Гибридная технология очистки сточных вод красильно-отделочных производств

Введение.

Современные люди стремятся следовать веяниям моды и использовать одежду из ярко окрашенных тканей и мехов. Для их производства используют большой набор химических реагентов, среди которых красители, дубители, поверхностно-активные вещества и т.д. После завершения цикла окрашивания и обработки материалов образуются многокомпонентные и непостоянного состава сточные воды, дальнейшая обработка которых требует применения современных инновационных подходов, прежде всего комплексных. Рассмотрены технологии очистки сточных вод красильно-отделочных производств. Представлены результаты лабораторных исследований по разработке комбинированной технологии очистки сточных вод от красителей с использованием композитного сорбента, полученного окомкованием пылевых отходов металлургической промышленности, и фитотехнологического доизвлечения красителей в биопрудах.

Материалы и методы.

Исследования проведены в лабораторных условиях с использованием композитного пористого материала на основе техногенного сырья кремниевого и алюминиевого производств, полученного по методике окомкования, предложенной авторами. Представлена методика получения сорбентов, их характеристики и результаты оценки их сорбционных свойств. Фитосорбционные свойства водной растительности испытывали в условиях лабораторного эксперимента. В работе использовали водные растения, произрастающие в р. Ангара. Растения собирали тралом, освобождали от грунта, промывали и культивировали в лаборатории в аквариумах с дехлорированной водой при умеренном освещении и температуре 14-16 °С. Объектами исследований были: элодея канадская (Elodea сanadensis), уруть мутовчатая (Myriophyllum spicatum), роголистник темно-зеленый (Ceratophyllum demersum). В качестве исследуемой жидкости использовали модельные сточные воды - растворы красителей: кислотный желтый светопрочный (C.I. Acid Yellow 11), кислотный синий К (C.I. Acid Blue 120), кислотный ярко-красный (C.I. Acid Red 1), (C.I. Basic Orange 21).

Результаты.

Описана разработанная методика получения композитного сорбента на основе отходов и приведены данные по эффективности очистки от испытанных красителей. Получены экспериментальные значения фиторемедиционного потенциала водных растений. Предложена гибридная технология локальной очистки сточных вод, включающая сорбционную и фитотехнологическую обработку с использованием габионов и биологических прудов. Сточные воды направляются на фильтрацию через габионы, заполненные композитным сорбентом, а затем в биопруды с водными растениями.

Выводы.

Полученные результаты позволяют наметить направления дальнейшего исследования по оптимизации работы комплексных сооружений для локальной очистки сточных вод красильно-отделочных производств.

1. Тимофеева С.С. Состояние и перспективы развития методов очистки сточных вод красильно-отделочных производств // Химия и технология воды. 1991. Т. 13. № 6. С. 555-570.

2. Сизых М.Р., Батоева А.А., Тимофеева С.С. Локальная очистка сточных вод красильно-отделочных производств // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 3-1. С. 28-31.

3. Тимофеева С.С., Черемных Н.В. Извлечение трифенилметановых красителей макрофитами // Водные ресурсы. 1998. № 2. С. 144-149.

4. Тимофеева С.С. Применение комплексной технологии очистки сточных вод красильно-отделочного производства // Водаmagazinе. 2013. № 5 (69). С. 38-41.

5. Батоева А.А., Сизых М.Р., Асеев Д.Г. Комбинированные окислительные технологии для очистки сточных вод красильно-отделочных производств // Вестник ИрГТУ. 2010. № 3. С. 77-80.

6. Yaseen D.A., Scholz M. Textile dye wastewater characteristics and constituents of synthetic effluents: a critical review // International Journal of Environmental Science and Technology. 2019. Vol. 16. Issue 2. Pp. 1193-1226. DOI: 10.1007/s13762-018-2130-z

7. Меньшова И.И., Сафонов В.В., Булулукова И.И. Применение шунгитового сорбента в адсорбционном способе очистки сточных вод, содержащих водорастворимые красители // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2013. № 2. С. 84-87.

8. Пыркова М.В., Меньшова И.И., Фролова Е.А., Чупартинова Э.М. Сорбенты в очистке сточных вод красильно-отделочного производства // Бутлеровские сообщения. 2014. Т. 37. № 2. C. 66-70.

9. Свергузова С.В., Шайхиев И.Г., Гречина А.С., Шайхиева К.И. Использование отходов от переработки биомассы овса в качестве сорбционных материалов для удаления поллютантов из водных сред (обзор литературы) // Экономика строительства и природопользования. 2018. № 2 (67). С. 51-62. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36489710

10. Queiroz M.T. A., Queiroz C.A., Alvim L.B., Sabará M.G., Leão M.M. D., De Amorim C.C. Restructuring in the flow of tex-tile wastewater treatment and its relationship with water quality in Doce River, MG, Brazil // Gestão&Produção. 2019. Vol. 26. Issue 1. Pp. 1-14. DOI: 10.1590/0104-530x1149-19

11. Tahir U., Yasmin A., Khan U.H. Phytoremediation: potential flora for synthetic dyestuff metabolism // Journal of King Saud University Science. 2016. Vol. 28. Issue 2. Pp. 119-130. DOI: 10.1016/j.jksus.2015.05.009

12. Misra M., Akansha K., Sachan A., Sachan S.G. Removal of dyes from industrial effluents by application of combined biological and physicochemical treatment approaches // Combined Application of Physicochemical & Microbiological Processes for Industrial Effluent Treatment Plant. Singapore, Springer. 2020. 406 p. DOI: 10.1007/978-981-15-0497-6-17

13. Wong S., Ngadi N., Inuwa I.M., Hassan O. Recent advances in applications of activated carbon from biowaste for wastewater treatment: a short review // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 175. Pp. 361-375. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.12.059

14. Джубари М.К., Алексеева Н.В., Базияни Г.И., Таха В.С. Методы удаления пигментов из сточных вод // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 7. С. 54-64. DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3263

15. Касперчик В.П., Яскевич А.Л., Бильдюкевич А.В. Комбинированные схемы для очистки сточных вод красильного производства // Водоочистка. 2018. № 8. С. 11-14.

16. Kumbasar E.A., Korlu A. Textile wastewater treatment. Croatia, InTechOpen. 2016. 124 p. DOI: 10.5772/60627

17. Jamee R., Siddique R. Biodegradation of synthetic dyes of textile effluent by microorganisms: an environmentally and economically sustainable approach // European journal of microbiology & immunology. 2019. Vol. 9. Issue 4. Pp. 114-118. DOI: 10.1556/1886.2019.00018

18. Shi Y., Yang Z., Xing L., Zhang X., Li X., Zhang D. World recent advances in the biodegradation of azo dyes // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2021. Vol. 37. Issue 8. P. 137. DOI: 10.1007/s11274-021-03110-6

19. Roy D.C., Biswas S.K., Saha A.K., Sikdar B., Rahman M., Roy A.K., Prodhan Z.H., Tang S.S. Biodegradation of Crystal Violet dye by bacteria isolated from textile industry effluents // PeerJ. 2018. Vol. 6. P. e5015. DOI: 10.7717/peerj.5015

20. Mendes M., Cassoni A.C., Alves S., Pintado M.E., Castro P.M., Moreira P. Screening for a more sustainable solution for decolorization of dyes and textile effluents using Candida and Yarrowia spp // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 307. P. 114421. DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.114421

21. Prasad R. Phytoremediation for Environmental Sustainability // Wastewater. Springer, Singapore. DOI: 10.1007/978-981-16-5621-7-10

22. Chandanshive V.V., Rane N.R., Gholave A.R. Patil Efficient decolourization and detoxification of textile industry effluent by Salvinia molesta in lagoon treatment // Environmental Research. 2016. Vol. 150. Pp. 88-96. DOI: 10.1016/j.envres.2016.05.047

23. Chandanshive V.V., Rane N.R., Tamboli A.S., Gholave A.R. Co-plantation of aquatic macrophytes Typha angustifolia and Paspalum scrobiculatum for effective treatment of textile industry effluent // Journal of Hazardous Materials. 2017. Vol. 338. Pp. 47-56. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.05.021

24. Chandanshive V.V., Kadam S.K., Khandare R.V., Kurade M.B., Jeon B.-H., Jadhav J.P., Govindwar S.P. In situ phytoremediation of dyes from textile wastewater using garden ornamental plants, effect on soil quality and plant growth // Chemosphere. 2018. Vol. 210. Pp. 968-976. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.07.064

25. Леонова М.С. Разработка технологии подготовки шихты из техногенного сырья для производства кремния : дис. … канд. техн. наук. Иркутск, 2017. 202 с.

26. Бажин В.Ю., Патрин Р.К. Современные способы переработки отработанной огнеупорной футеровки алюминиевого электролизера // Новые огнеупоры. 2011. № 2. С. 39-42.

27. Седых В.И. Проблемы переработки углеродсодержащих отходов алюминиевого производства // Металлургия легких и тугоплавких металлов : сб. науч. тр. Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2008. С. 143-148.

28. Timofeeva S.S., Leonova M.S., Gorlenko N.V., Chang J.-H., Cheng S.-F.Composite sorbents based on waste from the crystalline silicon production and biochar // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 408. Issue 1. P. 012039. DOI: 10.1088/1755-1315/408/1/012039

29. Леонова М.С. Окомкование пылевых отходов шламохранилищ кремниевого производства как способ снижения экологических рисков // XXI век. Техносферная безопасность. 2019. Вып. 4. № 2. Pp. 142-149. DOI: 10.21285/2500-1582-2019-2-142-149

30. Пруидзе Г.Н., Чачуа Л.Ш., Тимофеева С.С. Свойства пероксидазы элодеи // Сообщения Академии наук грузинской ССР. 1988. Т. 131. № 3. С. 609-612.