Главная              Рефераты - Разное

Оценка эффективности новых отечественных реагентов при очистке концентрированных сточных вод - реферат

Буцева Л.Н.

НИИ ВОДГЕО, Москва, Россия

Гетманцев С.В., Рашковский Г.Б.

ОАО «АУРАТ», Москва, Россия

Введение

Одним из основных способов повышения эффективности очистки производственных сточных вод является удаление грубодисперсных и коллоидных загрязнений с помощью неорганических коагулянтов. Эффективная химическая коагуляция и оптимальные условия разделения дисперсной среды зависят от качества применяемых коагулянтов и способов проведения процесса очистки производственных сточных вод.

Для очистки производственных сточных вод долгое время применяли и применяют до настоящего времени преимущественно сернокислый алюминий и соли железа. Применение сернокислого алюминия позволяет в большинстве случаев получить очистку сточной воды, удовлетворяющей нормативам качества. Однако сточная вода приобретает нежелательные свойства: завышенное содержание остаточного алюминия, сульфатов, повышенная кислотность, требующая подщелачивания очищаемой сточной воды, для снижения агрессивных её свойств в отношении металлических труб и бетона на очистных сооружениях.

Учитывая это, а также всё возрастающий спрос на применение коагулянтов возник вопрос об изыскании новых коагулянтов, позволяющих при невысоких затратах получать стабильную очистку сильно загрязнённых сточных вод с хорошими физико-химическими свойствами.

Одним из разработчиков новых коагулянтов является ОАО «АУРАТ». Наряду с сернокислым алюминием предприятие разрабатывает и выпускает в настоящее время новые виды коагулянтов. Основными являются полиоксихлориды алюминия, которые выпускаются в виде двух товарных форм: в виде растворов - «АКВА–АУРАТТМ 10», «АКВА–АУРАТТМ 14», «АКВА–АУРАТТМ 18» и в виде кристаллического порошка - «АКВА–АУРАТТМ 30» [1-4]. Физико-химические показатели качества продукции, выпускаемой под торговой маркой «АКВА-АУРАТТМ » соответствуют ТУ 6-09-05-1456-96.

В настоящее время на предприятии разрабатываются также смешанные коагулянты на основе полиоксихлорида с сульфатом алюминия марок «АКВА–АУРАТТМ »: «АКВА-АУРАТТМ 105», «АКВА-АУРАТТМ 110», «АКВА-АУРАТМ 170», «АКВА-АУРАТТМ 190» и смешанные коагулянты полиоксихлорида с флокулянтами марок «СКИФ»: «СКИФ180»; «СКИФ180-3»; «СКИФ180(FL-45C)»; «СКИФ180(образец 5)»; «СКИФ180(образец №7)».

Методика проведения экспериментов

Исследования по изучению эффективности реагентов проводились на установке пробного коагулирования “Капля” по схеме: смешение, хлопьеобразование и отстаивание. Продолжительность смешения составляла 1 минуту при интенсивности 180 об/мин, продолжительность хлопьеобразования – 10 минут при интенсивности 50 об/мин, продолжительность отстаивания 10 минут. Дозы коагулянтов варьировались в зависимости от вида сточных вод от 30 до 700 мг/л по оксиду алюминия. Эффективность применения коагулянтов марок «АКВА-АУРАТТМ » и «СКИФ» и их смесей с флокулянтами оценивали по остаточной мутности и цветности очищенной воды. В экспериментах были использованы флокулянты марки Праестол: катионный 853 (полимер на основе акриламида и акриловой кислоты) и анионный 2640 (полимер полиакриламидный), а также катионные флокулянты марки «Кафлор-101» №5 (число вязкости 451,99 см3 /г) и №7 (число вязкости 306,79 см3 /г).

Исследования эффективности коагулянтов самостоятельно и с флокулянтами для очистки промышленных сточных вод от лакокрасочных материалов (ЛКМ) и красителей выполнялись на реальной сточной воде производств акриловых ЛКМ и красильного отделения производства гофрокартона. Состав сточных вод представлен в таблице 1. Сточные воды отличаются высокой дисперсностью загрязнений, которые кинетически устойчивы и не отстаиваются в течение длительного времени.

Таблиц 1. Характеристика сточных вод, содержащих лакокрасочные

материалы и красители.

Вид сточных вод

Наименование показателей сточных вод

Исходная сточная вода

1

2

3

Сточные воды красильного отделения

Мутность, мг/л

Цветность, град

рН

4698

14873

7,8

-

-

Сточные воды лакокрасоч-ного производства

Мутность, мг/л

рН

Колер

11356

7,5

Розовый

18375

6,74

Серый

33401

6,8

Голубой

Результаты проведённых исследований

Очистка сточных вод от дакокрасочных материалов.

Результаты исследований по эффективности очистки сточных вод №1 от лакокрасочных материалов (мутность - 11356 мг/л) с применением коагулянтов представлены в таблице 2. Из представленных данных видно, что оптимальные дозы коагулянтов «АКВА-АУРАТТМ 18», «СКИФ180» и «СКИФ180-3» равны и составляют 400 мг/л (поз. 1, 2 и 6). Для коагулянтов марки «СКИФ180(образец №5)», «СКИФ180(образец №7)» и «СКИФ180(FL-45C)» оптимальная доза равна 350 мг/л (поз.3,4, 5). По эффективности очистки эти коагулянты можно расположить в следующей последовательности: «СКИФ 180(образец №7)» > «СКИФ180(образец №5)» > «АКВА-АУРАТТМ 18» > «СКИФ180-3» > «СКИФ180»> «СКИФ180(FL-45C)» (поз. 1,2,3 и 4,5,6) Мутность при оптимальных дозах составляет, соответственно, 60 мг/л, 79 мг/л, 101 мг/л, 112 мг/л, 140 мг/л и 167 мг/л.

Сравнение эффективности очистки сточных вод №2 с исходным содержанием лакокрасочных материалов 18371 мг/л (табл.3) с коагулянтами марок «АКВА-АУРАТТМ » по-

казало на одинаковую коагулирующую способность «АКВА-АУРАТТМ 10» и «АКВА-АУРАТТМ 18». Оптимальная доза реагентов равна 450 мг/л, остаточная мутность очищенной сточной воды – 80 мг/л. При применении смешанных коагулянтов: «АКВА-АУРАТТМ 110», «170», «190», на основе полиоксихлорида алюминия плюс сернокислый алюминий, с разным процентным содержанием последнего, их оптимальная доза по оксиду повышается до 700 мг/л. Остаточная мутность очищенной сточной воды при этом составляет 43-61 мг/л (табл. 3, поз.2,3,4).

Таблица 2. Эффективность очистки сточных вод от лакокрасочных материалов

производства ОАО «Спектр» с применением коагулянтов марки «СКИФ».

№№

п/п

Наименование реагента

Доза, мг/л

Мутность, мг/л

1

2

3

4

Исходная №1

-

11356

1

«АКВА-АУРАТТМ 18»

200

250

300

350

400

2405

214

111

101

85

2

«СКИФ180»

200

250

300

350

400

802

214

187

140

133

3

«СКИФ180(FL-45C)»

200

250

300

350

400

417

200

187

167

174

4

«СКИФ(образец 5)»

250

300

350

400

174

107

79

147

5

«СКИФ(образец 7)»

250

300

350

400

192

88

60

77

6

«СКИФ180-3»

250

300

350

400

212

123

112

72

Для повышения эффективности очистки сточных вод от производства ЛКМ были проведены эксперименты по совместному использованию коагулянтов и флокулянтов. Эксперименты проводились на сточных водах с разной степенью загрязнений. В опытах использовались ранее установленные оптимальные дозы смешанных коагулянтов, а дозы флокулянтов изменялись в широком диапазоне от 8 мг/л до 30 мг/л. Результаты экспериментов представлены в таблице 4. Для «АКВА-АУРАТТМ 18» были использованы в опытах по очистке сточных вод от ЛКМ совместно с флокулянтами дозы - 350 и 400 мг/л. Эксперименты по совместному применению коагулянтов и флокулянтов при их последовательной подаче представлены на рисунках 1-3.

Таблица 3. Эффективность очистки сточных вод от лакокрасочных материалов

производства ОАО «Спектр» с применением смешанных коагулянтов

марки «АКВА-АУРАТТМ ».

№№

п/п

Наименование реагента

Доза,

мг/л

Мутность,

мг/л

1

3

4

Исходная вода №2

-

18371

1

«АКВА-АУРАТТМ 18»

250

300

350

400

450

4676

310

95

85

80

2

«АКВА-АУРАТТМ 110»

400

500

600

700

943

608

99

43

3

«АКВА-АУРАТТМ 170»

400

500

600

700

952

227

114

51

4

«АКВА-АУРАТТМ 190»

400

500

600

700

961

321

91

61

Исходная вода №3

-

33401

5

«АКВА-АУРАТТМ 18»

300

350

400

450

500

10688

501

120

95

187

Рис 1.

Таблица 4. Эффективность очистки сточных вод от ЛКМ с при совместном

применении коагулянтов и флокулянтов.

№№

п/п

Наименование реагентов

Доза,

мг/л

Мутность,мг/л

1

2

3

4

Исходная вода №1

11356

1

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ Праестол 2640

350+8

350+10

350+15

350+20

350+25

47

45

31

47

120

2

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ Праестол 853

350+8

350+10

350+15

350+20

350+25

48

45

19

37

56

Исходная вода №2

-

18371

3

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ Праестол 2640

400+10

400+15

400+20

400+25

400+30

16

9

8

9

10

4

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ Праестол 853

400+10

400+15

400+20

400+25

400+30

5

4,5

8

10

11

5

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ флокулянт №5

400+8

400+10

400+15

400+20

31

27

25

40

6

«АКВА-АУРАТТМ 18»+ флокулянт №7

400+8

400+10

400+15

400+20

127

96

69

47

7

«АКВА-АУРАТТМ 110»+ Праестол 2640

600+8

600+10

600+15

600+20

256

21

17

17

8

«АКВА-АУРАТТМ 170»+ Праестол 2640

600+8

600+10

600+15

600+20

47

37

20

18

9

«АКВА-АУРАТТМ 190»+ Праестол 2640

600+8

600+10

600+15

600+20

61

24

20

15

Исходная вода №3

-

33401

10

«АКВА-АУРАТТМ 18» + Праестол 853

400+15

400+20

400+25

400+30

15

4

7

24

11

«АКВА-АУРАТТМ 18» + Праестол 2640

400+15

400+20

400+25

400+30

37

25

17

17

12

«СКИФТМ (образец 7)» + Праестол 2640

300+2,5

300+5

300+7,5

300+10

40

38

13

7

13

«СКИФТМ (образец 5)» + Праестол 2640

300+2,5

300+5

300+7,5

300+10

11

4

4

5

При совместном применении и последовательной подаче «АКВА-АУРАТТМ 18» и анионного флокулянта Праестол 2640 на сточной воде с мутностью 11356 мг/л было достигнуто повышение эффективности очистки сточных вод от ЛКМ на 70%., а с катионным флокулянтом на 80%. Так, остаточная концентрация лакокрасочных материалов снизилась по мутности с 101 мг/л (табл.2 поз 1), при применении только «АКВА-АУРАТТМ 18» с дозой 350 мг/л, до 31 мг/ при совместном применении коагулянта и последовательной подаче Праестол 2640 с дозой 15 мг/л, а с флокулянтом Праестол 853, при тех же дозах, мутность снизилаь до 19 мг/л (рис 1, табл. 4,поз. 1,2) Оптимальная доза «АКВА-АУРАТТМ 18» увеличилась до 450 мг/л при увеличении концентрации в исходной сточной воде загрязнений до 18371 мг/л и 33401 мг/л (табл.3, поз.1,5). При совместном применении и последовательной подаче коагулянта с флокулянтами Праестол 2640 оптимальная доза -20 мг/л и Праестол 853 - 15 мг/л мутность составила, соответственно, 8 мг/л и 4,5 мг/л (табл.4, поз.3,4 и рис.2) при исходной концентрации загрязнений 18371 мг/л Совместное применение при последовательной подаче «АКВА-АУРАТТМ 18» (доза - 400 мг/л) и флокулянтов №5 и №7 (доза - 15 мг/л) позволяет снизить содержание лакокрасочных материалов в сточной воде, соответственно, до 25 мг/л и 69 мг/л (табл. 4 поз. 5,6 и рис.2).

Эксперименты, проведённые с «АКВА-АУРАТТМ 18» и с коагулянтами марки «СКИФ(образец №5)» и (образец №7) на сточной воде №3 с содержанием лакокрасочных материалов 33401 мг/л представлены в таблице 4 и на рис.3. Коагулянт «АКВА-АУРАТТМ 18», при его использовании для очистки сточной воды №3, снижает мутность до 120 мг/л с дозой 400 мг/л. (табл. 3, поз.5) При совместном применении и последовательной подаче «АКВА-АУРАТТМ 18» (доза - 400 мг/л) с анионным флокулянтом Праестол 2640 и катионным флокулянтом Праестол 853, мутность очищенной воды, соответственно, снижается до 25 мг/л и до 4 мг/л с дозой 20 мг/л (табл.4, поз.10,11 и рис. 3).

Представленные данные показали высокую эффективность очистки сточных вод от лакокрасочных материалов с совместным применением и последовательной подачей коагулянта «АКВА-АУРАТТМ 18» и флокулянта Праестол 853. Однако при применении флокулянта Праестол 2640 образуется более крупнозернистый осадок, обладающий лучшей

водоотдающей способностью, что имеет большое значение при его обезвоживании.

Опыты с коагулянтами «СКИФ(образец №5)» и «СКИФ(образец №7)» (доза - 300 мг/л), проведённые совместно с анионным флокулянтом Праестол 2640, при последовательной подаче, на сточной воде №3, позволили снизить мутность очищенной воды, соответственно, до 4 мг/л с оптимальной дозой флокулянта 5 мг/л и до 7 мг/л с оптимальной дозой флокулянта 10 мг/л (табл.4, поз. 12 ,13 и рис. 3).

Рис 2

Рис 3

Таким образом, для очистки сточных вод от лакокрасочных материалов высокой эффективностью и с меньшими дозами коагулянта и флокулянта обладает коагулянт «СКИФ(образец №5)» совместно с флокулянтом Праестол 2640 при их последовательной подаче.

Очистка сточных вод от красителей

Исследования по очистке сточных вод от красителей красильного отделения производства гофрокартона проводились на сточной воде с мутностью 4698 мг/л и с цветностью14853 град. Результаты экспериментов представлены в таблице 5. Экспериментальные данные показали, что при применении для очистки сточных вод от красителей полиоксихлоридов алюминия марки «АКВА-АУРАТТМ 18» и «АКВА-АУРАТТМ 10», доза последнего выше (70 мг/л), чем доза «АКВА-АУРАТТМ »18 (50 мг/л) (рис.4, табл. 5). При применении коагулянтов на основе полиоксихлорида плюс сернокислый алюминий с разным процентным содержанием последнего: «АКВА-АУРАТТМ 105», «АКВА-АУРАТТМ 110», «АКВА-АУРАТТМ 170», «АКВА-АУРАТТМ 190», мутность очищенной сточной воды можно расположить по увеличению эффекта очистки в следующей последовательности: «АКВА-

АУРАТТМ 105»> «АКВА-АУРАТТМ 110»> «АКВА-АУРАТТМ 170»> «АКВА-АУРАТТМ 190». Мутность при этом, соответственно, менялась следующим образом: 47 мг/л, 56 мг/л, 69 мг/л и 80 мг/л, при одинаковой оптимальной дозе коагулянтов – 60 мг/л. (табл. 5, рис. 5). Эксперименты по применению коагулянтов марки «СКИФ» для очистки сточных вод от красителей красильного отделения представлены в таблице 6. Из представленных данных видно, что коагулянт «СКИФ180» при дозе 50 мг/л эффективнее «СКИФ180(FL-45C)» с такой же дозой. Мутность очищенной воды, соответственно, 32 мг/л и 80 мг/л (рис.6,табл. 6). Из 2-х коагулянтов «СКИФ(образец №5)» и «СКИФ(образец №7)», «СКИФ(образец №5)» эффективнее, так как остаточная мутность при его применении составляет 64 мг/л при дозе 50 мг/л, в то время как с применением «СКИФ(образец №7)» она составляет 96 мг/л (рис.5, табл.6).

Рис 4

Рис 5

Полученные данные показали, что из представленных марок «СКИФ», использованных для очистки сточных вод от красителей наиболее эффективным является коагулянт марки «СКИФ180» (табл. 6). Коагулянт «СКИФ180» эффективнее коагулянта «АКВА-АУРАТТМ 18», так при оптимальной дозе 50 мг/л мутность очищенной сточной воды составляет, соответственно, 32 мг/л и 53 мг/л (табл.5, поз.2 и табл.6, поз3)Для повышения эффективности «Аква-АуратаТМ 18» при очистке сточных вод от красителей были проведены эксперименты с применением совместного использования коагулянта с флокулянтами – образец №5 и образец №7 при их последовательной подаче и с флокулянтами – катионным Праестолл 853 и анионным 2640.

Результаты экспериментов по эффективности очистки сточных вод от красителей с коагулянтами и флокулянтами при самостоятельном их применении (образец №5 и образец

№7) и совместной и последовательной подачей флокулянтов с «АКВА-АУРАТТМ 18» в очищаемую воду представлены в таблице 7 и на рис. 7 Из представленных данных видно, что

флокулянты №5 и №7 при самостоятельном использовании для очистки сточных вод от кра-

сителей, обладают низкой эффективностью. При совместном применении и последовательной подачи «АКВА-АУРАТТМ 18» (доза - 40 мг/л) и флокулянта №5 (доза - 5 мг/л) достигается высокий эффект очистки сточной воды от красителей (99,9%), мутность очищенной сточной воды снижается до 41 мг/л (рис. 8).

Таблица 5. Эффективность очистки сточных вод производства гофрокартона от красителей

с применением коагулянтов марки «АКВА-АУРАТТМ ».

№№

п/п

Наименование реагента

Доза,

мг/л

Мутность,

мг/л

Эффект очистки по мутности,%

1

2

3

4

5

1

Исходная вода

-

4698

-

2

«АКВА-АУРАТТМ 18»

30

40

50

60

828

72

53

75

82

98,5

99

98

3

«АКВА-АУРАТТМ 10»

30

40

50

60

70

2405

1481

160

100

33

49

68

96,6

98

99

4

«АКВА-АУРАТТМ 105»

30

40

50

60

70

3544

1603

63

47

69

25

66

86,5

99

98,5

5

«АКВА-АУРАТТМ 110»

30

40

50

60

70

3206

2672

494

56

154

32

43

89,5

99

97

6

«АКВА-АУРАТТМ 170»

30

40

50

60

1167

167

75

69

75

96

98,5

98

7

«АКВА-АУРАТТМ 190»

30

40

50

60

70

2068

127

100

80

160

56

97

97,9

98

96

Рис 6

Таблица 6. Эффективность очистки сточных вод от красителей производства гофрокартона с применением коагулянтов марки «СКИФ».

№№

п/п

Наименование реагента

Доза,

мг/л

Мутность, мг/л

Эффект очистки по мутности, %

1

2

3

4

5

1

Исходная вода

-

4698

-

2

«СКИФ180(FL-45C)»

30

40

50

60

307

64

80

113

93,5

99

98

96

3

«СКИФ180»

30

40

50

60

80

47

32

85

96

99

99,3

98

4

«СКИФ180-3»

30

40

50

60

70

636

269

93

53

147

86

94

98

99

97

5

«СКИФ(образец №7)»

30

40

50

60

4008

341

96

347

15

93

98

93

6

«СКИФ(образец №5)»

30

40

50

60

70

806

468

64

44

160

83

90

98,6

99

96,6

Рис 7

Рис 8

С применением «АКВА-АУРАТТМ 18» совместно с флокулянтами Праестол 853 и 2640 и их последовательной подачей достигается более глубокая очистка сточной воды от красителей. Мутность очищенной сточной воды снижается до 29 мг/л при дозе коагулянта 40 мг/л и дозе флокулянта 853 - 5 мг/л, а при увеличении дозы коагулянта до 50 мг/л и дозы флокулянта 853 до 10 мг/л, мутность очищенной воды снижается до 18 мг/л. При этих же дозах «АКВА-АУРАТТМ 18» (50 мг/л) и флокулянта Праестол 2640 (10 мг/л) эффективность очистки сточной воды от красителей ниже (Смутн.=31 мг/л, табл.7, поз.8), чем коагулянта с флокулянтом Праестол 853 (табл.7, поз.7).

Таким образом, для очистки сточных вод от красителей с применением «АКВА-АУРАТТМ »18 совместно с флокулянтами при их последовательной подаче наиболее эффективным является совместное применение коагулянта с Праестолом 853 (Смут.=18 мг/л). Флокулянты образец №5 и образец №7, являющимися аналогами флокулянта «Кафлор 101», менее эффективны при совместном применении с «АКВА-АУРАТТМ 18». Из этих двух флокулянтов наиболее эффективен образец №5, число вязкости которого выше числа вязкости образца №7

Таблица 7. Сравнительная эффективность очистки сточных вод от красителей

производства гофрокартона с применением коагулянтов и флокулянтов.

№№

п/п

Наименование реагента

Доза,

мг/л

Мутность,мг/л

Эффект очистки по мутности, %

1

2

3

4

5

Исходная вода

-

4698

-

1

«АКВА-АУРАТТМ 18»

30

40

50

60

828

72

53

75

82

98,5

99

98

3

2

Флокулянт №5

20

35

50

75

6413

4409

2138

568

0

6

54,5

88

3

Флокулянт №7

20

35

50

75

6947

5344

4543

1069

0

0

3,3

77

4

«АКВА-АУРАТТМ 18» + флокулянт №5

30+5

30+10

30+15

30+20

80

51

227

267

98

99

95

94

5

«АКВА-АУРАТТМ 18» + флокулянт №5

40+5

40+10

40+15

40+20

41

40

38

36

99

99

99,2

99,3

6

«АКВА-АУРАТТМ 18» +

флокулянт №7

30+5

30+10

30+15

30+20

56

76

99

200

99

98

97,8

95,7

7

«АКВА-АУРАТТМ 18» +

Праестол 853

40+5

40+10

40+15

40+20

50+10

50+15

50+20

29

26

28

28,5

18

24

33

99,4

99,45

99,4

99,3

99,6

99,5

99,3

8

«АКВА-АУРАТТМ 18»+

Праестол 2640

50+10

50+15

50+20

31

34,6

52

99,3

99,26

98,9

Выводы

1. Проведёнными исследованиями установлено, что разработанные предприятием ОАО «АУРАТ» коагулянты - «АКВА-АУРАТТМ 18» и «СКИФ(образец №5)» позволяют при совместном применении и последовательной подаче с флокулянтом Праестол 2640 значительно сократить дозы коагулянтов и флокулянта и получить более высокий эффект очистки сточных вод.

2. Установлена высокая эффективность очистки сточных вод от красителей с новым смешанным коагулянтом марки «СКИФ180

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеева Л.П.(2003) Оценка эффективности применения оксихлорида алюминия по сравнению с другими коагулянтами. Водоснабжение и санитарная техника. №2,стр.11-14.

2. Буцева Л.Н., Гетманцев С.В.,Рашковский Г.Б.(2008) Эффективность очистки производственных сточных вод с применением коагулянтов «АКВА-АУРАТ». В: Водоснабжение и санитарная техника. №1,стр.33-38.

3. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Гетманцев С.В. (2005) Коагуляция в технологии очистки природных вод. Науч.изд. – М., 2005 – 576 с.