Очистка промышленных стоков от хлорорганических растворителей

Растворитель тетрахлорэтилен, более известный как перхлорэтилен (ПХЭ) наряду с повсеместным использованием в хими­ческой чистке, широко применяется для обезжиривания деталей на машиностроительных заводах, в полиграфической промыш­ленности для обработки плат и ряде других производств. Ну а поскольку ПХЭ является экотоксикантом, ксенобиотиком и канцерогеноопасным растворителем для животных и человека 2-го класса опасности, разработка способов локальной очистки выб­росов и сбросов ПХЭ приобретает особую значимость и актуаль­ность.

Рассмотрим применение ПХЭ на предприятиях химической чист­ки, поскольку все-таки именно они, в первую очередь, «поставляют» это вещество, равно как и другой канцерогеноопасный растворитель трих-лорэтилен в городские сточные воды в сверхнормативных концентрациях.

Парк оборудования для химичес­кой чистки в России представлен, в основном, машинами 4-6 поколения немецких и итальянских фирм. Это оборудование еще недостаточно эко­логично, что приводит к сверхнорма­тивным выбросам (в частности, наи­более распространенного загрязни­теля перхлорэтилена ) в рабочую зону и атмосферный воздух, а также сбро­сам сточных вод с ПХЭ из водоотде­лителей машин и бесконтрольному сбросу кубовых остатков с ПХЭ на рельеф, в овраги и так далее. Экологотоксикологическая оценка ПХЭ представлена в таблице 1.

Поскольку предприятия химичес­кой чистки в городах России сбрасы­вают в горколлектор сточные (так на­зываемые «контактные») воды из во­доотделителей оборудования, содер­жащие токсичный ПХЭ, - этот раство­ритель попадает в канализационные колодцы предприятий, где он может оставаться в течение многих меся­цев. Попадая на городские очистные сооружения, ПХЭ отравляет «актив­ный ил», выводя из строя флору биоп­ленки. В неканализованных районах России токсическое действие ПХЭ при сбросе в малые реки и озера ста­новится еще более ощутимым.

Биоразложение ПХЭ возможно только специальными иммобилизо­ванными бактериями - деструктора­ми. Бактерии - деструкторы, однако, разлагают ПХЭ только до трихлорэтилена, как мы заметили выше, также очень токсичного растворителя.
 В лаборатории экологии «ЦНИИ-быт» был проведен газохроматографический количественный химичес­кий анализ (КХА) содержания ПХЭ в сточных водах из водоотделителей машин («контактная» вода) и в кана­лизационных колодцах предприятий химической чистки одного из регио­нов России. Результаты КХА предс­тавлены в таблице 2.

В ходе эксперимента авторами было показано, что сточная вода из водоотделителей машин, может быть очищена от ПХЭ путем барботажа воздухом только на 80%. При этом, остаточное содержание ПХЭ стока пока не позволяет сбросить его в гор­коллектор. Предложенный нами и ап­робированный на предприятиях спо­соб очистки воды с ПХЭ из канализа­ционных колодцев, включающий про-паривание, промывки, известкование и т.д., обеспечивает очистку воды от ПХЭ только на 74%. Этот факт явился стимулом для дальнейшего изучения проблемы. Исследования были, в частности, продолжены на активных углях и нетрадиционных сорбентах.

На основании данных КХА автора­ми была разработана принципиаль­ная технологическая схема «кусто­вой» локальной очистки сточных вод группы предприятий от хлороргани­ческих растворителей (ПХЭ), которая представлена на рис.1.

Принципиальная технологическая схема локальной очистки «контакт­ных» вод от машин химической чистки включает в себя следующую последо­вательность операций.

«Контактная» вода примерно от 10 предприятий химчистки через цент­ральную трубу вертикального отстой­ника (О) поступает в камеру отстоя, где накапливается в течение трех дней. Она представляет собой эмульсию, в которой находятся во взвешенном сос­тоянии микроскопические капельки растворителя ПХЭ. За время отстаива­ния происходит разделение воды и растворителя, которое основано на разнице их плотности. Более плотный ПХЭ скапливается внизу, менее плот­ная вода занимает верхнее положение. После разделения каплеобразный ПХЭ сливают в емкость для сбора раство­рителя (Еп) и подают обратно в машину химической чистки (М).

Растворитель может содержаться в воде не только в каплеобразном, но и в растворенном состоянии. Поэто­му надосадочный слой воды из отс­тойника переливом поступает в бар-ботер (Б), где происходит отдувка ПХЭ острым паром. Образовавшаяся паровоздушная смесь по паропрово­ду отводится в кожухотрубный тепло­обменник (Т). Далее сконденсирован­ная смесь подается на блок фильтра­ции, состоящий из двух последова­тельно подключенных зернистых фильтров (ФЗ): фильтр грубой и тон­кой очистки.

Затем, очищенная вода поступает в емкость чистой воды (Еч), откуда сбрасывается в городскую канализа­цию (при контроле за содержанием в ней ПХЭ).

Для проведения более глубокой очистки от ПХЭ в эксперименте были исследованы следующие сорбенты: активные угли (АУ) АГ-3, АР-3, СКТ и модифицированный «Гидроантрацит-А» фракции 0,8 - 2,0 мм.

Результаты «глубокой» экспери­ментальной очистки «контактной» во­ды на сорбентах представлены в таб­лице 3.

Было выявлено, что лучшие ре­зультаты по очистке от ПХЭ «контакт­ной» воды показали АУ СКТ и «Гидро-антрацит-А» фракции 0,8 - 2,0 мм.

Помимо проведения количествен­ного химического анализа на пред­мет выявления концентрации в сточ­ной воде ПХЭ, нами было впервые выполнено биотестирование на се­менах пшеницы (по методике Н.Ф. Фаращук с соавторами, г. Смоленск), с целью определения токсичности воды из водоотделителя, в том числе очищенной на отдельно взятом сор­бенте. Среди исследуемых показате­лей, - определение всхожести семян, длина корневой системы и высота зе­леной части проростков на 5-й и 10-й день наблюдения. Полученные дан­ные отражены в таблице 4 и показаны на фотографиях объекта, сделанных на 5-е сутки.

Как видно из данных биотестиро­вания, сточная вода, содержащая ПХЭ, определенно подавляет всхо­жесть пшеницы как в воде с каплеоб­разным ПХЭ (до отстаивания), так и в «контактной» воде с ПХЭ.

Наблюдается также подавление роста корневой системы и зеленой части проростка на 5-е и 10-е сутки как в «контактной» воде с ПХЭ, соот­ветственно, на 82,1% и 93,1%, так и в исходной воде с капельным перхло-рэтиленом (до отстаивания) - на 77 % и 89,5%.

Сточные воды, прошедшие очист­ку на зернистом фильтре (две ступе­ни) с загрузкой активным углем СКТ показали стимулирование всхожести семян пшеницы на 96%, рост корне­вой системы на 23 % и зеленой части проростка на 10 %, по сравнению со сточной водой, содержащей ПХЭ.

Таким образом, по результатам проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:

1. По данным газохроматографи­ческого КХА на хроматографе «Цвет-М» впервые установлена концентра­ция ПХЭ в исходной воде до отстаи­вания капельного ПХЭ - 48,2 мг/ дм3 и после отстаивания («контактная» во­да) - 25,5 мг/дм3.

2. Глубокая очистка « контактной» воды на активных углях АГ-3, АР-3, СКТ и новом модифицированном сорбенте «гидроантрацит-А» фрак­ции 0,8 - 2,0 мм, выявила:

снижение концентрации ПХЭ в стоке после АГ-3 на 88,5%;
снижение концентрации ПХЭ в стоке после АР-3 на 93,6%;
снижение  концентрации  ПХЭ  в стоке после СКТ на 94,5%;
снижение  концентрации  ПХЭ  в стоке  после  «Гидроантрацита А» фракции 0,8  2,0 мм на 98,4%.

3. Результаты биотестирования сточных вод, содержащих ПХЭ на семенах пшеницы,  показали  угнетение роста   cемян,  пророщенных  на  сточной воде, содержащей ПХЭ.
4. После доочистки стока  на  активном угле СКТ достигалось определенное стимулирование роста семян.
5. Угнетение роста корневой системы и зеленой  части  проростков пшеницы  свидетельствует  в  данном случае о токсичности сбросной сточной воды, содержащей ПХЭ.
6. Необходимо продолжение исследований  по  достижению  полной очистки  выходных  канализационных колодцев предприятий от токсичного ПХЭ  с  помощью  отечественных  устройств,  так  как  стоимость  аналогичного  оборудования,  предлагаемого западными фирмами, составляет порядка  2  тыс.  евро  для  одного  предприятия.

Нина Миташева,
кандидат биологических наук, доцент
Московского государственного университета инженерной экологии,
заведующая лабораторией экологии ЦНИИбыт,
Марина Логачева,
МГУИЭ