CC BY
81
С ît & I V в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №2(118)
УДК 66.011
*
JI.M. Кочетов, Б.С. Сажин, М.П. Тюрин, В.Б. Сажин, И.А. Попов
Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия
*
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА НАПОРНОЙ ФЛОТАЦИИ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОКОВ
The peculiarities of the process pressure flotation when cleaning up production effluents. Ratio calculation to determine the effectiveness of cleaning and other technical indicators.
Рассмотрены особенности процесса напорной флотации при очистке производственных стоков с использованием регентов. Приведены сравнительные данные для оценки эффективности очистки.
Флотация является универсальным методом очистки производственных сточных вод, позволяющим производить эффективное удаление различных загрязнений: взвешенных частиц, нефтепродуктов, поверностно-активных веществ[1].
Принцип напорной флотации заключается в предварительном растворении воздуха в жидкости, при повышенном давлении в сатураторе, и последующем выделения его при резком понижении давления во флотаторе. Выделяющийся воздух образует мелкие пузырьки, которые флотируют содержащиеся в сточной воде загрязнения. Количество воздуха, которое выделяется из насыщенного раствора и обеспечивает необходимую эффективность флотации, обычно составляет менее 5% объёма обрабатываемой сточной воды (теоретически 1,5-2%). Напорная флотация позволяет получать мелкие пузырьки воздуха размером 15-30 мкм., которые в совокупности обеспечиваю большую поверхность межфазного контакта. Поэтому напорная флотация может применяться при очистке производственных сточных вод, содержащих тонкодисперсные взвеси.
Эффективность очистки сточной воды при флотации определяется адгезионно-поверхностными свойствами трехфазной системы на границах раздела фаз. Последние обусловлены избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также явлениями смачивания. Адгезия частицы, находящейся в жидкости, к поверхности газового пузырька возможна только при условии плохого смачивания частицы жидкостью. Поэтому частицы обладающие малой смачиваемостью легко флотируются. Смачивающая способность жидкости зависит от её полярности, с возрастанием которой способность жидкости смачивать твёрдые поверхности уменьшается.
Установки напорной флотации обычно состоят из одной или двух камер. В однокамерных установках происходит одновременно насыщение жидкости пузырьками воздуха и всплывание флотирующихся загрязнений. В двухкамерных установках эти процессы происходят раздельно. Очищаемая вода может проходить через флотационную камеру прямотоком или с частичной рециркуляцией [2]. В последнем случае , в сатураторе происхо-
X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 2 (118)
дит насыщение воздухом не всего объема очищаемой воды, О, а лишь ре-циркулирующего потока 0], что позволяет уменьшить размеры сатуратора. Однако при этом возрастает гидравлическая нагрузка флотатора. Гидравлическая нагрузка, определяемая как отношение расхода очищаемой воды к площади флотационной камеры, зависит от конструкции флотатора принимается обычно в диапазоне д = 6+ 10 м3/м2ч.
уровень
еоды
Рис. 1. Принципиальная схема напорной флотации с рециркуляцией воды: 1. Вход воды; 2. Выход воды; 3. Отвод пены; 4,Отвод шлама; 5. Ввод воздуха; 6. Флотационная камера; 7. Сатуратор; 8. Насос; 9.Водораспределительное устройство; 10. Пеносборное устройство; 11. Рециркуляция воды.
Количество воздуха, выделяющегося в напорном флотаторе определяется соотношением :
Ь = 0'(Ус -Уф), кг/час (1)
где ус и уф , кг/м3 - соответственно растворимость воздуха в воде
при абсолютных давлениях в сатураторе Рс и во флотаторе /V
р
7с =у0 0,0085 кг/м3 (2)
Уф = а-0,0085-0, кг/м3
"о
где у(), кг/м - растворимость воздуха в воде при нормальных услови-
Объем выделяющегося во флотаторе воздуха:
V = — , м3/ч (3)
Рв
где рв - плотность воздуха при давлении и температуре во флотаторе, кг/м3.
9
О Л 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №2(118)
Относительный объемный расход воздуха, выделяющегося во флотаторе:
/ = ^ , М3/м3 (9)
Пена, образующаяся во флотационной камере и удаляемая в помощью специального устройства в пеносборник, содержит 96-98% воды вместе с частицами взвесей и масло-жиропродуктов.
Для уменьшения объема пены в пеносборнике целесообразно применять силиконовые пеногасители. Их поверхностное натяжение очень мало и они быстро растекаются по пенящейся среде. Они химически инертны к большинству веществ - действуют независимо от компонентов, вызывающих вспенивание. Отличаются малой токсичностью, нелетучестью, способностью работать в различных средах, пожаро-взрывобезопасностью. При этом расход пеногасителя не превышает от 0,01 до 0, 1% веса пены.
Минимальый размер флотируемых частиц определятся размером газовых пузырьков, выделяющихся из жидкости при флотации. При этом размер газовых пузырьков не может превышать размер флотируемых частиц более чем в 1,5- 2 раза. Мелкие частицы отклоняются поток жидкости, обтекающим поднимающийся газовый пузырек, исключая их контакт. Поэтому даже при напорной флотации, характеризующейся очень малыми размерами воздушных пузырьков, не могут флотироваться взвешенные частицы размером менее 10 мкм. Это условие накладывает ограничение на минимальный размер флотируемых частиц взвеси.
Указанный недостаток может быть устранен при использовании в процессе флотации регентов, обеспечивающих агломерацию мелких частиц в более крупные агрегаты, в результате коагуляции. В качестве эффективного и недорого коагулянта следует использовать соли алюминия, в частности полиоксихлорид алюминия, в виде 5% водного раствора.
Эффективность очистки стока можно еще более повысить за счет добавления флокулянта, повышающего размер и плотность образующихся при коагуляции агломератов взвешенных частиц. Рекомендуется использовать флокулянт на основе полиакриламида, марки «Праестол 2500», приготовленный в виде 0,1% водного раствора.
Дозирование коагулянта осуществляется автоматически с использованием насосов - дозаторов, производительность которых может регулироваться в зависимости от условий работы оборудования. Доза коагулянта (полиоксихлорида алюминия) составляет, в зависимости от концентрации загрязняющих веществ в стоке, от 50 до 150 мг/л. Доза флокулянта составляет 1-^2, 5 мг/л.
В таблице приведены результаты, полученные при очистке воды от мойки автомобилей методом флотации с использованием реагентов (коагулянта и флокулянта) и без их использования.
Показатели качества очистки даны по основным загрязняющим компонентам: взвешенным веществам, нефтепродуктам и поверхностно-активным веществам (СПАВ). Как видно из приведенной таблицы, использование реагентов позволяет существенно повысить эффективность очистки стока, в особенности по взвешенным веществам и нефтепродуктам.
О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 2(118)
После флотатора сточная вода может подвергаться дальнейшей очистке, например, в фильтре с плавающей загрузкой (ФПЗ) [3]. Принцип действия ФПЗ заключается в задержании примесей в слое фильтрующей загрузки, обладающей плавучестью. Плавающие загрузки обладают способностью легко и быстро промываться противотоком воды с полным восстановлением фильтрующей способности, что делает их весьма удобными для практического использования. Фильтрующая загрузка для ФПЗ изготавливается из вспенивающегося полистирола или гранулированного полиэтилена
Результаты очистки сточной воды от мойки автомобилей.
Характеристика пробы Показатели качества воды
Взвешенные вещества Нефтепр одукты Анионоактивные СПАВ.
мг/л Эффект очистки, % мг/л Эффект очистки, % мг/л Эффект очистки, %
Исходная вода 7001500 8-20 40-160
Вода после флотатора (с использованием реагентов). 20-45 95 1-5 75 20-50 60-70
Вода после флотатора (без использования реагентов). 200350 70-85 5-10 40-55 20-80 30-50
ФПЗ могут работать с использованием коагулянтов или без них. Без использования коагулянтов фильтрация загрязнённой воды через слой загрузки высотой до 500 мм не даёт высокого эффекта очистки при приемлемых скоростях фильтрации, так как частицы загрязнений легко проходят через сравнительно крупные каналы в слое загрузки. Обработка той же воды коагулянтами существенно улучшает качество фильтрата. При этом остаточное содержание коагулирующего раствора в очищаемой воде после флотации способствует эффективной очистке воды и на второй стадии, в процессе фильтрации. В результате, после процесса многоступенчатой очистки содержание взвешенных веществ не превышает 10 мг/л, нефтепродуктов 1 мг/л, СПАВ 10 мг/л. Такая технология очистки производственных стоков позволяют повторно использовать очищенную воду в оборотных системах.
В некоторых случаях бывает необходимо сбрасывать часть очищенной оборотной воды на рельеф местности или в ливневую канализацию. Для дополнительной очистки воды, отводимой на рельеф используются адсорбционные фильтры с активированным углем. Доочистка воды в таких адсорберах обеспечивает снижение содержания нефтепродуктов до значений менее 0,03 мг/л и СПАВ до 0,5 мг/л.
9
0 It 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. Na 2 (118)
Библиографические ссылки
1. Сажин, Б.С. Экологическая безопасность технологических процессов/ Б.С. Сажин, О.С. Кочетов, Л.И. Гудим, Л.М. Кочетов. М. : МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007.
2. Кочетов, Л.М. Применение напорной флотации при очистке стоков / Л.М. Кочетов, Б.С. Сажин, В.Б. Сажин, И. А Попов// Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010. Т. XXIV. №3 (108). С. 113-116.
3. Кочетов, Л.М. Использование фильтров с плавающей загрузкой для очистки сточных вод/ Л.М. Кочетов, Б.С. Сажин, В.Б. Сажин, И. А Попов. // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2009. Т. XXIII. № № 8 (101). С. 106-113.
УДК 377
В.Б. Сажин, Е.В. Матушкина, А.Б. Половников, И. Селдинас, М.Б. Сажина, Л.М. Кочетов, В.В. Козляков, М.П. Тюрин, А.С. Белоусов, И.А. Попов, М.А. Апарушкина, З.Н. Османов, О.Ю. Дорушенкова, О.С. Емельянова, А.Н. Степашкина, Б.С. Сажин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Высшая школа нетрадиционной медицины, Нью-Йорк, США
Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Российский заочный институт текстильной и лёгкой промышленности Московского государственного университета технологий и управления им. В.К. Разумовского, Москва, Россия
ООО «Научно-производственное объединение «Феррит», Астрахань, Россия
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПОЛИТИКА ГОСУДАРСТВА И РАЗВИТИЕ КОММЕРЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
We present different points of view about how to reform the education system. Part of the budget places in private universities is transmitted, thereby significantly reduced the number of public universities. Scholarship in higher education will increase, but the number of recipients of scholarships will be reduced drastically. Salary of teachers will increase by 30%. Incentives will be provided preferential loans for households to sales training. It provides information on Higher Education in the UK. It is established that Russia's ratification of the Bologna agreement shattered the usual model of education. Form of education has changed, but not filled with appropriate content.
Приведены различные точки зрения о путях реформирования системы образования. Часть бюджетных мест передается в негосударственные вузы, за счет чего значительно сократится число государственных вузов. Стипендию в вузах увеличат, но число получателей
