автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Интенсификация обезвоживания гидроокисных осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий

Интенсификация обезвоживания гидроокисных осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий

Специальность 05.23.04. - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2005

Работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» Красноярской государственной архитектурно-строительной академии.

Научный руководитель: Кандидат химических наук, доцент,

профессор кафедры «Водоснабжение и водоотведение» КрасГАСА Халтурина Тамара Ивановна

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Сколубович Юрий Леонидович

Ведущая организация: МП «Красноярскгорпроект»

Защита состоится « 26 _» декабря 2005 г. в час, на заседании диссертационного совета Д212171.03. Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрине) по адресу: 630008, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, 113, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрина).

Автореферат разослан /У >ЧОЯЬрЯ <£¿/¿75г.

Ученый секретарь диссертационного совет*

Кандидат технических наук, доцент Кунц Константин Леонтьевич

кандидат технических наук

Дзюбенко Л.Ф.

цм5

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Проблемы загрязнения окружающей природной среды с каждым годом становятся более острыми, поскольку принятая во многих отраслях производства стратегия снижения техногенной на1рузки на окружающую среду при уменьшении водопотребления за счет создания замкнутых систем не избавляет от образования твердых и жидких отходов очистных сооружений.

Все это обуславливает необходимость разработки специальных методов обработки осадков, которые способствовали бы рекуперации содержащихся в них ценных компонентов и уменьшению вредного воздействия осадков на окружающую среду. Этим и определяется актуальность работы.

Работа выполнена в соответствии с комплексной программой МинВУЗа России «Человек и окружающая среда» на модельных и натурных осадках сточных вод АО «Красноярский металлургический завод». Результаты исследований включены в ряд отчетов по хоздоговорам.

Дель и задачи работы

Интенсификация способов обработки осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий, обеспечивающих улучшение их водоотдшощих свойств для утилизации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ известных приемов обработки и утилизации осадков металлообрабатывающих предприятий;

- изучение свойств осадков, образующихся в процессе очистки маслоэмульсионных сточных вод;

- исследование влияния виброакустического воздействия перед электрокоагуляцией асимметричным током;

- изучение влияния катионных флокулянтов на водоотдающие свойства осадка;

исследование процесса обработки осадка присадочными материалами, известью с учетом региональных условий и отработанными растворами травления;

- изучение процесса криогенной обработки осадка в естественных условиях и возможности его интенсификации;

- технико-экономический анализ предлагаемых методов обработки маслосодержащего осадка.

Методы исследования

В работе для решения конкретных задач использован комплекс физико-химических методов исследования; химический метод анализа, рентгенофазовый, дифференциально-термический анализы; стандартные методы определения свойств осадков, а также ¡методы математической

I ° . ' ' '»¡-"»'.".Л

з I ~<*"|'!

статистики с использованием пакетов прикладных программ полиноминальной регрессии.

Научная новизна защищаемых в диссертации положений заключается в следующем:

• предложены способы интенсификации обезвоживания осадка:

виброакустическое воздействие перед электрокоагуляцией асимметричным током;

- кондиционирование с помощью флокулянтов, местных присадочных материалов и отработанных растворов травления.

• разработана схема установки для получения асимметричного тока для электрообработки осадка.

Практическая значимость работы заключается в создании специальных методов обработки и утилизации осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий.

По результатам работы реализовано следующее:

1. Технология рециркуляции осадка, позволяющая сократить расход товарных реагентов для обработки маслоэмульсионных сточных вод (МЭС) и получить годовой экономический эффект от внедрения указанных мероприятий 621 тыс. рублей (в ценах 2005 г.)

На защиту выносятся следующие основные положения:

- результаты исследований виброакустического воздействия при электрообработке маслосодержащего осадка асимметричным током;

- данные по изучению влияния катионных флокулянтов на свойства маслосодержащего осадка;

- результаты исследования влияния присадочных материалов на свойства маслосодержащего осадка;

- изучение возможности использования осадка при производстве изделий отделочной керамики;

- данные по исследованию обработки гидроокисных осадков отработанными растворами травления;

- результаты исследований по возможности интенсификации криогенной обработки.

Апробация работы

Сделаны доклады по основным положениям диссертации и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (г. Красноярск, 2003 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы энергосбережения города» (Красноярск, 2003, 2004 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Сибири - новые технологии в архитектуре, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве» (Красноярск, 2005 г.); научно-технических конференциях НГА.СУ (г. Новосибирск, 2004, 2005 г.); Всероссийской конференции

«Экология и проблемы защиты окружающей среды» (г. Красноярск, 2000 г.); международных научно-практических конференциях (г. Пенза, 2001, 2002 г.; г. Владивосток, 2003 г.) и региональных конференциях.

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 24 научных работах, из них 3 статьи - в журнале «Известия ВУЗов», сер. «Строительство»; 1 статья — в журнале «Вестник КрасГАСА», 4 статьи в сборниках материалов международных научно-практических конференций; 4 статьи — в сборниках материалов всероссийских научно-практических конференций и 12 тезисов докладов конференций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 180 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, списка литературы из 153 наименований, 3 приложений, включает 68 рисунков, 53 таблицы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи, а также основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе приводится анализ литературных источников и патентной документации по существующим методам обработки и утилизации- осадков сточных вод промышленных предприятий. Было установлено, что выбор метода обработки осадка зависит от его состава и свойств, возможности утилизации и технико-экономических показателей. Наиболее перспективными методами обработки .осадков металлообрабатывающих предприятий являются методы физико-химического воздействия. Однако в литературных источниках в недостаточной мере освещены вопросы о применении физико-химических методов для интенсификации кондиционирования осадков. Исходя из вышесказашюго, были определены основные направления исследования, результаты которых изложены в последующих главах.

Во второй главе приводятся результаты исследований по изучению технологического процесса коагуляционной очистки маслоэмульсионных сточных вод (МЭС) и определению свойств маслосодержащего осадка в зависимости от режимов реагентной обработки.

Свойства образующегося маслосодержащего осадка в основном зависят от исходной концентрации нефтепродуктов, взвешенных веществ и режимов реагентной обработки сточных вод.

При обработке МЭС с низкими концентрациями нефтепродуктов осадок характеризуется малой замасленностью, что позволяет его повторно использовать для очистки стоков.

Изучены свойства маслосодержащего осадка, образующегося при реагентной обработке МЭС рентгенофазовым методом, показано, что степень упорядоченности осадка очень низкая, вещество в основном представлено в аморфном виде.

Полученные данные по изучению свойств натурного осадка приведены в табл. 1.

Таблица 1. - Свойства осадка маслоэмульсионных сточных вод

рИа. илр.» мг/л Влаж ность, % Золь ность, % Сухой остаток, г/л Прокаленный остаток, г/л Потери при прокали вании, г/л. Замаслен- ность, % Плотность, г/см3 Удельное сопротивление фильтрации, см/г.

1000 98,59 32,6 12,00 5,62 6,38 68,3 0,99 874,5-10"ш

700 99,2 33,67 29,64 9,98 66,33 54,49 0,97 548-10'ш

400 99,15 39,1 11,56 4,16 7,4 31,3 0,937 306,8'10"ш

На рис. 1 и 2 представлены дифрактотрамма и термограмма исходного осадка МЭС.

с ■'Ьс н- -а

1 С

•ч -ч

ОСЧ СО

^ К

а о

а? Г* 1

о к г->

-xi «I Й1 -т" ,-а;

с» о е* О ] V

ад Ю / Г \ Л w 11

$ то ►о у 1

■о У ►о /

1 А ч

Д А /

К ■ > У»1 'V

40 30 20 20,"

Рис. 1. Дифрактограмма исходного маслосодержащего осадка

Дифрактограмма осадка (рис. 1) была снята на аппарате ДРОН-3. Условия снятия: и=35 кВ, 1=20 МА, шкала 1000 мм/сек, постоянная времени 11с= 2,5 с, скорость вращения диаграммной ленты - 720 мм/час. Как видно из дифрактограммы, осадок в основном состоит из гидроокиси А1 в форме байерита А1203-ЗН20 (с!=2,38; 2,45; 3,18; 4,34; 4,82).

г/с

650

510 460

315

160

Рис. 2. Дериватограмма исходного осадка МЭС

Термографический анализ осадка был выполнен на дериватографе 1500. Дериватограмма представлена в виде кривых: температурной Т, дифференциальной БТА, термовесовой Тв и дифференциально-термографической ТУЮ (рис. 2). Дифференциально-термический анализ подтвердил большое содержание байерита: на кривой ДТА наблюдаются эндоэффекты при 1=160 °С; 315 °С; 460 °С; 510 °С и экзоэффект при 1=650°С.

Установлено, что для достижения высокого эффекта очистки при обработке высококонцентрированных сточных вод требуется большой расход реагентов А12(804)з и Са(ОН)г, при этом повышается солесодержание обрабатываемой воды и образуется значительный объем осадка.

Была рассмотрена возможность использования части осадка для уменьшения рабочей дозы коагулянта при реагенггной обработке маслоэмульсионных стоков, выполнено математическое описание и дана оценка влияния ряда факторов на эффективность очистки сточных вод от масел.

Исследовалось влияние следующих параметров на эффективность процесса очистки маслоэмульсионных стоков при рециркуляции части осадка: X] — замасленность осадка, г/г, Хг — исходная концентрация

нефтепродуктов, мг/л; Хз - доза сульфата алюминия, мг/л; выходным параметром у — остаточная концентрация нефтепродуктов, мг/л.

Установлено, что при замасленности 45-55% рециркуляция осадка способствует уменьшению рабочих доз реагентов в 2-3 раза при очистке МЭС.

Разработана технологическая схема рециркуляции маслосодержащего осадка.

В третьей главе представлены данные исследований по возможности изменения свойств маслосодержащего осадка для его повторного использования при очистке МЭС. Изучена интенсификация электрокоагуляции осадка при электрообработке асимметричным током.

Сущность физико-химического приема заключается в энергетическом воздействии на систему «вода - замасленный осадок» с целью снижения взаимодействия между крупными ассоциатами молекул гидроксида алюминия и молекулами воды путем электрохимической обработки осадка асимметричным током.

Асимметричный переменный ток - это импульсный ток специальной формы с различными величинами амплитуд и длительности положительных и отрицательных полярностей.

Разработана схема установки для получения асимметричного тока при электрообработке осадка (рис. 3).

Рис. 3. Структурная схема установки для получения асимметричною тока: 1- регулируемый импульсный источник питания (прямой ток); 2 -регулируемый импульсный источник питания (обратный ток); 3 -коммутатор; 4 - электролизер; 5 - блок управления (задающий генератор); б - компьютер

В отличие от известной установки в предлагаемой схеме для электрообработки осадка асимметричным током коммутатор выполнен в форме ключевого инвертора тока на полупроводниковых приборах (тиристорах или транзисторах), подключенного к выходам блока управления. Кроме того, предлагаемая установка снабжена компьютером,

входы которого подключены к датчикам контролируемых параметров, а выходы - к входам блока управления.

Данная схема наиболее проста и менее затратна. Применяемые в ранее разработанной схеме трансформаторы заменяются на импульсные источники питания, которые обладают лучшими массогабаритными показателями, имеют высокий КПД, подобраны по току и необходимому напряжению, также появляется возможность автоматизации процесса коагулирования путем применения компьютера, что позволит в зависимости от замасленности исходного осадка устанавливать необходимые параметры обработки.

Исследования по электрообработке маслосодержащего осадка асимметричным током позволили определить оптимальные режимы. ^ 30

Длительность (сек) —— = —\ амплитуда (А) Jvp =0,5А, Лобр = 0,8Л; гобр 6

время контакта ^ = 3 мин; для рабочей поверхности 8=2,96 дм2, при этом удельное сопротивление фильтрации осадка снижается в 2,5 раза.

По результатам исследований по обработке осадка асимметричным током построены графические зависимости (рис. 4), которые позволили определить оптимальные режимы обработки.

щ кВт*ч!мг

Рис. 4. Зависимость свойств осадка от удельного расхода электроэнергии: х — удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м3; у -замасленность осадка, %; 0 - исходный осадок; 1 - ^пр!тобр =30/6,

J„p=0,5A, ¿обр=°№; 2 - тпр1то6р =100/10, Зпр =0,35 Л,

3 -тпр/тобр =100/10, ^р=0,5А, 4 -

*Пр/*обр =60/6, =0,75А, ^6р =1,5А

Для интенсификации электрообработки маслосодержащего осадка были проведены исследования по предварительному виброакустическому воздействию с применением виброакустического аппарата, создающего упругие колебания звукового диапазона, состоящего из электронного блока,

9

к которому присоединены два спаренных преобразователя, оборудованных мембранами. Колебания мембран передаются через тонкую пленку. Изменение частоты в заданных пределах и переход с одного диапазона на другой осуществляется с помощью переключателей. Один переключатель управляет амплитудой микровибрации, другой - включает импульсную модуляцию частоты. Технические данные аппарата: напряжение 220 V; частота питающей сети 50 Гц; количество частотных поддиапазонов 2: 1 -нижняя частота 30-60 Гц, верхняя частота 1-3 Гц; 2 - нижняя частота 0,3-0,8 кГц, верхняя частота 9-18 кГц; период изменения частоты 80-160 с; амплитуда микровибрации на низкой частоте 2,8-5,4; 6-12,3 мкм; период импульсной модуляции 0,5-1,2 с.

Аппарат контактным способом возбуждает микровибрацию частиц осадка посредством непрерывно меняющейся звуковой частоты. В результате частицы масел слипаются, что значительно облегчает последующее их отделение.

Установлено, что применение виброакустического воздействия перед электрокоагуляцией более эффективно влияет на изменение водоотдающей способности маслосодержащего осадка и способствует уменьшению удельного сопротивления фильтрации осадка в 6-8 раз. Осадок можно использовать в качестве реагента для очистки маслоэмульсионных сточных вод. Полученные результаты позволили разработать технологическую схему виброакустического воздействия с последующей электрообработкой осадка асимметричным током.

В четвертой главе приведены результаты исследований по обработке маслосодержащего осадка катионными флокулянтами для подготовки к их последующему обезвоживанию и утилизации.

Было изучено действие флокулянта «праестол - 150 TR» на изменение свойств маслосодержащего осадка.

Установлено, что оптимальной дозой является 6,5 мг/л, что составляет 0,08 % от массы сухого вещества. При этой дозе удельное сопротивление фильтрации снижается в 6 раз и увеличивается плотность осадка.

Полученные данные эксперимента указывают на эффективное изменение структуры осадка, приводящее к улучшению водоотдающих свойств, это объясняется тем, что маслосодержащие гидроокисные осадки образуют рыхлые структуры, возникающие из частиц с неравномерным распределением электрокинетического потенциала на поверхности твердой фазы, ориентированное слипание частиц приводит к образованию замкнутых полостей, внутри которых заключена вода, что объясняет низкую водоотдачу осадков. Молекулы флокулянта «праестола» стягивают отрицательно заряженные частицы масел, приближая их друг к другу и способствуя их отделению от осадка, при этом изменяется структура хлопьев, что подтверждается термографическим анализом обработанного осадка (рис. 5).

Из представленной дериватограммы видно, что эндоэффекты наблюдаются при t=115°C; 290°С и 390°С, что объясняется дегидратацией А1(ОН)з и частичным образованием байерита. Эндоэффект при t=495°C

связан с разложением образовавшегося байерита и дальнейшего его перехода в безводный окисел у-А1203. Небольшой экзотермический эффект при 1=780 С связан с переходом у-А1203 в 0-А12О3 модификацию.

По экспериментальным данным построена графическая зависимость (рис. б) и получено уравнение аппроксимации.

Г, "С

780

425

Ш 239

Д5 О

Рис. 5. Дериватограмма осадка МЭС, обработанного «праестолом»

га 350 -

3

о 300

О Е о о

5 - 250

200

о £

§ г ° I

о- § 150 о «

о .

о !а 100

о

5

У = 2,9933* -48,538х + 220,95

4 6 8 Доза "праестола", мг/п

10

12

Рис. б. Зависимость удельного сопротивления осадка фильтрации от дозы «праестола»

Также было изучено действие катионного флокулянта ВПК-402 на изменение свойств маслосодержащего осадка сточных вод металлообрабатывающих предприятий.

По результатам исследований построена графическая зависимость удельного сопротивления осадка фильтрации от дозы ВПК-402 (рис. 7).

Как видно из рис. 7, оптимальной дозой является 9 мг/л, что составляет 0,035 % от массы сухого вещества. При этой дозе удельное сопротивление осадка фильтрации снижается в 2,5 раза.

Доза ВПК-402, мг/л

Рис. 7. Зависимость удельного сопротивления фильтрации совместного

осадка от дозы ВПК-402

В пятой главе представлены исследования по интенсификации процесса обезвоживания осадков промышленных сточных вод путем применения вспомогательных веществ (присадочных материалов), которые являются тонкодисперсными, проницаемыми для жидкости материалами, не изменяющими заряда частиц осадка и создающими крупнопористую структуру.

В качестве присадочных материалов рассмотрено применение вермикулита, мелодиспергированного угля, клиноптилолита, месторождения которых находятся в Красноярском крае, а также влияние золы и извести.

Были определены химический состав применяемых веществ, а также проведен рентгенофазовый и термический анализ.

Для исследований был использован вермикулит Размановского месторождения, химический состав которого представлен в табл. 2.

Таблица 2. - Химический состав вермикулита, %.

ТЮ2 А1203 Ре203 ЕеО СаО МёО МпО Иа20 р2о5 н20

34,06 1,00 13,38 5,72 0,61 14,25 22,31 0,60 0,65 0,42 7,00

Установлено (рис. 8), что применение вермикулита позволяет снизить удельное сопротивление осадка ~ в 7 раз при добавлении оптимальной дозы

12

50 мг/л, что объясняется изменением структуры осадка, позволяющей создать жесткий скелет на фильтровальной перегородке, приводящей к увеличению скорости фильтрации и улучшению условий отделения обезвоженного осадка.

■ч 900 1о°.800

2 ° 700

а «

5 £ 600

а. § 500 с го

8 & 400 | | 300

1 ^ 200

3 3

5 1 100

Я О

У 1= 0,019: ^-б.эг 68х + 6£ >4,4

0 50 100 150 200 250 300 350 Доза вермикулита, мг/л

Рис. 8. Зависимость удельного сопротивления фильтрации осадка от дозы вермикулита

В качестве вспомогательного вещества для предотвращения деформации и слипания частиц осадка был применен мелкодиспергированный уголь Березовского разреза Красноярского края, фракцией 0,5-2,5 мм. Результаты исследований представлены в табл. 3. Таблица 3. - Свойства осадка в зависимости от дозы угля

Доза угля, мг/л /доза угля в % от массы сухого вещества/ 0 /0/ 115 /1/ 300 /2,5/ 600 /5/ 900 /7,5/ 1200 /10/

Удельное сопротивление фильтрации, *1010см/г 306,7 139 109,33 106,3 158,3 162,9

Плотность, г/см3 0,937 0,946 0,950 0,969 0,983 0,996

Влажность, % 99,15 99,22 99,25 99,2 99,08 98,74

Зольность, % 39,1 43,97 47,31 48,68 49,08 50,14

Замасленность, % 31,3 36,7 43,06 45,62 49,67 54,45

Сухое вещество, г/л 11,56 13,57 13,17 16,86 19,15 22,89

Влажность кека, % 43,3 23,67 19,74 22,65 22,81 23,36

По данным табл. 3 видно, что оптимальной дозой является 600 мг/л или 5% от массы сухого вещества осадка, при этом удельное сопротивление фильтрации снижается в 3 раза, увеличивается плотность и зольность осадка.

Также в качестве присадочного материала исследовалась зола котельной на углях «КАТЭКа». Был определен химический состав золы (табл. 4) с помощью химического и рентгенофазового анализа.

Таблица 4.—Химический состав золы, %

Ре20}, % А120З, % СаО, % МяО, % % Б03,% П.П.П.

3,51 5,41 17,21 5,38 19,21 4,33 44,15

Результаты исследований по влиянию дозы золы на удельное сопротивление фильтрации представлены в табл. 5.

Таблица 5. — Свойства осадка в зависимости от дозы золы на углях «КАТЭКа»

Доза золы, мг/л /доза в % от массы сухого вещества/ 0 /0/ 80 /1/ 200 /2,5/ 400 /5/ 600 /7,5/ 800 /10/

Удельное сопротивление фильтрации, гхЮ10см/г 318,4 265,78 127,96 202,73 228,63 363,48

Плотность, г/см3 0,926 0,950 0,967 0,979 0,9974 0,998

Зольность, г/л 6,42 7,35 8,15 8,91 9,21 9,94

По данным табл. 5 видно, что оптимальной дозой является 200 мг/л или 2,5% от массы сухого вещества осадка. При этой дозе удельное сопротивление фильтрации снижается в 2,5 раза, увеличивается плотность и зольность осадка, то есть процентное содержание сухого вещества увеличивается, а замасленность уменьшается.

Учитывая региональные условия, в качестве вспомогательного вещества для предотвращения деформации и слипания частиц осадка нами был применен Сахаптинский клиноптилолит, месторождение которого расположено в Назаровском районе Красноярского края. Был выполнен химический анализ клиноптилолита (табл. 6).

Таблица 6. - Химический состав клиноптилолита, %

бю2 ТЮ2 А1203 Ре203 РеО МпО СаО

61,4 0,37 12,9 2,35 0,36 0,681 4,76

МяО Ыа20 к20 р2о5 5 П.П.П

1,8 0,31 3,31 1,00 0,007 11,3

Установлено, что оптимальное значение дозы клиноптилолита составляет Дкл (Дюг=45,6 г/л, т.е 310,84% от массы сухого вещества осадка), при этом удельное сопротивление осадка фильтрации снижается в 4 раза.

Физико-химические свойства осадка, обработанного клиноптилолитом, определены также с помощью рентгенофазового анализа, и представлены на дифрактограмме (рис. 9).

'5 20,0

Рис. 9. Дифрактограмма маслосодержащего осадка, обработанного

клиноптилолитом

Как видно из представленной дифрактограммы, маслосодержащий осадок изменяет свою структуру после введения клиноптилолита. Установлено, что маслосодержащий осадок, обработанный клиноптилолитом, состоит из гидроокиси алюминия в форме гиббсита А120з-ЗН20, содержит 8Ю2, гейландит, полевой шпат.

Были проведены исследования по возможности использования осадка МЭС, обработанного клиноптилолитом для производства отделочной керамики.

Разработана технология получения керамических фасадных плиток, свойства которых удовлетворяют требованиям ГОСТ 13996-84 «Плитки керамические фасадные и ковры из них», при этом температура обжига плиток на 70-100 °С ниже по сравнению с существующей традиционной технологией, а число пластичности образца увеличивается в 1,5 раза.

Был изучен технологический процесс кондиционирования осадка Са(ОН)г для определения оптимальных параметров.

Эксперименты были поставлены по ротатабельному плану второго порядка Бокса-Хантера. В качестве варьируемых параметров были приняты: X] - масса органического вещества осадка, мг/л; х2 - доза извести, %; хз - температура 1, °С. Оценочными критериями являлись: у! - удельное

сопротивление осадка фильтрации г-10"10, см/г; у2 — влажность осадка, %; у3 —зольность осадка, %.

В результате обработки экспериментальных данных были получены уравнения регрессии:

- по удельному сопротивлению осадка фильтрации

У\ = 78,21 + 33,9 • х2 - 23,49 • х3 +19,75 • *2х3 + 24,44^^ +

+18,23 -х|+ 54,81 -х|

- по влажности осадка

у2 = 86,7-0,23• хх + 0,21 • х2 -0,42• х3 -0,625• хххъ + 8,2• х^ +

+ 2,1 • х3

- по зольности

Уз = 59,6 + 3,35 • хх + 5,26 • х2 + 0,77 • х3 - 9,7 • х,х2 - 4,07 • х2х3 -

-1,52 • х1 х3 + 9,1 • хх + 0,46 • х\ + 6,23 • х3.

Как показала проверка по критерию Фишера, уравнения адекватны эксперименту.

По полученным уравнениям регрессии была проведена оптимизация диссоциативно-шаговым методом, что позволило получить регулировочные диаграммы процесса кондиционирования маслосодержащего осадка известью. Установлено, что кондиционирование осадка Са(ОН)2 приводит к снижению удельного сопротивления осадка в 4 раза.

В шестой главе представлены данные исследований, проведенных с помощью планового эксперимента процесса кондиционирования маслосодержащего осадка путем обработки его отработанными растворами Н2804 и ИаОН.

В качестве переменных были взяты: Х| - замасленность осадка, %; х2 -температура при кондиционировании ^ °С; х3 - рН; Х4 - время реакции, мин. В качестве функции отклика: у! - объем осадка, %; у2 - доза кислоты, г/г.

Уравнения регрессии:

- по объему

У! = 19,03 - 21,3 • хг + 7,33 • х2 +12,34 • х3 - 7,65 • ххх2 + 6,09 • хххъ ~

-11,8 • х2х3 + 4,2 • х3х4 + 9,18 • хх + 6,6 • х\ + 3,57 • х3;

- по дозе кислоты

у2 = 1,20 + 0,11 • X, - 0,69 • х3 - 0,16 • х? - 0,24• х\ + 0,22• х| - 0,16- х\.

Анализ уравнений регрессии показывает, что на все исследуемые выходные параметры наибольшее влияние оказывает замасленность осадка и рН. На рис. 10 показаны графические зависимости объема осадка от варьируемых параметров. При взаимодействии маслосодержащего осадка гидроокиси алюминия с Н2В04 возможно образование не только простых ионов но и комплексных [А1(Н20)б] в которых молекулы Н20 присоединены к А13+ неионогенно за счет ионодипольной связи. Увеличение замасленности осадка уменьшает способность А13+ к

комплексообразованшо, что приводит к снижению количества связанной влаги и увеличению водоотдачи осадка. а) б) в)

Рис 10. Зависимости объема осадка (УоСТ, %) от реакции среды (рН), замасленности осадка (С„.п>%) и температуры (1,°С) при обработке отработанным раствором Н2804: а) время контакта ^=10 мин, (=10°С, замасленность осадка: 1-85%; 2-70%; 3-55%; 4-40%; 5-25%; б) ^=20 мин, 1=10 "С, рН: 1-рН=1; 2-рН=2; 3-рН=3; в) 1К= 20 мин, рН=2, замасленность осадка: 1-85%; 2-70%; 3-55%; 4-40%; 5-25%

По уравнениям регрессии была проведена оптимизация процесса кондиционирования по методу Вознесенского и получены регулировочные диаграммы (рис. 11).

Рис 11. Диаграммы для регулирования процесса кондиционирования отработанным раствором Н280,|:

■ - остаточный объем осадка, %; - доза кислоты, г/г осадка.

Учитывая амфотерносгь гидроокиси алюминия, изучалась возможность обработки осадков отработанными растворами хцелочи с помощью планового эксперимента.

В качестве факторов, от которых зависит процесс кондиционирования осадка отработанным раствором ИаОН, были вйбраны следующие: X] -замасленность осадка, %; х2 — температура процесса обработки осадка, °С; х3 — рН. Оценочными критериями являлись: у! — объем осадка в % к исходному; у2—доза щелочи, г/г.

Уравнения регрессии при обработке маслосодержащих осадков отработанным раствором ЫаОН имеют следующий вид:

- по объему осадка

У\ = 1,22 +1,55 • хг + 3,6 • хг +1,94 • х2хг - 0,42 • х? + 2,6 • ;

- по дозе щелочи

3>2 = 83,1 -13,82• XI -19,54 • х2 +19,54• х3 +10,8 -хххг-

-9,05-х\ -19,13-х\ -14,34-яз.

При оптимизации уравнений регрессии получены регулировочные диаграммы процесса (рис. 12).

Х1=Н

Х1=0

Х1=-1

0 +1 хэ.^с

5 20 35 50 3,5=70%

65 20 35 50 65 20 35 50 65 3,5=55% 3^=40%

Рис. 12. Диаграммы для регулирования процесса кондиционирования отработанным раствором ЫаОН:

- - остаточный объем осадка, %;

---------- доза щелочи, г/г осадка

При проведении планового эксперимента по изучению процесса кондиционирования маслосодержащего осадка отработанными растворами Н28С>4 и ИаОН определена значимость факторов, влияющих на процесс обработки и их взаимное влияние.

Кондиционирование маслосодержащего осадка позволяет не только уменьшить его объем, но и регенерировать сульфат алюминия или

алюминат натрия, которые можно применять при очистке маслоэмульсионных сточных вод.

Разработана технологическая схема кондиционирования маслосодержащего осадка отработанными растворами травления.

В седьмой главе представлены данные по исследованию возможности интенсификации процесса обезвоживания осадка при замораживании в естественных условиях и последующем оттаивании.

Применение криогенной обработки в условиях Сибири экономически выгодно, так как замораживание происходит в естественных условиях, при оттаивании образуются меньшие объемы осадков, что позволяет сократить антропогенное воздействие на окружающую среду.

Было изучено влияние криогенной обработки на изменение свойств маслосодержащего осадка при различных температурах.

Поскольку маслосодержащие осадки обладают низкой водоотдающей способностью, то для изучения возможности дополнительного улучшения водоотдачи при недостаточно низких температурах (-К -5 °С) были проведены исследования по предварительной обработке маслосодержащего осадка доломитом перед замораживанием.

Было изучено влияние дозы доломита (% от массы сухого веществ) на изменение исследуемых параметров: влажности W, %; зольности 3, %; замасленности Ъ, %; остаточного объема Уост, %; рН.

Был выполнен химический анализ доломита (табл. 7).

Таблица 7. - Химический состав доломита, %

Я02 А1203 Ре203 СаО МяО П.п. п.

7,44 1,3 0,8 30,4 16,5 42,34

Полученные результаты экспериментальных исследований представлены в табл. 8.

Таблица 8. - Свойства осадка в зависимости от дозы доломита

Доза доломита в % от масса сухого вещества 0 2 4 6 8

Влажность, % 99,15 98,5 92,5 85,2 92,9

Зольность, % 33,9 53,6 45,4 55,3 59,3

Замасленность, % 66,1 45,4 54,6 44,7 40,7

Остаточный объем, % 85 7,47 50 25 15 60

РН 8,02 9,16 10,32 10,93

Таким образом, проведенные исследования показывают, что при недостаточно низких температурах добавление в маслосодержащий осадок доломита перед его замораживанием в дозе 4-6 % от массы сухого вещества способствует интенсификации процесса водоотдачи осадка и снижению объема осадка до 8 раз.

В восьмой главе дано технико-экономическое обоснование для выбора рационального метода обработки маслосодержащего осадка (Q=42 м3/суг). Оценка проводилась при сопоставлении разработанных методов и схем обработки осадков промышленных сточных вод:

I - реагентаая обработка осадка праестолом;

П - обработка осадка углем;

Ш - виброакустическое воздействие перед электрообработкой осадка асимметричным током;

IV - обработка осадка отработанным кислым раствором;

V - криогенная обработка осадка.

При сравнении технико-экономических показателей рассматриваемых технологических схем выявлено, что наиболее экономичной технологией является криогенная обработка в зимний период, а в период положительных температур — обработка флокулянтом.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ литературных источников и патентной документации показал, что в них недостаточно освещены вопросы применения физико-химических методов интенсификации обезвоживания осадков для их утилизации.

2. В результате исследований по изучению свойств осадка, образующегося при коагуляционной обработке маслоэмульсионных сточных вод, и возможности его рециркуляции установлено, что при замасленности 45-55% рециркуляция осадка способствует уменьшению рабочих доз реагентов в 2-3 раза. Разработана технологическая схема рециркуляции осадка МЭС.

3. На основе исследований, проведенных на экспериментальных установках в производственных условиях, определена эффективность методов обработки маслосодержащего осадка. Показано, что:

- предварительное виброакустическое воздействие на осадок перед электрокоагуляцией асимметричным током снижает удельное сопротивление фильтрации в 6-8 раз;

- применение катионных флокулянтов - «праестол -150 TR» позволяет изменить структуру осадка и уменьшить удельное сопротивление фильтрации в 6 раз;

- обработка маслосодержащего осадка присадочными материалами приводит к интенсификации водоотдачи осадка: вермикулитом в 7 раз; мелкодиспергированным углем в 3 раза; золой в 2,5 раза; клиноптилолитом в 2,5 раза;

- целесообразно использовать осадок, обработанный клиноптилолитом, в производстве изделий отделочной керамики. Установлено, что добавка осадка способствует понижению температуры обжига образцов на 70-100°С по сравнению с существующей традиционной технологией, улучшению спекаемости глин и увеличению пластичности образца в 1,5 раза;

- кондиционирование осадка Са(ОН)2 приводит к снижению удельного сопротивления фильтрации в 4 раза;

- обработка осадка отработанными кислыми растворами уменьшает объем осадка в 6 раз; щелочными растворами - в 3 раза;

- интенсификация криогенеза позволяет уменьшить объем осадка в 8

раз.

4. Экономически обоснована рациональность кондиционирования маслосодержащего осадка криогенной обработкой в зимний период, а в период положительных температур обработкой флокулянтами.

5. По результатам исследований внедрена технология рециркуляции части маслосодержащего осадка при очистке маслоэмульсионных сточных вод, что позволяет получить годовой экономический эффект 621 тыс. руб (в ценах 2005 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Чурбакова, О.В. К вопросу обработки и утилизации осадков промышленных сточных вод/ О.В. Чурбакова, Ю.В. Дрокина, Н.В. Писарева // Экология и проблемы защиты окружающей среды. Всероссийс. конф. - Красноярск, 2000. С. 195.

2. Халтурина, Т.И. Интенсификация процесса обезвоживания осадков промышленных стоков с использованием присадочных материалов/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Дрокина, Г.В. Гебрашвили// XVIII регионал. науч.-техн. конф. - Красноярск, 2000. С. 54.

3. Халтурина, Т.И. Применение клиноптилолита для обработки осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Дрокина// Вестник КрасГАСА. Вып. 4 - Красноярск, 2001. С. 83.-87.

4. Калинин, A.A. Повторное использование осадка при очистке маслоэмульсионных сточных вод/ A.A. Калинин, Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Хомутова// Проблемы строительства, инженер, обеспечения и экологии городов. III Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2001. С. 121-123.

5. Халтурина, Т.И. Исследование возможности использования осадка в качестве реагента для обработки маслоэмульсионных сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Дрокина// Мат. конф. «Соц. проблемы инженер, экологии, природопользования и ресурсосбережения» Вып. 8 - Красноярск, 2002. С. 64-67.

6. Халтурина, Т.И. К вопросу обработки осадков маслоэмульсионных сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Дрокина// Регионал. науч.-практ. конф. - Тюмень, 2002. С. 38-40.

7. Халтурина, Т.И. Криогенная обработка гидроокисного осадка хромсодержащих сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Хомутова// Биосфера и человек: проблемы взаимодействия. Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2002. С. 205-207.

8. Калинин, A.A. К вопросу снижения техногенной нагрузки на окружающую среду на металлообрабатывающих предприятиях/ A.A.

Калинин, Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, ЮЗ. Хомутова// Достижения науки и техники — развитию сибирских регионов. Всероссийс. науч.-практ. конф. - Красноярск, 2003. С. 187-188.

9. Халтурина, ТЛ. К вопросу кондиционирования и утилизации осадков промышленных сточных вод/ Т.И. Халтурина, ОЗ. Чурбакова, Ю.В. Хомутова// Изв. ВУЗов. Сер. «Стр-во». №11.2003. С. 89-92.

10. Халтурина, Т.И. К вопросу снижения техногенной нагрузки на окружающую среду на металлообрабатывающих предприятиях/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, А. Шеболаева, О.В. Чурбакова// Междунар. конф. - Владивосток, 2003. С. 364-366.

11. Халтурина, Т.И. Применение вермикулита для интенсификации процесса обезвоживания маслосодержащего осадка промышленных сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Хомутова// Мат. конф. «Соц. проблемы инженер, экологии, природопользования и ресурсосбережения» - Красноярск, 2003. С. 116-118.

12. Халтурина Т.И. К вопросу решения проблемы обработки и утилизации осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, IO.B. Хомутова, М.А. Штоль// Мат. XXI регионал. науч.-техн. конф. «Проблемы архитектуры и строительства» - Красноярск, 2003. С. 103-105.

13. Халтурина, Т.И. К вопросу обезвоживания маслосодержащего осадка/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, О.В. Чурбакова// IV Всероссийс. науч.-практ. конф. Проблемы и перспективы энергосбережения города -Красноярск, 2003. С. 226-228.

14. Халтурина, Т.И. О влиянии флокулянтов на свойства маслосодержащего осадка/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, IO.B. Хомутова, Т.С. Распопина// Мат. конф. «Соц. проблемы инженер, экологии, природопользования и ресурсосбережения» - Красноярск, 2004. С.67-69.

15. Халтурина, Т.И. Исследование влияния присадочных материалов на свойства совместного осадка маслоэмульсионных и хромсодержащих сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В. Хомутова, A.B. Панасюк// Мат. конф. «Соц. проблемы инженер, экологии, природопользования и ресурсосбережения» - Красноярск, 2004. С. 69-72.

16. Халтурина, Т.И. Использование флокулянтов для улучшения водоотдающих свойств осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, A.B. Панасюк// Мат. XXII регионал. науч.-техн. конф. «Проблемы архитектуры и строительства» -Красноярск, 2004. С. 109-111.

17. Халтурина, Т.И. Исследование влияния упругих колебаний звукового диапазона на водоотдачу осадков/ Т.И. Халтурина, IO.B. Хомутова, Т.С. Распопина// Мат. XXII регионал. науч.-техн. конф. «Проблемы архитектуры и строительства» - Красноярск, 2004. С. 108-109.

18. Халтурина, Т.И. Интенсификация процесса обезвоживания осадков металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, О.В. Чурбакова//Изв. ВУЗов. Сер. «Стр-во». №12.2004. С.69-72.

19. Халтурина, Т.И. Обработка маслосодержащего осадка отработанными растворами реагентов/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, О.В. Чурбакова, A.A. Калинин// Биосфера и человек: проблемы взаимодействия. Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2004. С. 163-165.

20. Халтурина, Т.И. Комплексная оценка методов кондиционирования маслосодержащих осадков/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова// V Всероссийс. науч.-практ. конф. Проблемы и перспективы энергосбережения города - Красноярск, 2004. С. 210-213.

21. Халтурина, Т.И. Исследования кондиционирования маслосодержащего осадка Са(ОН)2/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, A.A. Долженко// Мат. XXIII регионал. науч.-техн. конф. «Проблемы архитектуры и строительства» - Красноярск, 2005. С. 157-158.

22. Халтурина, Т.И. Обработка осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, IO.B. Хомутова, О.В. Чурбакова// Изв. ВУЗов. Сер. «Стр-во». №8. 2005.

23. Халтурина, Т.И. Обработка осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, IO.B. Хомутова, О.В. Чурбакова// Всероссийс. науч.-практ. конф. Сибири - новые технологии в архитектуре, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве - Красноярск, 2005. С. 248-250.

24. Халтурина, Т.И. Оценка экономической эффективности выбора рационального метода кондиционирования осадков промышленных сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, IO.B. Хомутова, Г.В. Гебрашвили// Мат. конф. «Соц. проблемы инженер, экологии, природопользования и ресурсосбережения» - Красноярск, 2005. С. 175-181.

Соискатель:

Тираж 100 экз. Заказ № 2hs Отпечатано в типографии КГТУ 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26

ПГ93

РНБ Русский фонд

2007-4 11113

29 ДЕК 2005'

Введение

Глава 1. Анализ методов обработки и утилизации осадков промышленных предприятий.

1.1. Обработка осадков промышленных предприятий.

1.2. Утилизация осадков промышленных сточных вод.

1.3. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Лабораторные исследования свойств маслосодержащего о осадка.

2.1. Программа и методы исследования

2.2. Технологическая схема очистки маслоэмульсионных сточных вод металлообрабатывающих предприятий.

2.2.1. Существующее положение.

2.3. Исследования по реагентной обработке масло-эмульсионных сточных вод.

2.4. Исследования рециркуляции осадка масло-эмульсионных сточных вод.

2.5. Результаты исследований свойств маслосодержащего осадка.

2.6. Выводы.

Глава 3. Исследования по электрообработке маслосодержащего осадка.

3.1. Программа и методика исследований.

3.2. Исследования процесса электрообработки маслосодержащего осадка асимметричным током.

3.3. Результаты исследований.

3.4. Изучение интенсификации обезвоживания осадка с помощью предварительной виброакустической обработки перед электрокоагуляцией.

-V 3.5. Выводы.

Глава 4. Обработка маслосодержащего осадка сточных вод <* металлообрабатывающих предприятий флокулянтами.

4.1. Обработка маслосодержащего осадка праестолом.

4.1.1. Программа и методика исследований.

4.1.2. Результаты исследования.

4.2. обработка маслосодержащего осадка катионным флокулянтом ВПК-М

4.2.1. Программа и методика исследований.

4.2.2. Результаты исследования. 67 1 4.3. Выводы.

Глава 5. Исследование влияния присадочных материалов на свойства маслосодержащего осадка.

5.1. Обработка маслосодержащего осадка вермикулитом. 69 ■ 5.2. Обработка маслосодержащего осадка мелкодиспергированным углем.

5.3. Обработка маслосодержащего осадка золой от угля «КАТЭКа».

5.4. Обработка маслосодержащего осадка клиноптилолитом.

5.4.1. Результаты исследования.

5.4.2. Исследование возможности утилизации осадка, обработанного клиноптилолитом при производстве изделий отделочной керамики

5.5. Исследование кондиционирования маслосодержащего осадка Са(ОН)г.

5.6. Оптимизация уравнений диссоциативношаговым методом.

5.7. Выводы.

Глава 6. Исследования кондиционирования маслосодержащего осадка отработанными растворами реагентов.

6.1. Исследование процесса обработки маелосодержащих осадков отработанными кислотными растворами.

6.2. Исследование процесса обработки маслосодержащих осадков отработанными щелочными растворами.

6.3. Технологическая схема кондиционирования маслосодержащего осадка отработанными растворами травления.

6.4. Выводы.

Глава 7. Исследование возможности улучшения водоотдающей способности маслосодержащего о садка при его замораживании.

7.1. Методика и результаты исследований.

7.2. Исследование возможности интенсификации процесса криогенной обработки маслосодержащего осадка.

7.2.1. Программа и методика исследования. ь 7.3. Выводы.

Глава 8. Технико-экономические обоснование выбора рациональной технологии обработки маслосодержащего осадка

Проблемы загрязнения окружающей природной среды с каждым годом становятся более острыми, поскольку принятая во многих отраслях производства стратегия снижения техногенной нагрузки на окружающую среду при уменьшении водопотребления за счет создания замкнутых систем, не избавляет от образования твердых и жидких отходов очистных сооружений.

Все это обуславливает необходимость разработки специальных методов обработки осадков, которые способствовали бы рекуперации содержащихся в них ценных компонентов и уменьшению их вредного воздействия на окружающую среду. Этим и определяется актуальность работы.

Целью работы являлась разработка специальных способов обработки осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий, обеспечивающих улучшение их водоотдающих свойств, и способствующих более экономичной их утилизации.

Существо работы заключалось в изучении основных свойств осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий, в поиске путей интенсификации процесса обработки их: на основе применения предварительного виброакустического воздействия перед электрокоагуляцией с использованием асимметричного тока; флокулянтами; присадочными материалами; криогенезом и возможности утилизации для создания малоотходных технологий.

Программа проведения работ включала следующие этапы:

- анализ известных приемов обработки и утилизации осадков металлообрабатывающих предприятий;

- изучение свойств осадков, образующихся в процессе очистки маслоэмульсионных сточных вод;

- исследование процесса виброакустического воздействия перед электрокоагуляцией асимметричным током;

- изучение влияния катионных флокулянтов на водоотдающие свойства осадка;

- исследование процесса обработки осадка присадочными материалами, известью с учетом региональных условий и отработанными растворами травления;

- изучение процесса криогенной обработки осадка в естественных условиях и возможности его интенсификации;

- технико-экономический анализ предлагаемых методов обработки маслосодержащего осадка.

Методическая последовательность предусмотрела анализ существующих способов обработки и утилизации осадков промышленных сточных вод; изучение состава и свойств осадков; исследование электрообработки асимметричным током и возможности интенсификации предварительным виброакустическим воздействием; обработкой присадочными материалами и отработанными растворами травления; криогенезом; разработка технологических схем кондиционирования осадков; технико-экономическое обоснование выбора рациональной технологии обработки маслосодержащего осадка.

Исследования выполнялись в соответствии с комплексной программой МинВуза России «Человек и окружающая среда» на модельных и натурных осадках сточных вод АО Красноярского металлургического завода. Результаты работы включены в ряд отчетов по хоздоговорам.

Методы исследования

В работе применялся комплекс физико-химических методов исследования: химический метод анализа, рентгенофазовый, дифференциально-термический, а также методы математической статистики с использованием пакетов прикладных программ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: • предложены способы интенсификации обезвоживания осадка: виброакустическое воздействие перед электрокоагуляцией асимметричным током;

- кондиционирование с помощью флокулянтов, местных присадочных материалов и отработанных растворов травления.

• разработана схема установки для получения асимметричного тока для электрообработки осадка.

Достоверность результатов исследований обоснована сходимостью их в лабораторных и полупроизводственных условиях, адекватностью расчетных данных и результатов экспериментов, а также положительными результатами внедрения.

Практическая значимость работы заключается в создании специальных методов обработки осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий, позволяющих изменить свойства осадка для последующей их утилизации. По результатам работы реализована технология рециркуляции маслосодержащего осадка для очистки маслоэмульсионных сточных вод (МЭС).

Годовой экономический эффект от внедрения указанных мероприятий в проект реконструкции очистных сооружения АО «Красноярский металлургический завод» в Красноярском филиале ОАО «Сибирский ЭНТЦ» составил 621 тыс. руб (в ценах 2005 г.).

Личный вклад автора диссертации заключается в анализе применяемых способов обработки и утилизации осадков промышленных сточных вод; проведении лабораторных и полупроизводственных испытаний по обработке осадка и его утилизации, составлении схем обработки и использования осадка.

Основные положения диссертационной работы содержатся в статьях, опубликованных в открытой печати, и доложены на ряде международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях.

Диссертация состоит из введения, 8 глав, общих выводов, использованной литературы, состоящей из 153 наименований, 3 приложений

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ литературных источников и патентной документации показал, что в них недостаточно освещены вопросы применения физико-химических методов интенсификации обезвоживания осадков для их утилизации.

2. В результате исследований по изучению свойств осадка, образующегося при коагуляционной обработке маслоэмульсионных сточных вод, и возможности его рециркуляции установлено, что при замасленности 4555% рециркуляция осадка способствует уменьшению рабочих доз в 2-3 раза. Разработана технологическая схема рециркуляции осадка МЭС.

3. На основе исследований, проведенных на экспериментальных установках в производственных условиях, определена эффективность методов обработки маслосодержащего осадка. Показано, что:

- предварительное виброакустическое воздействие на осадок перед электрокоагуляцией асимметричным током снижает удельное сопротивление фильтрации в 6-8 раз;

- применение катионных флокулянтов — «праестол — 150 TR» позволяет изменить структуру осадка и уменьшить удельное сопротивление фильтрации в 6 раз;

- обработка маслосодержащего осадка присадочными материалами приводит к интенсификации водоотдачи осадка: вермикулитом в 7 раз; мелкодиспергированным углем в 3 раза; золой в 2,5 раза; клиноптилолитом в 2,5 раза;

- целесообразно использовать осадок, обработанный клиноптилолитом, в производстве изделий отделочной керамики. Установлено, что добавка осадка способствует понижению температуры обжига образцов на 70-100°С по сравнению с существующей традиционной технологией, улучшению спекаемости глин и увеличению пластичности образца в 1,5 раза;

- кондиционирование осадка Са(ОН)г приводит к снижению удельного сопротивления осадка в 4 раза;

- обработка осадка отработанными кислыми растворами уменьшает объем осадка в 6 раз; щелочными растворами - в 3 раза;

- интенсификация криогенеза позволяет уменьшить объем осадка в 8 раз.

4. Экономически обоснована рациональность кондиционирования маслосодержащего осадка криогенной обработкой в зимний период, а в период положительных температур обработкой флокулянтами.

5. По результатам исследований внедрена технология рециркуляции части маслосодержащего осадка при очистке маслоэмульсионных сточных вод, что позволяет получить годовой экономический эффект 621 тыс. руб (в ценах 2005 г.).

1. Веригина E.JT. Обработка осадка на иловых площадках/ E.JI. Веригина, И.Н. Чурбанова, М.Н. Козлов// Водоснабжение и санитарная техника, №10, 1999, с. 34-35.

2. Туровский И.С. "Обработка осадка сточных вод М. Стройиздат, 1988, с. 146.

3. Metsa Azm: u-T-ntsozg. Pzax 1991, №5, с. 168-172. "Кондиционирование осадков при их обработке" (нем.).

4. Козюра A.C., Собина H.A., Слепцов Г.В. Физико-химические методы очистки и анализа сточных вод промпредприятий. Тр. ВНИИ ВОДГЕО, М., 1974.

5. Музыченко В.Е. Использование осадков сточных вод/ В.Е. Музыченко, И.И. Павлинова, Е.А. Королева// Водоснабжение и санитарная техника, №3, 2000, с. 17-22.

6. Похил О.Н. Исследование возможности термической обработки осадков канализации/ О.Н. Похил, С.Н. Севастьянов, С.И. Багрянцев, О.Н. Душкина// Водоснабжение и санитарная техника, №10, 1999, с. 37-39.

7. Макаров В.М. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях./ В.М. Макаров, Ю.П. Беличенко, B.C. Галустов, А.И. Чуфаровский.// М.: Машиностроение, 1988, 272 с.

8. Власов В.И. Обезвоживание осадков очистных сооружений г. Москвы./ В.И. Власов, М.Д. Батурова, П.И. Глазунов, A.A. Веденяпин// Инженерная экология, №1, 2001, с. 22-28.

9. АС СССР №1611895, МКИ5 С 02, F 11/00. Способ обработки осадков/ Яковлев C.B., Волков Л.С., Туголуков с.Н., Цунин В.А. и др. заяв. 11.08.87, опубл. 07.12.90, Бюл. №45.

10. АС СССР №1579910, МКИ5 С 02, F 11/00. Устройство для обезвоживания осадков сточных вод/ Яковлев C.B., Волков Л.С., Туголуков с.Н., Цунин В.А. и др., заяв. 05.01.88, опубл. 23.07.90, Бюл. №27.

11. Фестер Р. Новые флокулянты для обработки осадков и шламов// Сб. тез. докл. Международного симп. "Новые технологии в обработке отходов осадков сточных вод". М., 1992, с. 6-10.

12. Терещук А.И. «Исследование и переработка осадков сточных вод». Львов. Высшая школа, 1988, с 147.

13. Poehes M. A,Eauing, nuisances "Оптимизация выбора и использование коагулянтов и флокулянтов в обработке осадка", 1988г, № 122.

14. Патент № Р255569, ФРГ, Кл С02С1/40. Установка для обезвоживания осадков сточных вод с помощью коагулянтов/ Rittershaus В lecher, заяв. 18.12.75., опуб. 23.06.77.

15. А. С. 205698 (СССР). Способ подготовки осадков сточных вод к механическому обезвоживанию/ Туровский И.С., Агранонек Р.А., заяв. 29.07.66.

16. А.С. № 55-65956 НКИ С02 F11/00. Способ обезвоживания и отвердения осадков/ Фудзи Сасса когу, Япония, заяв. 200580 опуб. 16. 12. 81.

17. Патент № 5242601 (США) НКИ 210/711. Обработка осадка оксидом или карбидом кальция и выделение оксида кальция/ Manchar Peter, заяв. 06.06.91, опуб. 07.09. 93.

18. Патент № 3947284 (США) С04137/02, С04В7/35. Метод обезвоживания осадков/ заяв. 30.09.74., опуб. 30.03.76.

19. АС СССР 16622951, МКИ 5 С02 F11/00,11/04. Способ обработки осадков сточных вод/ Туровский И.С., Двинских Е.В., заяв. 17.05.88., опуб. 15.07.91. БИ№ 26.

20. АС СССР 1650618. МКИ 5 С02 Fl 1/04. Способ обезвоживания гидроокисных осадков/ Баймаханов М.Т., Погребная Л.П., заяв. 11.04.88., опуб. 23.05.91. БИ № 19.

21. АС СССР 2577479. МКИ 5 С02 СЗ/00. Способ обработки гидроокисных осадков сточных вод/ Любарский В.М., Туровский И.С., заяв. 08.02.78., опуб. 05.12.79.

22. Патент № 13А31 № 52-9618 (Япония). Способ обработки осадков, содержащих тяжелые металлы/ Милдзи Масанни, заяв. 25.01. 71., опуб. 17.03.77.

23. АС СССР 1662952. МКИ 5 С02 Fl 1/2. Способ обработки осадков сточных вод/ Мешкова Клименко H.A., Ярошина H.A. Институт коллоидной химии, заяв. 09.12.88., опуб. 15.07.91, БИ№ 26.

24. Агрононик Р.Я. Проблемы обработки и утилизации осадков сточных вод/ Р.Я. Агрононик, ВСТ. Водоснабжение и санитарная техника. -Haustechn, 1995, №1,с 2-3.

25. Пишин O.A. "Совершенствование технологии реагентного метода".

26. АС 126840 (СССР) МКИ 5 С02 Fl 1/14. Способ обработки осадка/ Яковлев C.B., Волков A.C., заяв. 29.01.85.

27. Грановский М.Г. Электрообработка жидкостей/ М.Г. Грановский, И.С. Лавров, О.В. Смирнов// Ленинград, Химия, 1976, с 216.

28. Патент № 56-141809 (Япония) НКИ В01 Р21/01. Коагулянт для о обезвоживания осадков/ заяв. 03.04.80, опуб. 05.11.81.

29. Халтурина Т.И. "Водоотводящие системы промышленных предприятий": Тексты лекций. Красноярск: КрасГАСА. 1997,-145 с.

30. АС СССР №1606467, МКИ 5 С 02, F 11/00. Способ обработки осадка/ Джафаров С.М. и др., заяв. 05.11.88, опубл. 15.11.90, Бюл. №42.

31. Патент № 5035909. Способ обработки осадка/ Сибота Тайсэй, Япония, 1977, опуб. 19.11.75.

32. Die Konditionierung beidec Schlammbehadlung Melsa Almin/Entgorg Rax 1991, NH, с 168-172 (нем.)

33. Вейцер Ю.И. Высомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды/ Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц // М. Стройиздат, 1975г.

34. Яковлев C.B. Водоотводящие системы промышленных предприятий/ C.B. Яковлев, JI.A. Карелин, Ю.В. Воронов// М. Стройиздат, 1990, с. 382-383.

35. Damit der Entsozgung bezahldar bleidit Fziedich E, Hermel W. I//Chem zid 1993. 116 № 12 c. 21-22.

36. Хояси Йосио. Многоступенчатый процесс термической обработки осадка сточных вод / Хояси Йосио // Япония, "Хайкак тосити", Piping and Process Mach, 1975. 15, № 9 с 12-22.

37. Беспамятов Г.П. Огневые методы обезвоживания промышленных отходов/ Г.П. Беспамятов, К.К. Болриевская, Г.И. Крис// М. -Стройиздат, 1976.

38. Филиппов В.И. Термические методы обработки жидких горючих отходов промышленных предприятий/ В.И. Филиппов, М.В. Сумороков// М. Стройиздат, 1987.

39. Klirsehlamm Verlunnung chle Zusatreneeprie. Сжигание осадка в автотермическом режиме // Umwelfmagarin 1989, 18 № 8, с 104-105.

40. Сушка и компостирование осадка. Англия, 1992.

41. Numrich R. Термическая обработка осадков бытовых и производственных сточных вод/ Numrich R. // Chem. Ing Techn, 1996, 68, № 7 с 763.

42. Беняев В.А. Термическое обезвреживание токсичных отходов/ В.А. Беняев, М.В. Сумароков, Ф.Р. Эло// Экспресс информация. М. Госнтп. 1985, вып 12, с. 30.

43. Цукисина Кунай. Проспект фирмы. Опыт сжигания осадков сточных вод в многоподовой печи, 1976, (Япония).

44. Enriron Pollut manaq. Печи кипящего слоя для сжигания осадков сточных вод, 1982, № 2, Англия.

45. Fluid bed feehology for studge deetruction. Технология сжигания осадка в печах кипящего слоя, 1988, № 2, с 37-40, Англия.

46. Asuk Hasahiro. Системы сжигания осадка с большим содержанием воды/ Asuk Hasahiro// Tonokoucki Nakotoll PPM 1988, 19 № 11, с 5764, Япония.

47. Прохоров В.И. Экспериментальное сжигание слоя осадка сточных вод/ В.И. Прохоров, К.В. Прохоров// Водоснабжение и санитарная техника, №9, 1996, с. 28-29.

48. Обработка и удаление осадков сточных вод. В 2-х т. Т.2. Утилизация и удаление осадков/ Пер. с англ. A.A. Виницкой, З.Н. Макаренко// М.: Стройиздат, 1985.

49. Удаление осадков водоочистных сооружений. Экономическое обоснование и технический принцип процесса сжигания ПИРОФЛЮИД// Современные технологии утилизации осадков сточных вод: Мат. Семинара. — Санкт-Петербург, 1997.

50. Цукисина Кунай. Проспект фирмы. Опыт сжигания осадков сточных вод в многоподовой печи, 1976, (Япония).

51. Geiger Т. Einflab des Schwefels aut die Dioxin und Furanbildung bei Klarschlfvwerbrennung/ T. Geiger, H. Hagenmaler, E. Hartmann// VGB Kraftwerkstexn, 1992, №2, c. 72.

52. Koyano J. Hot-Water Supply system utilizing waste heart from a stuge insiniration plant/ J. Koyano, M. Sagai, K. Takenaka// J. Inst. Water and Environ (Gb), 1992, №5, c. 6.

53. Fluid bed feehology for studge deetruction. Технология сжигания осадка в печах кипящего слоя, 1988, № 2, с 37-40, Англия.

54. Пальгунов П.П. Утилизация промышленных отходов/ П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков// М. Стройиздат, 1990.

55. Martel.c.Sames. Обезвоживаемость осадков после замораживания — оттаивания. J. Water Pollut. Contr. Fed. 1989 - 61, № 2, с 237-241 (анг.).

56. Любарский В.М. Влияние замораживания осадков сточных вод на интенсификацию их обезвоживания/ В.М. Любарский// Автореферат дис. на соиск. уч. ст. к. т. н., М, 1970 (рус.).

57. Любарский В.М. Перспектива использования метода замораживания и оттаивания осадков/ В.М. Любарский, В.М. Плотников// В.К.Н.: Обработка и утилизация осадков сточных вод — М. Изд. МДНТП, им. Т. Э. Дзержинского — 1970.

58. АС 966038, С02 F11/00. Установка для обработки осадка природных и сточных вод/ Любарский В.М., Федоров А.И., Свердлов Н.С., опуб. 15.10.82. БИ№ 838.

59. Патент ФРГ№ 1809772, КИ 12 D 1/01 1972.

60. АС № 874669, МК С02 F 11/20. Устройство для улучшения водоотдающей способности осадков/ Любарский В.М., Федоров А.И., Васютович и др., опуб. 23.10.81. БИ№39.

61. Ben D, Doc P.W. he disposal of studge by the fiiering and thawing procus "The filtration and separation", 1969, № 4, p 383 -389.

62. AC № 1495316 кл C02 F 11/20. Установка для обезвоживания осадка/ Турутин Б.Ф., Халтурина Т.И., Пазенко Т.Я., Котанова Э.А., опуб. 1989, Бюл. №27.

63. Справочник проектировщика "Канализация населенных мест и промышленных предприятий" под редакцией В.Н. Самохина, 1981.

64. АС 4209070 ФРГ МКИ 5 С02 F11/2, В 01 Д 61/56, BOl Д 35/06. Методы обезвоживания осадков и использование электрического поля/ Killer Enr. Asea Browu Boven Aq. № 4209070.9., заяв. 20.03.92., опуб. 23.09.93.

65. Чурбакова O.B. Интенсификация обработки и утилизации маслосодержащего осадка/ О.В.Чурбакова, Т.И. Халтурина// Изв. Вузов, серия «Строительство», № 9-10, 2001, с.94-97.

66. Чурбакова О.В. Обработка и утилизация осадков сточных вод металлообрабатывающих предприятий./ О.В. Чурбакова// Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н., Новосибирск, НГАСУ, 2001.

67. Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки/ В.М. Любарский// М. Стройиздат, 1980, с. 129.

68. А.С. кл 1317 А 31 (ВОП/ОО) № 53- 137 8/0 (Япония), "Сушка осадка сточных вод". Pumo Hoomake.

69. Применение замораживания для обезвоживания осадков. Biolyob, 1987, 28NP, с 32 -34.

70. АС СССР 1627518 МКИ С02 F1/22. Установка для очистки сточных вод вымораживанием/ Апельцин И.В., Клячко В .Я., заяв. 28.08.88., опуб. 15.02.91. БИ№ 6.

71. Фомин М.В. Исследование интенсификации льдогенераторов непрерывного действия/ М.В. Фомин// Автореферат на соиск уч. ст. к.т.н., Ленинград, 1970, ЛТИХП.

72. Gfn 5250192 США МКИ 5 С02 Fl 1/20. Sludge dewatering by freering, imortel courtl and Secretaty of the Army № 414228, заяв. 29.09.89., опуб. 05.10.93. НКИ 210/727.

73. Пчелкин Г.А. Практические способы приближенных теплотехнических расчетов сооружений, возводимых в суровых климатических условиях и на вечно мерзлых грунтах/ Г.А. Пчелкин// MB и СЕО РСФСР, Красноярск, 1964, с. 183.

74. Халтурина Т.И. Криогенная обработка гидроокисных осадков гальванических производств/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова// Сб. достиж. науки и техники развитию г. Красноярска. Мат. конф., октябрь, г. Красноярск, 1997 г.

75. A.c. 1740332 СССР МКИ 5 С02 Fl 1/20. Установка для обезвоживания осадка/ Турутин Б.Ф. , Халтурина Т.И., Чурбакова О.В., опуб. 15.06.92, Бюл. №22.

76. Пишин O.A. Совершенствование технологии реагентного метода обезвоживания осадков гальваностоков/ O.A. Пишин// Волгоградский гос. тех. университет Волгоград, 1996, 13 с.

77. Hañibek Pawef, Kwiecien Pawef, taska facek//Gaz, Woba, fechin — sanif — 1996, 70, №1, с 99.

78. Антошевич Н.К. Обезвоживание осадков гидроокисей металлов в электрическом поле/ Н.К. Антошеви и др.// Сб. тр., Ленинградский инженерно-строительный институт, 1973, № 75, с 112-116.

79. Яковлев С.В.Технология электрохимической очистки воды/ C.B. Яковлев, И.Г. Краснобородько, P.M. Рогов// Ленинград, Стройиздат, 1987, с 312.

80. Кульский Л.А. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды/ Л.А. Кульский, И.Т. Гороновский, A.M. Когановский, М.А. Шевченко// Киев, 1982, ч. 2.

81. АС 4209070 ФРГ МКИ 5 С02 Fl 1/2, В 01 Д 61/56, В01 Д 35/06. Методы обезвоживания осадков и использование электрического поля/ Killer Enr. Asea Browu Boven Aq. № 4209070.9. заяв. 20.03.92., опуб. 23.09.93.

82. АС СССР №1212980, МКИ4 С 02, F 11/00. Способ разделения гидродисперсий/ Полонская Е.В., Зайцев C.B., Васильева И.Г., Никифоров A.B., заяв. 29.06.84, опубл. 23.02.86, Бюл. №7.

83. АС СССР №1036690, МКИ5 С 02, F 11/00. Способ обезвоживания иловых осадков сточных вод/ Гельфанд Е.Д., Богданович Н.И., Нефедьев Г.С. и др., заяв. 26.04.82, опубл. 23.08.83, Бюл. №31.

84. Халтурина Т.И. Электрообработка маслоэмульсионных сточных вод асимметричным током./ Т.И. Халтурина, Т.Я. Пазенко, Г.М. Зограф// Журнал прикладной химии, 1984, №10, с. 2380.

85. A.c. №1541740 Россия МКИ Н02 М9/06. Устройство для получения асимметричного тока./ Т.И. Халтурина, Г.М. Зограф, Т.Я. Пазенко, Бюл. 5, 1990.

86. A.c. №1056409 Россия МКИ Н02 М9/06. Устройство для получения асимметричного тока./ Т.И. Халтурина, Г.М. Зограф, Т.Я. Пазенко, Бюл. 43, 1983.

87. Пантелят Г.С. Очистка маслосодержащих сточных вод магнитным фильтрованием/ Г.С. Пантелят, В.Г. Слепцов// Водоснабжение и санитарная техника, №3, 1998, с. 18-19.

88. Свиридонова Е.А. Использование ультразвука для осветления сточных вод и обезвоживания осадков./ Е.А. Свиридонова, М.В. Шабанов// Экотехнологии и ресурсосбережение, №1, 2002, с. 38-42.

89. Лучко И.А. Мониторинг сточных вод гальванических производств и проблемы утилизации гальванического шлама/ И.А. Лучко, В.В. Токаренко, H.A. Бородина// Экотехнологии и ресурсосбережение, №6, 2002, с. 36-39.

90. Евилевич А.З. Утилизация осадков сточных вод/ А.З. Евилевич// М. -Стройиздат, 1979, с. 87.

91. Мурато Токудзи. Технология утилизации шламов, содержащих металлы, и перспективные задачи/ Мурато Токудзи. // Коган но тайсаку, 1977, Т. 13, с 8.

92. Вандраш В.Я. Отходы из гальванических процессов — способы обезвреживания/ Я.В. Вандраш, Й. Беганьска// Известия академии промышленной экологии, №4, 2003, с. 93-99.

93. Беганьска Й. Технология затвердевания отходов гальванических процессов/ Й. Беганьска// Известия академии промышленной экологии, №1,2004, с. 89-95.

94. Соколов Ю.В. Повышение качества дорожных и строительных материалов из отходов промышленности/ Ю.В. Соколов// Сб. научных трудов. Сиб. автомоб. дорожн. институт, Омск, 1995, с 85.

95. Тимофеева С.С. Экспериментальная оценка токсичности шламов сточных вод гальванических производств/ С.С. Тимофеева, Л.Д. Зубарева //Физиология и токсикология гидробионтов.— М., 1990.

96. Саидаминов И.А. Термодинамический анализ биотермической обработки осадков сточных вод/ И.А. Саидаминов, Ф.И. Саидаминов// Водоснабжение и санитарная техника, №2, 1999, с. 25-26.

97. Analisis of ЕРА Guidance on Composting Sludge/ M.S. Finstein, F. G. Miller, J.F. Hogan, P.F. Strom// Bocicle, №1, 1987, c. 28.

98. Обработка и утилизация осадков сточных вод// Пер. с англ. — М.: Стройиздат, 1985, т. 2.

99. Чертес K.J1. Установка для компостирования осадка сточных вод в Петрозаводске/ K.JI. Чертес, Р.И. Аюкаев, И.С. Туровский и др.// Водоснабжение и санитарная техника, №5, 1988.

100. Туровский И.С. Биотермическая обработка осадков сточных вод/ И.С. Туровский, Т.Е. Букреев, A.B. Астахова// Обзорн. инф. ЦБНТИ Минводхоза СССР. М.: 1989, Вып. 1.

101. Гусуйдо Кенайси. Компостирование осадков сточных вод в Японии. Пер. с япон. 1984.

102. Медведев Г.П. Канализация городов ФРГ/ Г.П. Медведев// JI. -Стройиздат, 1982.

103. Научно-исследовательские работы по утилизации шлама после очистки промышленных стоков и разработка рабочей технологии утилизации.— Вильнюс: НПО «Литстанкопроект», 1983.

104. Kozeby 3, Уик D. Termiena imobilizaija galvanshin muljev // Nova proizv, 1985, №3/6.

105. Тимофеева C.C. Современное состояние технологии регенерации и утилизации металлов сточных вод гальванических производств / С.С. Тимофеева // Химия и технология воды, 1990, Т. 12, № 3.

106. Власов A.C. Гексаферрит бария на основе отходов гальванических производств /A.C. Власов, И.Г. Стенанчикова, C.B. Макаров и др. // Стекло и керамика, 1987, № 4.

107. Кушка А.Н. Обезвоживание ферромагнитных шламов/ А.Н. Кушка, Г.М. Кочетов, Н.Г. Степовая// Экотехнологии и ресурсосбережение, №2, 2003, с. 52-54.

108. Научно-исследовательские работы по утилизации шлама после очистки промышленных стоков и разработка рабочей технологии утилизации.— Вильнюс: ВНИИтеплоизоляции, 1983.

109. Muller H., Wolfer H. Abproclukie in Glasuren // Silikateehnik, 1986, 37, № 10.

110. Олифарепко Н.Г. Использование отходов очистки сточных вод в производстве строительной керамики /Н.Г. Олифарепко, Ю.Л. Гирумин, Ю.Д. Трусоза и др. //Стекло и керамика, 1986, № 6.

111. Пат. 5364708 США МКИ 5 В09 ВЗ/00. Остекловывание осадка сточных вод, содержащих гидроокиси металлов/ Bcraher Mawinl, Hughes Airczaft, заяв. 14.07.92., опуб. 19.04.94г. НКИ 588/256.

112. Трофимов А.Н. Извлечение из высококонцентрированных сточных вод/ А.Н. Трофимов, Б.М. Смирнов, И.П. Дранникова// Физико-химическая очистка промышленных сточных вод и их анализ.— М., 1986.

113. Чалый Л.Г. Изучение физико-химических свойств и утилизации гипссодержащих шламов травильных отделений / Л.Г. Чалый, Н.П. Севастьянов. Л.Д. Клепышева и др.— М., 1986.

114. Кайфман Н.М. Использование новых видов отходов в производстве стекла/ Н.М. Кайфман, Б.Н. Френкель// Стекло и керамика, 1985, № 10.

115. Прохоров К. В. Технология сжигания осадка городских сточных вод со связыванием остаточных вредных продуктов сгорания в асфальтобетонных смесях/ К.В. Прохоров// Изв. акад. пром. экологии, 1997, №1.

116. Заявка 4431564 ФРГ МКИ6 F 23 G 5/04. Способ и технологическая схема процесса сушки и сжигания осадка/ Hobusch Klaus, Epper Woffgang, заяв. 5.09.94, опуб. 18.01.96.

117. Мелконян Р.Г. Хромсодержащие отходы для производства декоративно-облицовочных материалов / Р.Г. Мелконян, Г.П. Тимонина, О.Г. Галустгиян// Стекло и керамика, № 1, 1981.

118. Губанов Л.Н. Утилизация шламов гальванических производств/ Л.Н. Губанов, В.А. Войтович, Е.В. Масанкин, Ю.Н. Прокофьев, О.С. Антонова// Водоснабжение и санитарная техника, №8, 1993, с. 20.

119. Асфальтовые заводы: Проспект фирмы "AMMAN JMA GmbH". -1987.

120. Переработка металлургического шлака в материал для дорожного покрытия// LD stag. Recyceing Ntchno Jap, 1995, 28, № 6, с 61 (Англия).

121. Генцлер H.B. Цементные бетоны с добавками гальванических осадков/ Н.В. Генцлер// Межд. конф.'Тесурсы и электросберегающие тех. строит, мат., изделий и конструк".Тех. док. 43, Белгород, 1995, с53.

122. Скургятная Ж.В. Утилизация гальванических шламов при производстве шлакощелочных вяжущих/ Ж.В. Скургятная, Т.В. Кривенко, JI.B. Лавриненко, Ю.И. Калюблинко// Цемент 1993, № 3, с 37-39.

123. Патент №5277826 США, МКИ 5 СО 1 F1/68. Стабилизация шлама водоочистки при добавках золы и извести/ Burns Н., Browhing Elwis Tng., заяв. 01.11.91., опуб. 11.01.94., НКИ 210/751.

124. Заявка №4122246 ФРГ, МКИ 5 С02 Fl 1/10, F23, G7/06. Способ и устройство для обработки осадка/ Bruns Karl-Heinz, Richter-Bernd, Berg Iothard,. заяв. 05.07.91., опуб. 07.01.93.

125. Ирнаходмаева А.П. Керамические массы с отходами цветной металлургии/ А.П. Ирнаходмаева, М.Т. Пусалиджанова// Стекло и керамика: 1994, № 5-6, с 41-43.

126. ЦНИИ экономики и информации цветной металлургии. Цветная металлургия. Сер. "Охрана окружающей среды и рациональное использование водных ресурсов". Обзорная информация. М. Вып. 4, 1990.

127. Рекомендации по проектированию водоснабжения и канализации цехов гальванопокрытий. М.: ГПИсантехпроект, 1981, 151 с.

128. Смирнов Д.Н. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов/ Д.Н. Смирнов, В.Е. Генкин// М.- Металлургия, 1980, 196 с.

129. Николадзе Г.И. Водоснабжение/ Г.И. Николадзе// М. -Стройиздат, 1989, с. 198.

130. Власов A.B. Экологическая привлекательность введения в хозяйственный оборот запасов цеолитового сырья Сахаптинского месторождения/ A.B. Власов, H.A. Махнева// Сб. Геология и полезные ископаемые Красноярского края, КНИИГиМС, 1999г, с. 272.

131. Яковлев C.B. Водоотводящие системы промышленных предприятий/ C.B. Яковлев, JI.A. Карелин, Ю.В. Воронов// М. -Стройиздат, 1990г, с. 382-383.

132. Пехович А.И. Расчеты теплового режима твердых тел/ А.И. Пехович, В.М. Жидких// JI. «Энергия», 1976г., с. 351.

133. Халтурина Т.Н. К вопросу кондиционирования и утилизации осадков промышленных сточных вод/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, О.В. Чурбакова// Журнал «Известия вузов», сер. «Стр-во», № 11, 2003, с. 89-92.

134. Халтурина Т.И. Криогенная обработка гидроокисного осадка хромсодержащих сточных вод/ Т.И. Халтурина, О.В. Чурбакова, Ю.В.

135. Хомутова// «Биосфера и человек: проблемы взаимодействия». Международн. н-п конф., Пенза, апрель, 2002, с. 205-207.

136. Халтурина Т.И. Интенсификация процесса обезвоживания осадков металлообрабатывающих предприятий/ Т.И. Халтурина, Ю.В. Хомутова, О.В. Чурбакова// Журнал Известия ВУЗов, сер. «Стр-во», №12, 2004.

137. Технологический расчет схемы обработки маслосодержащегоосадка «праестолом»

138. Технологическая схема включает шламонакопитель, резервуар-усреднитель, механический смеситель, контактный резервуар, насос-дозатор, вакуум-фильтр, резервуар для сбора осадка.

139. Расчет проводим по данным полученным в результате эксперимента.

140. Расчет резервуара-усреднителя

141. При расчете усреднителя принимаем расчетный период усреднения 8 часов. Ориентировочный объем усреднителя в соответствии с принятым периодом составит:

142. Число камер усреднителя должно быть не менее двух.

143. Объем резервуара-усреднителя:= Ячас = 2,6л*3 / Ч,2,6 • 8 = 20,8м3.

144. Площадь одного отделения усреднителя:1. V? 20,8 21. F =-= —— = 10,4л* .п-Н 2-1где Н= 1 м глубина усреднителя;

145. N=2 число рабочих отделений.1. Длина усреднителя:1. Ь= — = ——= 3,5 м. В 3где В=3 м ширина усреднителя. Расход воздуха на барботирование:

146. Явозд = 1б'п'Чуд> где п=1 количество барботеров на 3 метра ширины усреднителя; = Ь — 0,2 = 2,5 - 0,2 = 2,3м - длина барботера;

147. Чуд " удельный расход воздуха, м /(ч-м).2возд = 2,3 • 1 • 6 = 13,8л*3 / ч. Принимаем воздуходувку марки ВК-1,5.о• объем засасываемого воздуха 90 м /ч;• частота вращения — 1500 об/мин;• мощность электродвигателя — 5,5 кВт;размеры 1250x1320x1020 мм.

148. Расчет механического смесителя пропеллерного типа

149. Объем резервуара смесителя принимаем равным одноминутному расчетному расходу осадка:60 60

150. При числе оборотов т=5 количество осадка, просасываемого пропеллером за 1 с:1. V/ -г 004• 5 т2 = —- = = 0,003л*3 / с.60 60

151. Принимаем скорость просасывания осадка через пропеллер у0=2 м/с, при этом площадь будет равна:1. Р=Оп=0№=0002м2о 2

152. По этому значению находим диаметр пропеллера:0,94 -к V 0.94-3,14

153. Напор развиваемый пропеллером:121. J 0,8г -2 N0,2+ 22.9,810,5.w.1. Мощность оси пропеллера:9,8 X-Q-H = 9,81.0,003-0,5 = ^ По 0,75

154. При червячной передаче мощность электромотора будет равна:1. N 0 02 N „ = = = 0,03кВт.1. Т.п 0,6

155. Число оборотов пропеллера определяется:27,2 • v0 27,2 2 п =--— =-- = 3145о6 / мин.

156. D -tgcp-cosr ср 0,05 • 0,4 • 0,932

157. Суточная потребность прайстола составляет:

158. Pn=Dn' Qcym '1000 = °>0065 • 42,2 • 1000 = 274,Зг / супг = 0,2743кг / суш.

159. Dn = 6,5л*г/л = 0,0065г/л доза прайстола.

160. Расчет контактного резервуара

161. Принимаем 2 контактные камеры с размерами в плане 1,0x1,0x1,0 м. Перемешивание осадка производится с помощью барбатера сжатым воздухом через перфорированные трубы с1=75 мм с отверстиями с1=5 мм, которые располагаются по его длине через 30-60 мм.

162. Необходимое количество воздуха, подаваемого в контактную камеру:

163. Явозд =1"П'Чуд=1-\-3 = Зм3/ч.где п=1 количество барботеров в контактной камере; Ь = \м - длина барботера;3 23м / ч • м удельная интенсивность аэрации.

164. Для подачи воздуха применяем ту же воздуходувку, которая обеспечивает подачу воздуха в резервуар-усреднитель.14. Расчёт вакуум-фильтра.

165. Расчёт вакуум-фильтра производится по сухому веществу:

166. УУупп • (100 В л ) • у ос Мсух=-^-> где:

167. Вл =98% влажность уплотненного осадка; уос =1,1 т/м3 - объёмный вес осадка. ^ утл ~ от общего осадка.25,32-(100 98)-1,1 . МсуХ =-^-= 0,55 т/сут.

168. Требуемая площадь вакуум-фильтра:1. Мсух • 1000 Р =-—-> где:

169. Т — число часов работы в сутки;

170. К=20 кг/м2,ч — нагрузка на 1 м2 поверхности вакуум-фильтра.1. Р 0,55 1000 2 16-20

171. ЦГкека=25,32.(100-98)=1,3 м'/сут. (100-60)

172. Расчет резервуара для сбора обезвоженного осадка

173. После обезвоживания осадка, содержание кека составляет 60 % о всего объема осадка, прошедшего обезвоживание.

174. Qo6.cc = 0,60. (20С = 0,60 • 42,2 = 25,32л*3 / сут.т к п (10° -98) 1 а 3 ,

175. Укека = 25,32 • --7 = 1,3м / сут.100.60)

176. Объем резервуара определяется исходя из времени хранения осадка 3суток:

177. У/ = \,Ъ-Ъ = Ъ,9мъ. Принимаем размеры резервуара 1,5x1,3x2,0 м.

178. Расчет резервуара для сбора надиловой воды

179. После обезвоживания содержание воды составляет 40% от всего объема осадка.

180. Технологическая схема обработки маслосодержащего осадкауглем

181. Расчет проводим для сооружений не вошедших в предыдущую технологическую схему по данным полученным в результате эксперимента.

182. Суточная потребность угля составляет:ру=°у- йсут '1000 = °>6 • 42>2 •1000 = 25320г / сут = 25,32кг / сут.

183. Оу = 0,6г/л доза угля (5% от массы сухого вещества).

184. Технологическая схема обработки маслосодержащего осадкаклиноптилолитом

185. Расчет проводим по данным полученным в результате эксперимента.

186. Суточная потребность клиноптилолита составляет:рк=°к- Осут '1000 = 45>6' 42>2'1000 = 1924320а / сут = 1924,32кг / сут.

187. Ок=45,6г/л доза клиноптилолита (310,84% от массы сухоговещества).

188. Технологическая схема обработки маслосодержащего осадкавермикулитом

189. Суточная потребность вермикулита составляет:

190. Рв=Ов- <2сут 1000 = 0,05 • 42,2 • 1000 = 21 Юг / сут = 2,11кг / сут.в = 0,05г!л доза вермикулита (0,41% от массы сухого вещества).

191. Технологический расчет схемы обработки маслосодержащего осадка отработанным кислым раствором

192. Технологическая схема состоит из шламонакопителя, резервуара-усреднителя, механического смесителя, контактного резервуара, насоса-дозатора, вакуум-фильтра, резервуара для сбора осадка, реагентного хозяйства.

193. Расчет сооружений аналогичен представленному выше, габаритные размеры принимаем такие же, суточный расход осадка не изменился.

194. Расчет реагентного хозяйства проводим по данным полученным в результате эксперимента.51. Реагентное хозяйство

195. Устанавливаем два расходных бака 0,5x0,7x1,0 м и один растворный бак 0,5x0,5x0,5 м.1. Общий расход воздуха

196. Ов = ^ • й^ + ^ • = 0,072 • 10 + 0,35 • 5 = 2,47л / с = 0,15д*3 / мин.

197. Для подачи воздуха применяем ту же воздуходувку, которая обеспечивает подачу воздуха в резервуар-усреднитель.

198. Технологический расчет схемы обработки маслосодержащего осадка отработанным щелочным раствором

199. Технологическая схема состоит из шламонакопителя, резервуара-усреднителя, механического смесителя, контактного резервуара, насоса-дозатора, вакуум-фильтра, резервуара для сбора осадка, реагентного хозяйства.

200. Расчет сооружений аналогичен представленному выше, габаритные размеры принимаем такие же, суточный расход осадка не изменился.

201. Расчет реагентного хозяйства проводим по данным полученным в результате эксперимента.61. Реагентное хозяйство

202. УП = —— = 73,6л = 0,074л* .1,1471. Емкость расходного бака= 074.12,9 0 з1. В 5

203. Технологический расчет схемы обработки маслосодержащегоосадка известью

204. Технологическая схема состоит из шламонакопителя, резервуара-усреднителя, механического смесителя, контактного резервуара, насоса-дозатора, вакуум-фильтра, резервуара для сбора осадка, реагентного хозяйства.

205. Расчет сооружений аналогичен представленному выше, габаритные размеры принимаем такие же, суточный расход осадка не изменился.

206. Расчет реагентного хозяйства проводим по данным полученным в результате эксперимента.71. Реагентное хозяйство

207. Приготовление известкового молока1. V/10000-Ьи-ги 10000.5-10,1м3.1. Диаметр бака

208. Мощность двигателя мешалок с горизонтальными лопастями

209. N = 0,004 • р • кл • пЪ • (1А0 • г • /7 • у/ = = 0,004 • 1000 • 0,25 • 0,673 • 1,84 2 • 0,6 • 1,344 = 5,09кВт.1. Склады реагентов1. Площадь склада известири Ясут'Ди-Т-а =42,2-120-15-1Д5 Рис ■ 1000• Ни • ви0 50 • 10000 -1,5-1и

210. Расчет технологической схемы виброакустического воздействия перед электрокоагуляцией асимметричным током

211. Технологическая схема состоит из шламонакопителя, резервуара-усреднителя, камеры виброакустической обработки осадка, электролизера, контактного резервуара, вертикального отстойника, резервуаров для сбора осадка, надиловой воды, вакуум-фильтра.

212. Расчет камеры виброакустической обработки осадка

213. Оптимальное время виброакустической обработки осадка 3 мин.

214. Рассчитываем резервуар с продолжительностью пребывания в нем осадка 3 мин.

215. W = Qmuh • 71 = 2,6 • 3 / 60 = 0,13л*3.

216. Принимаем резервуар с габаритными размерами 0,44x0,36x1,0 м.

217. Резервуар оборудуем колпаком.

218. Расчет электролизера с алюминиевыми электродами

219. Подбираем дозу коагулирующих ионов в зависимости от замасленности1. Dau =40 мг/л.

220. Часовой расход алюминия, который необходимо ввести в обрабатываемую воду Q4ac = 2,5г / ч.1. Qall =40 -2,5 = 1 ООг/ч.

221. Сила тока обеспечивающая растворение алюминия:1.= Qall1. K-rjгде К=0,335 электрохимический эквивалент алюминия, г/А-ч; г|=90 - выход металла по току.7 = 100-——— = 331,1А 0,335 • 90

222. Рабочая поверхность анодов определятся из условия оптимальной плотности тока.о

223. Размеры пластин в соответствии с конструкцией электролизера:0,42-1,85 = 0,78л*2.1. Общее количество анодов:г 4,1 п„ = —— = —— = 6шт. Рэл 0,78

224. Общее количество электродов:п-2- па +1 = 2- 6 + 1 = 13 шт.

225. В электролизере 6 катодов и 7 анодов. Количество аппаратов N=2. Ширина электролизера:

226. В = Ь + 2-а = 0,42 + 2 • 0,01 = 0,44л*.

227. Ь=0,42 м ширина электрода;а=0,01 м расстояние между электродами и корпусом.

228. Длина электролизера: L = п S + (п-\)-1 + 2- а = \Ъ • 0,011 + (13 -1) • 0,015 + 2 • 0,01 = 0,343л*.= 0,015м расстояние между электродами. Высота электролизера:

229. Н = hDJl +aY+a2 = 1,25 + 0,15 + 0,25 = 1,65 л*. где Нэл = 1,25л* высота электрода; а\ = 0,15 м - расстояние от электрода до дна; £?2 = 0,25л* - расстояние от электрода до поверхности воды. Строительная высота:

230. Нстр =Н + 0,175 = 1,65 + 0,175 = 1,825м.

231. Объем воды в электролизере:1. = W w •в ,г вн ГГ ЭЛ '

232. WeH = Н ' L • В = 1,825 • 0,34 • 0,44 = 0,27м2; WM = 13 • 1,25 • 0,42 • 0,01 = 0,07л*3; We = 0,27 0,07 = 0,2л<3. Скорость потока воды в электролизере:1. Я 1,651. V = — =-= 27,5 м / ч.t 0,061. Требуемая мощность:

233. Е = I • U = 331,1 • 12 = 3973,2 = 3,97 • 103 кВт. Удельный расход электроэнергии:1. W = — = 2,26кВт -ч/ м3.1. Qh

234. Расчет производительности вытяжной вентиляционной системыпроизводится из количество выделяемого водорода:w = у • с -1 • (273 + Т) 0,9 • 0,00042 • 331,1 • (273 + 20) Q ^ ^3 273 273 , м .

235. Расчет резервуара для сбора обезвоженного осадка

236. Из отстойника осадок подается в специальную емкость, откуда часть его поступает на рециркуляцию* для очистки маслоэмульсионных сточных вод. А часть — на механическое обезвоживание.

237. Объем резервуара определяется исходя из времени хранения осадка, его расхода и необходимой дозы для рециркуляции при очистке МЭС.40% объема осадка направляется на обработку на вакуум-фильтр, а 60% на рециркуляцию в электролизер для очистки МЭС стоков.

238. Расчет технологической схемы криогенной обработки маслосодержащего осадка

239. Расчет проводим по данным полученным в результате эксперимента.

240. Расчет установки для замораживания

241. Для суточного объема осадка необходимо 5 установок для замораживания и 1 для размораживания.