Способ определения условий введения флокулянта

 

Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод при выборе флокулянта, а также условий его применения. Способ включает определение зольности твердой фазы и потери влаги при высушивании осадка, в который предполагают вводить флокулянт. По итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта. Готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду. К отобранным из того же отстойника пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов. Поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя условия проведения процесса сжатия с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка. Определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров. Предложенный способ обеспечивает уменьшение расхода флокулянта на разрушение гетерофазной системы с повышением качества выделенной твердой фазы. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области обработки промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод при выборе флокулянта, а также условий его применения.

Традиционными методами разделения гетерофазных систем: отстаиванием, флотацией, центрифугированием и фильтрацией - могут быть удалены взвешенные частицы крупностью более 5 мкм. Для удаления более мелких частиц в очищаемую воду вводят коагулянты и/или флокулянты. Коагулянты, в качестве которых используют соли слабого основания и сильной кислоты, (сернокислый глинозем, железный купорос, хлорное железо) при гидролизе образуют хлопья гидроксидов, которые сорбируют тонкодисперсные загрязнения, включая и коллоидные. При введении в воду коагулянтов необходимо доведение в воде величины pH до значения, обеспечивающего полноту гидролиза коагулянта и выпадение хлопьев гидроксида. Флокулянты, в основном, представляющие собой полиэлектролиты, (полиакриламид, активированная кремниевая кислота) способствуют образованию более крупных и более прочных хлопьев или интенсифицируют процесс самокоагуляции частиц, загрязняющих сточные воды. Действие флокулянтов основано на сорбировании полимерными макромолекулами взвешенных частиц или хлопьев гидроксидов со связыванием их в рыхлые крупные сетчатые трехмерные агрегаты, осаждающиеся со значительно большей скоростью, чем отдельные частицы взвеси. В процессе осаждения указанные рыхлые крупные сетчатые трехмерные агрегаты сталкиваются друг с другом. При этом происходит укрупнение агрегатов и увеличение скорости их осаждения.

Активность флокулянтов при получении осадка зависит от многих факторов: природа осадка, концентрация флокулянта, способ смешения осадка с флокулянтом, последующие действия, производимые над обработанным осадком.

В настоящее время известны способы обработки твердой фазы гетерогенных систем путем обработки ее флокулянтом с последующим физическим воздействием (гравитационным, тепловым, жидкофазным окислением). Однако известные способы, как правило, не содержат операции выбора флокулянта.

Известен способ (SU, авторское свидетельство 204929 C 02 F 1/52, 1968) определения оптимальных условий введения в гетерофазную систему вещества, способствующего выделению твердой фазы. В известном способе определяют зависимость осаждения твердой фазы от дозы введенного вещества, способствующего выделению твердой фазы, и скорости восходящего потока гетерофазной системы.

Недостатком известного способа следует признать малое количество учитываемых параметров процесса осаждения твердой фазы.

Известен способ выбора флокулянта, используемого для обработки осадка (см. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989, с. 361). Согласно известному способу выбор флокулянта осуществляют с учетом содержания органической и неорганической фазы в осадке. Для осадков с высоким содержанием органических веществ (зольность 25 - 50%) рекомендовано использовать только катионные флокулянты, для осадков с зольностью от 55 до 65% рекомендовано комбинировать катионные и анионные флокулянты, для осадков с зольностью 65-70% рекомендовано использовать анионные флокулянты.

Однако выбор конкретного флокулянта, условия его введения, а также условия проведения процесса обезвоживания осадка при этом не учтены.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке процесса, позволяющего наиболее полно учесть все факторы действия флокулянта на гетерофазную систему.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в уменьшении расхода флокулянта на разрушение гетерофазной системы с повышением качества выделенной твердой фазы.

Для достижения указанного технического результата предварительно проводят отбор пробы осадка из отстойника, определяют зольность пробы, а также потерю влаги при высушивании, по итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта (катионный или анионный), готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду, к отобранным из того же отстойника пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов, поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя в каждой пробе дозу флокулянта и/или концентрацию раствора флокулянта, и/или условия перемешивания пробы осадка и дозы флокулянта, и/или давление поршня на осадок, и/или скорость подачи поршня, и/или время выдержки поршня в полностью погруженном положении с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка, определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров, при этом оптимальное сочетание параметров используют при физическом воздействии на осадок. Возможно дополнительное определение количества воды, освобождающейся при смешении пробы твердофазной системы с раствором флокулянта. Предпочтительно вводить поршень в горизонтально расположенную прессовальную емкость. Преимущественно, характеристики движения прессовального поршня выбирают под имеющееся оборудование. Это уменьшает количество исследуемых параметров процесса и сокращает время выбора оптимальных условий.

Выбор оптимальных условий обезвоживания гетерогенной фазы может быть осуществлен с использованием лабораторного штемпельного пресса (чертеж). На чертеже приняты следующие обозначения: поддон 1 для сбора фильтрата, держатель 2 прессовальной емкости, кронштейн 3 держателя, штемпель 4, установочная линейка 5, манометр 6, поворотная рукоятка 7 редуктора давления, рычаг 8 пуска, поворотная рукоятка 9 регулировки давления, корпус 10 прессовальной емкости, нижняя круглая пластина 11 отвода фильтрата, фильтровальная бумага 12, фильтровальная ткань 13, слой 14 обезвоженного осадка (кек).

С использованием вышеуказанного лабораторного устройства способ может быть реализован следующим образом.

Предварительно из емкости с гетерофазной системой берут пробу. Определяют, по методу абсолютного сухого веществ (a.c.в.) путем прогрева пробы на воздухе при температуре 104^oC в течение 2 часов, влажность пробы (95%) и, путем сжигания, зольность (49%). Поскольку проба содержит 51% органических веществ, то желательно использовать катионные флокулянты.

Для исследования были отобраны катионные флокулянты A3, A4, A5, B3, B4 на основе поликремниевой кислоты, причем буква характеризует молекулярную массу, а цифра - степень катионной активности.

Для каждого флокулянта были проведены исследования на одних и тех же характеристиках процесса (объем осадка - 250 мл, доза флокулянта - 4 кг/т а.с. в. осадка, форма введения флокулянта - 0,1% водный раствор, давление прессовального штемпеля - 14 атм., скорость движения прессовального штемпеля - 0,01 м/мин без выдержки штемпеля в конце хода прессования). Контроль осуществляли по влажности кека и объему выделившегося фильтрата. Результаты приведены в табл. 1.

Из данных таблицы 1 следует, что наиболее предпочтительно использовать флокулянт A5. Наиболее низкие характеристики по влажности кека и объему выделившегося фильтрата у флокулянта A3. Однако по итогам первой серии экспериментов нельзя исключать его из дальнейшего исследования, поскольку, возможно, используемые режимы не соответствуют флокулянту A3.

Во второй серии экспериментов был изменен параметр - содержание флокулянта - вместо 4,0 кг/т а.с.в. использовали 4,5 кг/т а.с.в.). Результаты приведены в табл. 2.

Из совместного анализа данных табл. 1 и 2 следует, что флокулянт A5 наиболее удовлетворяет требованиям, а флокулянт A3 можно исключить из дальнейшего рассмотрения.

Аналогичным образом изменяя остальные параметры процесса получают оптимальные условия проведения обезвоживания гетерофазной системы.

Задача выбора оптимальных условий обезвоживания твердой фазы гетерофазной системы может быть решена в течение одного дня.

Оптимизация условий обезвоживания твердой фазы гетерогенной системы позволяет уменьшить расход флокулянта на разрушение гетерофазной системы при повышении качества выделенной твердой фазы.

Формула изобретения

1. Способ определения условий введения флокулянта, включающий определение зольности твердой фазы осадка, в который вводят флокулянт, отличающийся тем, что предварительно проводят отбор пробы осадка из отстойника, определяют зольность пробы, а также потерю влаги при высушивании, по итогам определения зольности пробы определяют вид флокулянта, готовят исходный раствор, по меньшей мере, одного флокулянта, относящегося к ранее определенному виду, к отобранным из того же отстойника пробам добавляют различные количества, по меньшей мере, одного из ранее отобранных флокулянтов, поочередно заливают в прессовальную емкость пробы с добавками флокулянта и проводят поршнем сжатие пробы осадка с флокулянтом, изменяя в каждой пробе дозу флокулянта, и/или концентрацию раствора флокулянта, и/или условия перемешивания пробы осадка и дозы флокулянта, и/или давление поршня на осадок, и/или скорость подачи поршня, и/или время выдержки поршня в полностью погруженном положении с последующим определением влажности полученного в результате прессования остатка твердой фазы осадка, определяют зависимость измеренной влажности остатка твердой фазы от перечисленных параметров и выбирают оптимальное сочетание параметров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют количества воды, освобождающейся при смешении пробы гетерофазной системы с раствором флокулянта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поршень вводят в горизонтально расположенную прессовальную емкость.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что характеристики движения прессовального поршня выбирают под имеющееся оборудование.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3