Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук
Дослiджено процес вилучення амонiйних сполук у виглядi магнiєамонiйфосфату (якi можна використовувати як цiнне комплексне мiнеральне добриво) з фiльтрату полiгону складування твердих побутових вiдходiв № 5 Київської областi. Запропонована нами схема очищення фiльтратiв звалищ дає змогу отримати очищ...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/29570 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук / В.В. Гончарук, М.М. Балакiна, Д.Д. Кучерук // Доп. НАН України. — 2010. — № 4. — С. 193-197. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859985181220274176 |
|---|---|
| author | Гончарук, В.В. Балакіна, М.М. Кучерук, Д.Д. |
| author_facet | Гончарук, В.В. Балакіна, М.М. Кучерук, Д.Д. |
| citation_txt | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук / В.В. Гончарук, М.М. Балакiна, Д.Д. Кучерук // Доп. НАН України. — 2010. — № 4. — С. 193-197. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Дослiджено процес вилучення амонiйних сполук у виглядi магнiєамонiйфосфату (якi можна використовувати як цiнне комплексне мiнеральне добриво) з фiльтрату полiгону складування твердих побутових вiдходiв № 5 Київської областi. Запропонована нами схема очищення фiльтратiв звалищ дає змогу отримати очищений пермеат, що вiдповiдає нормам на скидання в мiську каналiзацiю.
The process of removal of ammonium compounds in the form of magnesium-ammonium phosphate, which can be used as a valuable complex mineral fertilizer, from a landfill leachate from polygon No. 5 in the Kiev region is investigated. The scheme of purification of a landfill leachate is proposed. It allows one to obtain purifed permeate which answers the norms of dumping in the city water drain.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:28:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
4 • 2010
ЕКОЛОГIЯ
УДК 628.31:628.472.3:543.632.562.4
© 2010
Академiк НАН України В.В. Гончарук, М. М. Балакiна,
Д.Д. Кучерук
Очищення фiльтратiв звалищ твердих побутових
вiдходiв вiд амонiйних сполук
Дослiджено процес вилучення амонiйних сполук у виглядi магнiєамонiйфосфату (якi
можна використовувати як цiнне комплексне мiнеральне добриво) з фiльтрату полi-
гону складування твердих побутових вiдходiв № 5 Київської областi. Запропонована на-
ми схема очищення фiльтратiв звалищ дає змогу отримати очищений пермеат, що
вiдповiдає нормам на скидання в мiську каналiзацiю.
Основним способом знезараження твердих побутових вiдходiв (ТПВ) в усiх країнах поки
що залишаються звалища (полiгони), негативний вплив яких на довкiлля великою мiрою
зумовлений фiльтратами (дренажними водами), якi утворюються за рахунок iнфiльтрацiї
атмосферних опадiв, бiохiмiчних i хiмiчних процесiв розкладення ТПВ та характеризуються
високим вмiстом токсичних органiчних i неорганiчних речовин, який у сотнi разiв переви-
щує гранично допустимий. Протягом всього перiоду функцiонування звалища фiльтрати
залишаються постiйним джерелом забруднення поверхневих i пiдземних вод [1].
Значною екологiчною проблемою є утворення в фiльтратах звалищ сполук амонiю за
рахунок процесiв бiохiмiчної деградацiї бiлкових речовин та дезамiнування амiнокислот [2],
що включенi до ряду основних показникiв при оцiнцi ступеня очищення стiчних вод [3]. Так,
за нашими даними, фiльтрат полiгону № 5 Київської областi мiстить до 2 г/дм3, а iнодi
до 5 г/дм3 i бiльше зазначених сполук [4]. Перенос їх з фiльтратiв поверхневим стоком,
iнфiльтрацiя забруднених вод у пiдземнi водоноснi горизонти та мiграцiя разом з пiдземним
потоком утворює небезпеку забруднення грунтових i поверхневих вод.
Наявнiсть у природних водах сполук амонiю становить серйозну проблему як для здо-
ров’я людини, так i для навколишнього середовища: надлишковий їх вмiст у водоймах
порушує баланс поживних речовин та сприяє посиленню бiологiчної активностi водойм;
присутнiсть амонiйних сполук у концентрацiях порядку 1 мг/дм3 знижує здатнiсть гемо-
глобiну риб зв’язувати кисень, результатом чого є збудження центральної нервової системи,
ураження зябрового епiтелiю й гемолiз еритроцитiв [5]. Особлива ж небезпека зазначених
сполук криється в їх здатностi трансформуватися в нiтрати та нiтрити, пiдвищений вмiст
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №4 193
яких у питнiй водi призводить до порушення окиснювальної функцiї кровi — метгемоглобi-
немiї [5], а також до мультиiнфарктної деменцiї, розсiяного склерозу, рiзного роду ракових
захворювань, а саме раку ротової порожнини, раку прямої кишки тощо [6]. Крiм того, на-
явнiсть сполук амонiю сприяє збiльшенню витрат хлору при хлоруваннi на водоочисних
спорудах, викликає збiльшення поглинання розчиненого кисню.
У технологiї очищення стiчних вод вiд iонiв амонiю можна використовувати рiзнi мето-
ди: бiологiчну нiтрифiкацiю, окиснення, iонний обмiн на iонiтних смолах i клiноптилолiтi [3],
проте бiльшiсть з них має низку недолiкiв, що обмежує область їх застосування.
Для збiльшення ефективностi вилучення амонiйного азоту застосовують поєднують пе-
релiченi методи, наприклад, комбiнацiю бiологiчного очищення з використанням активного
мулу й ультрафiльтрацiї для вiддiлення мулової сумiшi та нанофiльтрацiї для доочищення
вiд органiчних продуктiв бiологiчної деструкцiї первiсних забруднень [7], а також поєднують
електрохiмiчну обробку зi зворотноосмотичною та доочищення пермеату пiсля зворотного
осмосу на сорбентi [8]. Проте при високому вмiстi амонiйного азоту такi методи малоефек-
тивнi.
Все частiше в багатьох процесах водоочищення використовуються баромембраннi ме-
тоди [9], але перед подачею на мембрани такi складнi стоки, як фiльтрати звалищ ТПВ
повиннi бути звiльненi вiд багатьох домiшок, головним чином органiчних, для попереджен-
ня забруднення мембранної поверхнi та погiршення експлуатацiйних характеристик [4].
Розроблена i випробувана на полiгонi № 5 спiвробiтниками Iнституту колоїдної хiмiї
та хiмiї води iм. А.В. Думанського НАН України дослiдна установка продуктивнiстю
0,5 м3/год з очищення фiльтрату звалища, яка поєднувала вузли коагуляцiї оксисульфатом
алюмiнiю, нанофiльтрацiї та зворотного осмосу низького тиску, дала змогу довести вмiст
амонiйного азоту з вихiдного 1510 мг/дм3 до норм на скидання в мiський каналiзацiйний
колектор тiльки завдяки наявностi другої стадiї зворотного осмосу, тодi як усi iншi по-
казники вiдповiдали цим нормам пiсля очищення на першiй стадiї [4]; застосування при
попередньому очищеннi фiльтрату замiсть реагентної коагуляцiї гальванокоагуляцiї дало
змогу вилучити (крiм органiчних речовин i основної кiлькостi кольорових i важких мета-
лiв) третину амонiйних сполук i завдяки цьому скоротити схему до однiєї стадiї зворотного
осмосу низького тиску [10], але при бiльшому вмiстi амонiйних сполук зазначенi схеми не
в змозi забезпечити належний рiвень вилучення iонiв NH+
4
.
З лiтературних даних вiдомо, що iони амонiю здатнi зв’язуватися з фосфатами в мало-
розчинну сполуку — магнiєамонiйфосфат MgNH4PO4 (МАФ) [11], що сприяє вилученню їх
зi стоку до подачi на мембрани. У зв’язку з цим нами було дослiджено вилучення амонiйних
сполук у виглядi МАФ з фiльтрату полiгону ТПВ № 5.
Склад фiльтрату, що вивчався, наведено у табл. 1. При виконаннi дослiдiв для визначе-
ння вмiсту iонiв амонiю, хiмiчного поглинання кисню (ХПК) та iнших показникiв користу-
валися вiдповiдними методиками [12]. Звертає на себе увагу той факт, що у складi проби
фiльтрату, який пiддавався очищенню, присутня дуже велика кiлькiсть амонiйних сполук
(див. табл. 1).
Дослiдження залежностi затримання iонiв NH+
4
у зворотноосмотичному процесi вiд їх
вмiсту у вихiднiй водi показали, що амонiйнi сполуки бiльш-менш задовiльно затримуються
при збiльшеннi їх вихiдного вмiсту до ∼ 700 мг/дм3, надалi їх вилучення рiзко погiршується
(крива 1 рис. 1). При цьому питома продуктивнiсть Iv мембрани монотонно зменшується
(крива 2 ). Простий розрахунок показує, що навiть у двi стадiї зворотного осмосу низького
тиску неможливо довести концентрацiю сполук амонiю до норми на скидання в каналiза-
194 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №4
Рис. 1. Залежнiсть коефiцiєнта затримання (R) iонiв NH+
4 (1 ) i питомої продуктивностi (Iv) мембрани (2 )
вiд вмiсту цих iонiв у вихiдних розчинах
цiю [13]. У зв’язку з цим у подальшому було дослiджено вилучення iонiв амонiю з амонi-
євмiсних стiчних вод у виглядi МАФ.
При вивченнi залежностi кiлькостi вилучених iонiв NH+
4
(Q) за однаковий час (t) вiд
величини pH реакцiйного середовища було доведено, що при пiдвищеннi pH вiд 7,0 до 7,5 Q
значно зростає. В iнтервалi pH вiд 7,5 до 8,5 це зростання уповiльнюється i надалi майже
непомiтне (крива 1 рис. 2). Збiльшення тривалостi процесу до 15 хв при постiйному зна-
ченнi pH дозволяє вилучити 96,3% амонiйних сполук, надалi Q практично не змiнюється
(крива 2 ).
Обробка фiльтрату гальванокоагуляцiєю в дослiдженому ранiше режимi [10] з метою
очищення вiд полютантiв органiчної природи дозволила одночасно зменшити кiлькiсть амо-
нiйних сполук у фiльтратi з 5100 до 3390 мг/дм3 (див. табл. 1). Осадження iонiв NH+
4
у ви-
глядi МАФ скоротило їх кiлькiсть у фiльтратi до 168 мг/дм3. З вилученням такої кiлькостi
амонiю до регламентованих норм у змозi справитися навiть одна стадiя зворотного осмосу
низького тиску.
Згiдно з отриманими даними, нами була розроблена та запатентована схема очищення
фiльтрату звалищ ТПВ [14], завдяки якiй можна отримати очищений фiльтрат (пермеат)
необхiдної якостi (рис. 3): фiльтрат звалища за допомогою насоса (1 ) подається у галь-
Таблиця 1. Показники фiльтрату полiгону № 5 до i пiсля обробки за технологiчною схемою очищення
амонiєвмiсних фiльтратiв звалищ ТПВ
Показник
Склад води Вимоги
нормативного
документа [13],
не бiльше
вихiдна
пiсля
гальвано-
коагуляцiї
пiсля
осадження
МАФ
пiсля
зворотного
осмосу
N(NH+
4 ), мг/дм3 5100 3390 195 4,3 20
ХПК, мгО/дм3 4970 1152 1050 164 500
Мiнералiзацiя, мг/дм3 11072 9270 6067 179 1000
Сумарна кiлькiсть кольорових 2,57 1,39 0,010 Слiди 2,78
i важких металiв, мг/дм3
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №4 195
Рис. 2. Залежнiсть ступеня вилучення амонiю вiд pH реакцiйного середовища (1 ) i тривалостi процесу (2 )
Рис. 3. Схема очищення амонiєвмiсних фiльтратiв звалищ твердих побутових вiдходiв:
1, 4, 7, 11, 13 — насоси; 2 — гальванокоагулятор; 3, 9 — вiдстiйники; 5 — реактор; 6, 10 — фiльтр-преси;
8 — дозатор; 12 — зворотноосмотичний апарат низького тиску; 14 — апарат iз заглибленим пальником
ванокоагулятор (2 ), звiдки надходить у вiдстiйник (3 ), а пiсля вiдстоювання подається
наносом (4 ) для осадження амонiйних сполук у реактор (5 ). Шлам з вiдстiйника (3 ) над-
ходить на фiльтр-прес (6 ) для зневоднення, пiсля чого вiджимна вода насосом (7 ) подається
в реактор (5 ), куди з дозатора (8 ) дозується осаджувач i зв’язує iони NH+
4
, якi мiстяться
в фiльтратi, в МАФ. Останнiй випадає в осад i пiсля вiдстоювання у вiдстiйнику (9 ) над-
ходить для зневоднення на фiльтр-прес (10 ). Вiджимна вода з фiльтр-преса (10 ) насосом
(11 ) подається для доочищення i знесолення в зворотноосмотичний апарат низького тиску
(12 ). З вiдстiйника (9 ) фiльтрат насосом (13 ) також подається в зворотноосмотичний апа-
рат (12 ), пiсля якого очищений пермеат скидають у каналiзацiю, а концентрат пiдлягає
термообробцi в апаратi з занурювальним пальником (14 ).
Запропонована схема забезпечує отримання очищеної води, яка за всiма показниками
вiдповiдає нормам на скидання в мiську каналiзацiю (див. табл. 1). Зневоднений шлам може
бути використаним у металургiйному виробництвi, а зневоднений осад — як комплексне
мiнеральне добриво [15].
196 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №4
Таким чином, розроблена схема очищення амонiєвмiсних фiльтратiв звалищ твердих
побутових вiдходiв дозволяє досягти високого ступеня очищення вiд амонiю при його знач-
ному вмiстi, зменшити навантаження на зворотноосмотичну мембрану завдяки вилученню
амонiйних солей та спростити технологiчну схему. Амонiйну сполуку можна використову-
ватися як цiнне комплексне мiнеральне добриво.
1. Александровская З.И., Кузьменкова М.А., Гуляев Н.Ф. Санитарная очистка городов от твердых
бытовых отходов. – Москва: Стройиздат, 1977. – 320 с.
2. Экологическая биотехнология / Под ред. К.Ф. Форстера и Д.А. Вейза. – Ленинград: Химия, 1990. –
383 с.
3. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. – Москва: АСБ, 2002. – 704 с.
4. Гончарук В.В., Балакина М.Н., Кучерук Д.Д. и др. Нанофильтрация в предочистке дренажных вод
свалок твердых бытовых отходов // Химия и технология воды. – 2007. – 29, № 2. – С. 182–194.
5. Гришко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. –
Ленинград: Химия, 1979. – 160 с.
6. Prakasa Rao E.V. S., Puttanna K. Strategies for combating nitrate pollution // Current Sci. – 2006. – 91,
No 10. – P. 1335–1338.
7. Schalk I., Timm G., Ringe H. Weitergehende Sickerwasserreinigung mit Membranbiologie und Nanofi-
ltration-Betriebsergebnisse der Zeutraldeponie Luneburg // Korrespond. Abwasser. – 1999. – 46, No 8. –
S. 1253–1258.
8. Пат. Россия 2207987 МПК 7 C02F 9/10, C02F 1/04, C02F 1/28, C02F 1/44, C02F 1/46. Способ очистки
дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов / А.А. Поворов, В.Ф. Павлова, Л.В. Ерохина
и др. – Опубл. 10.07.2003; Бюл. № 19.
9. Baker R.W. Membrane Technology and Applications. – New York: Wiley, 2004. – 514 p.
10. Пат. Україна 75837 МПК (2006) С 02 F 9/02; С 02 F 1/44; С 02 F 1/46; С 02 F 1/52; С 02 F9/04; С
02 F9/08. Спосiб комплексної переробки дренажних вод звалищ твердих побутових вiдходiв / В.В.
Гончарук, М. М. Балакiна, Д.Д. Кучерук та iн. – Опубл. 15.05.2006; Бюл. № 5.
11. Некрасов Б.Н. Основы общей химии. Т. 1. – Москва: Химия, 1965. – 519 с.
12. Унифицированные методы исследования качества вод: Тестовые методы анализа. – Москва: Изд-во
СЭВ, 1990. – 119 с.
13. Правила приймання стiчних вод пiдприємств у систему каналiзацiї м. Києва (Розпорядження Київ-
ської мiської адмiнiстрацiї вiд 18.06.2003 року № 1073, с. 10).
14. Пат. Україна № 85802. – МПК (2006) C 02 F 9/04, C 02 F 9/08, C 02 F 1/44, C 02 F 1/52. Спосiб
очищення амонiйвмiсних стiчних вод / В. В. Гончарук, М.М. Балакiна, Д.Д. Кучерук та iн. – Опубл.
25.02.2009; Бюл. № 4.
15. Щегров Л.И. Фосфаты двухвалентных металлов. – Киев: Наук. думка, 1987. – 216 с.
Надiйшло до редакцiї 11.08.2009Iнститут колоїдної хiмiї та хiмiї води
iм. А.В. Думанського НАН України, Київ
Academician of the NAS of Ukraine V.V. Goncharuk, M. N. Balakina,
D.D. Kucheruk
Purification of landfill leachate from ammonium compounds
The process of removal of ammonium compounds in the form of magnesium-ammonium phosphate,
which can be used as a valuable complex mineral fertilizer, from a landfill leachate from polygon
No. 5 in the Kiev region is investigated. The scheme of purification of a landfill leachate is proposed.
It allows one to obtain purifed permeate which answers the norms of dumping in the city water
drain.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №4 197
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-29570 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:28:32Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гончарук, В.В. Балакіна, М.М. Кучерук, Д.Д. 2011-12-16T18:09:12Z 2011-12-16T18:09:12Z 2010 Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук / В.В. Гончарук, М.М. Балакiна, Д.Д. Кучерук // Доп. НАН України. — 2010. — № 4. — С. 193-197. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/29570 628.31:628.472.3:543.632.562.4 Дослiджено процес вилучення амонiйних сполук у виглядi магнiєамонiйфосфату (якi можна використовувати як цiнне комплексне мiнеральне добриво) з фiльтрату полiгону складування твердих побутових вiдходiв № 5 Київської областi. Запропонована нами схема очищення фiльтратiв звалищ дає змогу отримати очищений пермеат, що вiдповiдає нормам на скидання в мiську каналiзацiю. The process of removal of ammonium compounds in the form of magnesium-ammonium phosphate, which can be used as a valuable complex mineral fertilizer, from a landfill leachate from polygon No. 5 in the Kiev region is investigated. The scheme of purification of a landfill leachate is proposed. It allows one to obtain purifed permeate which answers the norms of dumping in the city water drain. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Екологія Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук Purification of landfill leachate from ammonium compounds Article published earlier |
| spellingShingle | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук Гончарук, В.В. Балакіна, М.М. Кучерук, Д.Д. Екологія |
| title | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| title_alt | Purification of landfill leachate from ammonium compounds |
| title_full | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| title_fullStr | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| title_full_unstemmed | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| title_short | Очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| title_sort | очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів від амонійних сполук |
| topic | Екологія |
| topic_facet | Екологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/29570 |
| work_keys_str_mv | AT gončarukvv očiŝennâfílʹtratívzvaliŝtverdihpobutovihvídhodívvídamoníinihspoluk AT balakínamm očiŝennâfílʹtratívzvaliŝtverdihpobutovihvídhodívvídamoníinihspoluk AT kučerukdd očiŝennâfílʹtratívzvaliŝtverdihpobutovihvídhodívvídamoníinihspoluk AT gončarukvv purificationoflandfillleachatefromammoniumcompounds AT balakínamm purificationoflandfillleachatefromammoniumcompounds AT kučerukdd purificationoflandfillleachatefromammoniumcompounds |