Дослідження ефективності видалення іонів феруму вищими водними рослинами

Abstract

Під час аеробного біологічного очищення стічних вод картонно-паперової фабрики не забезпечується належне їх очищення від іонів феруму до показників ГДК. Традиційні фізико-хімічні технології пов’язані з використанням дороговартісних невідновних сорбентів, які після очищення утворюють осад, що важко утилізується або не піддається переробці. Перспективною альтернативою є використання вищих водних рослин, зокрема, Ряски малої (Lemna minor). У сучасних роботах з дослідження процесів вилучення іонів заліза, високий ступінь його вилучення досягається лише через 4 – 5 діб і складає 80±5%. Актуальним є завдання скорочення тривалості процесу очищення.

Метою цієї роботи є встановлення раціональних параметрів біологічного очищення стічних води картонно-паперової фабрики під час використання методу активного мулу (ХСК, тривалість контакту) та дослідження динаміки видалення іонів феруму в процесі асиміляції ряскою малою (за тривалістю контакту та густиною посадки).

Дослідження проводились на стічних водах, зразки яких були відібрані у очисних спорудах картонно-паперової фабрики після первинних відстійників. Активний мул з станції аерації було використано для аеробного очищення стічних вод. Фізичне моделювання проведено в умовах лабораторної установки SBR-реактора. Видалення феруму здійснювалось з використанням ряски малої в процесі доочищення стічних вод. Дослідження динаміки видалення іонів заліза були продовжені з використанням модельних розчинів на основі дистильованої води з внесенням сульфату феруму.

Отримані результати демонструють збільшення ефекту видалення іонів феруму при зростанні щільності посадки рослин. Найвища ефективність упродовж першої доби експерименту у 88,5% отримана за щільності посадки близько 5,8 г/дм2, тоді як найменша, – у 49% при щільності посадки близько 2,9 г/дм2. Під час порівняння ефективності очищення стічних вод і модельних розчинів не виявлено суттєвої різниці, отже, присутність забруднень, які зумовлюють показник ХСК в цих умовах не має явно вираженого впливу на процес видалення іонів феруму. Збільшення щільності посадки ряскових суттєво впливає на інтенсивність процесу та може бути використане як механізм скорочення тривалості видалення іонів феруму з води.

During aerobic biological treatment of paper mill waste water, the complete treatment of sewage from ferrum ions to the indices of MPC is not provided. Traditional physical-and-chemical treatment technologies are connected with the usage of high-cost, nonrenewable sorbents, which, after treatment, form precipitation which is difficult or impossible to process. Promising alternative is the usage of aquatic higher plants, in particular, Lemna minor (duckweed). In modern research, studying the processes of ferrum ions removal, high level of their elimination is achieved only in 4 – 5 days and is 80±5. The task of reducing the duration of the treatment process is very urgent.

The purpose of this work is to determine the rational parameters of the biological treatment of paper mill wastewater applying the method of active silt (COD, duration of the contact)and study the dynamics of ferrum ions removal in the process of assimilation by Lemna minor (duckweed) (by the duration of the contact and planting density).

Studies were carried out on sewage waters, samples of which were selected at the wastewater treatment plant of the paper mill after the primary sedimentation tanks. Active silt from aeration station was used for aerobic treatment of waste water. Physical simulation was carried out on a pilot plant of SBR reactor type. Ferrum removal was carried out using Lemna minor, in the process of the advanced waste water treatment. Studies of ferrum ions removal dynamics were continued, using test solutions prepared from distilled water with the addition of ferric sulfate.

The obtained results demonstrate regular increase of ferrum ions removal effect at the increase of planting density. The highest efficiency during the first day of the experiment of 88.5% is obtained if the planting density is approximately 5.8g/dm2, where as the lowest efficiency of 49%, if the planting density is approximately 2.9 g/dm2. Comparison of the efficiency of sewage and test solutions treatment showed no significant difference, so the presence of pollutants, stipulating the COD index in these conditions does not have a clearly expressed impact on the process of ferrum ions removal. The increase of the planting density significantly influences the intensity of the process, and can be used as the mechanism for reducing the duration of ferrum ions removal from the water.

При аэробной биологической очистке сточных вод бумажной фабрики полная очистка сточных вод от ионов железа до показателей ПДК не предусмотрена. Традиционные технологии физико-химической обработки связаны с использованием дорогостоящих невозобновляемых сорбентов, которые после обработки образуют осадки, которые трудно или невозможно обрабатывать. Перспективной альтернативой является использование водных высших растений, в частности малой лемны (ряски). В современных исследованиях, изучающих процессы удаления ионов железа, высокий уровень их устранения достигается только через 4 - 5 дней и составляет 80 ± 5. Задача сокращения продолжительности процесса лечения очень актуальна.

Целью данной работы является определение рациональных параметров биологической очистки сточных вод бумажной фабрики с применением метода активного ила (ХПК, длительность контакта) и изучение динамики удаления ионов железа в процессе ассимиляции малой лемной ( ряски) (по продолжительности контакта и плотности посадки).

Исследования проводились на сточных водах, образцы которых отбирались на очистных сооружениях бумажной фабрики после первичных отстойников. Активный ил со станции аэрации использовался для аэробной очистки сточных вод. Физическое моделирование проводилось на пилотной установке реакторного типа СРП. Удаление железа осуществлялось с использованием Lemna minor в процессе глубокой очистки сточных вод. Исследования динамики удаления ионов железа были продолжены с использованием тестовых растворов, приготовленных из дистиллированной воды с добавлением сульфата железа.

Полученные результаты демонстрируют регулярное усиление эффекта удаления ионов железа при увеличении плотности посадки. Высокая эффективность в первый день эксперимента 88,5% получается , если плотность посадки составляет около 5,8 г / дм 2 , где в качестве самой низкой эффективности 49%, если плотность посадки составляет примерно 2,9 г / дм 2 . Сравнение эффективности очистки сточных вод и испытуемых растворов не выявило существенных различий, поэтому наличие загрязняющих веществ, обусловливающих индекс ХПК в этих условиях, не оказывает четко выраженного влияния на процесс удаления ионов железа. Увеличение плотности посадки существенно влияет на интенсивность процесса и может быть использовано в качестве механизма сокращения продолжительности удаления ионов железа из воды.