Очистка условно-чистых стоков на моделях по разработанной технологии
3.3.
Процесс фильтрации.
Фильтрование
применяют для выделения из сточных вод в основном грубо- и мелкодисперсных примесей
удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение фаз ведут при помощт
пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную
фазу, под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного
давления до перегородки и вакуума после перегородки. Выбор перегородок зависит
от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции
фильтра.
По характеру
механизма задерживания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:
фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующегося на поверхности
фильтрующего зернистого слоя, называемого загрузкой; фильтрование без
образования пленки загрязнений. В первом случае задерживаются частицы размер
которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который
является также фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для так
называемых медленных фильтров, которые работают на малых скоростях
фильтрования. Во втором случае фильтрование происходит в толще фильтрующего
материала силами прилипания. Такой процесс характерен для скоростных фильтров.
Процесс
фильтрации проводили на модели кварцевого фильтра. В качестве загрузочного
материала использовали кварцевый песок. Высоту рабочего слоя определили 100
см. Фильтрации подвергли осветленные стоки и смесь фильтрата и речной воды.
2.
Смесь
фильтрата УЧС + ЩС с РВ. Пропорции 1:1. Скорость фильтрации 3 мм/с; 6 мм/с; 9
мм/с.
Результаты
лабораторных данных по исследованию процесса фильтрации смеси условно-чистые
стоки и щелочные стоки при рН =10 представлены в таблице 7.
Фильтрации
подвергалась смесь после 60 мин. отстаивания со скоростью фильтрации 3 мм/сек;
6 мм/сек; 9 мм/сек. Как видно по результатам анализов фильтрация дает на выходе
высокое качество очистки. При фильтрации происходит незначительное снижение
рН. Зарегистрировано снижение общей жесткости в среднем на 21,4%, кальциевой
жесткости на 23,9%, снижение ХПК в среднем на 67%, щелочности на 10%. Показатели
по сульфатам, хлоридам, общей жесткости, кальциевой жесткости меняются
незначительно. Концентрация взвешенных веществ менее 3 мг/л. Оптимальная
скорость фильтрации смеси условно-очищенных и щелочных стоков – 6 мм/сек.
Результаты
лабораторных данных процесса фильтрации смеси фильтрата и речной воды приведены
в таблице 8. Испытания были выполнены в пропорциях 1:1, рН смеси 8,9. По
отношению к речной воде наблюдается увеличение сульфатов на 18%, жесткость
общая снижается на 23,5%, жесткость кальциевая снижается на 26,4%, хлориды
уменьшаются на 6,0%, общее солесодержание увеличивается на 14,6%. При
фильтровании смеси фильтрата и речной воды скорости фильтрации 6 мм/сек.
Качественные показатели: рН, сульфаты, жесткость общая, жесткость кальциевая,
хлориды, общее солесодержание меняются не значительно. Взвешенные вещества
отсутствуют.
Процесс
восстановления параметра рН очищенной смеси условно-очищенных стоков и
щелочных стоков после процесса фильтрации приведен в таблице 9. Восстановление
рН путем добавления серной кислоты 0,2 н. раствора приводит к некоторому
увеличению сульфатов примерно на 10,7% и снижению общей жесткости на 25,74%,
кальциевой жесткости на 25,7%.
Таблица 7
Результаты
лабораторных данных процесса фильтрации смеси условно-чистых и щелочных стоков
Скорость
Фильтрации
Смеси
УЧС + ЩС
Наименование показателей качества
ХПК
мг/л
рН
Щелоч
ность
мг-экв/л
Суль-
фаты
мг/л
Жест-
кость
мг-экв/л
Жесткость
кальциевая
мг-экв/л
Нефте-
прод.
мг/л
Взвешен.
в-ва
мг/л
Хлори-
ды
мг/л
Общее
соле-
содер.
мг/л
Исходная
Смесь УЧС + ЩС
(отстаивание
60 миню)
100
10,0
8,0
168,4
4,30
2,30
0,1
< 3
60,97
926
3 мм/сек.
54,0
9,45
7,4
160,5
3,60
2,30
0,0095
< 3
60,97
926
6 мм/сек.
43,0
9,20
7,0
156.6
3,38
1,75
0,008
< 3
60,84
920
9 мм/сек.
43,7
9,10
7,2
156,0
3,45
1,70
0,0083
< 3
60,94
920
Таблица 8
Результаты
лабораторных данных процесса фильтрации смеси фильтратов и речной воды
Наименование процесса
Наименование показателей качества
ХПК
мг/л
рН
Щелоч
ность
мг-экв/л
Суль-
фаты
мг/л
Жест-
кость
мг-экв/л
Жесткость
кальциевая
мг-экв/л
Нефте-
прод.
мг/л
Взвешен.
в-ва
мг/л
Хлори-
ды
мг/л
Общее
соле-
содер.
мг/л
Фильтрат
(УЧС + ЩС )
при
V= 6 мм/сек.
20,00
9,70
-
168,4
3,09
1,44
0,315
< 3
60,97
920,0
Фильтрат + РВ
Пропорция 1:1
22,0
8,87
-
126,3
5,40
3,74
0,155
< 3
55,3
710,0
Скорость
фильтрации
6 мм/сек.
18,0
8,86
-
126,0
5,00
3,70
0,18
< 3
55,3
710,0
Таблица 9
Восстановление рН
очищенных условно-чистых и щелочных стоков после процесса фильтрации.
№
пробы
Доза кислоты
Наименование показателей качества
ХПК
мг/л
рН
Щелоч
ность
мг-экв/л
Суль-
фаты
мг/л
Жест-
кость
мг-экв/л
Жесткость
кальциевая
мг-экв/л
Нефте-
прод.
мг/л
1
1,8
44,0
8,20
7,2
212,0
2,77
1,44
-
2
1,9
48,0
7,90
6,8
236,0
1,62
1,08
-
3
0,5
38,5
7,90
6,8
278,0
2,88
1,38
-
4
0,5
41,5
8,20
6,4
236,8
2,75
1,30
-
Среднее
значение
43,0
8,05
6,8
240,9
2,51
1,30
-
3.4.
Процесс сгущения и центрифугирования.
Сгущению
подвергается осадок после отстаивания сточных вод. Сгущение происходит путем
дополнительного отстаивания в стандартном мерном цилиндре, высота слоя- 50 см.
Для определения полноты осаждения определяли влажность исходного осадка и
сгущенного осадка.
Программа
испытаний.
- осадок после 30
мин. отстаивания. Сгущение осадка в течение 4 час.; с.
- осадок после 60
мин. Отстаивания, Сгущение осадка в течение 4 час.
- осадок после 90
мин. Отстаивания, Сгущение осадка в течение 4 час.
Результаты
экспериментальных данных по исследованию осадка условно-чистых стоков и смеси
условно-чистых и щелочных стоков показали (табл.10) , что содержание
взвешенных веществ в осадке отстоя смеси условно-чистых и щелочных стоков в
течение 60 мин. Составляет 243,0 мг/л., эфироизвлекаемых- 22,1 мг/л.
Далее осадок
подвергался сгущению в течение 4 часов. Осадок мелкодисперсный с небольшим
содержанием углеводородов. Влажность осадка условно-чистых вод составляет
96,1%; влажность осадка смеси условно-чистых и щелочных составляет 95,5%.
Осаждение
взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и
центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и
открытые гидроциклоны.
При вращении
жидкости в гидроциклонах на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие
тяжелые частицы к периферии потока; силы сопротивления движущегося потока,
гравитационные силы и силы инерции.
Процесс
центрифугирования проводился в течение 3 мин. Со скоростью вращения 300 об/мин.
на лабораторной центрифуге. Осадок достаточно хорошо уплотняется и отдает воду
при центрифугировании. Так влажность кека после сгущения осадка условно-чистых
стоков в течение 4 часов составила 88,0%, смеси условно-чистых и щелочных
стоков- 85,6%. При этом влажность осадка Условно-чистых стоков уменьшается на
7,76%, смеси условно-чистых и щелочных стоков- 9,90%.
Объем осадка, в
результате сгущения и центрифугирования уменьшился в 600 раз ( в 187,5 раза
-сгущение, центрифугирование по отношению к сгущению еще в 3,2 раза).
Таблица 10
Результаты
экспериментальных данных по исследованию осадка.
Наименование
потока
Наименование показателей осадка
Взвешенные вещества
мг/л
Эфироизвле
каемые
мг/л
Влажность
%
Осадок после отстоя
УЧС (60 мин)
233,0
19,8
Осадок после отстоя
УЧС + ЩС (60 мин)
223,0
22,1
Осадок после отстоя
УЧС + ЩС (90 мин)
200,0
200,0
Осадок после отстоя УЧС (60 мин)
повторное отстаивание в течение 4 час.
96,1
Осадок после отстоя УЧС + ЩС ( 60
мин.) повторное отстаивание в течение 4 час.
95,5
УЧС (60 мин) повторное отстаивание
в течение 4 час.
Центрифугирование 3 мин. со
скоростью 3000 об/мин.
88,0
Осадок после отстоя УЧС и ЩС (60
мин) Повторное отстаивание в течение 4 час. Центрифугирование 3 мин. со
скоростью 3000 об/мин.
85,6
3.5
Обобщение результатов исследований.
Обобщенные
результаты изменения содержания взвешенных веществ, жесткости общей, жесткости
кальциевой, ХПК в потоках: условно-чистых стоков; щелочных стоков, речной воды;
смеси Условно-чистых щелочных стоков при рН=8,4 и 10,0; отстаивание
условно-чистых стоков; отстаивание смеси условно-чистых и щелочных стоков при
рН=8,4 и 10,0; фильтрование смеси условно-чистых и щелочных стоков при рН=10,
скорости фильтрации 6 мм/сек.; повторное фильтрование фильтрата и речной воды в
соотношении 1:1 приведены в таблице 11.
Таблица11
Обобщенные результаты
изменения содержания взвешенных веществ, жесткости общей, жесткости кальциевой,
ХПК в исследуемых потоках