Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение




НазваниеОао «Аквасервис», Москва, Россия Введение
Дата конвертации08.04.2013
Размер84.4 Kb.
ТипРеферат
АКТИВИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАГЕНТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Лагунцов Н.И., Нещименко Ю.П., Феклистов Д.Ю.

ОАО «Аквасервис», Москва, Россия


Введение

В настоящее время в технологии водоочистки и водоподготовки широко используются химические реагенты – коагулянты и флокулянты, обеспечивающие удаление микрочастиц, органических и неорганических загрязнений воды, эффективное осаждение коллоидных соединений.

В отечественной практике в качестве коагулянтов используются алюмо- и железосодержащие соединения: сернокислый алюминий (СА), оксихлорид алюминия (ОХА), алюминат натрия (АН), хлорное железо (ХЖ). Флокулянтами являются активная кремниевая кислота, органические соединения и др.

В последние годы появился интерес к созданию комплексных (или композитных) реагентов водоочистки [1], которые одновременно выполняли бы функции коагулянта, флокулянта, осадителя и т.д. Если в композиции происходит химическое взаимодействие, то возможно усиление флокулирующего действия за счет участия в процессе продуктов реакций (синергетический эффект). К числу таких реагентов относится бинарный алюмокремниевый композит АКФК. Реагент АКФК является одной из немногих бинарных композиций, в состав которой входят только неорганические компоненты: коагулянт – сульфат алюминия и анионный флокулянт – активная кремниевая кислота.

Алюмокремниевый коагулянт-флокулянт АКФК пригоден для осветления и очистки вод хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для реагентной обработки оборотных и сточных вод предприятий транспорта и коммунального хозяйства, нефтеперерабатывающей, пищевой и машиностроительной промышленности. Он удаляет из жидкой фазы взвешенные и коллоидные вещества, нефтепродукты, СПАВ, липиды, ионы тяжелых металлов, радиоактивные вещества, существенно снижает удельное сопротивление фильтрации осадков [1, 2]. При этом его доза может быть существенно ниже, чем у аналогов (например, сульфата алюминия). Кроме того, использование АКФК совместно с катионоактивными полимерами дает возможность очищать воду от таких загрязнителей (соли щелочных и щелочноземельных металлов), которые не подвергаются очистке традиционными коагулянтами и флокулянтами. При специальной обработке АКФК может быть использован для уменьшения жесткости воды и удаления ионов щелочных металлов. К интересным особенностям АКФК относится также низкое остаточное содержание в воде алюминия и других элементов. Предельная концентрация АКФК в воде составляет 20 мл/л, что во много раз превышает предельную концентрацию алюмосодержащих коагулянтов.

Высокая эффективность АКФК обусловлена с одной стороны, аддитивными (самостоятельными) свойствами компонентов композита, а с другой, формированием в результате химического взаимодействия алюмокремниевых цеолитоподобных структур с развитой межфазной поверхностью и повышенной адсорбционной способностью. Предполагаемая схема образования таких структур изображена на рис. 1.





Использование для получения дешевого алюмосиликатного сырья обеспечивает более низкую стоимость АКФК сравнительно с другими реагентными материалами. Таким образом, применение АКФК в водоочистке может дать существенный экономический эффект.

Однако широкое применение АКФК сдерживается способностью реагента к необратимому гелеобразованию и соответственно потерей товарных характеристик. В лабораторных условиях АКФК выпускается в виде готового водного раствора с содержанием 2,1 % по оксиду алюминия и 3 % по оксиду кремния. Срок годности – до 4х недель, при добавлении полиакриламида срок годности увеличивается до 6ти месяцев, но при этом эффективность его действия снижается. Технология получения АКФК защищена патентом [3].

В патенте [4] предложено при обработке вод реагентом АКФК в обрабатываемую воду дополнительно вводить полимерную или газообразную (воздух) активирующую добавки. Перспективность данного метода подтверждена экспериментально в работе [5].

Механизм действия АКФК условно состоит из трех этапов: коагуляция дисперсных загрязнений (быстрый процесс), образование первичных флокул, стадия образования макрофлокул. Динамика синергетического эффекта в АКФК практически не изучена, однако предполагается [5], что сначала формируются пористые наноструктуры, имеющие вид сотовых ячеек, далее за счет процессов самоорганизации возникают более сложные объемные структуры, обладающие флокуляционной активностью. Таким образом, актуальной задачей является исследование процесса формирования цеолитоподобных структур. Решение этих задач позволит определить оптимальные условия для организации процесса очистки.

Настоящая работа посвящена разработке способов комплексной активации процессов коагуляции и флокуляции АКФК, включающую организацию гидродинамического течения, химию коллоидных процессов и флотацию. Оптимизация схем активации будет способствовать снижению дозы реагента и расширяет возможности применения реагента АКФК.

Методы

Эксперименты проводились на модельных водах, содержащих трансформаторное масло в количестве 10 – 20 мг/л и глину – 50 – 200 мг/л. Концентрация масла измерялась прибором КН-2 по специально разработанной методике. Прозрачность воды контролировалась турбидиметрическим способом.

Поскольку коагуляция имеет высокую скорость, необходимо обеспечить быстрое введение реагента и равномерное его распределение по объему жидкости. Это достигается за счет специальной организации гидродинамического течения. В работе [2] задача решалась путем использования быстро вращающегося ротора. Такая схема обеспечивает снижение остаточного содержания нефтепродуктов до уровня ниже 0,1 мг/л. Однако при масштабировании процесса возникают технические проблемы, связанные с созданием крупногабаритных роторных систем.

В данной работе предложен вариант подачи реагентов с помощью гидродинамического инжектора (ГДИ), работающего в кавитационном режиме. Такой режим создает оптимальные условия для коагуляции. Вода из ГДИ поступает во флотационную камеру, в которой протекают одновременно флокуляционные и флотационные процессы. С целью интенсификации флокуляции применяется коллоидная активация (КА) – внесение в воду водорастворимых полиэлектролитов и флотация.

Результаты и обсуждение

Механизм коллоидной активации связан с интенсификацией второй стадии флокуляции за счет образования и увеличения числа межчастичных «мостиков». Чем выше молекулярная масса полиэлектролита, чем интенсивней межмолекулярное взаимодействие «первичных» флокул и макромолекулярных клубков, тем выше эффективность коллоидной активации. Важно отметить, что в зависимости от концентрации полимера эффективность коллоидной активации проходит через максимум: при низком содержании с ростом числа флокуляционных «мостиков» эффективность КА увеличивается, тогда как при повышенном содержании первичные флокулы не агрегируют из-за образования на их поверхности стабилизирующей «шубы» адсорбированного полимера [6]. Был испытан ряд добавок, из которых наилучшие результаты получены с флокулянтами ПРАЕСТОЛ 2500 и 644. Как показали эксперименты, реагенты необходимо вводить раздельно. При одновременном вводе выигрыш минимален. По мере увеличения времени задержки эффект возрастает.

Эксперименты проводились на воде, содержащей следующие примеси: глина 100 мг/л, трансформаторное масло 15 мг/л. Загрязненная вода обрабатывалась в вихревой камере в течение 1 мин с целью получения однородной среды. После этого вводился реагент АКФК в количестве 1 г/л, что соответствует расходу оксида алюминия 57 мг/л. Активирующая добавка, в качестве которой использован полимерный флокулянт ПРАЕСТОЛ, вводился в систему с определенной задержкой.

В качестве примера, на рис. 2 представлены результаты измерения динамики осветления воды при добавлении флокулянтов трех марок ПРАЕСТОЛ в количестве 0,6 мг/л. Активирующий реагент вводился спустя 15 секунд после подачи АКФК. Из рисунка видно, что наибольшей очистительной способностью, причем примерно одинаковой по величине, обладают флокулянты марок ПРАЕСТОЛ 2500 и ПРАЕСТОЛ 644. Эффективность других марок флокулянта заметно ниже как по динамике водоочистки, так и по степени очистки.




На рис. 3 представлены результаты измерения динамики осветления воды, при добавлении флокулянта ПРАЕСТОЛ 2500 через 5 секунд после подачи АКФК. Приведены данные экспериментов для двух концентраций флокулянта 0,4 и 0,6 мг/л. Видно, что степень осветленности и динамика процесса улучшаются с увеличением концентрации флокулянта. Сравнение кривых рисунков 2 и 3 показывает, что при одной и той же концентрации активирующей добавки, эффективность водоочистки растет с увеличением времени задержки. При задержках свыше 15÷20 с, изменение динамики становится незначительным.




Другим типом активирующей добавки является воздух. Процесс организуется методом флотации. Создание и использование дисперсной газо-жидкостной среды позволяет ускорить флокуляцию и организацию надмолекулярных структур на межфазной границе жидкость/газ.

Режим флотации (соотношение воздух/жидкость, размер воздушных пузырьков, их частичная концентрация) оказывает значительное влияние на эффективность очистки вод. Более того, при соответствующем выборе режима флотации оказывается возможным рост эффективности действия АКФК и, соответственно, снижение расходных норм по реагенту АКФК. Время пребывания воды во флотационной камере для получения расчетной очистки сокращается до 5 – 7 минут. Следует отметить, что величина интервала примерно одинакова для обоих реагентов: 2500 и 644 и в основном связана с формированием цеолитоподобных структур.

Практическое применение

Предложенная схема глубокой очистки сточных вод (после предварительного удаления взвесей) реализована при строительстве очистных сооружений комплекса «МОСКВА-СИТИ». Характеристики поверхностного стока: объем сточных вод - 6339 тыс. м3/год, содержание взвешенных частиц- 120 мг/л, содержание нефтепродуктов - 10 мг/л. Согласно проекту очистные сооружения содержат 10 параллельно работающих флотаторов. Технологическая схема очистки предполагает применение в качестве реагента АКФК [3] с активацией по патенту [4] с использованием сформулированных выше рекомендаций. Схема флотационного модуля, предложенного ОАО «АКВАСЕРВИС» изображена на рис.4.




В качестве ГДИ используются струйные кавитирующие аэраторы, разработанные в ОАО «ИНТРЭК». Массовое отношение вводимых добавок и АКФК составляет примерно 1÷10.

Применение гидравлического способа активации в сочетании с коллоидной и флотационной активацией позволяет обеспечить снижение уровня загрязнений до нормативных величин и сократить время обработки вод до 5 минут.

Выводы

Таким образом, среди изученных полиэлектролитов наиболее эффективным являются ПРАЕСТОЛ марки 644 либо 2500. Рекомендуемая доза АКФК по товарному продукту при температуре 25 ˚С составляет 1 г/л, при t = 15 ˚С – 2 г/л, а при t = 2 ˚С – 4 г/л, а доза флокулянта ПРАЕСТОЛ – 0,5  1,0 мг/л.

Как показали эксперименты, полимерная добавка, вводимая в раствор, является своеобразным индикатором формирования цеолитоподобных структур на основе АКФК: ПРАЕСТОЛ целесообразно вводить в раствор с определенным временным интервалом (15 – 20 секунд) по отношению к АКФК.

Результаты стендовых испытаний показали, что рекомендуемая схема активационной очистки вод с использованием реагента АКФК обеспечивает снижение остаточного содержания нефтепродуктов до концентрации 0,1 – 0,05 мг/л.

Совокупность проведенных исследований дала возможность разработать обоснованные рекомендации по проведению процесса, обеспечивающие оптимальные условия активированной очистки вод при помощи реагента АКФК. Флотационный модуль должен быть снабжен двумя ГДИ для раздельного ввода АКФК и флокулянта ПРАЕСТОЛ с учетом продолжительности формирования цеолитоподобных структур АКФК.

Предложенная схема глубокой очистки сточных вод реализована при строительстве очистных сооружений комплекса «МОСКВА-СИТИ».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Гандурина Л.В., Пислегина О.А. Коагулирующе-флокулирующие композиционные реагенты для очистки воды.//Вода: технология и экология, № 1, 2007.

2 Laguntsov N., Kim V., Krasnov P., Neshchimenko Y., Borisenko M., Odintsov A., Fartunin A. The vortex activation method of reagent water treatment.// ARS Separatoria Acta, № 4, 2006, p 57-66.

3 Силос И.В., Ким В.Е., Лисюк Б.С., Макаров Н.А., Захаров В.И. Способ получения алюмосиликатного коагулянта./ Патент РФ № 2088527, Бюл.24, 1997.

4 Ким В.Е., Лагунцов Н.И., Карпухин В.Ф., Лисюк Б.С. Способ очистки вод./ Патент РФ № 2114787. Бюл. № 19, 1998.

5 Лагунцов Н.И., Нещименко Ю.П., Борисенко М.В., Фартунин А.М. Очистка сточных вод активированными реагентами нового поколения.// Химия и нефтехимия №1 (3), 2006 г., приложение к журналу «Экология производства», стр.9-10.

6 Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии: поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 2004 г.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconМгуп «Мосводоканал», Москва, Россия введение
Удаление азота и фосфора из сточной воды в реакторе периодического действия с восходящим потоком сточной воды
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconИспользование масс-спектрометрии dart для быстрого определения изотопной чистоты 13С-мочевины
Центр научных исследований и разработок цкп (ноц) рудн, Москва, Россия; 2Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева ран,...
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconРоссия 117312 Москва, ул. Вавилова, д. 47 «А», Тел./факс: +7 (495) 221-10-70
Введение в трехмерное проектирование объектов строительства. Ознакомить слушателей с возможностями применения Autodesk Revit mep...
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconМгуп «Мосводоканал», Москва, Россия введение
Дпв с поверхности уплотнителей. При расположении очистных сооружений недалеко от жилой застройки современные требования к комфортности...
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconДом русского зарубежья им. Александра Солженицына, эксперт по военной истории русского зарубежья (Россия, г. Москва) Русская военная эмиграция в Турцию
Олег Юрьевич Кузнецов, канд ист наук, доцент, Высшая школа социально-управленческого консалтинга (институт), проректор по научной...
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение icon22-26 сентября 2008 г. Воронеж, Россия научный комитет
Чл корр. Ран г. А. Ягодин, Химико-технологический уни-верситет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconСписок депутатов Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации шестого созыва Политическая партия справедливая россия
Город Москва Восточная, Город Москва Донская, Город Москва Люблинская, № 1
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconМихаил Николаевич Тихомиров Древняя Москва. XII xv вв
«Древняя Москва. XII-XV вв.; Средневековая Россия на международных путях. XIV-XV вв.»: «Московский рабочий»; Москва; 1992
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconОператор: закрытое акционерное общество "комстар-регионы" (Южный филиал) Юридический адрес: 119121, Россия, г. Москва, Смоленская-Сенная пл., д. 27, стр. 2; место нахождения Южного Филиала
Юридический адрес: 119121, Россия, г. Москва, Смоленская-Сенная пл., д. 27, стр. 2; место нахождения Южного Филиала 344091, Россия,...
Оао «Аквасервис», Москва, Россия Введение iconПатентам и товарным знакам (19)
Москва, ул. Авиамоторная, 53, ОАО "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (оао "Российские...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©kk.docdat.com 2013
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница