Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТБО

Федосова Т.А. 1 Рощина С.И. 1 Никитичева М.С. 1
1 ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г.Столетовых»
В работе приведены результаты исследований по разработке сорбционной технологии очистки фильтрационных вод полигонов ТБО с применением различных адсорбентов. Сорбционная очистка входит в состав комплексной схемы очистки фильтрационных вод, включающей методы предварительной обработки, глубокой мембранной очистки и обеззараживание.
полигоны ТБО
фильтрат
комплексная технология
сорбционная очистка
адсорбенты
1. Пособие по мониторингу полигонов твердых бытовых отходов / Г.И Бородай. - Донецк. Тасис. - 2004. С. 293.
2. Поваров А.А. Технология очистки дренажных полигонных вод/ А.А.Поваров, В.Ф.Павлова, Н.А. Шиненкова, О.Ю. Логунов //Твердые бытовые отходы. 2009. №4. С.26-27
3. Селиванова Н.В. О размещении и строительстве межмуниципального комплекса по переработке и захоронению твердых бытовых и приравненных к ним промышленных отходов/ Н.В. Селиванова, Т.А. Трифонова, О.Г. Селиванов// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. т.14. № 1(9). С. 2443-2446.
4. Селиванова Н.В. Очистка сточных вод гальванического производства/ Сб. трудов института ВНИИцветмет. Усть-Каменогорск, Казахстан. 2011. С.142-144.
5. Селиванов О.Г. Оценка экологической опасности полимерных строительных покрытий, наполненных гальваническим шламом/ О.Г.Селиванов, В.Ю. Чухланов, Н.В. Селиванова, В.А. Михайлов, О.В. Савельев// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. т.15. №3 (6). С. 1956-1960.
6. Трифонова Т.А. Проблемы утилизации ТБО на полигонах/ Т.А.Трифонова, Н.В.Селиванова, Л.А.Ширкин, О.Г.Селиванов, М.Е.Ильина/ Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. т.15. № 3(2). С.685-687.
7. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В. Охрана и рациональное использование водных ресурсов/ Т.А.Трифонова, Н.В.Селиванова. -Владимир. - ВлГУ. - 2010. - 108 с. ISBN 978-5-9984-0050-6.

Введение

Полигонное захоронение является одним из наиболее распространенных методов обращения с твердыми бытовыми отходами (ТБО). В России полигонному захоронению подлежит 97% или около 36 миллионов тонн ТБО. Ежегодно под полигоны в стране отводится более 11000 гектаров земли вблизи городов и населенных пунктов. Обладая несомненным экономическим преимуществом, в связи с низкой стоимостью захоронения, полигоны представляют серьезную экологическую опасность для окружающей среды[5]. Одной из причин такой опасности является выделение из тела полигона токсичной жидкости – фильтрата. В средней полосе России, с ее средним уровнем атмосферных осадков 840 мм/год, из каждых 60 тонн размещенных на полигоне ТБО просачивается в подстилающие грунты от 1 до 1,5 м3 фильтрата в год в течение 20-25 лет [1,3,6].

Дренажные воды ТБО характеризуются чрезвычайно высокими значениями химического потребления кислорода - ХПК до 40 000 мг О2/л.

Загрязненный токсичными соединениями, фильтрат не может быть сброшен в водоем культурно-бытового или рыбохозяйственного назначения без тщательной и многоступенчатой очистки.

Цель исследования - разработка сорбционной технологии очистки фильтрационных вод полигонов ТБО с применением различных адсорбентов.

Объекты и методы исследований

В качестве объектов исследований были выбраны модельные растворы уксусной кислоты различных концентраций, фильтрат полигона ТБО «Дмитровский» после мембранных методов очистки (табл.1), углеродные сорбенты.

В задачу проводимых исследований входило:

- определение полной и динамической обменной ёмкости сорбентов в статических условиях;

- оценка степени очистки в зависимости от различных условий сорбции

по изменению ХПК.

Таблица 1

Химический состав фильтрата ТБО полигона «Дмитровский» (исходный и после мембранных методов очистки)

Наименование показателей, единицы измерения

Исходный фильтрат

ФильтратI ступени

(ультрафильтрация)

Фильтрат II ступени(обратный осмос)

рН

7,91

6,69

5,93

Жесткость, мгэкв/л

32

0,18

0,04

Продолжение таблицы 1

Кальций, мг/л

400

2,6

0,6

Магний, мг/л

144

0,6

0,12

Щелочность, мгэкв/л

400

20

3,2

Бор, мг/л

17,2

6,1

4,7

Железо (Feобщ.), мг/л

12,49

0,01

0,01

Кадмий, мг/л

0,0003

-

0,0000083

Кремний, мг/л

37,83

-

0,04

Марганец, мг/л

1,36

-

0,004

Цинк, мг/л

0,18

-

0,025

Аммиак (NH4+), мг/л

6300

276

54

Нитраты (NO3--), мг/л

482

110

33

Сульфаты, мг/л

50

18

9

Хлориды (Cl-), мг/л

7112

420

46

АПАВ, мг/л

65

1,25

0,4

НПАВ, мг/л

46,25

<0,02

<0,02

Нефтепродукты, мг/л

322

0,25

0,25

ХПК, мгО2/л

10733

91

9

Взвешенные, мг/л

11

-

-

Цветность, град.

18000

-

-

Мутность, мг/л

меш.вл.

-

-

Солесодержание, мг/л

31500

1675

232

Результаты и их обсуждения

В представленной работе сорбция применяется для удаления следов низкомолекулярной трудноокисляемой органики, оставшихся в очищаемой дренажной воде после предшествующих стадий очистки (полная схема очистки приведена на рис.2): вначале производится предварительная очистка (основные стадии- механическая фильтрация ФМ, электроокисление(электрофлотодеструкция ЭФД), отстаивание в тонкослойном отстойнике ТО в присутствии коагулянтов и флокулянтов), после предварительной очистки проводится глубокая очистка методами ультрафильтрации УФ, обратного осмосаММ и сорбции АД; на заключительной стадии очищенные стоки обезвреживают ультрафиолетом УФС.

fed1.tif

Рис.2.Комплексная технология очистки фильтрата[2].

Наиболее распространенными и широко применяемыми в настоящее время адсорбентами являются активированные угли различных марок [4,6].

Для исследования были выбраны углеродные материалы, значительно различающиеся параметрами пористой структуры (табл.2).

Таблица 2

Основные характеристики исследуемых углеродных сорбентов

Показатели

Сорбенты

Уголь БАУ-А

Уголь-Аргентум AquaSorb CS

Наноугли (dч – 100 мкм)

Наноугли (dч – 5 мкм)

Общий вид

fed2.tif

fed3.tif

fed4.tif

fed5.tif

Насыпная плотность, г/дм3

240

510

320

280

Суммарный объем пор (по воде), см3/г

1,2

0.62

1,6

1,9

Удельная поверхность, см2/г

800

1100

1800

2000

Поиск эффективных сорбентов первоначально проводился на модельных растворах уксусной кислоты различных концентраций, затем, после выбора оптимальных условий сорбции, исследования велись на фильтрате I ступени обратноосмотического обессоливания.

После определения полной и динамической обменной емкости исследуемых сорбентов выявлено, что наибольшей сорбционной емкостью обладают наноугли.

ПОЕ у наноуглей (dч – 100 мкм) составила 1900 мг-экв/г., а у наноуглей (dч – 5 мкм) – 2150 мг-экв/г.

ДОЕ у наноуглей (dч – 100 мкм) - 605 мг-экв/г., а у наноуглей (dч – 5 мкм) - 851 мг-экв/г. В отличие от других двух сорбентов, это достаточно хорошие показатели.

Опытным путем установлено, что степень извлечения низкомолекулярной органики уменьшается с увеличением скорости пропускания раствора через сорбционную колонку и увеличением концентрации органики в растворе. Оптимальная скорость пропускания составляет 2-4 мл/мин*см2, при этой скорости степень извлечения на наноуглях достигает 80%.

Опыты на фильтрате I ступени ультрафильтрационной очистки на половолоконных мембранах показали, что при очистке на наноуглях значения ХПК снижаются до 15-29 мг О2/л, что соответствует требованиям слива в водоемы рыбохозяйственного назначения (ХПК – 30 мгО2/л).

Таблица 3

Изменение величины ХПК и степени очистки в зависимости от скорости пропускания фильтрата на разных сорбентах

Vпр, мл/мин*см2

Уголь БАУ-А

Наноугли (dч – 100 мкм)

ХПК, мгО2/л

η, %

ХПК, мгО2/л

η, %

2

30,24

66,8

15,12

83,3

4

39,40

56,7

29,35

67,7

6

60,48

33,5

32,43

64,4

Выводы

Высокое качество фильтрата мембранной очистки, поступающего на сорбционную доочистку, позволяет использовать современные углеродные наноматериалы, сорбционная емкость которых в десятки раз больше сорбционной емкости традиционно используемых марок активированных углей.

Данный процесс может применяться для доочистки любых типов сточных вод до норм ПДК в водоемах рыбохозяйственного назначения.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки (договор от 12.02.2013г.№ 02. G.25.31.066).


Библиографическая ссылка

Федосова Т.А., Рощина С.И., Никитичева М.С. СОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОД ПОЛИГОНОВ ТБО // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 8-2. – С. 103-106;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=5592 (дата обращения: 09.03.2021).

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