Данные о результатах анализов условно-чистых стоков.

Данные о результатах анализов условно-чистых стоков по приведенным качественным показателям представлены в таблице 1.

Как видно, по представленным результатам условно-чистые воды характеризуются незначительными загрязнениями ХПК ( в 1, 02 раза) и значительной общей жесткостью, превышение в 1, 4 раза. Кальциевая жесткость составляет 74, 33% от общей жесткости. Содержание сульфатов, хлоридов общее солесодержание превышает требования к очищенным стокам, направляемым на повторное использование в 2; 1, 6 и 1, 5 раза соответственно. Зарегистрировано превышение содержания взвешенных веществ в 1, 52 раза.

Таблица 1

Качество условно- чистых стоков

 

Наимнование показате- лей качества УЧС	Номер пробы
	1	2	3	4	5	6	∑ ср
рН	7, 31	7, 86	7, 60	7, 90	7, 76	8, 20	7, 77
Взвешенные вещества, мг/л	50, 0	42, 0	30, 0	36, 0	40, 0	30, 0	38, 0
Жесткость общая, мг-экв/л	7, 02	8, 13	8, 70	7, 20	7, 70	7, 90	7, 79
Жесткость кальцивая, мг-экв/л	5, 76	6, 12	7, 04	5, 00	5, 00	5, 04	5, 79
ХПК, мг/л	43, 0	25, 6	24, 3	16, 0	17, 0	18, 0	25, 4
Эфироизвлекаемые, мг/л	4, 3	3, 1	3, 4	3, 8	3, 3	3, 7	3, 6
Щелочность, мг-экв/л	9, 2	8, 8	9, 4	9, 0	9, 1	8, 5	9, 0
Сульфаты, мг/л	264, 0	271, 0	288, 0	260, 0	282, 0	255, 0	270, 0
Нефтепродукты, мг/л	0, 18	0, 23	0, 22	0, 20	0, 20	0, 29	0, 22
Хлориды, мг/л	69, 8	80, 2	81, 4	81, 2	76, 9	77, 9	77, 9
Общее солесодержание, мг/л	684, 6	715, 9	760, 6	726, 8	772, 1	730, 0	730, 0

 

Данные о результатах анализов щелочных стоков.

Данные о результатах анализов щелочных стоков приведены в табл. 2. Щелочные стоки характеризуются высоким водородным показателем рН=11, 66 и значительными органическими загрязнениями, при чем необходимо отметить, что большое количество органических загрязнений находится в растворенном виде. Содержание взвешенных веществ составляет 62, 5 мг/л, что в 2, 5 раза выше требований по качеству к воде, направляемое на повторное использование. Также зарегистрировано превышение по хлоридам, нефтепродуктам, общему солесодержанию в 2, 9; 34, 0; 8, 3 раза соответственно.

Таблица 2

Качество щелочных стоков

 

Наимнование показате- лей качества ЩС	Номер пробы
	1	2	3	4	5	6	∑ ср
рН	11, 60	11, 89	11.59	11, 52	11, 4	11, 70	11, 66
Взвешенные вещества, мг/л	40, 0	90, 0	50, 0	65, 0	60, 0	70, 0	62, 5
Жесткость общая, мг-экв/л	-	-	-	-	-	-	-
Жесткость кальцивая, мг-экв/л	-	-	-	-	-	-	-
ХПК, мг/л	522, 0	618, 8	522, 0	620, 0	-	660, 0	588, 6
Эфироизвлекаемые, мг/л	40, 0	44, 0	40, 7	42, 5	40, 8	41, 6	41, 6
Щелочность, мг-экв/л	51, 4	54, 0	56, 0	57, 2	58, 3	59, 1	56, 0
Сульфаты, мг/л	-	-	-	-	-	-	-
Нефтепродукты, мг/л	8, 4	11, 2	10, 3	7, 8	12, 6	11, 5	10, 3
Хлориды, мг/л	140, 8	150, 2	145, 7	151, 0	143, 4	141, 9	145, 5
Общее солесодержание, мг/л	4087, 4	4267.7	4145, 0	4120, 8	4078, 5	4176, 6	4146, 0

 

Данные о результатах анализов речной воды.

 

Речная вода имеет нейтральную среду рН=7, 43 и имеет общую жесткость 6, 73 мг-экв/л. При этом кальциевая жесткость 4, 5 мг-экв/л (66, 87% от общей жесткости). Такой уровень жесткости является граничным для использования речной воды для подпитки водооборотных систем. Незначительное содержание взвешенных веществ. По другим загрязняющим веществам не зарегистрировано превышение. Качество речной воды соответствует требованиям, которые предъявляются к воде, направляемой на повторное использование.

Данные о результатах анализов речной воды приведены в табл.3

Таблица 3

Качество речной воды

 

Наимнование показате- лей качества РВ	Номер пробы
	1	2	3	4	5	6	∑ ср
рН	7, 56	7, 34	7, 51	7, 31	7, 56	7, 30	7, 43
Взвешенные вещества, мг/л	10, 0	30, 0	12, 0	16, 2	17, 6	15, 0	16, 8
Жесткость общая, мг-экв/л	5, 19	5, 84	5, 52	6, 34	5, 44	6, 05	5, 73
Жесткость кальцивая, мг-экв/л	2, 53	4, 40	3, 76	3, 3	4, 2	2, 81	3, 5
ХПК, мг/л	1, 8	3, 6	2, 9	10, 0	6, 0	3, 3	4, 6
Эфироизвлекаемые, мг/л	1, 0	1, 16	1, 1	1, 2	1, 0	1, 08	1, 09
Щелочность, мг-экв/л	-	-	-	-	-	-	-
Сульфаты, мг/л	80, 0	84, 9	92, 2	80, 6	82, 6	84, 9	84, 2
Нефтепродукты, мг/л	0, 091	0, 068	0, 1	0, 076	0, 064	0, 027	0, 071
Хлориды, мг/л	39, 5	48, 2	40, 0	36, 8	45, 9	52, 4	43, 8
Общее солесодержание, мг/л	576.4	610, 1	610, 7	593, 3	567, 9	603, 6	606, 0

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В целях возможности использования очищенных стоков для повторного использования были смоделированы процессы перевода бикарбонатов кальция и магния в малорастворимые карбонаты, отстаивания сточных вод, фильтрации, процессов сгущения осадка повторным отстаиванием, процесс центрифугирования сгущенного осадка,

 

Процесс перевода бикарбоната кальция и магния в малорастворимые карбонаты.

 

Для достижения требований по качеству к воде, направляемой на повторное использование, в целях снижения жесткости условно-чистых стоков были опыты по смешению условно-чистых стоков со щелочными.

Известно, что общая жесткость воды обусловлена главным образом присутствием в воде растворенных соединений кальция и магния, и варьирует в широких пределах. В сильнощелочной среде комплекс ионов магния разрушается. Путем смешения двух стоков переводим бикарбонат-ионы в карбонат- ионы. Последние образуют с ионами кальция и магния нерастворимые основные соли. При этом происходит снижение жесткости.

Процесс исследовали при различных рН смеси стоков: рН 8, 4 и 10, 0 Контролировали параметры: жесткость общая, жесткость временная и рН.

Как видно по результатам исследований (табл.4 ) при доведении рН смеси до 8, 4 происходит снижение общей жесткости в среднем на 5, 65%, кальциевой жесткости на 13, 98%. При этом возрастает загрязненность органикой по эфироизвлекаемым в среднем на 15, 28%, ХПК на 77, 95%.

При доведении рН смеси до 10, 0 происходит снижение общей жесткости в среднем на 52, 25%, кальциевой жесткости на 75, 13%. Увеличение ХПК в среднем в три раза, нефтепродуктов в четыре раза. Увеличение общего солесодержания на 50, 69%. Уменьшение сульфатов на 14, 44%, Для поддержания водородного показателя РН= 10, 0 доза щелочных стоков составляет 150-160 мл на 1000 мл условно-чистых стоков.

 

Таблица 4

Результаты лабораторных данных смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков.

 

Номер пробы	Наименование показателей качества смеси УЧС и ЩС
	рН	Взвешенные вещества мг/л	Жесткость общая мг-экв/л	Жесткость кальциевая мг-экв/л	ХПК мг/л	Эфиро-извлекаем мг/л	Нефте- продукты мг/л	Сульфа-ты мг/л	Хлори- ды мг/л	Общее солесод. мг/л
1	8, 40	40, 00	6, 84	4, 32	57, 60	4, 50	-	-	-	-
2	8, 40	32, 00	7, 56	5, 14	36, 80	3, 80	-	-	-	-
3	8, 40	33, 00	7, 65	5, 48	41, 2	4, 15
Средн. знач.	8, 40	35, 0	7, 35	4, 98	45, 20	4, 15	-	-	-	-
4	10, 0	55.00	3, 74	1, 44	83, 0	-	0, 89	231, 0	71, 75	-
5	10, 0	53, 00	3, 70	1, 45	70, 00	-	0, 80	252, 0	60, 97	-
6	10, 0	57, 00	3, 72	1, 43	79, 00	-	0, 95	231, 0	82, 50	1100, 00
Средн. знач.	10, 0	55, 0	3, 72	1, 44	77, 50	-	0, 88	231, 0	71, 74	1100, 00

 

Примечание: 1 Доза щелочных стоков составляет 150-160 мл условно-чистых стоков для поддержания водородного показателя рН=10

Процесс отстаивания

 

Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Как правило, сточные воды, содержащие взвешенные примеси, имеют частицы различной формы и размера. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. Кроме того, при слиянии различных по химическому составу сточных вод, могут образоваться твердые вещества, в том числе и коагулянты, что также оказывает влияние на форму и размеры частиц.

Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды, в частности, более высокими значениями вязкости и плотности.

При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды. Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени.

Динамика процесса отстаивания изучалась на условно чистых стоках и на смеси условно-чистых и щелочных стоков при разных рН (8, 4 и 10, 0). Отстаивание проводили в стандартном мерном цилиндре, высота слоя стока 50 см.

Программа испытаний:

- отстаивание УЧС- 30 мин; 60 мин; 90 мин.

- отстаивание УЧС + ЩС – 30 мин; 60 мин; 90 мин.

Проанализировали исходные и осветленные условно-чистые стоки на: РН, механические примеси, эфироизвлекаемые соединения. Динамику процесса отстаивания смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков определяли по изменению показателей: взвешенные вещества, жесткость общая, жесткость кальциевая, эфироизвлекаемые, щелочность, нефтепродукты, сульфаты, ХПК и хлориды

Как видно по результатам лабораторных исследований, отстаивание условно-чистых стоков (табл.5) приводит к осветлению в соответствии с данными, приведенными в нормативно-технической литературе. Эффективность очистки от взвешенных веществ при 30 мин. отстаивании составляет 40%, при 60 мин. отстаивании 80%, при 90 мин. отстаивании 90%. Зарегистрировано уменьшение по ХПК при 90 мин. отстаивании на 28 %.

При изучении процесса отстаивании смеси условно-чистых стоков и щелочных при рН= 8, 4 выявлены несколько худшие результаты. Но при смещении водородного показателя рН=10, 0 эффективность очистки при 60 мин. отстаивании смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков составляет 64% (табл.6). Жесткость общая при 60 мин. отстаивании в среднем снижается незначительно (9, 95%), жесткость кальциевая в целом не меняется. ХПК снижается на 42%, хлориды на 8, 15%.

 

Таблица 5

Результаты лабораторных данных процесса отстаивания условно-чистых стоков

 

Номер пробы	Наименование показателей качества УЧС
	рН	Взвешенные Вещества мг/л	Жесткость Общая мг-экв/л	Жесткость Кальциевая мг/л	ХПК мг/л	Эфиро- Извлекаемые мг/л
1	2	3	4	5	6	7
Исходная УЧС
1	7, 31	50, 0	7, 02	5, 76	43, 0	4, 3
2	7, 86	42, 0	8, 13	6, 12	35, 6	3, 1
3	7, 60	30, 0	8, 7	7, 04	24, 3	3, 4
Среднее значение	7, 59	40, 6	7, 95	6, 30	34, 3	3, 6
Отстаивание 30 мин.
1	7, 00	32, 0	8, 11	8, 31	30, 6	-
2	7, 21	26, 00	8, 90	8, 14	28, 9	-
3	7, 15	32, 00	7, 83	8, 39	32, 4	-
Среднее значение	7, 12	30, 00	8, 28	8, 28	30, 6	-
Отстаивание 60 мин.
1	7, 04	9, 0	8, 6	6, 60	31, 7	2, 2
2	7, 11	11, 0	7, 9	6, 54	32, 2	2, 3
3	7, 30	10, 0	9, 0	7, 02	29, 7	2, 7
Среднее значение	7, 15	10, 0	8, 5	6, 72	31, 6	2, 4
Отстаивание 90 мин.
1	7, 20	7, 2	6, 11	5, 90	31, 0	1, 6
2	7, 00	4, 6	5, 98	6, 21	22, 0	1, 2
3	7, 25	3, 2	6, 27	5, 17	22, 0	1, 6
Среднее значение	7, 15	5, 0	6, 12	5, 76	25, 0	1, 0

 

Таблица 6

Динамика процесса отстаивания смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков

 

Номер пробы	Наименование показателей качества смеси УЧС и ЩС
	рН	Взвешенные вещества мг/л	Жесткость общая мг-экв/л	Жесткость кальциевая мг-экв/л	ХПК Мг/л	Эфиро-извлекаем мг/л	Нефте- продукты мг/л	Сульфа-ты мг/л	Хлори- ды мг/л	Общее солесод. мг/л
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Исходная УЧС + ЩС
1	8, 40	35, 0	6, 02	4, 6	58, 0	5, 1	0, 72	265, 0	82, 0	-
2	8, 40	52, 0	7, 16	5, 0	54, 6	3, 6	0, 84	237, 0	-	-
3	8, 40	33, 0	7, 34	3, 3	60, 2	4, 8	0, 84	254, 0	83, 0	-
Среднее значение	8, 40	40, 0	6, 84	4, 3	57, 6	4, 5	0, 80	252, 0	82, 5	-
Отстаивание 30 мин.-
1	8, 11	24, 0	6, 80	5, 1	49, 2	-	0, 58	185, 0	74, 8	-
2	8, 20	20, 0	7, 1	3, 8	54, 9	-	0, 68		80, 0	-
3	8, 14	16, 0	6, 5	4, 6	50, 7	-	0, 66	215, 0	72, 0	-
Среднее значение	8, 15	20, 0	6, 80	4, 5	51, 6	-	0, 64	202, 0	75, 6	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Отстаивание 60 мин
1	8, 00	16, 0	6, 84	4, 5	38, 5	3, 5	0, 44	170, 2	72, 5
2	8, 4	13, 5	6, 50	4, 4	42, 5	3, 3	0, 50	164, 8	71, 6
3	8, 2	15, 5	6, 70	4, 0	39, 0	3, 4	0, 44	170, 2	68, 3
Среднее значение	8, 20	15, 0	6, 68	4, 3	40, 0	3, 4	0, 46	168, 4	70, 8
Отстаивание 90 мин
1	8, 24	14, 0	6, 4	4, 4	40, 0	3, 2	0, 40	158, 4	70, 2
2	7, 94	16, 0	6, 54	3, 8	38, 2	3, 2	0, 39	162, 4	69, 2
3	8, 42	14, 0	7, 04	3, 8	38, 2	2, 6	0, 35	159, 2	71, 5
Среднее значение	8, 20	14, 0	6, 66	4, 0	38, 8	3, 0	0, 38	160, 0	70, 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.

Программа испытаний.

1. Фильтрат УЧС + ЩС. Скорость фильтрации 3 мм/с; 6 мм/с; 9 мм/с.

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	-

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: