CC BY
20
Сведения об авторах
Сафарян Сергей Александрович
студент, Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, г. Апатиты, [email protected] Беликов Максим Леонидович
кандидат технических наук, научный сотрудник, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, [email protected]
Safaryan Sergey Alexandrovich
Student, Apatity Branch of the Murmansk State Technical University, Apatity, [email protected]
Belikov Maksim Leonidovich
PhD (Eng.), Researcher Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC KSC RAS, Apatity, [email protected]
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.318-322 УДК 628.3
В. О. Синькевич, Л. А. Шибека
Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, Республика Беларусь
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ОКРАСКЕ И ОТДЕЛКЕ ТКАНЕЙ
Аннотация. Рассмотрены особенности водопотребления и водоотведения Республики Беларусь. Представлены результаты применения скопа, подвергшегося термообработке, в процессах очистки сточных вод, образующихся при окраске и отделке тканей. Показано, что увеличение содержания скопа в пробе не приводит к увеличению эффективности очистки сточных вод от красителей.
Ключевые слова: сточные воды, очистка, скоп, отход, красители, загрязняющие вещества, текстильная промышленность.
V. O. Sinkevich, L. A. Shibeka
Belarusian State Technological University, Minsk, Republic of Belarus
OPTIMISATION OF PROCESS OF TREATMENT OF THE SEWAGE, FORMED AT COLOURING AND FURNISH OF FABRICS
Abstract. We have considered the features of water consumption and water removal in the Republic of Belarus. Results of heat treated osprey application in the processes of sewage treatment formed at colouring and furnish of fabrics, are presented. It has been shown that the maintenance increase of osprey in the test does not lead to increase in efficiency of sewage treatment from dyes.
Keywords: wastewater, treatment, osprey, waste, dyes, contaminants, textile industry.
Водные ресурсы являются одними из ценных и необходимых для человека природных ресурсов. Вода используется как для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд, так и в производственной деятельности. Вода находит широкое применение в различных сферах народного хозяйства. Согласно данным
статистической отчетности [1] в 2017 г. в Республике Беларусь из природных источников было добыто 1396 млн м3 воды. Основное ее количество было изъято из подземных источников — 810 млн м3. На хозяйственно-питьевые нужды, включая лечебные, было использовано 493 млн м3, на нужды рыбоводства — 335 млн м3, на нужды сельского хозяйства — 119 млн м3, на нужды промышленности и иные нужды — 317 млн м3 [1].
Общее водоотведение по Республике Беларусь в 2017 г. составило 1170 млн м3, при этом основное количество сточных вод было отведено в поверхностные водные объекты — 1054 млн м3. Вместе со сточными водами в водные объекты были сброшены растворенные и взвешенные органические и минеральные примеси. Поступление загрязняющих веществ со сточными водами в поверхностные водные объекты можно охарактеризовать следующими цифрами: БПК5 — 10 тыс. т, минерализация — 417 тыс. т, сульфат-ионы — 49 тыс. т, хлорид-ионы — 69 тыс. т, ионы аммония — 6 тыс. т, взвешенные вещества — 16 тыс. т, синтетические поверхностно-активные вещества — 110 т, железо общее — 267 т, хром общий — 3 т, никель — 4 т, медь — 4 т, цинк — 29 т, свинец — 0,5 т [1].
Одной из отраслей народного хозяйства, характеризующейся разнообразным составом сбрасываемых сточных вод, является текстильная промышленность. Это обусловлено широким ассортиментом производимой продукции и, как следствие, разнообразным составом технологических растворов для окраски и отделки тканей. В составе данных технологических композиций входят красители, закрепители, стабилизаторы и другие компоненты. В конечном итоге данные соединения поступают в сточные воды.
Обычно предприятия по изготовлению текстильных изделий имеют собственные локальные очистные сооружения с многоступенчатой системой очистки. Для удаления загрязняющих веществ из сточных вод на данных предприятиях чаще всего используют механические и физико-химические методы, в том числе электрохимические. Несмотря на сложную систему очистки сточных вод, очищенные стоки характеризуются высокой цветностью и требуют доочистки на городских очистных сооружениях.
Цель работы — совершенствование процесса очистки сточных вод, образующихся при окраске и отделке тканей, за счет использования скопа в качестве сорбента.
Скоп — это отход производства, образующийся при очистке сточных вод на предприятиях по изготовлению бумаги и картона. Данный отход, согласно классификатора отходов Республики Беларусь, имеет 4-й класс опасности [2]. В настоящее время он практически не используется и подвергается захоронению на полигонах. Известно [3], что в составе скопа присутствуют компоненты макулатурного волокна (90 % от массы), что позволяет предположить наличие у него сорбционных свойств.
В работе проведены исследования по оценке эффективности очистки сточных вод от красителей с использованием скопа. Для исследований были отобраны образцы скопа, образующегося на одном из типовых предприятий по изготовлению картонно-бумажной продукции Республики Беларусь.
Установлено, что скоп характеризуется высокой влажностью (64,5 %) и высоким выходом летучих органических соединений (зольность образцов скопа составляет 34,8 %). Для получения стабильного сорбционного материала
проводили сушку скопа при температуре 140 0С. С целью увеличения поверхности соприкосновения жидкой и твердой фаз высушенные образцы измельчали до размера частиц не более 1 мм. Высокий выход летучих органических веществ при прокаливании образцов сорбента подтверждает значительное содержание в составе скопа целлюлозных волокон.
Исследования проводили на модельных сточных водах, содержащих красители. Для оценки эффективности применения скопа для извлечения красящих веществ использовали красители, обладающие разными свойствами. В исследованиях применяли кислотный краситель беменикс серый C-BL и основной краситель метиленовый голубой. Концентрация красителя в растворе составляла 10 мг/дм3. Содержание скопа в пробе сточных вод составляло 2, 4, 6, 8 и 10 г/дм3.
Эффективность извлечения красителей из сточных вод оценивали по изменению оптической плотности воды до и после взаимодействия сорбента с раствором красителя. Эффективность очистки сточных вод от кислотного красителя (при различном содержании скопа в пробах) представлена на рис. 1.
Степень очистки, %
100
2 4 6 8 10
Содержание скопа, г/дм3
Рис. 1. Эффективность очистки сточных вод от кислотного красителя Fig. 1. The effectiveness of wastewater treatment from acid dye
Из представленных результатов видно (рис. 1), что максимальная эффективность очистки сточных вод (92,3 %) от кислотного красителя (беменикс серый C-BL) наблюдается при содержании скопа в растворе в концентрации 2 г/дм3. Минимальная степень очистки (56,4 %) имеет место при концентрации скопа в пробе 4 г/дм3. Эффективность очистки сточных вод от кислотного красителя при содержании скопа в растворе 6, 8 и 10 г/дм3 практически не изменяется и составляет порядка 65 %.
Наблюдаемое снижение эффективности очистки сточных вод от кислотного красителя при увеличении содержания скопа в растворе от 2 до 4 г/дм3, вероятно, обусловлено возможным вторичным загрязнением воды волокнистыми компонентами, входящими в состав скопа. Это увеличивает мутность воды и сказывается на оптической плотности раствора. Последующее
увеличение содержания скопа от 4 до 10 г/дм3 в пробе приводит к определенной агломерации волокон скопа между собой и более эффективному осаждению их под действием силы тяжести. Это снижает мутность раствора, увеличивает его прозрачность и способствует росту эффективности очистки воды за счет вовлечения в процесс осаждения частиц красителя. Следует отметить, что увеличение содержания скопа в пробе в процессе проведения очистки воды от красителей вызывает необходимость дополнительных материальных и энергетических затрат на стадии подготовки скопа (его сушки) к использованию в качестве сорбента и последующей обработки, поскольку отработанный сорбент не подвергается регенерации.
На рисунке 2 показано изменение эффективности очистки сточных вод от основного красителя (метиленовый голубой) при изменении содержания скопа в растворе от 2 до 10 г/дм3.
Степень очистки, %
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
8 10 Содержание скопа, г/дм3
Рис. 2. Эффективность очистки сточных вод от основного красителя Fig. 2. The effectiveness of wastewater treatment from alkaline dye
Из представленных результатов видно, что степень очистки сточных вод от основного красителя при изменении содержания скопа в растворе практически не изменяется и составляет 66-72 %. Как и в случае кислотного красителя, наблюдается незначительное снижение степени очистки воды при увеличении содержания скопа от 2 до 4 г/дм3 и последующее возрастание эффективности очистки при изменении содержания скопа от 4 до 6 г/дм3. Фиксируемые изменения эффективности очистки сточных вод от основного красителя с использованием скопа, вероятно, объясняются процессами, описанными выше в отношении кислотного красителя.
Применение скопа в качестве сорбента для извлечения красителей из сточных вод позволит снизить нагрузку на земельные ресурсы предприятий по изготовлению картонно-бумажной продукции (поскольку уменьшится
2
4
6
количество захораниваемого скопа), сэкономить денежные средства на закупку новых сорбционных материалов и увеличить степень очистки сточных вод от красителей предприятий текстильной промышленности.
Следует также отметить, что в процессе использования скопа для очистки сточных вод от красителей будет образовываться отработанный сорбент, насыщенный красителями. Данный отход требует специального обращения, включая стадии обезвоживания и обезвреживания. В качестве метода обезвреживания отработанного сорбента можно рассматривать вариант его сжигания с кородревесными материалами.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что скоп может найти применение в процессах очистки сточных вод от красителей. Оптимальным рекомендуемым содержанием скопа в растворе является доза 2 г/дм3. Более эффективным является применение скопа в отношении кислотных красителей.
Литература
1. Охрана окружающей среды в Республике Беларусь. Статистический сборник. Минск: Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2018. 227 с.
2. Об утверждении классификатора отходов, образующихся в Республике Беларусь: Постановление Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь № 85 от 08.11.2007 г. (в ред. постановлений Минприроды от 30.06.2009 г. № 48, от 31.12.2010 г. № 63, от 07.03.2012 г. № 8). 94 с.
3. Ширинкина Е. С., Айтжанова У. М. Переработка скопа, образующегося в технологическом процессе картонно-бумажного производства // European science. 2016. № 2 (12). С. 13-16.
Сведения об авторах
Синькевич Виктория Олеговна
студентка, Белорусский государственный технологический университет, г. Минск Шибека Людмила Анатольевна
кандидат химических наук, доцент, Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, [email protected]
Sinkevich Viktoria Olegovna
Student, Belarusian State Technological University, Minsk Shibeka Ludmila Anatolevna
PhD (Chem.), Associate Professor, Belarusian State Technological University, Minsk, [email protected]
