Е.В. Алекина, И.А. Сумарченкова, А.Н. Черемных
ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет
Экспериментальное исследование процесса очистки сточных вод образующихся
при выполнении технологических процессов на машиностроительном предприятии
Жесткие экологические требования
к качеству сточных вод образующихся на крупных машиностроительных предприятиях требуют
аргументированного способов и методов их очистки [1]. С целью решения этой
задачи было проведено экспериментальное тестирование этих методов в отношении
конкретного производства.
Для проведения анализа
была взята проба сточной воды из
накопителя очистных сооружений. Ее состав входит в показатели приведенные в
первой графе таблицы 1.
Обработка стоков
проводилась в 2 этапа:
1. предочистка, включающая
в качестве основной операции электрокоагуляцию или реагентную обработку, а
также отстаивание, фильтрацию.
2. финишная доочистка –
мембранное обессоливание.
Электрокоагуляция
Экспериментальные исследования
проводились на лабораторной устан
овке имитирующей
реальный процесс электрокоагуляции, схема которой приведена на рис.1.
Рис.
1. Схема установки электрокоагуляции.
Она включает в себя емкость Е1 для исходной воды,
электрокоагулятор ЭК, емкость для очищенной воды Е2 и выпрямитель постоянного
тока ВАК. Электрокоагулятор представлял собой аппарат непрерывного действия объемом
400 мл, внутри которого располагался электродный блок с пакетом стальных электродов: катодов и анодов, соединенных
шинопроводами с выпрямителем постоянного тока ВАК марки ВСЛ-111. Расстояние между
электродами – 10 мм.
Исходная сточная вода
самотеком из емкости Е1 подавалась в нижнюю часть электрокоагулятора с расходом
3,4 л/час. Токовая нагрузка, подаваемая с выпрямителя постоянного тока ВАК на
клеммы электродного блока составила 0,4 А и 0,8 А, напряжение – 3 и 5 В,
анодная плотность тока – 2,5 А/дм2, время пребывания в аппарате – 5
мин. В воду после электрокоагуляционной
обработки вводился раствор флокулянта марки Праестол 2640 (доза 2 мг/л) и после отстаивания в течение часа осветленная
часть подвергалась дополнительной очистке на зернистом фильтре с двухслойной
загрузкой. Объем осадка, образовавшегося при отстаивании составил 5% от объема
обработанного раствора, его влажность по результатам анализа составила 98 %.
Реагентная обработка
Перед проведением реагентной
обработки были определены оптимальные дозы щелочи и выполнен подбор типа флокулянта.
Исходный раствор
оттитровался раствором щелочи, кривая титрования представлена на рис. 2.
Рис.
2. Зависимость величины рН раствора от дозы щелочи
Установлено три точки,
соответствующие различным расходам щелочи и величиной pH обработанных
растворов:
1 – доза щелочи 100
мг/л, рН = 9 – соответствует режиму обработки, регламентированному на
существующих очистных сооружениях;
2 – доза щелочи 200
мг/л, pH =10,5 – оптимальный режим обработки;
3 – доза щелочи 250
мг/л, pH = 11,0 – величина pH несколько превышает оптимальное значение.
Исходные стоки обрабатывались
раствором щелочи, доза реагента составила 100, 200 и 250 мг/л. Во всех случаях
наблюдалось хлопьеобразование, более выраженное с увеличением дозы щелочи.
Полученные пробы обрабатывались растворами флокулянтов на основе полиакриламида
марки «Праестол», отличающихся ионогенной силой – катионогенного типа «Праестол
644 ВС» и анионогенного типа «Праестол 2640». Доза флокулянта составила 2 мг/л.
В обоих случаях наблюдали укрупнение хлопьев, скорость осаждения суспензии при
применении флокулянта второго типа значительно выше. Скорость осаждения и эффект
осветления выше при дозе щелочи 200 мг/л, увеличение дозы до 250 мг/л приводит
к аналогичному эффекту.
Оптимальный вариант реагентной обработки следующий:
доза щелочи – 200 мг/л
флокулянта –
анионогенный марки «Праестол 2640» - 2 мл/г.
Реагентную обработку проводили
следующим образом. Исходный раствор обработали щелочью, после перемешивания в
течение 2 минут ввели раствор флокулянта марки «Праестол 2640». Пробу
отстаивали в течение часа. Осветленную часть отфильтровали через зернистый
фильтр с двухслойной загрузкой. Объем свежевыпавшего осадка составил 0,65 % от
объема обработанного раствора, его влажность по результатам анализа составила
96 %.
Фильтрация
Фильтрация осветленной
часть пробы проводилась на лабораторной установке, представленной на рис.3
Рис.3.
Принципиальная схема лабораторной установки фильтрования.
Исходный раствор
заливается в емкость Е, откуда самотеком поступает в сорбционную колонку
диаметром 18 мм, последовательно проходя слой антрацита А и кварцевого песка П.
Скорость фильтрации регулируется кранами К1 и К2. Фильтрат собирается в мерный
цилиндр объемом 1 л. Линейная скорость фильтрации 5 м/час.
Результаты
экспериментальных работ по очистке сточных вод методами электрокоагуляции и
реагентной обработки в комбинации с фильтрацией представлены в таблице 1.
Доочистка методом
мембранного обессоливания
Экспериментальные работы
по мембранному обессоливанию проводились на лабораторной установке, схема
которой представлена на рис. 3.
Р1
Р2
ММ
Н
фильтрат
Рис. 3. Принципиальная схема лабораторной установки
мембранного обессоливания.
Установка предназначена для отработки технологических режимов мембранной
очистки различных водных растворов методом обратного осмоса. Установка включает основные узлы: емкость Е для исходного раствора; насос Н,
производительностью 250 л/ч, рабочее давление до 15 атм.; модуль мембранный ММ
обратноосмотический. Установка укомплектована манометрами Р1 и Р2 для контроля
рабочего давления на входе и выходе.
Исходный
раствор из емкости Е насосом Н подавался на модуль мембранный ММ, где под действием рабочего давления
происходило разделение на пермеат, который собирался в отдельную емкость и концентрат, который возвращался в исходную
емкость для концентрирования.
Качество
воды после доочистки мембранным методом
показано в табл. 1.