XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УЛУЧШЕНИЕ ВОДООТДАЧИ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ КРИОГЕННОЙ ОБРАБОТКЕ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Учитывая региональные условия, были проведены исследования по изучению влияния криогенной обработки на изменение свойств совместных осадков маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод.
Наиболее эффективными методами обезвоживания осадка для дальнейшей его утилизации является замораживание и оттаивание. Известно, что замораживание и оттаивание приводит к изменению физико-химической структуры осадков, вследствие перераспределения различных форм связи влаги с твердыми частицами осадка [2].
До и после криогенной обработки осадок наблюдали под люминисцентным микроскопом немецкой фирмы Axiostar plus (Аксиостар плюс). Данный микроскоп для работы в проходящем свете по методу светлого поля с тринокулярной насадкой в комплекте, состоящим из 3-х объективов типа CP-Achromat 10х, 40х и 100х. Результаты снимков осадка до и после криогенной обработки под микроскопом показаны на рисунках 1 и 2.
|
Рисунок 1- Исходный осадок сточных вод |
Рисунок 2 - Осадок сточных вод после криогенной обработки |
Сущность процесса состоит в следующем: при замораживании часть связанной влаги переходит в свободную, происходит коагуляция твердых частиц осадка и снижается удельное сопротивление осадка; при оттаивании осадки образуют зернистую структуру, их влагоотдача повышается [3].
Учитывая климатические условия Якутии были проведены исследования по изучению процесса криогенной обработки в естественных условиях для интенсификации обезвоживания осадка [1].
Изучение механизма кристаллизации осадка проводилась для более полного представления о замораживании, как методе кондиционирования.
При исследовании влияние низких температур и скорости ветра на водоотдачу маслосодержащего осадка была изучена кинетика его промораживания [5].
Были определены свойства осадка после замораживания и оттаивания. Для определения состава натурного осадка был использован термогравиметрический метод исследования осадка маслоэульсионных и кислотно-щелочных стоков была снята на аппарате STA 449F1 немецкой фирмы NETZSCH, в диапазоне: 30/200 (K/мин)/1000 в режиме ДСК-ТГ (где ДСК- дифференциальная сканирующая калометрия, мкВ/мг; ТГ- кривая изменения массы,%; ДТГ- дифференциальная термогравиметрическая кривая, % мин).
На рисунках 3 и 4 показаны термограммы до и после замораживания натурного осадка, из которых видно изменение его состава.
|
Рисунок 3- Термограмма исходного осадка маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод |
Рисунок 4 - Термограмма осадка маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод после криогенной обработки |
Анализ кривых ДСК (рис. 1, 2) показывает, что на образцах исходного осадка (рис. 1), и осадка после криогенной обработки (рис. 2), наблюдаются отличия по ширине пиков и значениям максимальной температуры: t=123,10C и t=115,40C- эндоэффекты объясняется дегидратацией, при t=245,10C, t=300,60C и t=303,00C- пики характерны для выделения основной массы констиуционной воды, при t=325,80C и t=347,00C термоэффекты объясняются полиморфными превращениями гидроокислоалюминия, при t=401,20C пик характерен для гиббента (γ- Al(OH)3), при t=493,00C и t=501,50C- экзотермические эффекты объясняется выгоранием масел, при t=732,40C и t=741,00C наблюдается разложение карбонатов. Термогравиметрические кривые (ТГ) показывают, что все основные тепловые эффекты сопровождаются изменением массы образцов осадка в зависимости от температуры. Уменьшение остаточной массы осадков объясняется изменением их структуры и свойств.
Данные по сопостановлению свойств натурного совместного осадка маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод до и после криогенной обработки, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Свойства осадка до и после криогенной обработки
|
Вид осадка |
Плот-ность, г/см3 |
Влаж-ность осадка, % |
Влаж-ность кека, % |
Сухой остаток после просуш., г/дм3 |
Прокал.остаток, г/дм3 |
Потери при прокал., г/дм3 |
Золь-ность, % |
Замас-лен-ность, % |
Удельное сопротивле-ние фильтра, см/г |
|||
|
450С0 |
800С0 |
450С0 |
800С0 |
450С0 |
800С0 |
|||||||
|
Исход-ный осадок |
0,938 |
93,418 |
91,680 |
61,760 |
36,520 |
32,480 |
25,240 |
29,280 |
59,132 |
52,590 |
40,867 |
289,936∙1010 |
|
Осадок обработанный праестолом |
0,988 |
92,007 |
89,130 |
79,040 |
47,980 |
44,980 |
31,060 |
34,080 |
60,703 |
56,883 |
39,296 |
119,156∙1010 |
|
Осадок после оттаивания, замороженный |
0,972 |
93,229 |
89,589 |
75,60 |
45,720 |
41,980 |
29,880 |
33,620 |
60,476 |
55,529 |
39,523 |
189,472∙1010 |
|
Осадок после оттаивания, обработанный праестолом и замороженный |
0,911 |
93,250 |
93,701 |
61,520 |
36,580 |
32,940 |
24,940 |
28,580 |
59,460 |
52,543 |
40,539 |
43,404∙1010 |
Из таблицы 1 видно, осадок после криогенной обработки обладают лучшими водоотдающими свойствами. Из результатов исследований по изменению свойств осадков маслоэмульсионных и кислотно-щелочных стоков при замораживании в естественных условиях видно, что процесс обезвоживания осадков наибольшее влияние оказывает замасленность. Установлено, что чем выше замасленность исходного осадка, тем эффективность обезвоживания больше при одних и тех же условиях замораживания. Чем ниже температура замораживания и скорость ветра, тем больше интенсивность процесса обезвоживания, однако, увеличение интенсивности замораживания, что наблюдается при низких температурах (-500С) и объясняется тем, что скорость вытеснения твердых частиц и частиц масла при деформации гидроокисных связей становиться соизмеримой со скоростью замерзания, это приводит к тому, что успевает мигрировать только небольшая часть воды, а основная влага замерзает там, где она первоначально находилась. Следовательно, для проведения процесса в оптимальных условиях, необходимо регулировать процесс замораживания и скорость ветра.
Установлено, что криогенная обработка совместных осадков маслоэмульсионных и кислотно- щелочных сточных вод способствует улучшению водоотдающих свойств, то есть снижению удельного сопротивления фильтрации до 8 раз и замасленности на 8%.
При замораживании осадка происходит изменение физико-химической структуры, приводящее к изменению свойств осадка: снижению объема, замасленности, влажности, удельного сопротивления фильтрации, что позволяет интенсифицировать дальнейшее механическое обезвоживание.
Список литературы:
Николаева, А.Н. Изучение возможности улучшение водоотдачи совместного осадка маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод при их замораживании [Электронный ресурс] / А.Н. Николаева // Электр. журн. NovaInfo.Ru, 2021. Вып. 122-1. – Режим доступа: URL https://novainfo.ru/article/18272 4
Туровский И.С. Обработка осадка сточных вод [Текст]./ И.С Туровский. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988, с 146.
Уарова, А.Н. Исследование процессов кондиционирования осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий [Текст] / А.Н. Уарова, Т.И. Халтурина // Водные ресурсы Енисейского региона: Сб. матер. 10–й конф., посвящ. Международному дню Воды- 22 марта и года охраны окружающей среды. Регион. науч.-практ. конф., г. Красноярск, 2015. – С. 10-15.
Халтурина, Т.И. Интенсификация обезвоживания осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий [Текст] / Т.И. Халтурина, А.Н. Уарова, О.В. Чурбакова // Вестн. ИрГТУ. - Иркутск: ИрГТУ, 2014. Вып. 8(91). – С. 109-115.
Халтурина, Т.И. Обработка осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий [Текст] / Т.И. Халтурина, А.Н. Уарова, О.В. Чурбакова // Вестн. ИрГТУ. - Иркутск: ИрГТУ, 2013. Вып. 8(79). – С. 109-115