Surse de ape uzate generate contaminate cu surfactanți sintetici
Din anii '50 -'60 ai secolului trecut, în țările dezvoltate din punct de vedere tehnic, au fost produse în serie noi compuși chimici - substanțe sintetice de suprafață (SPV). În prezent, acestea sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi și producția industrială.
Acest termen include substanțe de diferite structuri și clase, a căror proprietate generală este capacitatea de a adsorbi pe suprafața secțiunilor de fază și de a reduce tensiunea superficială.
Utilizarea industrială - prepararea fluidelor lubrifiante, compoziții anticorozivi, placari electrolitice, ca și componente ale formulărilor de vopsea, în industria petrolieră, în flotație minerit, pentru a obține o spumă de stingere a incendiilor pentru vopsirea și dimensionarea fibrelor textile etc. Cea mai largă și semnificativă pentru mediu domeniul de utilizare a detergenților. - prepararea detergenților sintetici și agenți de curățare (detergenți) pentru utilizare în casă.
Un detergent este o substanță al cărei capăt este solubil în apă și celălalt în hidrocarburi sau grăsimi. Detergenții sporesc acțiunea detergentului de apă. Spre deosebire de detergenții naturali (săpunuri), detergenții sintetici sunt capabili să prezinte proprietățile detergenților chiar și în apă tare.
Astfel, agenții tensioactivi intră în rezervoarele naturale: # 13;
- cu apă uzată menajeră; # 13;
- cu canalizare industrială a industriei textile, petroliere, chimice; # 13;
- cu apă uzată de spălătorii de uz casnic și spălătorii auto; # 13;
- cu flushes din terenuri agricole tratate cu reactivi chimici cu emulgatori (erbicide, insecticide, fungicide). # 13;
Proprietățile fizico-chimice specifice ale agenților tensioactivi împiedică în mare măsură metodele cunoscute de tratare chimică și biologică a efluenților.
În apele reziduale, surfactanții sunt sub formă de compuși solubili sau sorbați. O parte din detergent este distribuită pe suprafața filmului de apă. Dacă APC sorbate se depun și se acumulează în sedimente de fund, atunci în condiții anaerobe pot deveni o sursă de poluare secundară a corpurilor de apă.
Cele mai mari concentrații de agenți activi de suprafață sintetici se observă în efluentul din procesele de spălare și curățare a diverselor produse, spălătorii, vopsire și facilități de finisare, carwashes. În care o parte din aceste ape uzate sunt agenți activi de suprafață anionici și neionici, cel mai dificil de naturale biodegradabile [4].
În funcție de proprietățile surfactantului sintetic dizolvat în apă și de caracteristicile acestuia, se disting următoarele tipuri de surfactanți [3]: # 13;
- anionic; # 13;
- cationic; # 13;
- amfolitic; # 13;
- neionic. # 13;
Anionic - în formă de apă ioni încărcați negativ. Acestea includ sărurile de esteri sulfat și sărurile acizilor sulfonici (sulfonați). Radicalul poate fi alchil, alchilacrilic, alchilnaftil. Compușii pot avea legături duble și grupări funcționale.
Cationic - într-o soluție apoasă ionizată cu formarea de ioni organici pozitivi. Acestea sunt sărurile cuaternare de amoniu, care constau, de obicei, dintr-un radical hidrocarbonat cu catenă liniară (numărul atomilor de carbon este de la 12 la 18); metil. etil. sau un radical benzii; un atom de brom, clor, iod sau un reziduu de sulfit de etil sau de metil.
Amfolitic - prezintă proprietăți diferite în funcție de pH-ul mediuului. Într-o soluție acidă ele prezintă proprietăți cationice, în soluții alcaline prezintă proprietăți anionice.
Nonionice - nu disociază în ioni în soluție apoasă.
În funcție de gradul de stabilitate și structură biochimică a moleculelor, substanțele sintetice de suprafață sunt subdivizate în moale, intermediare și grele. Alchil sulfații primari și secundari ai structurii normale sunt cel mai ușor oxidați. În compușii cu un lanț mai ramificat, rata de oxidare scade. Alchilbenzensulfonații bazați pe tetramerii de propilenă se numără printre agenții tensioactivi sintetici greu de distrus.
Influența asupra organismelor și ecosistemelor
Cu o scădere a temperaturii, viteza de oxidare a polimerilor surfactanților scade de asemenea. La o temperatură ambiantă de 0-5 ° C, oxidarea în apele naturale are loc foarte încet. Pentru procesele oxidative de auto-purificare, mediul neutru sau ușor alcalin al apei naturale este cel mai favorabil - pH 7-9.
In corpurile naturale ale detergenților de apă degradează regimul de oxigen, și calitățile organoleptice ale apei, dar din cauza procesului lent de oxidare, acestea pot pentru o lungă perioadă de timp au un impact negativ asupra ecosistemului. Spumarea înaltă este un alt factor de impact negativ. Conform [1] este deja la concentrații crescute de detergenți (5-15 mg / l) la pești este distrus de acoperire mucoase, și la concentrații mai mari observate branhii sângerare. Experiența a demonstrat că contaminarea corpurilor de apă naturale cu surfactanți sintetici conduce la o scădere a numărului de crustacee din cauza distrugerii embrionilor lor. [3]
BOD pentru diferite agenții tensioactivi este în intervalul cuprins între 0 1,6 mg / l. În timpul oxidării biochimice a acestor substanțe se descompun pentru a forma produși secundari de contaminare - alcooli, aldehide, acizi organici, agenți activi de suprafață și dezintegrarea nucleului benzenic în structura moleculei - fenoli.
Astfel, surfactanții sintetici sunt poluanți semnificativi ai mediilor acvatice și au un impact negativ asupra organismelor-hidrobionți [3].
Există date privind efectul negativ al acestor substanțe asupra mediului anorganic: eroziunea solului, coroziunea metalelor, accelerarea proceselor de îmbătrânire a structurilor din beton armat [4].
Caracteristicile apelor uzate industriale
În timpul lucrului în economia de spălare, se formează o cantitate mare de canalizare. Volumul principal de deșeuri este asigurat de procesul de spălare propriu-zis. O cantitate mică de apă de spălare care conține sare este obținută în timpul înmuiere a apei.
Procesul de spălare include șapte sau opt operațiuni: # 13;
- spălare preliminară cu apă care conține reactivi de înmuiere (sifon și agenți de umectare); # 13;
- spălarea apei fierbinți cu fierbere în prezența detergenților sifon, săpun și sintetic; # 13;
- repetarea clătirii cu apă caldă sau rece. # 13;
Durata procesului de spălare este de aproximativ 1 oră. În conformitate cu standardele specifice, se presupune că pentru fiecare 100 kg de rufe se formează 3,75 m3 de apă uzată [6].
Compoziția aproximativă a poluanților de apă menajeră: # 13;
- Surfactanți anionici și neionici (detergenți, detergenți, înălbitori). # 13;
- Sare de duritate. # 13;
- Substanțe suspendate (murdăria emulsionată). # 13;
- Particule mecanice, fibre textile. # 13;
- Coloranți și produse petroliere. # 13;
În comparație cu compoziția medie a apelor reziduale urbane, concentrația de contaminanți specifici în apele reziduale de spălare este de 2-3 ori mai mare. Spălarea apei de spălare din spălarea a 100 kg de rufe este echivalentă cu scurgerea totală de canalizare a unei așezări cu 35 de locuitori [6].
Atunci când este amestecat cu canalizare, canalizarea din spalatorie oferă spumă persistentă.
Surfactanții care intră în instalațiile de tratare a orașului complică funcționarea rezervoarelor de decantare, măresc încărcătura în instalațiile de tratare și reduc eficiența generală a tratării apelor reziduale menajere.
Descărcarea apei uzate din spălătorii în rețeaua de canalizare urbană, luând în considerare specificul contaminării, este posibilă în condiții de temperatură și medie a compoziției, dar este nedorită. În prezent, există metode de pretratare a apei reziduale, precum și scheme tehnologice pentru reciclarea alimentării cu apă a întreprinderilor de spălătorie pentru reutilizarea apei.
Stații de epurare a apelor reziduale pentru întreprinderi
Primul sistem tehnologic
Schema de tratare a apelor reziduale și a alimentării cu apă reciclată a spălătoriilor utilizând metodele de flotare și nanofiltrare funcționează după cum urmează [conform datelor din [7]).
Metoda de curățare folosită este în mai multe etape. În prima etapă, suspensia și produsele petroliere sunt îndepărtate din apa uzată prin metoda flotării; A doua etapă (filtrarea) îndepărtează solidele suspendate insolubile reziduale din apă; A treia etapă (nanofiltrarea cu membrană) elimină materia organică solubilă din apă.
Spațiile de spălare intră în rezervorul de avertizare. De asemenea, se umple apa secundară circulantă - filtrat din unitatea de deshidratare, se concentrează din unitatea de filtrare cu membrană și se îndepărtează filtrul de apă.
Drenurile medii intră într-un reactor de coagulare cu mai multe etape. Reactivii din ferma de reactivi - floculanți și coagulanți sunt alimentați în reactor. Sub acțiunea reactivilor, procesul de floculare are loc în reactor.
Apoi, apa uzată, împreună cu fulgii suspendați, intră în unitatea de flotație. În flotator, se menține aerarea continuă a amestecului de apă reziduală, iar fulgii suspendați sunt îndepărtați, care sunt separați de apă și sunt alimentați în unitatea de deshidratare a nămolului. Aici fulgii sunt deshidratați și trimiși pentru utilizare ulterioară.
Efluentul clarificat după flotare trece mai întâi printr-o etapă de filtrare grosieră și apoi trece într-o unitate de nanofiltrare cu membrană. Aceasta este etapa principală de purificare, pe care are loc filtrarea cu membrană și purificarea apei.
Apa după etapa de filtrare fină (permeat) este apă pură de înaltă calitate și revine la alimentarea cu apă reciclată a spațiilor de spălat.
Sistemul de tratare a scurgerilor și a alimentării cu apă reciclată a rufelor este reglat într-un mod automat și controlat de la consola de expediere.
Unitățile și echipamentele funcționale din schema descrisă: # 13;
Eficacitatea unui astfel de complex de facilități de tratare pentru surfactantul sintetic este: 98% pentru neionici, 16% pentru anionici. Eficiența purificării prin BOD este de 99%.
Al doilea sistem tehnologic
O altă schemă de tratare a apelor reziduale de epurare este oferită pe baza dezvoltării în laborator a metodelor de purificare a apei de la agenții tensioactivi [4]. Schema tehnologică prevede purificarea canalizării printr-o spălătorie mecanizată cu o capacitate de 4140 kg de rufe pe zi. Tratarea apelor reziduale este realizată printr-o schemă cu o singură etapă utilizând metoda electro-flotocoagulării. Efluenturile, purificate până la valorile normative, sunt evacuate în rețeaua municipală de canalizare.
Apa uzată din agentul de avertizare este alimentată de pompe către electroflotcoagulatorul (EFK). Canalul de canalizare curge între electrozii și reacționează cu hidroxidul de fier, care este eliberat în cameră de la anod sub acțiunea unui curent electric. Particulele dispersate sunt lărgite. Apa cu particule în suspensie este redirecționată la bazin, unde precipită fulgii cu contaminanți adsorbiți.
În același timp, hidroliza apei și evoluția oxigenului și hidrogenului gazos, care activează procesul de flotare, au loc în camera EFC. Rezultatul flotării este o spumă care se colectează în tavă și este redirecționată către mixer. Acolo, o suspensie de argilă este amestecată cu ea, iar nămolul format intră în puțul de lut. Soluția de nămol este supusă deshidratării, suspensia rezultată fiind trimisă pentru reciclare. Filtratul după deshidratare se întoarce în mediu și se amestecă cu noi porțiuni din apele reziduale tratate.
În condiții optime de funcționare, eficiența proiectării instalației de tratare este de 95% pentru agentul tensioactiv și de 72% pentru materia suspendată.
Canalizare și alimentare cu apă reciclată a spălărilor auto
Legislația specifică faptul că se scurge formate la o spălare auto, fără purificare interzisă deversarea în mediu (inclusiv sol) și auto sistem de spălare cu apă ar trebui să includă epurarea și reciclarea apei uzate sistemului.
Metodele de curățare și tehnologiile specifice pentru scurgerile de spălare auto sunt selectate ținând cont de specificul poluanților.
- Suspensii solide: 400-4000 mg / l; # 13;
- produse petroliere: 20-150 mg / l; # 13;
- tetraetil plumb: 0,01-0,1 mg / l; # 13;
- De agent tensioactiv: 100 mg / l. # 13;
Principalii poluanți în spălările de spălare auto sunt spălările din caroserii auto care conțin o cantitate mare de solide în suspensie, produse petroliere și compuși toxici de plumb. În cazul în care se utilizează detergenți speciali în procesul de spălare, se produc supratensiuni în mașina de spălat.
Soluții gata
Schema finală de tratare a apei de spălat auto [8] include mai multe etape: # 13;
- curățare mecanică aspirată; # 13;
- depunere gravitațională; # 13;
- tratamentul cu reactivi; # 13;
- flotarea prin presiune; # 13;
- filtrare. # 13;
În stadiul preliminar, efluenții sunt curățiți de impurități mecanice grosiere și de substanțe solide în suspensie în capcanele de nisip și în capcanele de ulei. Purificarea ulterioară a efluenților are loc în tancurile de sedimentare gravitaționale. În schema de curățare descrisă, se utilizează rezervoare de decantare în strat subțire. în care precipitarea impurităților suspendate are loc mai eficient.
Principalele metode de tratare a apei uzate sunt reactivul auto și metoda de flotare a presiunii.
Aceste metode fac posibilă purificarea apei uzate până la indicatorii care îi permit să fie refolosiți în sistemul de alimentare cu apă circulantă. Dezavantaje ale metodelor de reacție și de flotare - costuri ridicate pentru consumabile și reactivi.
În practică, recomandările înalte au primit o metodă cuprinzătoare pentru curățarea apei uzate de spălare a autovehiculelor utilizând sistemul de circulație a apei "Scat" [8]. Instalația este formată din trei blocuri: # 13;
- Blocul БПО - pentru îndepărtarea impurității brute. # 13;
- Blocarea OTB - purificarea flotării din suspensii fin dispersate. # 13;
- Block DRC - post-tratarea apei pe filtrul de carbon. # 13;
Selectarea echipamentului pentru sistemul de purificare este efectuată în funcție de volumul de apă care circulă în sistemul de alimentare cu apă circulantă și de machiajul cu apă proaspătă (15% din volumul cifrei de afaceri).
Astfel de sisteme de curățare și de alimentare cu apă în circulație a spălătorilor auto nu numai că sunt eficiente în ceea ce privește captarea emisiilor, ci și benefice, deoarece reduc în mod semnificativ consumul de apă. Apa purificată este refolosită în timpul spălării mașinilor, iar apa proaspătă este utilizată numai pentru clătirea finală.
Compararea metodelor și tehnologiilor de purificare pentru îndepărtarea agenților tensioactivi
Fiecare dintre metodele listate are dezavantajele și limitările de utilizare. Combinația mai multor tehnici pentru tratarea apelor uzate face posibilă obținerea celui mai înalt grad de extracție a surfactanților [4].
Prevalența răspândită a substanțelor sintetice de suprafață ridică brusc problema găsirii metodelor cele mai potrivite și viabile din punct de vedere economic pentru tratarea apelor reziduale de la acestea. Caracteristicile fizico-chimice ale agenților tensioactivi sintetici și separarea acestor substanțe în grupuri în funcție de capacitatea lor de descompunere biochimică fac foarte dificilă selectarea celei mai optime metode de purificare.
Selectarea metodei actuale de purificare a apelor uzate trebuie efectuată în funcție de concentrația de agenți activi de suprafață în apă și de capacitatea sa de a se descompune ( „hard“ sau „soft“ agenți activi de suprafață), prezența în ape reziduale alți contaminanți (ulei, suspensii) și dorit calitatea apei la ieșirea.
Pentru o compoziție uniformă a apelor reziduale și concentrații scăzute de surfactant posibil pentru a realiza o schemă de purificare într-o etapă, folosind metode de sorbție, flotație, coagularea oxidare biologică sau filtrare cu membrană.