04 марта 2016г.
Рост численности населения, увеличение количества автомобилей, применение все большего количества синтетических моющих средств привело к увеличению количества сточных вод и к изменению их качественного состава. В настоящее время в составе сточных вод можно выделить две основные группы загрязнителей – трудно- окисляемые, то есть такие, которые практически не поддаются биологическому разложению (это соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды) и легко-окисляемые, то есть такие, которые могут подвергаться процессам самоочищения водоемов. Химические вещества, попадая в реки и озера, оказывают негативное влияние на биологическое состояние водоемов, снижается насыщение вод кислородом, парализуется деятельность экосистем.
Технология очистки городских сточных вод основана на устранении органических соединений биологической очисткой активным илом в аэротэнках. Очистка происходит за счет процессов жизнедеятельности микроорганизмов. Поступающие органические вещества в загрязненной воде последовательно минерализуются биоценозами микроорганизмов [1].
Данный способ очистки формирует огромное количество твердых органических отходов, проблема их утилизации на сегодняшний день решается вывозом осадка на площадки захоронения.
Предлагаемый способ очистки городских сточных вод позволяет обеспечить соответствие сбрасываемых вод нормативным показателям по содержанию органических веществ и решает проблему утилизации твѐрдых отходов.
Технология заключается во введении суспензий матричных структур наноматериалов, полученных на основе наноструктурированных металлов и оксидов металлов с размером частиц 40-100 нм в сточные воды, поступающие на очистные сооружения.
Предлагаемая технология исключает стадии обезвоживания органического осадка и осуществляется следующим образом. Сточная вода и суспензия нанокатализаторов подаются в первичный отстойник, где выдерживаются в течение 1,5 ч. По истечении этого времени вода поступает в аэротэнки, где проходит обработку активным илом в течение 10 ч. Далее во вторичных отстойниках происходит расслоение воды и активного ила. Очищенная вода сливается в водоѐм, а активный ил возвращается в аэротэнки.
Механизм действия наночастиц металлов сводится к процессу расщепления углеводородов благодаря недостатку кислорода и наличию в объѐме органических веществ и катализаторов высокой активности.
Происходит разрыв цепи по связи С–С с образованием углеводородов с более низкой молекулярной массой:
Эти два процесса обеспечиваются ультрадисперсными катализаторами в первичных отстойниках.
При наличии границы раздела фаз жидкая фаза пруда и газовая фаза (воздух) формируются условия для протекания реакций окисления, которые идут совместно с биологической очисткой сточных вод активным илом.
Органические вещества на нанокатализаторах, как растворимые, так и нерастворимые, за время контакта 1,5 ч переходят из трудно-окисляемой формы (показатель «Химическое потребление кислорода») в легко- окисляемую форму (показатель «Биологическое потребление кислорода»), при этом снижается количество взвешенных частиц и общее содержание органических веществ (Табл.1).
Таблица 1 Содержание органических веществ в сточной воде до и после обработки суспензией наноструктурированных катализаторов
|
Наименование показателя
|
Сточная вода, поступающая на очистные сооружения
|
Сточная вода, обработанная нанокатализаторами
|
|
ХПК, мгО2/л
|
422,4
|
727
|
|
БПК, мгО2/л
|
207,4
|
473
|
|
Взвешенные вещества, мг/л
|
226
|
192,4
|
|
Общее содержание органических веществ, мг/л
|
566,7
|
533,8
|
Результаты анализа воды после проведения биологической очистки (10 ч) приведены в Табл.2.
Таблица 2
Содержание органических веществ в сточной воде после очистки
|
Наименование показателя
|
Осветленная сточная вода (традиционная технология)
|
Сточная вода, обработанная нанокатализаторами
|
|
До биологич. очистки
|
После биологич. очистки
|
До биологич. очистки
|
После биологич. очистки
|
|
ХПК, мгО2/л
|
178,3
|
91
|
407,1
|
81
|
|
БПК, мгО2/л
|
105,1
|
14,1
|
295,3
|
4,8
|
|
Взвешенные вещества, мг/л
|
81,0
|
17,3
|
192,4
|
8,4
|
|
Общее содержание органических веществ, мг/л
|
417,4
|
104,5
|
533,8
|
54,3
|
Действие катализаторов в наноструктурированной форме продолжается и на стадии биологической очистки, это приводит к полной ликвидации взвешенных органических веществ в сточной воде, что исключает необходимость утилизации твердых органических отходов.
Снижение себестоимости очистки сточных вод при ведении катализаторов в наностуктурированной форме составляет 0,9 – 1,4 руб/м3. Дополнительные затраты на реализацию технологии составили 0,6 – 1 руб/м3. Экономический эффект равен 0,3 – 0,4 руб/м3. Для города с населением 100 тыс. человек где суточный сброс сточных вод составляет 30000 м3, что соответствует 9000 – 12000 руб/сут.
Применение нанокатализаторов в процессе очистки сточной воды: способствует переводу органических соединений из трудно-окисляемой формы в легко-окисляемую; позволяет достичь соответствия сбрасываемых вод нормативным показателям; решает проблему утилизации твердых органических отходов, что сокращает расходы по захоронениям отходов.
Список литературы
1. Жмур, Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н.С. Жмур. – М.: Изд-во «Акварос», 2003. – 512 с.
