КОМПЛЕКСНЫЕ ТИТАНСОДЕРЖАЩИЕ РЕАГЕНТЫ В ПРОЦЕССАХ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация
Вопросам удаления из сточных вод различных производств биогенных элементов в последнее время уделяется все больше внимания. Традиционные коагулянты на основе солей алюминия и железа позволяют эффективно удалять из воды фосфат-ион, однако данные реагенты не эффективны в отношении аммоний-иона. В рамках проделанной работы была рассмотрена возможность применения комплексных титансодержащих коагулянтов в процессах дефосфатизации сточных вод рыбоперерабатывающей промышленности. Доказано, что применение магнийтитановых реагентов позволяет с высокой эффективностью проводить соосаждение аммоний- и фосфат-ионов в форме сложного соединения магния аммоний фосфата (струвит). Для реализации процесса очистки необходим 10 – 20% стехиометрический избыток соединений магния от расчетного значения, при этом эффективность осаждения соединений аммония превышает 50%, а фосфат-аниона 95%. Оптимальным диапазоном рН для процесса соосаждения аммоний и фосфат-ионов в форме комплексного соединения является 10,0 – 10,5. Результаты исследований, проведенных на реальной воде рыбоперерабатывающего предприятия, продемонстрировали повышенную эффективность комплексных титансодержащих реагентов по сравнению с традиционными коагулянтами на основе солей алюминия, железа и магния. Установлена возможность применения магнийсодержащих отходов производства огнеупорных материалов как в качестве прекурсора для получения комплексных коагулянтов, так и в качестве индивидуального реагента. Доказано, что применение комплексных титансодержащих реагентов позволяет в значительной степени интенсифицировать процессы седиментации (15%) и фильтрации (20%) коагуляционных шламов. Применение комплексных реагентов позволит существенно повысить уровень экологической безопасности производства и снизить антропогенную нагрузку на гидросферу.
Для цитирования:
Кузин Е.Н. Комплексные титансодержащие реагенты в процессах очистки сточных вод рыбной промышленности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 7. С. 127-135. DOI: 10.6060/ivkkt.20246707.6997.
Литература
Bashaar Y.A. Nutrients requirements in biological industrial wastewater treatment. African J. Biotechnol. 2004. V. 3. N 4. P. 236–238 DOI: 10.5897/ajb2004.000-2042.
He Y., Xu P., Li C., Zhang B. High-concentration food wastewater treatment by an anaerobic membrane bioreactor. Water Res. 2005. V. 39. N 17. P. 4110–4118. DOI: 10.1016/j.watres.2005.07.030.
Falletti L., Conte L., Zaggia A., Battistini T., Garosi D. Food Industry Wastewater Treatment Plantbased on Flotation and MBBR. Modern Environ. Sci. Eng. 2014. V. 1. N 12. P. 562-566. DOI: 10.15341/mese(2333-2581)/02.01.2015/006.
Babenkov Ye.D. Water purification with coagulants. M.: Nauka. 1977. 368 p. (in Russian).
Moussas P.A., Tzoupanos N.D., Zouboulis A.I. Advances in coagulation/flocculation field: Al- and Fe-based compo-site coagulation reagents. Desal. Water Treat. 2011. V. 33. N 1-3. P. 140–146. DOI: 10.5004/dwt.2011.2622.
Draginskiy V.L., Alekseyeva L.P., Getmantsev S.V. Co-agulation in natural water purification technology. M.: Nauch. izd. 2005. 576 p. (in Russian).
Kuzin E., Averina Y., Kurbatov A., Kruchinina N., Boldyrev V. Titanium‐Containing Coagulants in Wastewater Treatment Processes in the Alcohol Industry. Processes. 2022. 10. P. 440. DOI: 10.3390/pr10030440.
Kuzin E. N., Krutchinina N.E. Evaluation of effectiveness of use of complex coagulants for wastewater treatment pro-cesses of mechanical engineering. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 10. P. 140-146 DOI: 10.6060/ivkkt.20196210.5939.
Galloux J., Chekli L., Phuntsho S., Tijing L.D., Jeong S., Zhao Y.X., Shon H.K. Coagulation performance and floc characteristics of polytitanium tetrachloride and titanium tetrachloride compared with ferric chloride for coal mining wastewater treatment. Separat. Purificat. Technol. 2015. V. 152. P. 94–100. DOI: 10.1016/j.seppur.2015.08.009.
Wulan Safrihatini Atikah, Octianne Djamaluddin, Radyan Manggala. The potential use of titanium tetracloride (TiCl4) as an alternative for coagulant in textile wastewater treatment. 4th Internat.Conf. on Sust. Built Environ. “Sustainable Bulding and Environment for Sophisticated Life”. October 12-14, 2016. Yogyakarta. 2016. P. 238-243.
Chernoberezhskiy Yu.M., Mineyev D.Yu., Dyagileva A.B., Lorentsson A.V. Investigation of the mechanisms of interaction of titanyl sulfate hydrolysis products with sulfate lignin. Kolloid. Zhurn. 2002. V. 2. N 64. P. 257-262 (in Russian).
Lanina T.D. Application of coagulants from titanium pro-duction waste for the treatment of drilling wastewater. Stroitel'stvo Neftyanykh Gazovykh Skvazhin Sushe More. 2013. N 11. P. 19-23 (in Russian).
Okour Y., Shon H.K., El Saliby I. Characterisation of titanium tetrachloride and titanium sulfate flocculation in wastewater treatment. Water Sci. Technol. 2009. V. 59. P. 2463–2473. DOI: 10.2166/wst.2009.254.
Huang X., Gao B., Zhao S., Sun S., Yue Q., Wang Y., Li Q. Application of titanium sulfate in a coagulation–ultrafiltration process: a comparison with aluminum sulfate and ferric sulfate. RSC Adv. 2016. V. 6. N 55. P. 49469–49477. DOI: 10.1039/c6ra05075a.
Chekli L., Eripret C., Park S.H., Tabatabai S.A.A., Vronska O., Tamburic B., Shon H.K. Coagulation per-formance and floc characteristics of polytitanium tetrachloride (PTC) compared with titanium tetrachloride (TiCl4) and ferric chloride (FeCl3) in algal turbid water. Separat. Purificat. Technol. 2017. N 175. P. 99–106. DOI: 10.1016/j.seppur.2016.11.019.
Zhao Y.X., Shon H.K., Phuntsho S., Gao B.Y. Removal of natural organic matter by titanium tetrachloride: The effect of total hardness and ionic strength. J. Environ. Manag. 2014. V. 134. P. 20–29. DOI: 10.1016/j.jenvman.2014.01.002.
Shon H.K., Vigneswaran S., Kandasamy J., Zareie M.H., Kim J.B., Cho D.L., Kim J.-H. Preparation and Characterization of Titanium Dioxide (TiO2) from Sludge produced by TiCl4 Flocculation with FeCl3, Al2(SO4)3 and Ca(OH)2 Coagulant Aids in Wastewater. Separat. Sci. Tech-nol. 2009. V. 44. N 7. P. 1525–1543. DOI: 10.1080/01496390902775810.
Zin M.M.T., Tiwari D., Kim D.-J. Maximizing ammonium and phosphate recovery from food wastewater and incinerated sewage sludge ash by optimal Mg dose with RSM. J. Ind. Eng. Chem. 2020. V. 6. P. 136–143. DOI: 10.1016/j.jiec. 2020.02.020.
Perelygin Yu.P., Grishin B.M. Reagent purification of yeast plant wastewater from phosphate ions and ammonium ions. Regional. Arkhit. Stroit. 2019. N 3 (40). P. 167-182 (in Russian).
Xu H., He P., Gu W., Wang G., Shao L. Recovery of phosphorus as struvite from sewage sludge ash. J. Environ. Sci. 2012. 24(8). P. 1533–1538. DOI: 10.1016/s1001-0742(11) 60969-8.
Kuzin Ye.N., Kruchinina N.Ye. Preparation of complex coagulants based on largescale waste and products of largescale industrial waste. Tsvet. Metally. 2021. N 1. P. 13-18 (in Russian). DOI: 10.15372/CSD2020244.
Mamchenko A.V., Gerasimenko N.G., Deshko I.I., Pakhar’ T.A. The investigation of the efficiency of coagu-lants based on titanium when purifying water. J. Water Chem. Technol. 2012. V. 32. N 3. P. 167–175. DOI: 10.3103/ s1063455x10030069.
Xu J., Zhao Y., Gao B., Zhao Q. Enhanced algae removal by Ti-based coagulant: comparison with conventional Al- and Fe-based coagulants. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. N 13. P. 13147–13158. DOI: 10.1007/s11356-018-1482-8.
Serpokrylov N.S., Vil'son Ye.V., Getmantsev S.V., Marochkin A.A. Ecology of wastewater treatment by physi-co-chemical methods. M: ASV. 2009. 264 p. (in Russian).
Shabanova N.A., Popov V.V., Sarkisov P.D. Chemistry and technology of nanodisperse oxides. M.: IKTS «Akademkniga». 2007. 308 p. (in Russian).
Shon H.K., Vigneswaran S., Kim I.S., Cho J., Kim G.J., Kim J.B., Kim J.-H. Preparation of Titanium Dioxide (TiO2) from Sludge Produced by Titanium Tetrachloride (TiCl4). Floccul. Wastewater. Environ. Sci.Technol. 2007. V. 41. N 4. P. 1372–1377. DOI: 10.1021/es062062g.
Kuzin E.N., Kruchinina N.E. Obtaining complex titanium-containing coagulants by the method of chemical dehydra-tion. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 103-111. DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6578.
Medvedeva I.V., Medvedeva O.M., Studenok A.G., Stu-denok G.A., Tseytlin E.M. New composite materials and processes for chemical, physico-chemical and biochemical technologies of water purification ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 6-27. DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6538.
