8138

73

В качестве растительного сырья используется в первую очередь биомасса бобовых культур, т.к. они содержат значительное количество белка, что улучшает качество получаемых реагентов.

Полученные из растительного сырья аминокислотные реагенты по бактерицидным и детоксицирующим свойствам полностью соответствуют реагентам, получаемым из белковосодержащих отходов животного происхождения.

Данный метод получения реагента является более дешевым, за счет меньшей стоимости сырья (растительной биомассы). Однако, поскольку молярность полученного реагента ниже, чем молярность реагента, получаемого из животного сырья, то, соответственно, для обезвреживания одного и того же количества ОГСВ, требуется несколько большее количество реагента, т.е. большее количество исходного сырья.

Таким образом, предлагаемая технология производства аминокислотных реагентов может быть рекомендована в основном для очистных сооружений малых населенных пунктов, для которых характерны небольшие объемы образующихся осадков и которые имеют возможность получения необходимого количества растительного сырья от находящихся вблизи сельхозпредприятий.

В случае же крупных очистных сооружений (с расходом сточных вод более 500 000 м3/сут.), например, таких, как Нижегородская станция аэрации, рентабельность производства реагентов будет даже несколько выше, чем по схеме, предложенной ГосНИИОХТ, т.е. по-прежнему сохраняется задача снижения затрат на осуществление процесса обезвреживания ОГСВ.

74

2.3. Влияние аминокислотных композиций на свойства осадков

2.3.1. Оценка влияния на удельное сопротивление осадка

Технология обработки осадков сточных вод аминокислотными реагентами предусматривает их введение на стадии формирования осадка, например, перед механическим обезвоживанием на фильтр-прессах. Для механического обезвоживания осадка на ГОС г.Н.Новгород используются 2 ленточных фильтр-пресса австрийского производства, которые требуют для нормального протекания процессов обезвоживания дозирования в осадок дорогих (около $5.00 за 1 кг) зарубежных флокулянтов на основе полиакриламида.

Замена флокулянтов, полный отказ от их использования или частичное снижение доз флокулянта, позволит существенно удешевить процесс обезвоживания. Кроме того, при установлении флокулирующей способности исследуемых реагентов (ММЭ-Т и АК-3Э) их применение в качестве флокулянтов позволит решить задачи обеззараживания и детоксикации осадка.

В соответствии с вышесказанным было проведено исследование влияния внесения аминокислотных реагентов на водоотдающую способность осадка; определялась возможность использования реагентов в качестве флокулянтов или совместно с используемыми флокулянтами.

Для определения удельного сопротивления использовалась установка, принципиальная схема которой изображена на рисунке 9.

75

Рисунок 9. – Принципиальная схема лабораторной установки по определению сопротивления осадка фильтрованию: 1 – мерный цилиндр с отводящим патрубком; 2 – воронка Бюхнера с исследуемым осадком; 3 – вакуумметр; 4 – ресивер; 5 – вакуумный насос

Пробу исследуемого осадка (100 мл) заливали в воронку, на дне которой находился слой фильтрующего материала. С помощью вакуумного насоса, ресивера и задвижек устанавливали и поддерживали разрежение в цилиндре (300 мм. рт. ст.). Отфильтрованная жидкость поступала в мерный цилиндр.

В ходе эксперимента фиксировали время фильтрования (t, с) и объем отфильтрованной жидкости (V, см3). Опыт считали завершенным, когда на поверхности осадка образовывались трещины, через которые в цилиндр мог поступать воздух.

Параллельно определяли влажность осадка (концентрацию сухого вещества в осадке, г/см3) выпариванием и взвешиванием исследуемых проб.

Удельное сопротивление осадка определяли по формуле:

r = 2p×F2 ×b

η×c

76

где r – удельное сопротивление фильтрованию, см/г; p – давление (вакуум) фильтрования, МПа;

F – площадь фильтра, см2;

η – вязкость фильтрата, г/см·сек;

c – концентрация сухого вещества осадка, г/см3;

b – тангенс угла наклона кривой фильтрования, построенной в осях: ось абсцисс – V;

ось ординат – t/V.

Величины p, F, η являлись константами.

Определение фракционного состава твердой фазы осадков сточных вод проводилось гранулометрическим анализом. Теоретической основой данного метода анализа является равенство силы тяжести дисперсной частицы и силы вязкого сопротивления дисперсной среды. Размеры зерен определялись на микроскопе МИМ 7 при 2400-кратном увеличении.

Анализ твердых и жидких проб на содержание в них ионов тяжелых металлов производился на атомно-абсорбционном спектрофотометре по следующей методике:

Твердая проба высушивалась в сушильном шкафу в течение 1,5 час при температуре 105оС до постоянного веса, измельчалась в ступке и тщательно перемешивалась. Методом квартования отбиралась масса навески пробы около 1 г, помещалась в стакан и растворялась при нагревании в небольшом количестве концентрированной соляной кислоты с добавлением азотной кислоты. Полученный раствор количественно переносили в мерную колбу емкостью 25 мл, доводили до метки дистиллированной водой. Если проба не полностью растворялась в смеси кислот, в раствор добавляли горячей дистиллированной воды и фильтровали через фильтр «синяя лента». Фильтрат упаривали и количественно переносили в мерную колбу емкостью 25 мл. При необходимости производили разбавление в n раз. Для каждого определяемого элемента выставлялась лампа с соответствующей длиной

77

волны. Остальные параметры прибора устанавливали в соответствии с инструкцией к прибору.

Жидкая проба. Аликвотная часть раствора переносилась в мерную колбу емкостью 25 мл, доводилась до метки дистиллированной водой. В зависимости от предполагаемого содержания определяемого элемента производилось разбавление в n раз. Производилось фотометрирование.

Для ряда проб определение концентрации ТМ в почве и ОСВ, а также

врастениях осуществлялось атомно-абсорбционным методом в лаборатории АНО «ТЕСТ – ПУЩИНО», в физико-химической лаборатории ННГУ им. Лобачевского и в аналитической лаборатории Нижегородской станции аэрации.

Опыты по определению удельного сопротивления осадка фильтрованию проводились для следующих вариантов:

–осадок (контроль);

–осадок с флокулянтом (на основе полиакриламида);

–осадок с реагентами: осадок + ММЭ-Т; осадок + АК-3Э; осадок + ММЭ-Т + АК-3Э;

–осадок с реагентами и флокулянтом: осадок + ММЭ-Т + флокулянт; осадок + АК-3Э + флокулянт; осадок + ММЭ-Т + АК-3Э + флокулянт.

Использовался сырой осадок, уплотненный активный ил и сброженный в метантенках осадок. Для каждого варианта опыт проводился

втрех повторностях. Осадок помещали в колбу, дозировали реагенты и выдерживали 60 минут, после чего на установке определяли удельное сопротивление. Вязкость фугата принимали равной 1,00. Температура – 20250С. Молярность растворов реагентов: ММЭ-Т – 1 моль/л, АК-3Э – 1 моль/л. Используемый флокулянт: Praestol (в 0,1 %-ном растворе), доза флокулянта 3,5 кг/т сух.в-ва.

Для определения влияния реагентов на изменение удельного

78

сопротивления осадков (влажность в пределах 97,5÷98,5%) использовались следующие дозы реагентов:

Дфлокулянт = 70 мл 0,1 %-го раствора на 1 л осадка. ДММЭ-Т = 0,3 мл раствора на 1 л осадка.

ДАК-3Э = 2,7 мл раствора на 1 л осадка. Результаты опытов представлены в таблице 9.

Во всех случаях при антибактериальной обработке и дегельминтизации через 30-60 минут после введения реагента ММЭ-Т исчезает специфический фекальный запах и появляется запах почвы, из массы обработанного осадка прекращаются выделение пузырьков газа и процессы брожения и гниения. При этом происходит изменение структуры коллоидных частиц. Они укрупняются, приобретают вид хлопьев и начинают оседать с отделением иловой жидкости. Иными словами, бактерицидные композиции влияют на уплотненный осадок аналогично коагулянтам или флокулянтам. Влияние детоксицирующего реагента АК-3Э на удельное сопротивление осадка не выявлено.

Эксперименты показали, что внесение обеззараживающего реагента снижает удельное сопротивление осадков фильтрованию на 35-45% для активного ила, на 25-35% для сырого осадка, на 10-15% для осадка, сброженного в термофильных условиях. При этом используемый флокулянт в установленной дозе понижает сопротивление на 80-90%. При совместном внесении обеззараживающего реагента и флокулянта наблюдается незначительное снижение сопротивления.

Для определения оптимальных доз реагента (ММЭ-Т) проведена серия опытов на смеси активного ила и сырого осадка. Дозы реагента составляли от 0,1 до 1,0 мл на 100 мл осадка. Температура процесса 20-250С; время выдержки 1 час. Результаты эксперимента представлены на рисунке 10.

79

Таблица 9

Влияние аминокислотных композиций (ММЭ-Т и АК-3Э)

и флокулянта (Praestol 611) на удельное сопротивление осадков фильтрованию

(температура процесса 20-250С; время выдержки 1 час)

Рисунок 10. – Зависимость удельного сопротивления смеси активного ила и сырого осадка от дозы обеззараживающего реагента ММЭ-Т

Результаты, полученные в ходе исследований влияния реагентов на удельное сопротивление осадков, показывают, что при внесении аминокислотных реагентов в осадок уменьшается удельное сопротивление на 10–40% в зависимости от свойств осадка. Однако для достижения максимального эффекта снижения удельного сопротивления необходима выдержка 30÷90 минут после дозирования реагента, за время которой дезактивируется микрофлора, прекращаются процессы брожения и начинают происходить процессы образования и укрупнения частиц осадка.

Возможно совместное дозирование в осадок реагентов и флокулянта, при этом дозу флокулянта можно снизить на 5–15%. В ряде случаев возможен полный отказ от использования флокулянта, однако в этом случае эффективность механического обезвоживания значительно снизится. Дозу реагента необходимо выбирать, исходя из конкретных условий (состав и