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: Х_поч., Х_очіщ. - 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).

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

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 ХСК_біхр. 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 ХСК_біхр.), 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|.