CC BY
36
УДК 624.131
СВ. Азопков*, Б.В. Шевченко, И.А. Бражник 1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 * e-mail: [email protected]
1 Компания ЗАО Инженерно-экологический центр «ИНЖЭКО ЦЕНТР», Москва, Россия
ОЧИСТКА ФИЛЬТРАТА ТБО НА ГЛИНИСТОМ ФИЛЬТРУЮЩЕМ ЭКРАНЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ БАКТЕРИЦИДНЫМ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОМ И НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ
Изучены сорбционные характеристики глинистых грунтов, модифицированных неорганическими добавками в статических и динамических условиях. Рассчитаны коэффициент фильтрации и сорбционная емкость. Показано обеззараживающее действие бактерицидного полиэлектролита закрепленного на глине в отношении бактерий и грибов, содержащихся в фильтрате твердых бытовых отходов (ТБО).
Ключевые слова: сорбция; фильтрат ТБО; бактерицидный полиэлектролит; тяжелые металлы; полигон ТБО.
Стремительный рост количества бытовых отходов происходит в последние 100 лет во всех странах по мере укрепления их экономики. Объем ТБО ежегодно увеличивается на 5-7%. Вывоз огромных объемов мусора за пределы города создает экономические, санитарные и экологические проблемы. Обычная свалка является очагом вредного воздействия на окружающую среду. Чтобы исключить такое воздействие необходимо сооружать санитарные свалки или полигоны [1].
Обязательным условием при сооружении полигона является обустройство дренажной системы, а также сбор и переработка фильтрата ТБО. Переработку фильтрата проводят на очистных сооружениях расположенных, как правило, за пределами полигона. Очистка осуществляется в несколько стадий и является весьма дорогостоящей.
Перечисленные факторы обуславливают перспективность развития нового подхода к проблеме обращения с фильтратом ТБО, суть которого состоит в отведении фильтрата в специально подготовленные на полигоне накопительные бассейны. Дно и стенки бассейна выложены слоями модифицированной глины и представляют собой адсорбционный
фильтрующий экран [2].
Ранее проведенные эксперименты [3, 4] показали перспективность использования модифицированной неорганическими добавками глины при фильтрации свинец- и кадмий [5] содержащих растворов. Фильтрат ТБО помимо тяжелых металлов содержит большое количество органических соединений (табл. 1) и бактериальных загрязнителей. Изучению адсорбционных и бактерицидных свойств
модифицированной глины в отношении органических и бактериальных компонентов посвящена настоящая работа.
Исследуемая модифицированная глина представляла собой отобранный в Одинцовском районе Московской области природный глинистый грунт (покровный суглинок prQш) с добавками активированного угля, извести и фосфатов. В качестве бактерицида использовали полигексаметагуанидин-гидрохлорид (ПГМГ) [6], закрепленный на глинистом грунте.
Эксперименты по изучению адсорбционных свойств грунта в отношении органических соединений проводили на реальном фильтрате действующего полигона ТБО.
Таблица 1
Химический состав фильтрата ТБО
Показатель Содержание, мг/л
рН 9,3±0,2
Углерод органический 1090±327
ХПК 4365±1702
Железо 0,660±099
Медь 0,040±0,008
Цинк 2,5±0,5
Свинец 0,150,03
Кадмий 0,0003±0,0001
Для этого была построена изотерма сорбции модифицированного грунта в отношении Сорг. в статических условиях методом переменных концентраций (рис. 1). Растворы с концентрацией Сорг. от 15 до 1090 мг/л готовили разбавлением исходного фильтрата. Навеска
модифицированного грунта составляла 1 г, продолжительность экспозиции 7 суток. Полученная изотерма сорбции имеет вид изотермы Ленгмюра. Определена полная сорбционная емкость (ПСЕ), которая составила 39,7 мг/г.
и 45-|
Равновесная концентрация С^, мг/л
Рис. 1. Изотерма сорбции органического углерода на модифицированном грунте
Изучение фильтрационных свойств модифицированного грунта проводили в режиме непрерывной фильтрации. Для этого в фильтрационную колонну загружали грунт с модифицирующими добавками (общая масса 10 г) и пропускали через него фильтрат ТБО под давлением 3 атм. Очищенный фильтрат собирали в колбы-приемники и анализировали на остаточное содержание Сорг и цинка. Результаты эксперимента показали (рис. 2, 3), что исследуемый грунт обладает большой динамической емкостью как в отношении тяжелых металлов, так и органических соединений. Рассчитан коэффициент фильтрации Ф10-5 м/сут.
Рис. 2. Сорбция цинка в динамических условиях на модифицированном грунте 1 - концентрация цинка в исходном растворе
Объем фильтрата, л Рис. 3. Сорбция органического углерода на модифицированном грунте в динамических условиях 1 - концентрация органического углерода в исходном растворе
Следующим этапом исследования было изучение обеззараживающего действия ПГМГ при пропускании фильтрата ТБО через модифицированный грунт, нижний слой которого представлял собой исходный суглинок с закрепленным на нем ПГМГ. По методу Коха определяли обсемененность водной фазы фильтрата ТБО до и после контакта с биоцидом ПГМГ (табл. 2), идентификация микроорганизмов при этом не проводилась.
Таблица 2
Обсеменность фильтрата ТБО до и после очистки
Бактерии, клеток/мл Грибы, клеток/мл
До очистки
50106 17106
После очистки
100 мл не обнаружено не обнаружено
200 мл не обнаружено не обнаружено
300 мл 15103 не обнаружено
400 мл 10104 19104
500 мл 15104 8105
Результаты эксперимента показали, что ПГМГ оказывает бактерицидное действие, однако, следует продолжить исследования по установлению границ спектра биоцидного действия полигексаметагуанидин-гидрохлорида на микробный состав фильтрата ТБО, определению эффективной дозы ПГМГ и толщины антисептического слоя грунта.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-08-31751 мол а.
Азопков Сергей Валерьевич студент 4 курса кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Шевченко Богдан Валерьевич студент 5 курса кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Бражник Иван Александрович к.г-м.н., ведущий специалист-геолог, компания ЗАО Инженерно-экологический центр «ИНЖЭКО ЦЕНТР», Россия, Москва
Литература
18. Марфенин Н.Н. Устойчивое развитие человечества: Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 2006. - 624 с.
19. Brazhnik I., Timasheva N., Boronova A., Azopkov S.. Research of the aluminum-silicate additives influence on improvement of sorption properties of clays // The 34th International Geological Congress, Brisbane, Australia, August 5-10, 2012. Abstracts. Brisbane. 2012. P. 500.
20.Бражник, И.А. Влияние модифицирующих добавок на увеличение сорбционной ёмкости глинистых грунтов : дис. ... канд. геолого-минер. наук: 25.00.08 / И.А. Бражник; Моск. гос. ун-т. - М., 2007. - 203 с.
21. Исследование сорбционных свойств модифицированной глины для очистки растворов, содержащих свинец / Н.А. Тимашева и [др.] // Водоочистка. 2013. № 2. С. 16-21.
22. Бражник И. А. Влияние модифицирующих добавок на сорбционно-осадительную иммобилизацию кадмия на суглинке при фильтрации агрессивного раствора // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2006. № 5. С. 80-84.
23. Способ получения дезинфицирующего средства : пат. 2122866 Рос. Федерация. / № 98106343/13 , заявл. 13.04.98 , опубл. 10.12.98, Бюл. № 12. 7 с.
Azopkov Sergey Valer'evich*, Shevchenko Bogdan Valer'evich, Brazhnik Ivan Aleksandrovich1 D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: [email protected]
1 Joint-Stock Company Engineering and Ecological Center "ENGECO CENTER", Moscow, Russia
CLEANING MSW FILTRATE THROUGH CLAY FILTER SCREENS MODIFIED WITH BACTERICIDAL POLYELECTROLYTES AND INORGANIC ADDITIVES
Abstract
Sorption characteristics of clay soils modified with inorganic additives under static and dynamic conditions were investigated. Filtration coefficient and sorption capacity were calculated. Decontaminating activity of bactericidal polyelectrolyte fixed on clay was shown against bacteria and fungi contained in the filtrate of municipal solid waste (MSW).
Key words: sorption; MSW filtrate; bactericidal polyelectrolyte; heavy metals; MSW landfill.
