Апр 10 2001

Физико химические закономерности

Опубликовано в 14:00 в категории Утилизация отходов

Физико − химические закономерности

флотационного метода очистки сточных вод

от хлорорганических пестицидов

А.Г. Невинский1, А.Н. Пурич2, С.Ю. Кельина1

1Украинский государственный морской технический университет

им. адмирала Макарова, г. Николаев

2Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

Серьезной проблемой в сфере охраны природы и здоровья человека является экологическая ситуация, которая складывается в Украине в связи с накоплением химических веществ − пестицидов, как вида высокотоксичных отходов. Накопление непригодных к употреблению пестицидов на базах и складах хранения химических средств защиты растений (ХСЗР), связанное с запрещением применения одних препаратов, чрезмерно завышенной заявленной потребностью в других препаратах и формах и пр., активно происходило на протяжении 80−90-х годов и вплоть до последнего времени.

По приблизительной оценке [1] на сегодняшний день объемы накопления непригодных пестицидов в стране составляют свыше 20 тыс.т. К примеру, в результате обследования складов коллективных хозяйств и баз АО «Сельхозхимия» в Одесской области было выявлено [2] около 800 т отходов пестицидов. По определяемому индивидуальному либо доминирующему в смеси компоненту 52 % из них относятся к хлорорганическим (ХОП), 21 % к фосфорорганическим и т.д. В отобранных пробах смесей неидентифицированных пестицидов ХОП присутствовали в 93,7 % из них, что принципиально важно с позиций оценки степени риска воздействия их на биообъекты и население, а также поиска эффективных способов их обезвреживания. По данным [3] промстоки баз хранения ХСЗР емкостью 10 тыс.т при общем сбросе сточных вод до 36 м3/сут. имели следующий состав, мг/л в пересчете на активное вещество:

Хлорофос (80% концентрат)…11,1 Сера коллоидная …….94,5

Цинеб 80%…………………….41,5 Нефтепродукты….… 300,0

ДДТ 30%…………………….45,5              Медный купорос…….16,0

ПХК…………………….……26,2              Мехпримеси…….…..700,0

 −ГХЦГ…………………….10,3.

Обследование складов, где хранятся накопленные отходы пестицидов, показало, что они не соответствуют требованиям безопасности и не исключают возможности поступления действующего начала препаратов в окружающую среду. На большинстве из них отсутствуют очистные сооружения, а там, где они номинально существуют, применяемые технологичесие схемы [4] не обеспечивают должного уровня очистки.

Целью данной работы явилось выяснение основных физико-хими-ческих закономерностей флотационной очистки сточных вод, имитирущих промстоки баз хранения ХСЗР, загрязненных ХОП, в частности ДДТ (4,4 − дихлордифенилтрихлорэтан), −ГХЦГ (−гексахлорциклогексан) и ПХК (полихлоркампфен). Возможность и целесообразность выделения ХОП из воды методом флотации была показана ранее [5].

На стадии поискового эксперимента объектами исследования служили разбавленные высокодисперсные суспензии ДДТ, эмульсии ПХК, растворы −ГХЦГ (в которых он находится частично в истиннорастворенной форме, частично в виде суспензии), полученные ультразвуковым диспергированием в воде (дистиллированной, речной, морской) чистого ДДТ (в присутствии или без стабилизаторов) или его 30 % -го концентрата, ПХК и −ГХЦГ. Концентрация ХОП была в пределах 5−25 мг/л. Размер диспергированных частиц находился для суспензии ДДТ в пределах от 0,5 до 5мкм, для эмульсии ПХК от 0,5 до 3мкм, в случае высокодисперсных частиц −ГХЦГ от 0,5 до 2мкм. Флотационную обработку воды осуществляли на установке для флотации, путем продувания через нее диспергированного пористым материалом воздуха. В процессе флотации пробы воды периодически анализировали на содержание соответствующего ХОП. Анализ проводили по стандартной методике [6].

Экспериментально установлено, что основными факторами, влияющими на процесс флотационного выделения ХОП, являются значение рН обрабатываемой воды, природа и количество введенного в воду собирателя, концентрация в ней посторонних (растворенных и эмульгированных) органических веществ и электролитов, температура и пр.

Из данных табл.1. следует, что методом безреагентной флотации вод, загрязненных ХОП, при оптимальных режимах ведения процесса может быть удалено свыше 90 % суспензии ДДТ и 80 % эмульсии ПХК, а также до 50 % −ГХЦГ (т.е. нерастворимая, высокодисперсная часть последнего).

Таблица 1. Эффективность флотационной очистки сточных вод от ХОП в зависимости от значений рН обрабатываемой воды

I.Без использования флотореагентов

Значение рН

среды

Степень выделения ХОП. %

ДДТ

-ГХЦГ

ПХК

не стабилизированного

стабилизированного

полученного из 30% концентрата

синтанолом

ДС-10

сульфанолом

лауратом

калия

2

3

4

5

6

8

10

82

92

98

88

40

22

8

92

98

98

54

28

8

8

88

86

44

18

8

4

92

98

78

26

14

4

84

79

46

16

4

2

32

46

40

26

16

8

72

86

68

32

18

10

II. С применением в качестве собирателя − анионактивного

ПАВ − лаурата калия ( расход 0,1 моль/л )

2

3

4

6

8

10

98

98

96

32

18

4

98

98

98

32

12

6

96

94

72

24

6

2

98

98

96

18

8

4

94

90

76

16

6

4

68/94*

74/98

56/72

14/40

8/22

−/20

92

96

84

16

14

III.С применением в качестве собирателя − катионактивного

ПАВ − гексадециламина (расход 5 10−2 ммоль/л)

2

4

6

8

10

12

32

44

80

100

94

48

28

40

86

100

86

40

28

40

64

96

92

52

38

42

80

98

90

40

30

38

68

94

88

28

24/32*

34/−

32/42

40/60

56/84

34/92

24

30

68

98

92

44

*) −Прим. В знаменателе приведены данные по флотоэкстракции −ГХЦГ с применением дисперсии ундекана с расходом «по маслу» 100 мг/л.

Применение в качестве собирателей высокодисперсных частиц ХОП анионактивных (карбоновые кислоты или их калиевые мыла) и катионактивных (первичные алифатические амины) ПАВ, содержащих в своем составе от 10 до 18 атомов углерода, позволило существенно повысить степень флотационного выделения ХОП и интенсифицировать процесс флотации. В результате при 10 минутной флотационной обработке в оптимальном режиме достигалось, практически, полное удаление ХОП из воды. Наиболее эффективно процесс флотационного выделения ХОП протекал при использовании анионактивных собирателей в интервале значений рН от 2 до 4, а при использовании катионактивных – при рН от 6 до 10. Определено, что при этих условиях электрокинетический потенциал флотируемых частиц минимален и противоположен по знаку поверхностному заряду границы раздела фаз вода − воздух. Оптимальный расход собирателя не превышал при этом 5 10−2 ммоль/л обрабатываемой воды и лишь при значительном содержании ХОП и посторонних веществ увеличивался вдвое.

Способ флотационного выделения ХОП был испытан на загрязненных пестицидами природных водах и водах, имитирующих промстоки баз хранения резервного фонда ХСЗР [3].

Таблица 2.Результаты опытов по флотационной очистке от ХОП воды, имитирующей промстоки базы хранения ХСЗР

Значение

рН среды

Флотареагент

(собиратель)

Расход

собирателя

ммоль/л

Степень выделения ХОП, %, на

флотационной установке типа

пневматической

импеллерной

напорной

cтупень

I        II

cтупень

I       II

cтупень

I       II

cтупень

I       II

2−3

лаурат калия

лауриновая кислота

0,1      0,1

0,1      0,1

60     84

68     94

68     88

72     96

70     88

72     96

3,5

не использо-ван

−       −

52     58

60     64

58     60

7−8

8−9

додециламин

гексадецил-амин.

0,1    0,05

0,1    0,05

66     96

62     96

70     98

74     98

70     92

68     94

Из результатов опытов, представленных в табл.2 следует, что очистка воды на всех видах примененных установок приводит к значительному, а в ряде случаев и к, практически полному удалению из нее ХОП. Объем раствора переходящего при этом в пенный продукт, аккумулирующий удаляемые ингредиенты обрабатываемого стока, составляет не более 1 − 2 % от исходного. Остаточная концентрация собирателей в обработанной воде меньше ПДК для данных веществ в воде водоемов хозяйственно−бытового использования. При этом сточная вода в существенной мере очищается и от других ингредиентов, включая эмульгированные нефтепродукты, серу и пр., о чем свидетельствуют данные табл.3.

Таблица 3. Некоторые показатели очистки промстоков баз ХСЗР

Показатели

Величина показателя для промстока

исходного

после двухступенчатой

флотообработки

ХПК, мг О2/л

Прозрачность, см

Цветность, град

158,8

2,0

250

42,0−25,0

40,0−50,0

25−10

Литература

1. Сова Р.Е., Повякель Л.И. Экотоксикологическая оценка опасности непригодных пестицидов.// Утилизация отходов, организация и контроль. Сб. научн. статей. Одесса: ОЦНТЭИ− 1999. −С. 252−255.

2. Шафран Л.М., Плотная Н.Д., Михалькова С.Г., Мураховская Л.И. Отходы и остатки пестицидов в проблеме окружающей среды и здоровья населения.// Утилизация отходов, организация и контроль. Сб. научн. статей. Одесса: ОЦНТЭИ− 1999. −С. 266−270.

3. Марченко П.В., Киричек М.Ф., Гречко А.В. Очистка сточных вод от хлорорганических ядохимикатов. //Химия и технология воды. −1981. −Т.3., № 1. −С. 63−66.

4. Шевченко М.А., Таран П.Н., Гончарук В.В. Очистка природных и сточных вод от пестицидов. −Л.: Химия, 1989. −184 с.

5. Скрылев Л.Д., Невинский А.Г., Пурич А.Н. Флотационная очистка природных и сточных вод от ДДТ. // Химия и технология воды. −1984, −Т.6, № 4. −С. 337−339.

6. Клисенко М.А., Лебедева Т.А., Юркова З.Ф. Химический анализ микроколичеств ядохимикатов. −М.: Медицина, 1972. −311 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.