автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Глубокая очистка вод текстильных предприятий при использовании золы каменного угля

На правах рукописи

ВЛЗЗАН АХМЕД МОХАМАД

ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЗОЛЫ КАМЕННОГО УГЛЯ

Специальность 05.23.04 - Водоснабжение, канализация,

строительные оистемы охраны водных реоурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соиокание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Московоком Государственном строительном университете.

Научный руководитель

- доктор технических наук« профессор Ю.М.Ласков

Научный консультант

- кандидат технических наук, доцент Н.А.Трунова

Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Б.ШРешш

- кандидат технических наук А.Н.Белевцев

Ведущая организация

- АОЗТ "ПИ-В" (г.Калуга)

Защита диссертации состоится "1(>"

.НО п

1996 г. в

час. на гаседании диссертационного совета К 053.11.08 в Московском Государственном строительном университете по адресу: Москва, 129337, Ярославское шоссе, д. 26, ауд. пГ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан Ш 12 • „ 199§" г.

г. »

Ученый серктарь

диссертационного совета К 053.11.08 каад.тохн.наук, доцант , В.А.Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Водные ресурсы представляют собой исключительную по своему значению народнохозяйственную ценность. Поэтому одним из основных способов защиты рек и водоемов от загрязнений является очистка сточных вод промышленных предприятий.

Предприятия текстильной промышленности потребляют весьма большие объемы воды, количество сточных вод на I т продукции составляет 200...210 куб.м. воды, что приводит к суточному сбросу сточных вод в производственную канализацию предприятий от 3 до 20 тыо.м3.

Основными загрязнениями сточных вод красильно-отделочных предприятий текстильной промышленности являются синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ) и органические красители различных классов. Концентрация ПАВ в общем стоке составляет 40... 100 мг/л, концентрация красителей 25...50 мг/л.

Сточные воды данных предприятий представляют собой сложные полидисперсные системы, в состав которых входят ионы, молекулы и коллоидные частицы, находящиеся в динамическом равновесии, а такав взвешенные вещества; сточные воды содержат продукты разрушения нецеллюлозных примесей хлопка, шлихту из синтетических соединений или крахмала и другие вспомогательные вещества.

Как показал опыт эксплуатации очистных сооружений на предприятиях текстильной в трикотажной промышленности, существующие методы очистки сточных вод этих предприятий не обеспечивают не только степень очистки, которая необходима для повторного использования очищенных вод в технологии производства, но в некоторых случаях не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к качеству сточных вод при их сбросе в городские системы водоот-ведения.

Проблема сокращения водопотреблення и предотвращения загрязнений водных источников предприятиями текстильной промышленности в России и в арабских странах, в частности в Сирии, могут быть решены созданием таких технологических систем водного хозяйства, которые позволяют очищать сточные воды и повторно их использовать в основных технологических процессах.

Нелыэ диссертапионной работы является разработка научно обоснованной технологии очистки сточных вод предприятий текстильной промышленности реагентным и сорбционннм катодами при использова-

няя золы каменного угля. Степень очистки должна обеспечивать возможность повторного использования очищенных вод.

Экспериментальные работы проведены с реальными производственными сточными водами Московской ситценабивной фабрики и комбината "Красная Роза". В экспериментах использовались реагенты и зола каменного угля Донбасского месторождения.

Основные задачи исследования - разработка технологических схем очистки и доочистки сточных вод текстильных предприятий о применением реагентного сорбционного методов с целью повторного использования очищенных вод.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые разработана научно обоснованная технология очистки и доочистки сточных вод текстильных предприятий при использовании интенсивного реагентного метода и адсорбции на золе каменного угля. При этом представлены технологические схемы, включающие следующие процессы очистки и доочистки:

- для предприятий хлопчатобумажной промышленности - реагент-ная напорная флотация, фильтрация, доочистка сточных вод от растворенных органических загрязнений на золе каменного угля;

- для предприятий по обработке шелковых тканей - безреагент-ная напорная флотация, отстаивание с предварительным дозированием флокулянтов, фильтрация, доочистка на золе каменного угля.

Объем и структура диссертации. Диссертация соотоит из введения, тки глав, основных выводов, списка использованной литературы из 126наименований и 3 приложений. Содержит 229 страниц, из нюс 1'32 стр. машинописного текста, 38 рис., 63 таблиц.

На защиту выносятся:

- интенсифицированная технология реагентной обработки водных растворов различиях классов красителей и сточных вод текстилышх предприятий;

- новая технология доочистки сточных вод текстильных предприятий при использовании золы каменного угля;

- результаты экспериментальных исследований по сорбции в статических условиях различных классов красителей и анионных и неионогенных ПАВ на золе каменного угля;

- результаты экспериментальных исследований по сорбции в статических и динамических условиях загрязнений сточных вод предприятий токстильной промышленности; .

- технологические схемы по очистке сточных вод текстильных предприятий о использованием фиаико-химических методов очистки: реагентного и сорбщгонного методов;

- рекомендации дяя проектирования сооружений по очистке сточных вод предприятия текстильной промышленности при использовании голы каменного угля.

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, в соответствии о чем определяются цели и задачи исследования. Приведены основные положения диссертации, которые выносятся на защиту, отмечена их научная новизна.

Первая глава. Крашение и отделка - операции, широко применяемые практически во всех-отраслях легкой промшзленности. Сточные воды красильно-отделочных производств отличается сложностью состава, высокой концентрацией органических веществ.

Основное влияние на формирование состава сточных вод оказывает химические вещества, широко используемые в технологии красильно-отделочных производств. К числу таких веществ относятся красители и поверхностно-активные вещества, в больших концентрациях присутствующие в сточных водах.

В настоящее время для очистки сточных вод красильно-отделочных производств применяет саше разнообразные методы: биохимические, химические, физико-химические.

Наиболее экономичный метод- биологической очистки может быть применен дяя обработки сточных вод красильно-отделочных производств только при условии предварительного изъятия из воды основной массы ПАВ и красителей. Даже в том случае, если красители и не оказывают влияния на гоночных результат очистки по основным санитаряо-химическим показателям, сни, будучи веществами биохимически неразрушаемыми, попадают в водоем и значительно ухудшают качества воды в нем.

Недостатком химических методов очистки является высокая стоимость обработки (в случае применения озона), возможность образования хлорорганических соединений при хлорировании, большой расход реагентов и образование значительного количества осадвав при использовании деструктивного метода.

Электрохимические методы наряду о несомненными достоинствами обладают рядом недостатков схемы, из них основной - большой расход электроэнергии.

Из физико-химических методов, применительно к сточным водам красильно-отделочных производств, широкое распространение получили лишь реагенты с отстаиванием ига отделением хлопьев в контактной среде , сорбция на гранулированных шлаках каменного и бурого угля и порошкоообразных сорбентах различной природы. В качестве реагентов обычно применяются известь, соли трехвалентных металлов (алюминия и железа) и катионнне флокулянты. Применение мелкопористых активных углей для очистки сточных вод от ПАВ и красителей обеспечивает удовлетворительное удаление из воды загрязнений при относительно небольшом расходе адсорбентов. Однако, учитывая достаточно высокую стоимость активных углей и их дефицитность, большое внимание уделяется поиску более дешевых и доступных сорбентов. К-числу таких сорбентов относятся природные глинистые минералы и золы каменного угля. Дешевизна золы делает экономически целесообразным ее использование в процессах очистки сточных вод.

Во второй главе диссертационной работы рассматривается технология образования сточных вод хлопчатобумажных и шелковых предприятий и изучается состав этих вод.

Состав сточных вод красильно-отделочных производств хлопчатобумажных тканей. Показатели загрязнений общего стока Московской ситценабивной фабрики: интенсивность окраска 1:80...1:400, взвешенные вещества 80...420 мг/л, ХПК - 350...1400 мг/л, ПАВ неионо-генные 17...32 мг/л, ПАВ анионоактивнке 9...28,5 ыг/л и расход производственных сточных вод Московской ситценабивной фабрики в • период обследования составил .в среднем 23585 м^сутки.

Показатели загрязнений общего стока вода красильно-отделочных производств шелковых предприятий на примере Московского комбината "Красная Роза": интенсивность окраски 1:50...1:220, взве-пгшщо вещества КО...300 мг/л, ЯЖ - 445...900 мг/л, ПАВ, смесь нэяоногенных и анионных - 65.'. .110 мг/л.

На основании анализа состава сточных вод Московской ситценабивной фабрики и сточных вод комбината шелковых тканей можно сделать вывод, что сточные воды текстильных предприятий содеркат.'в основном, красители различных классов - активные, прямые, кубовые, дисперсные, сернистые, ПАВ - неионогенные и анионные, а танке другие текстильные вспомогательные вещества - органические и ■ минеральные.-

В третьей главе приведены результаты исследований по интенсификации удаления красителей из водных растворов цри использова-

нии новых поколений флокулянтов в сочетании с минеральными реагентами. В качестве минеральных реагентов применялись сульфат алюминия и сульфат железа в сочетании с известью, использовались фло-кулянты БПК-402 и их новые поколения, флокулянты финского производства. .

При применении флокулянтов дозами 1,75...4,0 мг/л совместно с минеральными коагулянтами интенсифицируется процесс реагентной очистки растворов красителей. Основным важным фактором такой интенсификации является снижение доз минеральных реагентов следующим образом: сульфата железа с доз 150.;.200 мг/л до 50...100 мг/л - в 2...3 раза; оульфата алюминия с доз 120...200 мг/л до 50 мг/л - в 2,7...4 раза; извести с 30...50 мг/л до 10 мг/л - в '3t*(5 р&з* г

Как следствие снижения доз минеральных реагентов является резкое снижение объемов Образующихся осадков. При использовании только минеральных реагентов объемы осадков составляли 3,0...5,2% от объема очищаемого раствора красителя, при совместном использовании коагулянтов п флокулянтов объем осадка составлял 1,0...2,8$, f.е. снижался в 2.7...3 раза.

В третьей глава также проведены исследования по интенсификации рэагентного метода очистки сточных вод текстильных предприятий при использовании флокулянтов в сочетании с минеральными реагентами.

Определено, что использование сульфата алюминия или сульфата железа дозами 175,,.200 мг/л, извести 25 мг/л в сочетании с флокулянтами дозами 2...4 мг/л снижазт- концентрация красителей в сточных водах на 67...87$, показатель ХПК - на 33...65$, взвешенные вещества удаляются из сточных вод в процессе отстаивания на 53...9ОН. При этом образуется осадок, составляющий 3,5...5,6? от объема отстаиваемой воды.

При использовании только флокулянтов дозами S...8 мг/л достигается снижение концентрации красителей в сточных водах на 50...803, показатель ХПК снижается на 46...63^. Необходимо отметить, что резко уменьшается объем образующегося осадка - до 1,0.;. 2,2$ по сравнению о вариантом использования только минеральных реагентов - объем осадков составляет 7,3...9,5$.

Применение только флокулянтов практически но изменяет исходное значение pH среды сточных вод, что исклю^ет даль'нейиуа ео

корректировку, которая необходима при использовании минеральных коагулянтов.

Несмотря на достаточно высокую стоимость флокулянтов, их применение снизит капитальные затраты на строительство очистных сооружений за счет уменьшения объемов реагентного хозяйотва а объемов сооружений по обработке осадков.

Кроме того, преимущество совместного использования минеральных коагулянтов и флокулянтов выражается несколькими факторами г резким снижением - в 2...2,5 раза доз минеральных коагулянтов при дозах флокулянтов 2...4 мг/л; более стабильным значением рН среды - снижение рН происходит не более, чем на единицу по сравнению со снижением рН на 2...3 единицы при использовании только минеральных коагулянтов; меньшим объемом осадка - 3,5...5,6? по сравнению о 6,8...9,5% объема очищаемой воды при использовании только минеральных коагулянтов.

На основании исследований по интенсификации реагентного метода удаления красителей из водных растворов и очистки сточных вод текстильных предприятий этим методом можно сделать следующие выводы.

Эффективность удаления различных красителей из водных растворов при реагентной очистке зависит от их химической;структуры. Прямые, кубовые, азо-красителп, образующиеся в водных растворах крупные агрегаты удаляются из воды наиболее эффективно - на 74...99$.

Активные красители, слабо ассоциирующиеся в водных растворах, осаждаются с оксигидратами менее эффективно - лишь на 28...

На первой стадии очистки сточных вод текстильных предприятий весьма« эффективно применение реагентного метода. Использование минеральных коагулянтов дозами 175...200 мг/л и извести 25 мг/л В' сочетании' с современными флокулянтами догами 2...4 мг/л позволяет снизить концентрации красителей в очищаемых водах на 67.. .875? » показатель ХПК - на 33.. .6556.

Интенсификация реагентного метода очистки сточных вод.текстильных предприятий при совместном использовании коагулянтов и флокулянтов заключается в резком снижении доз минеральных реагентов - с 350,..400 мг/л до 175...200 мг/л при весьма небольших дозах флокулянтов - 2...4 мг/л, введение таких доз флокулянтов снижает такке объемы образующихся осадков с 6,8...9,5% до 3,5... 5,6$ (табл. I, 2).

Таблица. I

Г^аБсималькыз эффекты очистки сточных воя Московской ситценабивной фабрики при различных сочетаниях минеральных реагентов и флокулянтов

Характеристика, ХПК, Дозы интенсивность окрас- реагентов, кг/л кн, концентрация, взвасекные вещества

Флокулянты Краситель ХПК после Взвешенные Объем

очистки вещества осадка,

сульфат железа сульфат алю- известь название ДОЗЫ мг/л концентрация шул эффект % лос-, ле ■очистки мг/л еф-|ект после , очистки, кг/л -Ч -В Ъ < ект объе! вода

- 100 25 Фл.1 4 3,5 90 105 65 55 40 5,0

- 100 25 Фл.5 3,5 2,5 80 288 45 37 51 5,20

100 - - 25 Фл.З 3,75 6,6 77 165 48 44 58 5,6

100 - 25 йл.5 3,5 - 87 180 42 40 62 5,4

- - - Фл.1 7 4.6 80 130 58 53 50 2,0

- - - йл.З 8 , 5 50 114 63 '40 52 1,5

- - - Фл.4 8 5,5 46 166 46 56 47 2,2

450 - 50 - - 4,5 75 Г70 40 20 89 9,7

- ' : 400 50 - ■ - 5,0 70 180 50 15 . 85 9,5

ХПК- = 237...300, ...380...523 иг/л, интенсивность окраски 1:25а...1:450, концентрация С0 = 6,9...12 мг/л, взнесенные вещества вва = 37. ..56-108...190

I

со

I

Таблица 2

Максимальные эффекты очистки сточных вод Московского комбината "Красная Роза" при различных сочетаниях минеральных реагентов и флокулянтов

Характеристика, ХПК, интенсивность окраски, концентрация, взвешенные вещзства

Дозы минеральных Флокулянты Краситель ХПК после Взвешенные Объем реагентов, мг/л очистки вещества осадка,

сульфат железа суль- из-фат весть алюминия название дозы кон-мг/л цент- ет- эффект пос-,ле очистки мг/л эф-ф|кт после эс ,очист- мг/л |1|ект в ^ от объема воды

- 150 •20 Фл.1 2 3 70 184 44 Ю 75 5,0 »

- 150 20 Фл.5 2,5 3,1 67 190 43 9,6 76 5,4 о

- ТОО 20. Фл.4 4 4 65 200 40 12 60 5,0 '

- 350 45 - - 3 70 185 44 10,1 75 9,6

100 - ; 20 Фл.1 3,75 5,3 75 186 44 20 50 4,0

180 - 20 Фл.2 2 3,75 70 205 38 12,5 60 5,8

400 45 - - - 3,0 78 185 45 13 68 9,4

- - Фл.1 8 4,0 80 185 45 15 63 2

- - ■ - фл.5 8 4,1 75 192 42 20 50. 2,5

- - - Фл.4 8 4,3 60 200 40 25 40 3,0

ХПК. = 332 мг/л, интенсивность окраски 1:450...1:600, концентрация С0 = 10...15 мг/л, взнесенные Еещест-ва вв0 = 35-46 мг/л

Для полного обесцвечивания сточных вод текстильных предприятий необходимо на заключительной стадии очистки использовать углеродные сорбенты, такие как активные угли, либо более дешевые сорбенты, обладающие аналогичными свойствами. Целесообразно рассмотреть возрложность применения в атом случае золы каменного угля.

В четвертой главе приведены результаты исследования основных закономерностей доочистки сточных вод на золе каменного угля.

После предварительной очистки сточных вод при использовании реагентов на доочистку направляется малоконцентрированный водный раствор органических соединений, содержащий, в основном, неассо-циированные молекулы и ионы красителей и ПАВ.

Для сорбции молекулярно растворенных веществ из воды наиболее пригодны углеродные сорбенты, например, зола каменного угля.

На скорость и эффективность адсорбции влияют различные факторы: концентрация загрязнений в очищаемой воде, скорость потока очищаемой водц через загрузку, активная реакция среды. Кроме того, большое значение имеют характеристики сорбента: размер зерен углеродного сорбента, его пористость, соотношение количества пор различного размера.

Предварительно в диссертационной работе выполнялись эксперименты по оценке сорбционной способности фракций золы различного размера. Шли отсортированы фракции золы следующих размеров: от О до I мм; от I до 2 мм; от 2 до 3 им; от 3 до 5 мм. Кроме того, определялись также сорбциошше свойства золы без сортировки.

Закономерности адсорбции ПАВ изучались для двух групп -анионоактивннх и неионогенных. В качестве анионоактивного ПАВ использовался сульфонол НП-3, иоионогенного - превоцелл ОГ 100. Учитывая возможные концентрации ПАВ в сточных водах, изучалась сорбция каждого ПАВ из водных растворов при их концентрациях 10, 25 и 50 мг/л.

Изучалась сорбция на золе следующих красителей: активный ярко-красный "5СХ", прямой черный "3", кубовый ярко-зеленый "Ж", дисперсный синий "К". Эксперименты проведепы при концентрациях каждого красителя 25 и 50 мг/л в водных растворах;

По данным полученных результатов видно, что наибольшей сорб-ционпой способностью по отношению к красителям обладают фракции золы размером I...2 км - эффективность снижения интенсивности окраски растворов красителей при контакте с этими фракциями со-

ставляет 44...75^, аффект снижения величины показателя ХПК -41,7...93#. Растворы активных и прямых красителей обесцвечивавт-ся в большей степени - до 65...75$ по сравнению с растворами дисперсных и кубовых красителей, которое обесцвечиваются до 44... 68$. Это объясняется теп, что растворы активных в прямых красителей по своему физико-химическому состоянию близки к истинным растворам, кубовые и дисперсные красители обладают меньшей степенью растворимости в в вода находятся в коллоидно-дисперсном состоянии и лишь частично в истинно растворённом состоянии.

Зола без сортировки также достаточно ¡эффективно сорбирует красители - растворы прямых а активных едасителей обесцвечиваются до 33...56^, при этом снижение показателя ХПК составляет 40... 78$. Растворы дисперсных в кубовых щтсителой обесцвечиваются в меньшей степени при контакте о голой без сортировка - до 22... 60%, снижение показателя ХПК происходит, на 16,6...40*.

Более низкой сорбцлонкой способностью обладают фракция голы крупностью 0...I tat. Обесцвечивание растворов активных пряшх красителей составляет 50...6S#, сбесцвачпвашю растворов нубовнх н дисперсных красителей - 30...5855.

Фракции soт 2...3 да в 3...5 ш итог веныпую сорбцвопзуэ емкость но сравнению о другака фравцвяма.

Сорбционная способность рагетгках фракций еояз ощяшваяавь s-aicce но сниаению коацэлт|>2ф2: еженных в nsuonorcimuz ШВ в растворах вода. С рагявораак ПАЗ кягаЕспз cspjsi акгшримгятов но такой вз иэтодака» нагорая праззедэка вшэз лш щискгелгй. Результата оЕСпершизвтоэ ноказазаз!?, чю чш ежа кжззвтрацшг ШВ в растворах, теы хиеэ 5$фэкппшос'1ь ах сорбгщз на зола. При еон-цоятрацав неионогештато ШВ 10 ез?/л в вода колет быть достигнута 10С$-ная сорбция на фракцаях зела I...2 каг, црз ншщгщграцзн 25 ш'/л эффективность сорбцва - л» Ера Еоэдонтрецгл SO иг/л

- до 29%* Лшшгшш ШВ copónpjmcn «Зфэкппзззй. такяз при шлаг концентрациях: 10 нт/л - Бф^эягшшость сорбдан 30...50$; 25 кт/з

- 22...52£; 60 кт/лз - 15...4E?.

ШВ сорбируется на зола Еа^шшго угля лишь частично. Эхо ышшо обаяснатъ недоступностью шкропор ц сунермикропор для купите шлекуд в попов ПАВ. Ншнаш ешость зола каменного угля во огпшешш е ШВ сбусловлзна, по-недагоау, небольшой долей в структуре ЗОЛИ 1фуПШ1Х П530П0р, paSISp КОТОРЫХ ШгЗТ COOTESТСТБОВйТЬ noxssj/sm ШВ. . ' ' -

Таким образом, на основании результатов экспериментов по сорбции из водных растворов красителей и ПАВ можно сделать вывод, что более эффективно сорбция происходит на фракциях 0...I ил, I...2 ш в на золе без сортировки. По-видимому, в этих фракциях находится наибольший объем крупных -ор, внутренняя поверхность которых доступна для диффузии и сорбции больших ионов, молекул я конных ассоциантов ПАВ а красителей. Дальнейшие эксперименты выполнялись о фракциями указанной крупности я с золой без сортировав*

Изучение кинетики сорбции загрязнений при доочисткз сточных nos на золе проводилось о целью определения влияния структуры пористости я размеров частиц золы на кинетику насеп-ения золы.

По данным экспериментов построены кшетическяо кривда сорбции загрязнений на золе без сортировки, на фракциях золы круппо-опо I...2 vas. Дог сравнительной характеристика золы построена кинетическая кривая сорбция органических загрязнений на активном утло АГ-3. Опытные данные показали, что кинетические кривые ад-* сорбции когяо разделить на два ярко Енраяенных участка* Первый учнстоя характеризует протезшаио процесса сорбции с момента коз-такта фаз до насадили сорбеетов па 70...95^, второй участок -скорость наодавпя остзеэзгося объема сорбепта.

Протяженность ио врсаенн начального участка кинетической jpmoa особенно ваяна для оценки явления адсорбции, т.к. оя характеризует фораирозанив зонп шесонеродачи в проточном аппарата, Чем она шныеэ, там кэньеэ слой угля иезду зоной полного пасвдз-щя и зоной правого йасшпзння в аппарате о пеподшпшой эогрузпсй,

Форт второго yiacrica кинетической кривой обусловливает пз-рпод полного гшсвздашт адсорбционного объема угля.

Анализ кнпеоткскях щнших показывает, что чем меньше, разгар частщ norsi, тса быстрзе арсшсходиг насыщение золы. Болов . гажга фраяцпя золи I...2 ш характеризуется по сравнению с зо-л>й <3эз coprspassa.

Сраггетгэ шгзтечзскях кравш: адсорбции органических загряз-псппЗ ссзсолязг здэлахь вывод о взаяназ" разтлзрз частпц золы па ттгг;^тгтажг?sis «■"•■г.бтрп ш пзрвса уззтв кгнетлчесгао: кривы* -п пгст пятью ого отсутсплэ на вторе* участка гашетячэскпх при-

Дзi пзу^'тг^ (го^бщсанш: сзойсл» «.та шлейного угля 6:rat 'гчполявян эзсяерз^ята, з результата roiopirr построены пзоторш

сорбции, характеризующие зависимость сорбционной способности сорбента от концентрации вещества сорбируемого компонента. В нашем случае концентрация вещества выражается через показатель ХПК. В соответствии с характером построенных изотерм можно сделать вывод, что в структуре золы каменного угля имеются все виды пор -ыикроноры, переходные и макропоры. Кроме того, имеются и супер-кикропоры, размеры которых занимают промежуточное положение между мшфопорами и переходными. Учитывая то обстоятельство, что размеры молекул красителей и, особенно ПАВ, достаточно велики, их сорбция происходит, по-видимому, в супермикропорах и переходных порах. Объемное заполнение микропор происходит, возможно,- , ионами красителей и ПАВ.

В результате исследований по изучению сорбционных свойств золы каменного угля можно, сделать следующие выводы. .

Наиболее эффективно происходит сорбция красителей, ПАВ и других загрязнений на фракциях золы 0...1 мм, I...2 мм и на золе без сортировки; фракции размерами 2...3 мм и 3...5 мм имеют меньшую сорбционную емкость.

Для доочистки сточных вод текстильных предприятий целесообразно использовать золу без сортировки в колоннах с плотным слоем загрузки как наиболее простых в эксплуатации сооружениях.

Эффективность сорбции красителей различных классов и ПАВ на золе каменного.угля зависит от химической структуры этих веществ. На фракциях золы 1...2 мм сорбция активных прямых красителей достигает 74...78^, а сорбция дисперсных и кубовых составляет лишь 64...68^.

■ Из характера кинетических кривых можно сделать вывод, что сорбционные свойства золы каменного угля сравнимы с сорбционныш свойствами таких активных углей как АГ-3. Поэтому золу каменного угля целесообразно использовать на завершающем этапе очистки при небольших концентрациях красителей и ПАВ в доочищаеашх водах.

В диссертационной работе изучалась динамика сорбции органических загрязнений с целью использования золы каменного угля для доочистки сточных вод.

На стадии предварительной очистки сточных вод использовался реагентный метод. Для выделения из очищаемой воды окснгидратов алюминия или железа применялась. напорная флотация. |

Условиями использования колонн с неподвижным слоем адсорбента является практически полное отсутствие взвешенных веществ -

не более 5 мг/л - в стоке, поступающем па адсорбцию. В противном случае сорбент быстро заливается высокодисперсными осадками. Упз незначительная концентрация взвешенных веществ в сточных водах (порядка 10 мг/л) заметно сказывается на эффективности работы адсорбционных колонн. Поэтому при наличии взвеси в стоках для улучшения работы адсорбционных колонн целесообразно.применять предварительное механическое фильтрование - напорные кварцевые фильтры ¡ш другие аналогичные устройства.

Эксперименты по доочистке сточных вод п По изучению динамики сорбции органических загрязнений выполнялись при использовании спетотнхрошшяенной установки проточного типа производительностью ' 1,2 Ир/час. Установка состояла из следующих основных блоков:

. - нзпорккЭ флотатор,с предварительным введением в воду реагентов;

- фильтрующая колонна с загрузкой кварцевого песка;

- адсорбционная колонна, загруженная золой каменного угля.

В- рзсультате- экспериментов на опытно-промышленной установке

:.:сняо сделать, следующие' внводн.

Реагентная напорная флотация является эффективным методом Предварительной очистки сточных вод. При времени пребывания очищаемых вод в напорном флотаторе 35...40 глин, давлении насыщения воды воздухом 0,45...0,47 Ша и 50^-ной рециркуляции происходит снижение концентрации загрязнений сточных вод по показателю ШС - до,200...320 мг/л, взвешенных веществ - до 35...65 мг/л, интенсивности окраска - до 1:50...1:80, ПАВ - до 5,0...9,0 от/л.

Зола каменного угля колет быть эффективно использована в качества углеродного сорбента. При скорости фильтрации 4...6 м/ч., внсоте фильтрующего слоя 2,2 « происходит полное обесцвечивание доочшяаегясс вод, величина показателя ХПК составляет 52...87 кг/л; вре:,и бпльтр-цкклз - в среднем 20...22 ч.

Пятая глава. При разработке технологических схем о^стгл п доотистки сточшгх вод текстильных прадттр"фптй испольэонп."ся усредненный общи! стоп Московской ситпенабтеяой фабрики, р. также усрздаз1шнэ сточт'-ло m и/ комбината седаопшс тканей "Краошзл foop".

Осаогаап crrn отгстта стс~гых «од гжот^тобукплтпгг: пред-пр^гй цроработсп со слодуютД Terîoronat: усрсдгтпо » пся наносная флотата:, Лтльтрацпя фи.л>тр,

Г^ОГЧДТл Г.С; Г""'.", ".ого ™W. 3 "ОГ'"* С",""? " \ГТ"'":-

"о з. : яку тел'- ¿г •;; 'îoo сч\.. marc? i. . ."-¿т а

Технологическая схема очистки сточных вод хлопчатобумажных предприятий рекомендуется цри следующих параметрах работы сооружений.

Реагентная напорная флотация;

- дозы сульфата алюминия 100...200 мг/л, извести 20...30 мг/л, ВПК-402 - 2...4 мг/л; . ;

- борная рециркуляция очищенной воды;

г давление насыщения рециркулируемой воды воздухом - 0,40... 0,45 МПа;

- время насыщения воды воздухом, - 5.>.7 мин.; •

- время пребывания очищаемых вод в напорном флотатора -30...40 мин.

Доочистка сточных вод от взвешенных веществ рекомендуется на зернистом фильтре (гравий « 0,3...О,5 ы, кварцевый песок крупностью 1...2 мы) при скорости фильтрации 5...7 ц/ч.; время фильтр-цикла 15...17 часов. Воды после водо-воздушной промывки пеочаного фильтра следует отстаивать в течение 2-х часов и использовать повторно для последующих промывок.

Доочистка оточных вод от раотворенша органических загрязнений рекомендуется в адсорбере о золой без сортировки цри скорости восходящего потока 4...6 м (табл. 3 и рис. I).

Технологическая схема очистки сточных вод шелковых предприятий разработана о учетом того, что концентрация ПАВ в усредненной стоке значитёльно выше, чем в сточных водах хлопчатобумажных предприятий и составляет 80...100 мг/л. Поэтому на стадии предварительной очистки рекомендуется двухступенчатая обработка этих сточных вод - напорная флотация и реагентная обработка с последующим отстаиванием.

Напорная флотация (без реагентов) рекомендуется цри следующих параметрах:

- 5С#-ная рецщжуляция очищенной вода;

- давление насыщения рециркулируемой воды воздухом - 5...7 минут; .

- время пребывания очищаемой воды в напорном флотаторе -30...35 мин. - •

После.валорной флотации рекомендуется реагентная обработка сточных вод - сульфат алшиния - 150...250 мг/л, известь 40... 50 мг/л, ВПК-402 - 4...6 ет/л. Для отделения очищенной.воды от осадков рекомендуется сэ отстаивание в вертикальных отстойниках в течение 2-х часов.

Таблица 3

Показатели очистки и доочистки сточных вод Московской ситценабивной фабрики

Реагентная напорная Фильтрация Адсорбция

флотация

на песча- на золе

Показатели до очистки после очистки ном фильтре (после флотации (после адсорбции

Интенсивность окраски по разведению 1:250 1:450 1:40 1:70 1:20-1:40 1:1

Взвешенные вещества, мг/д 65-120 35-65 4-6 5-7

ХПК мгОо/л 540-980 200-320 180-250 45-85

ПАВ, мг/л, неио-ногенные 4,5-10,5 2,0-3,5 1,5-3,0 0-1,0

ПАВ, мг/л, анио-ногенные 9,5-17,0 3,0-5,5 3,0-5,5 1-1,5

ря 8,3-9,'8 6,5-7,0 6,5-7,1 5,8-6,0

Дйлео сточные воды направляются па доочиотку от взвешенных вшцеотв' и растворенных органнчеоких загрязнений на песчаный фильтра и в адсорбер с золой каменного угля. Показатели очистки сточных вод шелковых предприятий приведены в табл. 4, технологическая схема очистки показана на рис. 2.

Таблица 4

Показатели очистки и доочистки сточных вод шелкового комбината "Красная Роза"

1 Безреагентная напорная При реа-Фдотагшя гентной Фильтрация на Адсорбция на

Показатели до очистки после очистки обработке после флотации песчаном фильтре после флотации золе после адсорбции

Интенсивность окраски по разведению 1:50 1:220 1:40 1:190 1:16 1:68 1:12 1:40 1:1

Взвешенные вещест ва, мг/л 120-180 80-110 50-65 6-8 7-9

ХПК, мг02/л 445-900 400-810 220-330 200-260 55-87

Общее ПАВ, мг/л НО 64 28 15 3

РН 8,5-10 7,3-8 6,5-7,0 6,4-7,0 6-6,5

Рио. I, Технологическая схема очистки сточных вод хлоп.-чато-... бумажных предприятий

„Рис. 2. Технологическая схема очистки сточных вод предприятий

по обработке шелковых тканей ■ I - усреднитель, 2 - смеситель, 3 - камеры хлопьеобразованля, 4 - напорные флотаторы, 5 - рецгентный напорный флотатор, 6 - отстойник, 7 - песчаные фильтры, 8 - адсорбера, 9 - смесители осадков с реагентами, 10 - уплотнители, II - вакуум-фильры, 12 - отстойники, 13 - переходная колонна с золой

В процессах очистки сточных вод текстильных предприятий по приведенным схемам образуются осадки, флопшам и флотоконденсат. Анализируя экспериментальные данные по обработке осадков и фло-топшамов и данные по работе действующих очистных сооружений Херсонского хлопчатобумажного комбината-, запроектированных по рекомендациям МГСУ, разработаны следующие технологии обработки осадков. В технологической схеме глубокой очистки сточных- вод хлопчатобумажных предприятий смесь флотоконденсата и осадка, образующегося при промывке песчаных фильтров, а также осадка из усреднителя рекомендуется уплотнять в течение 20...22 часов с предварительным дозированием извести в количестве 500...700 мг/л, после уплотнения обезвоживание осадка рекомендуется на вакуум-фильтрах и фильтр-прессах. Влажность полученных каков на вакуум-фильтрах (но данпыа Херсонского ХЕК) составляет 68...72$. Отстоенные воды из уплотнителей и фильтрат следует направлять в усреднитель.

В технологической схеме глубокой очистки сточных вод шелковых предприятий образуется флотоконденсат, осадки при реагентной обработке в усрздшггелз, после отстаивания промывных вод зернистого фильтра, а также в процессе напорной флотации (без реагентов) - флотоконденсат. Флотоконденсат необходимо обрабатывать реагентами - сульфатом железа или сульфатом алюминия, известью и ' флокулянтами для снижения концентрации ПАВ и предотвращения их накопления в система очистки. Кроме того, флотоконденсат возможно обрабатывать золой. Смесь обработанного флотоконденсата и указанных осадков рекомендуется такие уплотнять с предварительным дозированием.извести н далее уплотненный осадок направлять на вакуум-фильтры или фильтр-прессы.

Сточные воды послз доочистки на золе катанного угля полностью обесцвечиваются, величина показателя ХПК составляет 45... 85 мг/л. Такие очищенные вода возможно использовать практически во всех технологических процессах производств: промывках тканей после отбелки, промывки после крашений в различные тона, в том • числе в светлые тона.

основные вывода .

I. В результате анализа концентраций загрязнений сточных вод текстильных предприятий, а также физико-химического состояния загрязняющих веществ в этих водах, одзлал вывод, что для достиже-

ния степени очистки, в результате которой возможно повторное использование очищенных вод, необходимо использовать несколько взаимно дополняющих интенсивных методов очистки.

Я,2. На первой стадии очистки сточных вод текстильных предприятий весьма аффективно применение реагентного метода. Использование минеральных коагулянтов догами 50. ..100 мг/л в извести 10 мг/л в сочетании о современными флокулянтами дозами 1,5... 2,5 мг/л, позволяет снизить концентрация красителей в очищаемых , водах на 67...87% и показатель ХПК - на 33...65$.

3. Эффективность удаления различных красителей из водных растворов при реагентной очистка зависит от их химической структура. Прямые, кубовые, азо- красители, образующие в водных растворах крупные агрегату удаляются из воды наиболее аффективно -на 74...99%. Активные красители, слабо ассоциирующие в водных

' растворах, осаждаются о оксигидратами менее эффективно - лишь на 28...50£.

4. Интенсификация реагентного метода очистки сточных вод текстильных предприятий при совместном использовании коагулянтов в флокулянтов заключается в резкой снижении доз минеральных реагентов - с 350..,400 мг/л до 175...200 мг/л при весьма небольших дозах флокулянтов - 2...4 иг/л, введение таких доз фло-кулянтов снижает также объемы образующихся осадков с 6,8...9,5% до 3,5.^.5,6$. .

5. Эффективность сорбции красителей различных классов и ПАВ на золе каменного угля зависит от их химической структуры и степени растворимости в воде. Красители, находящиеся в водном растворе в истинно растворенном соотояшш, такие как активные и прямые, сорбируются золой до 80$; красители, находящиеся в воде в дисперсном ооотоянии, сорбируются в меньшей степени - до 75?.

6. Для полного обесцвечивания сточных вод текстильных предприятий на заключительной стадии целесообразно использовать золу каменного угля в колоннах с плотным слоем загрузки. После сорб-ционной доочистки сточных вод сточные воды бесцветны и меют следующие показатели: взвешенные вещества - 5...7 мг/л; ХПК - 45... 85 мг/л; ПАВ - 1,0...2,5 Мг/л.

7. В технологических схемах глубокой очистки сточных вод текстильных предприятий в зависимости от исходной концентрации загрязнений в водах рекомендуется использовать следующие метода:

- для очистки оточннх вод хлопчатобумажных предприятий -реагентная напорная флотация, фильтрация, адсорбция на аоле каменного угля;

- для очистки сточных вод предприятий шелковых тканей -напорная флотация (безрэагентная), отстаивание о предварительной обработкой реагентами, фильтрация, адсорбция на аоле каменного угля.

8. Сточные воды после доочистки на зола каменного угля можно использовать практически в любых технологических процессах обработки тканей.

9. В соответствии о полученными данными разработаны рекомендации для проектирования сооружений глубокой очнотхи сточных вод тэкотялзьного предприятия НПТО "Сибирь".

дписано и печать 25.12.95 г. Формат 60x8^Аб Почать офсетная гШ—________.ЗаказЛШ^,.....Бесплатно. ^ ,.

Московский государственный строительный университет. Типография МГСУ. 129337, Москва, Ярославское а., д.26