використовувати як технічну.