Глибока доочистка біологічно очищених стічних вод методом коагулювання солями алюмінію і заліза, які знаходяться у промислових стоках.
Останнім часом відчувається гострий дефіцит сульфатів алюмінію та заліза, що призводить до скорочення його використання як коагулянту в системах водопідготовки і очищення промислових стічних вод. Одночасно в багатьох галузях хімічної промисловості, утворюється значна кількість різноманітних алюміній- і залізовмісних відходів. Наприклад, у ряді виробництв промисловості барвників утворюються алюміній- і залізовмісні стічні води із вмістом алюмінію та заліза від 2,0 до 10% (у перерахунку на Al2О3 і Fe2О3).
З метою зняття гострого дефіциту та розширення сировинної бази коагулянтів, які використовуються в системах очищення промислових стоків і одночасно рішення питання утилізації алюміній- і залізовмісних стічних вод деяких виробництв промисловості барвників, були проведені дослідження і вивчена можливість використання їх для доочистки біологічно очищених стічних вод анілінофарбових підприємств. У роботі досліджені алюміній- і залізовмісні стічні води виробництв барвників кубового яскраво-жовтого ЖХ та кубового коричневого 53, як найбільш концентровані за вмістом алюмінію.
Порядок|лад| виконання дослідів.
У скляні циліндри вносили заданий об'єм стічних вод, що очищалися, і розрахункову дозу певного коагулянта. Додаванням лужного реагенту (вапняного молока) проводили коректування величини рН суміші до необхідного значення, вимірюваного рН-метром. Вміст циліндрів перемішували протягом 2-3 хвилин. Отриману суспензію відстоювали, вивчаючи динаміку освітлення води і кінетику осадження і ущільнення осаду. Для цього через кожних 1-2 хвилини відзначали об'єм освітленої частки і об'єм осаду в циліндрі. Шлам, що виділився, відокремлювали декантацією. Освітлену частку стічних вод фільтрували і аналізували на кольоровість.
Кольоровість|колірність| оцінювали в градусах біхроматно-кобальтової| шкали. Ступінь|міру| знебарвлення стічних вод визначали за формулою:
,
де: Хпоч., Хочіщ. - кольоровість початкових і очищених стічних вод, град.
Методика визначення кольоровості|колірності| стічних вод.
Кольоровість|колірність| стічних вод визначали методом виміру|вимірювання| оптичної щільності і визначення значень по градуювальній залежності. Оптичну щільність стічних вод вимірювали |виміряють| при довжині хвилі 340 нм| в кюветі з|із| товщиною 50 мм. Розчином порівняння була дистильована вода.
Градуювальна залежність побудована|спорудити| для стандартних розчинів, що містять|утримують| біхромат калія і сіль|соль| кобальту. Якщо аналізована вода має кольоровість|колірність| вище 30, визначення проводять після|потім| розбавлення проби дистильованою водою. Величина кольоровості|колірності| в цьому випадку виходить множенням результату визначення на кратність розбавлення.
Із наведених у таблицях 1 і 2 даних видно, що стічні води виробництв барвників кубового яскраво-жовтого ЖХ і кубового коричневого 53 є ефективними коагулянтами. Оптимальними для доочистки біологічно очищених стічних вод є величина рН 8,0-9,0 у разі використання в якості коагулянту алюмінійвмісних стічних вод виробництва барвника кубового яскраво-жовтого ЖХ і величина рН 8,5-9,5 – виробництва барвника кубового коричневого 53. Для досягнення ефективного ступеня знебарвлення стічних вод, як визначального критерію їх забрудненості, доза коагулянтів складає 50-150г/м3 в перерахунку на
Таблиця 1.
Вплив величини рН на ступінь доочистки біологічно очищених стічних вод алюмінійвмісними стічними водами виробництва кубових барвників коричневого 5З (чисельник) і яскраво-жовтого ЖХ (знаменник) в дозі 200 г/м3 (у перерахунку на Аl2О3).
| Величина рН| стічної води доочист|ки | Характеристика стічної води після доочистки | Величина рН стічної води після доочистки | |||
| Кольоровість | ХСКбіхр. | ||||
| Град. | Ступінь доочистки, % | мгО2/л | Ступінь |міра| доочистки, % | ||
| 6,5 | 119,35/117,5 | 65,9/66,5 | 61,42/60,37 | 41,5/42,5 | 4,00/4,15 |
| 7,5 | 117,25/117,5 | 66,9/66,5 | 73,5/72,98 | 30,0/30,5 | 4,40/4,5 |
| 8,0 | 64,75/63,0 | 81,5/82,0 | 78,23/78,75 | 25,5/25,0 | 4,65/4,7 |
| 9,0 | 56,0/57,5 | 84,0/83,5 | 82,95/84,0 | 21,0/20,0 | 6,5/6,6 |
| 10,0 | 138,25/134,75 | 60,5/61,5 | 90,83/89,78 | 13,5/14,5 | 7,3/7,4 |
| 11,0 | 245,0/236,25 | 30,0/32,5 | 95,55/96,03 | 9,0/9,5 | 8,3/8,5 |
Таблиця 2.
Вплив доз коагулянту алюмінійвмісних | стічних вод виробництва кубових барвників|барвника| коричневого 53 при величині рН 9,7 (чисельник) і яскраво-жовтого ЖХ при величині рН| 8,05 (знаменник) на ступінь|міру| доочистки біологічно очищених|обчищених| стічних вод
| Доза коа-гулянту (в перерахунку на Аl2O3), г/м3 | Характеристика стічної води після доочистки | Величина рН очищеної води | |||
| Кольоровість | ХСКбіхр. | ||||
| Град. | Ступінь |міра| доочистки, % | мгО2/л | Ступінь |міра| доочистки, % | ||
| 131,25/113,75 | 62,5/67,5 | 79,17/80,43 | 24,6/23,4 | 8,97/7,53 | |
| 120,75/82,25 | 65,5/76,5 | 70,67/72,14 | 32,7/31,3 | 8,51/7,10 | |
| 105,0/70,0 | 70,0/80,0 | 61,32/70,98 | 41,6/32,4 | 7,40/5,75 | |
| 101,5/66,5 | 71,0/81,0 | 56,81/70,14 | 45,9/37,2 | 6,95/4,45 | |
| 73,5/59,5 | 79,0/83,0 | 55,23/70,14 | 47,4/37,2 | 6,6/4,22 | |
| 73,5/59,5 | 79,0/83,0 | 55,23/64,16 | 47,4/38,9 | 5,10/4,05 |
Примітка: В табл. 1-2 кольоровість води перед доочисткою складала 350 град., дози коагулянтів у всіх дослідах укладали 105 г/м3 у розрахунку на Al2О3).
Аl2О3 (табл. 2). При цьому ступінь знебарвлення стічних вод дещо вище, ніж при використанні в якості як коагулянту сульфату алюмінію і складає 85-95%. Загальний вміст органічних речовин по ХСКбіхр. зменшується при цьому тільки на 30-40%, проти 45-48% при використанні в якості коагулянту сульфату алюмінію. Це пояснюється тим, що до води, яка очищається, додатково вносяться органічні речовини, що містяться в алюмінійвмісних стоках. Кількість забруднень (по ХСКбіхр.), що вносяться, складає 2,3-2,4 міліграми при дозі коагулянту 100г/м3. Збільшення ступеню знебарвлення стічних вод при їх доочистці з використанням алюмінійвмісних стоків пояснюється наступним: у стічних водах виробництв кубових барвників хлорид алюмінію знаходиться у вигляді основної солі загальної формули Аl(ОН)nCl(n-l). Така форма існування хлориду алюмінію в стоках пояснюється тим, що у водних розчинах він значно легше піддається гідролізу, ніж сульфат алюмінію. Причому, в специфічних умовах коагуляції, реакція гідролізу протікає не повністю, а з утворенням основних солей алюмінію по реакції:
АlСl 3 + Н2О = Аl(ОН)nCl(n-l) + НСl
Такі основні солі мають значно більші сорбційні властивості ніж прості гідроксиди алюмінію, що і сприяє при рівній дозі коагулянту (в перерахунку на Аl2О3) досягти вищого ступеня знебарвлення стічних вод.
Необхідно також відзначити, що ущільнення осадів гідролізованого сульфату алюмінію і алюмінійвмісних | стоків протікає по різному. Ущільнення осадів, отриманих|одержувати| із|із| стоків протікає вдвічі|вдвічі| швидше. При цьому їх об'єм|обсяг| на 7-10% менше об'ємів|обсягів| осадів від гідролізованого коагулянту сульфату алюмінію (рис. 1).
 | Рис.1. Ступінь|міра| ущіль-нення осадів, утворе-них при гідролізі сульфату алюмінію (1,2) і алюміній-вмісних сто |стостоків (3,4) |
Це свідчить про те, що основні хлориди алюмінію утворилися при гідролізі хлориду алюмінію компактніші і менш гідрофобні|, ніж гідроксид алюмінію. Така властивість основних солей|соль| алюмінію була використана для створення|створіння| процесу доочистки стічних вод у завислому шарі коагулянту – алюмінійвмісних стоків |. Встановлено, що в умовах проведення дослідів, аналогічних із застосуванням сульфату алюмінію [1], лінійна швидкість потоку в освітлювачі може досягати (3-4)∙10-6 м/с, тобто практично удвічі перевищує оптимальну при використанні як коагулянт сульфату алюмінію (рис. 2). Незначний перепад швидкості не призводить до різкого порушення роботи установки і зниження ступеня доочистки.
 | Рис. 2. Вплив лінійної швидкості потоку стічних вод на ступінь ії обезбарвлення (Ец) і видділення органічних речовин (Ехск). Доза коагулянту – 100 г/м3 (в перерахунку на Fe2O3). Kоагулянт - сульфат заліза (II). |
Таким чином, на підставі проведених досліджень і отриманих|одержувати| при цьому даних витікає, що для доочистки біологічно очищених|обчищених| стічних вод як ефективні коагулянти можуть бути використані алюмінійвмісні | стічні води виробництв деяких кубових барвників, наприклад яскраво-жовтого ЖХ і коричневого 53 |барвників|.