Международный
научный журнал

Исследование коагулянтов для очистки сточных вод молочного производства


REASERCH OF COAGULANTS FOR WASTEWATER TREATMENT OF DIARY INDUSTRY

Цитировать:
Озорнова А.В., Капитонова С.Н. Исследование коагулянтов для очистки сточных вод молочного производства // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2017. № 4(34). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/4486 (дата обращения: 22.09.2019).
 
Прочитать статью:

Keywords: reagent, waste water, diary industry, turbidity, coagulation

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты исследований чаще всего используемых реагентов для очистки сточных вод молочной промышленности, выявлен оптимальный реагент для осуществления последующей флотации и подобрана оптимальная доза этого реагента.

ABSTRACT

The work presents the results of reaserches the most often used reagents for wastewater treatment of diary industry, the optional reagent for following flotation was identified and the optional dosage of the reagent was selected.

 

Одним из важнейших вопросов защиты окружающей среды является охрана водного бассейна от загрязнений. Водные ресурсы представляют собой исключительную по своему значению народнохозяйственную ценность, поэтому одним из значимых способов защиты рек и водоемов является применение оборотного водоснабжения на предприятиях.

Сточные воды предприятий молочной промышленности относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям. И использование оборотной воды не всегда приемлемо, поэтому для уменьшения нагрузки на водные объекты необходимо исключить сброс сточных вод не соответствующих установленным нормам.

Как правило, в стоках молочных производств присутствуют [3, с. 16]:

– взвешенные вещества: 350 мг/л для молокозаводов и предприятий по изготовлению сухого молока, и 600 мг/л для сыродельного производства;

– жиры до 100 мг/л;

– БПКполн для стоков сыродельных предприятий 2400 мг/л при ХПК 3000 мг/л. БПКполн молокоперерабатывающих заводов 1200 мг/л при ХПК 1400 мг/л. БПКполн производств сухого молока 1000 мг/л при ХПК равном 1200 мг/л;

– общий азот, общий фосфор, хлориды и др.

В связи с этим наиболее целесообразно применять физико-химические методы, а именно флотацию и коагуляцию.

Исследование очистки сточных вод молочного производства [1, с. 5] методом  флотации показало, что эффективность, как правило, не превышает 53% и это притом, что время составляет около 60 мин., что существенно превышает рекомендуемые СНиП 20-30 мин. [2, с. 76].

Применение реагентной обработки позволяет добиться дестабилизации и разрушить сольватно-гидратные оболочки жировых частиц, объединяя их в более крупные и легко флотируемые комплексы.

Для того чтобы повысить эффективность процесса коагуляции необходимо подобрать такой реагент, который будет соответствовать следующим качествам:

  •         невысокая стоимость;
  •         малый расход;
  •         высокая степень очистки за максимально короткий промежуток времени.

Чтобы подобрать такой реагент и выявить оптимальную его дозу был проведен ряд исследований на модельных стоках молочного производства. Для исследований были выбраны следующие реагенты: сульфат алюминия Al2(SO4)3,  сульфат железа (III) Fe2(SO4)3и хлорид железа(III) FeCl3.

Сначала приготовили растворы Al2(SO4)3 в наиболее частом используемом процентном соотношении 10% и 5% . И исследовали разные дозы реагента от 2,5 до 50 мл/л.

Таблица 1

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% Al2(SO4)3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

10 мин

20 мин

30 мин

1

10

347,4

317,3

313,2

247,1

599

547

540

426

8,7

9,8

28,9

2

20

283,1

276,7

276,1

488

477

476

18,5

20,4

20,5

3

30

273,8

269,1

265,7

472

464

458

21,2

22,5

23,5

4

40

266,2

257,0

250,6

459

443

432

23,4

26,0

27,9

5

50

261,6

257,0

253,0

451

443

436

24,7

26,0

27,2

Исследования показали, что концентрация загрязняющих веществ в сточных водах даже после обработки их дозой реагента в количестве 10 мл/л (рис.1а), 20мл/л (рис.1б), 30мл/л (рис.1в), 40мл/л (рис.1г), 50мл/л (рис.1д) снизилась не существенно. Это подтверждается низкой эффективностью - 28,9% при времени обработки 30 мин. Кроме того видно, что увеличение дозы реагента не целесообразно, т.к. эффективность меньше, чем при его минимальной дозе 10 мл/л (рис.1а), когда образуются хорошо видимые хлопья.

 

Рис.1 Реагентная обработка сточных вод 10% Al2(SO4)3 при разных дозах раствора реагента: а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50 мл/л.

Исследование 5% раствора Al2(SO4)3 показали, что при низком процентном содержании реагента эффективность очистки возрастает не существенно – 38,7%. Однако видно, что при этом имеет смысл уменьшить дозу до 5 мл/л.

Таблица 2

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% Al2(SO4)3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

10 мин

20 мин

30 мин

1

2,5

347,4

311,5

297,0

334,7

599

537

512

577

10,4

14,5

3,7

2

5

312,6

232,6

212,9

539

401

367

10,0

33,1

38,7

3

10

316,7

306,3

270,9

546

528

467

8,8

11,9

22,0

4

20

313,8

307,4

297,6

541

530

513

9,7

11,5

14,4

5

40

278,4

269,1

269,7

480

464

465

19,9

22.5

22,4


Рис.2 Реагентная обработка сточных вод 5% Al2(SO4)3 при разных дозах раствора реагента: а-5мл/л, б-10 мл/л, в-20 мл/л, г-40 мл/л, д-2.5 мл/л.

Можно заметить, что в результате реагентной обработки образуется слой пенного продукта и слой осадка, которые требуют дальнейшей утилизации. Таким образом, видно, что данный вид реагента не целесообразен для обработки сточных вод молочного производства в связи с низкой эффективностью протекания процесса.

Аналогичным образом были подготовлены 10% и 5% растворы Fe2(SO4)3. Исследования проводились в вышеописанных условиях с единственным отличием: дозы реагента составили от 5 до 50 мл/л.

Таблица 3

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% Fe2(SO4)3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

10 мин

20 мин

30 мин

1

10

339,3

345,1

196,6

120,1

585

595

339

207

-

42,1

64,6

2

20

231,4

200,7

94,0

399

346

162

31,8

40,9

72,3

3

30

263,9

172,3

91,1

455

297

157

22,2

49,2

73,2

4

40

234,3

171,7

78,9

404

296

136

30,9

49,4

76,8

5

50

284,2

204,2

96,3

490

352

166

16,2

39,8

71,6

 

Рис.3 Реагентная обработка 10% Fe2(SO4)3 при разных дозах раствора реагента: а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50мл/л.

Анализ проведенных результатов показывает, что при увеличении дозы реагента до 40 мл/л наблюдается наивысшая эффективность – 76,8% при времени реагентной обработки 30 мин.

При этом наглядно видно (рис. 3г) существенное осветление жидкости сопровождается образованием хрупкого пенного слоя и осадка с высокой вероятностью его разрушения, что может вновь увеличить мутность.

Исследование этого же вида реагента, но в виде 5% раствора показало практически аналогичные результаты (рис. 4г) при дозе реагента 40 мл/л: Э=76,6% при тех же 30 мин.

Таблица 4

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% Fe2(SO4)3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

Исх. СВ

10 мин

20 мин

30 мин

10 мин

20 мин

30 мин

1

5

339,3

352,1

331,2

-

585

607

571

-

-

2,4

-

2

10

330,0

323,6

-

569

558

-

2,7

4,6

-

3

20

328,3

162,4

85,8

566

280

148

3,2

52,1

74,7

4

30

242,4

163,6

-

418

282

-

28,5

52,8

-

5

40

189,1

134,0

79,5

326

231

137

44,3

60,5

76,6

6

50

221,0

214,0

-

381

369

-

34,9

36,9

-

 

Рис.4 Реагентная обработка 5% Fe2(SO4)3 при разных дозах раствора реагента: а-5 мл/л, б-10 мл/л, в-20 мл/л, г-40мл/л.

Данный реагент подходит для работы в более спокойных условиях. Также образуется достаточно большой осадок, что требует его постоянного удаления.

Сульфат железа Fe2(SO4)3 также не подходит для очистки сточных вод молочной промышленности с последующей флотацией.

Следующим исследуемым реагентом стал FeCl3. Исследования проводились в таких же условиях для 10% и 5% заранее подготовленного раствора, при этом исследуемые дозы лежали в диапазоне от 0,5 до 50 мл/л.

Таблица 5

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 10% FeCl3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

10 мин

30 мин

Исх. СВ

10 мин

30 мин

10 мин

30 мин

1

10

345,7

301,0

283,0

596

519

488

12,9

18,1

2

20

279,6

275,5

482

475

19,1

20,3

3

30

278,4

269,1

480

464

19,5

22,1

4

40

272,6

266,8

470

460

21,1

22,8

5

50

258,7

257,5

446

444

25,2

25,5

 

Рис.5 Реагентная обработка 10% FeCl3 при разных дозах раствора реагента: а-10 мл/л, б-20 мл/л, в-30 мл/л, г-40 мл/л, д-50мл/л.

Исследования показали, что при дозах 10-50 мл/л эффективность очень низкая – 25,5% (рис. 5д).

Однако уменьшение дозы реагента до 5мл/л при наименьшем процентном растворе (5%), характеризуется резким увеличением эффективности – до 84,1% (рис. 6г). Стоит заметить, что и время увеличено в 2 раза: 60 мин. Увеличение времени способствует стабилизации потока жидкости и образованию более плотного слоя осадка и пены. 

Таблица 6

Результаты исследований реагентной обработки сточных вод молочного производства 5% FeCl3

Доза, мл/л

Взвешенные вещества, С мг/л

NTU

Э, %

Исх. СВ

15 мин

30 мин

60 мин

Исх. СВ

15 мин

30 мин

60 мин

15 мин

30 мин

60 мин

1

0,5

345,7

325,4

330,6

-

596

561

570

-

5,9

4,4

-

2

1,5

283,0

216,9

-

488

374

-

18,1

37,2

-

3

2,5

269,1

95,1

65,0

464

164

112

22,1

72,5

81,2

4

5

321,9

103,2

55,0

555

178

94,7

6,9

70,1

84,1

5

10

316,7

313,8

-

546

541

-

8,4

9,2

-

6

20

201,2

275,5

-

502

475

-

15,8

20,3

-

7

40

281,3

259,8

-

485

448

-

18,6

24,8

-

 

Рис.6 Реагентная обработка 5% FeCl3 при разных дозах раствора реагента: а-2.5 мл/л, б-5мл/л, в-10мл/л, г-20мл/л, д-40мл/л.

В таблицах 4 и 6 нет ряда значений мутности, т.к. уже на меньшем интервале времени стало явно, что данные дозы не оптимальны.

Таким образом, выяснено, что экономически целесообразно использовать 5% FeCl3в дозе 5 мл/л, который позволяет достичь максимально эффективной очистки реагентной обработкой – 84,1% при времени 60 мин.

Кроме этого образуется стабильный пенный слой и осадок, которые могут быть использованы в обезвоженном виде в качестве сельскохозяйственного удобрения, т.к. содержат общий азот – 2,9%, фосфорный ангидрид – 0,92, окиси калия – 0,3% [3, с. 99].


Список литературы:
  1. Озорнова А.В.Исследование флотационного процесса очистки сточных вод молочного производства и разработка способа его интенсификации// Молодёжный научно-технический вестник. – 2016. – №11.
  2. http://sntbul.bmstu.ru/doc/851685.html (дата обращения: 6.03.2017).
  3. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. -  Взамен СНиП II-32-74; введ. 1986-01-01. – Государственный комитет СССР по делам строительства. – М., 1985.
  4. Шифрин С.М., Иванов Г.В., Мишуков Б.Г., Феофанов Ю.А. Очистка сточных вод предприятий мясной и молочной промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 272 с.

 

Информация об авторах:

Озорнова Александра Валерьевна Aleksandra Ozornova

студент МГТУ им. Н.Э.Баумана, кафедра «Экология и промышленная безопасность», 105005, РФ, г. Москва

Student of Bauman Moscow State Technical University, Department of Ecology and Industrial Safety, 105005, Russia, Moscow, Baumanskaya 2-ya St., 5/1


Капитонова Светлана Николаевна Svetlana Kapitonova

кандидат технических наук, доцент МГТУ им. Н.Э.Баумана
105005, РФ, г. Москва

Candidate of Engineering Sciences, Docent of Bauman Moscow State Technical University 105005, Russia


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.