автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Изучение коллоидно-химических свойств активных илов с целью оптимизации флотационного разделения иловых смесей

ГОССГГ-ОЛ РОССИЙСКОЙ йДОШСУ.

ВСьВА.С1Г1ПСКИ/1 ордена Трудового Красного Знамани хсмг-Лзлск^Д

и коиотруктс<рско-?е:а£ологйчссккя институт водосмабаояик.каналнз алии,гид ротехничеся:ос сооружений я жигшрлой гздрсгоолен'йи

( ВГЙИ водь.;о)

УД\ Ъ20.03о

ШиСДОГСЗА УУи}'Л

ИЗУДОШ юдаздю^инчлмих ОхДСГВ ЛКТЖйл плов

С ЦгШ) иШшЗАЩИ ¿ЛОТЛ^ОмНоГО РАЗДсльКИЯ ШЮЗыХ Сг&.СгМ

106.23,04 - водоснабжение, каннлизнция, строительные систзгш охраны водных ресурсов)

АВТОРЕФЕРАТ

дисасртагу« ¡ш. соискание учено;! степени кандидата. тегеничееких наук

Москва - 1993

РоОоть выполнена во Всероссийском комплексном научно ~исс.г.е~ лсюгельском и коял-ру.чторсхо-те»:плопгесском кнотктуае водоснабжения, канализодчи, гидротсхшгеаокйх соорунонай и инженерной гидрогеологии (ВНИИ ВОДГКО;

Научный руксводоель,

доктор тахкичсских наук А.а. Бондарев Официальные оппоненты :

доктор •гяхкгаескю. нсу& УиВ» Скирдов

кшщнда? технических н&у> Т.Г» бсдоровсггад

С'пгэ.икзац!!к - Ссйлводскаяалпрсокт

¡галу.ча диссертации состоится $ ^^^^^ 1993г *

б /&_час. иа заседай ш г.о .гая,яте диссертаций с.сь«то

(а СШ.С;>.0П) ип прдиуядолк.с учено1* степени капщдп^и техническое наук и В! «Л ЙОДШО пс адресу: НЪ26, г«Москва, Ксмееиольский грослега, 42-

С днссйртйцкйй ми*; ¡с ознакомиться в 6ибл!отекг ;Л1ИИ ЩЦР20 . Автореферат; разссл&н

УченыГ; секретарь диссерчтщиойаох'о совета,

к.?.к. Б.А, Ч'иотл:ози

- 3 -

ОБЩАЯ ХАР АК ТЬР И СТИг-СА РАЗИН

в 70-х Г. п. боль во« енимашо уделя-ггось изучении флотышонного «гтоди, который благодаря аювй высокой эффективности, являлся идмии кз перспективных уцтодоа очистки воды от вггееенкьх и кэлдсидних прмыесея.

Сдняко, все анторские свидетельства, подучзккхо на резина типч флотагсроэ, ия герактировали постоянного эффекта очистки

ОТ КОЛЛОИДИИГ !Тр:-.:гЭС0Йо

Ото сзлглле со сдояность» взпйкоеглли величин, даяпмх сун-каркмЛ якономк^зскиР сЭДект»

Флотацжют'Я процесс разделен»«; илозых сдесзв обусловлен комплексов нолекулярно-гюверхносггшх яаявняЯ.

¡проблема изучения коллохргс-хммтскй* свайстэ поворхнос-и часткц активного ка»связана с рядом особенностей. Основними осо-бс:гно«тл»и язяяятся эягнтройинзтлчйсгк»».« несанородиосчь в популяции, иолидиеперснссть и полиыор ^¡ссть мицэлл.

Ь нестояпеа время, яэляясь одни» но самнх аффективных способов очистки сточных »од от ?ол/1Сид;п'.х примесей, флотецкоммй метод из-за отсутствия знаний критериев, определяю»!« стабильность лроцосс*, обладает еуяестЕвчкин чядостатксм - образованием мало-концаитрьровашоЯ пчни а значительными осзато'лаии кокцентрйциямп ГДП в осветленной поде.

Позтсиу значив интервалов аначзииЗ величин, влияющих на стабильность процесса, знание влияния коллоидно-хииических свойств поверхности чеетмц активного яла на эффективность осветления и степень уплотнения фяотолзяк, являются весьма актуальными.

Цед^ диссертационно-3 работы является изыскание возможности интенсификации ряботк сувествувакх флотационных илоуплотиителой и на птой осково повышение степени разделения иловюс смесей.

Дня достижения поставлзаной цели потребовалось роаение следующих эедач:

1. Анядпз и ошчка со ¿ремеиного теоротического уровня-к практического оють фяотациошюго раадсяшшг; иловых сшсэй.

2. Эксиэршсатапькоо определение параметров »обвспечияавщюс устойчивость илових счесой п пеэволюзцих определять наиболее рацио нальнчэ способу поддержания оптимальных разморов удельной поверхности частиц активного ила.

3. Изучение коллоядко-хишчесиих свойств поверхности частиц активного гя&,обеспечивающих м&кеимальноз флотационное разделение.

4. Изучение факторов в работе системы аэротеж-ототоЯник, ока--зьтзавгци:: ыакеккакьное влияние на поаорхшетлыэ свойства частиц акт; кого ила, поступея^кх на флотационное разделение,

Ь. Определение точка отбора игбшечкого активного ила,поступи« р,его на флотационное разделение! ь технологической цепи бкояогичасн1 очистки сточьых вод.

б- Оценка тохикко-эконокшчсскгос пскааятелеИ процесса.

Научная- новизна работы закдючлгтея в следующем:

1. Выявлены и научно обоснованы' причин?: кадостйсочной зффектис кости 'флотационного разделения иловой смеси,исходя из коллокдно-хи мических свойств поверхности частиц активного ила.

2. Изучены закономерности процесса флотационного рьвдел-зкия ил вых емзеей при изменении электрокшстического потенциала частиц активного ила.

3. Установлена зависимость изменения качества очицзкных сточкь зод с величиной поверхностного натяжения.

4. Разработана методика определения элсктронинетичесхого потоь цпала актишы.; ¡шов баз изменения пространственной структуру часть

1{ра»тац?скак значимость. На основании результатов проведение исследований определен« параметры работы основш»: узлов флотаццо» екзтли разделения иловой смеси,исходя ио температуры поступавшей

води и поверхности'.« свойств частиц активного ила,что позволяет увеличить концентрацию 'фяотопены и уменьшить содержание взвеси в осветленной водо.

Интенсификация технологического процесса ыокет быть оеуцоствлена на. проьаышаннлх предприятиях пуз ем использования методики оцэнкн изменения поверхностно свойств части;; активного ила по технологической цчии. и забора на ^огЕ'У'Оинае разделение избыточного активного ила с необходидов! параметрами.

Р.чадроиие розультатоа ряботк. Результаты исслодовапиЛ испояь-зоианн при составлакин рекомсадаций по иа-тенси^лнмц/Ш работы про-ымаяониых .-флотаторов ма Кондо поле ком целлплоано -бумажном .-«шбх.мто. что привело сокра-деик» потребления мазута па ¿¿тыс.т/год при суи-ко избыточного активного ила ДОя стан:.ик г.роизводктвльнзетью lifyroд.a гакяе включены a ¡¡рзе::т расширения очистных соорукониЗ на станции биологической оиистхи ка Иовогорь.ювском И.С.

'.iy6.';K:'.a;,.'.n. ils илтерислаи дассэртзцки опубликована 3 статьи.

Сбьоч работы. Диссертация состоит из ваздоиик.пяти глаз» оОди:-аы7}0Д0э,сп;;с::а нспольосзакных исто-гников ( *25 наимоьоьания) , содержит i57 страниц шшкопненогэ текста, рисункоэ, 33 таблквд.

3 порсой гланд понижено, актуальность разрабатываемой проблемы.

Во рто;х)й главе рассистроно современное состояние вопроса флоте.цпонного разделения и особенности р-зализа!;;п*. на лромих'юнных предприятиях разных отраслей.

Анализ проработанной литературы позволяет отметить, что фле -гационнкй ыетод надел распространении э основном з очигл .аз прожз-ïe.HHux с-гочнкх аод.

ОовераенстаоЕякие ¡vroro мэтода позуолит расширит,': его соз-иоклости, определить природу 1>эаиксдеаст£ик в фдотокоыллекс* пузырек-частица активного ила, установить оптимальные усяоьия флотационного разделения и на стой оскове разработать методику точки забора имовой смеси с цчдыо получения максимальной концентрации флотопены.

Значительное место•в главе уделркс современным разработкам как ипс>шдовагелеЙ, так к матенатиког, стремязмхея сознать теорию флотационного разделения.

При оценка име1чких~я теоретических публикации по во ар с сам флотационного разделения слегает отметить, что рнссматриваются, как праиило, честишь небелковой природ«. кийяркльннх частиц лкма-rspyoawft стадией флотационного процесса является стал пи ¡закрепления., н на транспорт*, кап для частиц активного ил«. Нрактя-чески не рассмотри Еаятся saop-JuKe частицу, бкиакке по проетранственной структура частица4.« активного ила.

В литературе отмечается, что в последнее время seo более шро• кое распространение получает флотация безынерционных частиц в ведо-полготокке. Однако, флотационное разделение с водоподготовкс осуществляется, как правило, с использованием коагулянтов, что визьтает увелкченле соиссодеркьння и повышение концентрации wohob тяжелых метапяоь б очищенной веде.

Флотационное разделение имеет в большинстве случаев преимущества но сравнению с гравитационными уплотнителями как во времени, так и в степени уплотнения.

!1 недостаткам способа следует отнести певнвешюе содержание взвеси ь осветленной воцо как следствие неуправляемости процесса, вызванного стсутстрквм знаний основных закономерностей разделения. Количество взнеси в осрегленной воре колеблется в интервале от'

40 мг/л до ООО кг/л.

Ноотоку парная работа направлена as установление закономерностей ?зрямосеяэй стытяни фя-тационного раэдс-^еп;«« иловой скеся со стопенкй очистки в аррото-жа«, с х»ракт«риг:тихэди поверхности чгс.тиц вятаянсч-о плаповерхностным нотячекном очищенных сточках ее/., эвяичш-оЯ илового индекса, значэждо крааэогс угла скачнззния , ¡.'анивнчрр.циёй ила, поступавшего на сротгиионше рааделйние , температур о(* но au.

ë-J^cSiiêiLCîièfiS диссертации иродстаьг.еиа два но sue «егодики:

- «и измерения ззяичииы злвг.-троь киетичае.чо го цотанцигла части« ЯТГЗМЕНОГО ила S!

- крае по го угла сйамияа.чия,

Раэрабс! онмыз «столики no-jao.'i.w пройоеоаитг» изйорьния без нярурекия просгоедсч-»виной структуры 'частиц лктиаього или к егааа-

КИЛ 0И«;ЛОГИЧ«СК.ОЙ ЗКТУ.ИЮСТИ У.ЮТОК,

В оснсьа метоликн использован кетпд здектроосмсса, которые пе:»80ЛЯ0Т определять глектрокинвтичвсиий ппгенсичя с поправкой яа nG8epXKOCT!iy» Пр08О«Н»К0«Та .

В методика по определения краевого угяа смачиганир. ^«.тинного идя иеиоя.'о.уегсь of,oô,2r;;î."a<j "срцулл .Царси-Деркиша.

На основами расраЗотячк.чх пето дик рассматривается махапиэмы управления проц^ссоч флотационного разделайся активного или в лабораторных условиях» С позиций теории ДЛЮ прововидось изучение аг регат ии.чос. уо.7ойч»1ьоста иловой вмеси. Одновременно изучвлось ьаия-нич степени очистки cro'iH'Jx вод на во як чину эяехтрокинвтического потенциала порерх!гости частиц активного ила. Показано эчачсниа эчехтростатич.зского взаимодействия частиц активного ила и выявлено его определимо:? влияние в определенном интервала значений флот- -цмонного разделения.

. £ -

Дни выявления влияния электрокинвткчйского потенциала поверхности. частиц активного ила н* степень осветления считанных сточных вод были проведены лабораторные исследования в строго лимитированных условиях: постоянной температуре, постоянном солевом и орга- , ническои составах, постоянном объемном газовом насывкшии. На рис, I показан эффект осветления, обусловленный изменением электрокинетического потенциала поверхности бактериальной взвеси, вызванный увеличением электростатической составляющей.

Корреляция электрокинвтического потенциала и выноса взвеси из флотатора позволила выявить на чистых субстратах чёткий горизонтальный промежуток, соответствующий максимальному электростатическому взаимодействию.

Эта зависимость позволяет проследить влияние заряда бактериальных частиц на эффект флотации и доказывает необходимость изменения величины расклинивагазего давления двойных электрических слоев как непременное условие для получения максимального флотационного раз-делания.

Взаимодействие отдельных группировок клеток между собой и с водной средой является одним из главных факторов, оказывавших влияние -на формирование пространственной структуры частиц активного ила. Под действием капиллярных" сия может происходить глубокое проникновение молекул воды, и,как следствие, образование рыхлой структуры частиц, выражающееся в увеличении ьеличым илового индекса (рис.й1).

Для нахождения количества ядеорбциошю связанной жидкости строился график зависимости злектроосмотическогс переноса Р от 1/С, где С - Еесовоя доля твердой фазы.

Исслеловяяня показали, что количестсо едсорбционно сг-язянмой води частицей активного ила не зависит от производства и составляет

2п с

3,9 3,8

3,7

3,6

3,5

3,4 3,3 3,2 3 Л 3,0

юпяНьм

-I -2 -3 -4 -5-6 -7 -Э -10 Г, , мВ

Рис. 1 График зависимости Сп С от величины потенциала

М3/ кг

-3

160

120

80

40

•

\

к

4

■Ч| • <

_

0,8

0,4 0,6

0,8

1/С.

св

Взаимосвязь илового индекса с количеством связанной

лО -

С„ = <0.91 1 0,02) г/г

'Д I

ИЛЕ'

О результата исследований была получена эмпирическая формула хин расчёта количества связанной роды частицей активного ила с величиной илоепго -индекса

Чтобы определить максимальное количество гидратной воды, которое мояет бмть связано частицей активного ила, была прокедена оценка параметров распределении вероятностей случайных значений величин. Еыяо определено максимальное иасииенио ыонсиодекулярного слоя, которое составило С * С',?5 - 0,02 г/г(,иа< ыдячая м адсорб-цнокчу« компоненту,

Сзгнш параметром г.роцо?са флотпцмпшюго разделении лв/.детс« крвавей угол «одчйькнии.

Поверхность частиц активного ила является пкерготически неод-порсд!:оГг. Гистерезис храек>го угла епчг-ан как с гео^отричс-г-кой, та« ы химической неошюрсанссгьв. Ь результате. реализуется цопьк ряд локально-термодмшикчоеких ровковйсных состояния, отвечахлаих ¡¡егото-реку интервалу значений краевых углов.

Исследования показали, что равновесные значения красс«х углов смачившшя поьер'/.ност'и частиц активного ила составляют?

Раьнсвоспые значения достигаются только через определенное вромя, а с начале процесса система является термодинамически нррав.чс весно'"', Для такой системы минимальней краевое угол зависит только от размера частиц и не зависит от степени очистки. Волей круинпм часткг.ам иеебховимп более сильная гидрофобизвция.

Огепень очистк;: оказывает влияние на перву» стадию образования лстокоипг.ексг. > так как н более загрязненных водех начальный пробое чребует большей энергии пузырька.

сг

(I)

Установлено, что чем $»«¡8 степень очистки, тем ыйныао периметр контакта настиг?» {даитото ила с пузырь тон воздуха. Для очигюшшх стачных 20д, и«е».че«)с К«лп0-ян кеньве 10 мг/я, периметр контакта состзвялст (5 - Ъ) Ю""* м. Ирк полипа очистке сточных род сремя разрушения фпстопетг *мкишш>ков. Ноэтсцу цвлесоодраанг флотационном разделении щ-Зиточного активного ><яа п> огов^ть в сточных водах, ^«¿ю'Л.йх более ннак>'« значения «<?дкпк.«» поьерхииетного натяя-г-н«я. Особенно это ярко пренвяяеге? нрк ляухсгупекной с«чстке. Трк для произведетиа антибиотиков ( лизин ) лерпиетр контакта флотекомплекс- а с иерюй ступена Соямге периметре контакт» со второЯ ступепи 8 />аг. Б»иа е«яблвиа закономерность :> ¡®.»рйсыягI иерлздгра контакта 3 *Л0Т0КСЙПЯ<5НС.Э СО СТвПЭКЬЧ ОЧИСТКИ. СТОЧНих £<1Д, ни со-

дер*«гих ингибиторов, средняя лз личин г 1зрира&8нкя с.осга&ляет

5,45 • 10"° « при смирении Ы!К 0?С| на кеггдпет сто единиц в ннтврпалч

значений.

2Ш иг/г. < < 1500 м/;и

При очеиго величины нерии&тра ко»:? акт а проводился анализ енды адгезии, необходимой для удержания «¿стад 'ияа ни пузирькз, Установлено, что в момент контакта пря не- ,

рагнпюееннх значениях гфге<л;х углов минимбльпая сила закрепления гьтге а загрязнен»« водах. ¡щи *ости««'Мии рпеиовесного значе-

ния кр.чэял."о угла энергия контакта акшэ я комплекса, находяаюмся в сточннх водях, ядеедех бол*«!« энанонкв ааличина поверхностного 'патяяышя.

• Теоретический анализ энергии связи флотояомплекса ип каудом виде сто*ашх аод поэ&^чязт нродсх&зато целесообразность использования £.тетя:;кснивго метода (табл. I).

Таблица I

Значение работы закрепления пузырька на частице

—........................ ............Г" С/б страт I - п , п Г, ■ А • Ю"7 Дж "!................. , ; 1 Конц«пены8кг/м

........- --- Искусственный:

феноп 8,47 21,2

пропилоБЫЙ спирт 8,62 21,6

бенэтлорый спирт 8,71 21 ,Ь

ацетон 7,01 17,6

глицерин 12,4 31

Производственные стоки:

хозбстовые 0,1 20,25

производство противогрип-

позной впкцимг 19,23 40,1

Кондопокский ЦБК 4,8 12,1

Новогорьковский НПЗ 10,7 26,75

Исследования, проведенные на промышленных флотаторах показали, что нецелесообразно проектировать флотационное разделение, если

п

анергия флотокомплекса меньше 7,0 • 10" Дк.

Обобаение данных по взаимосвязи величины поверхностного натя-кения с остаточным содержанием взвеси в ссветлеккоП воде на стоках разных субстратов и производственных сточных вод показало, что корреляция определяется через величину злектрокинегичес::ого потенциала (рис.З). Чем выше аяектрокинетическнй потенциал и по вой сие си, теп меньше остаточное содержание взвеси е- осветленной зоде при одной и той ^е воги'Г'не поверхностного натяжыния. Данная закономерность наблюдается при значениях электрокинетичзских потенциалов от -1,6 мЬ ло -5,5 мВ. Дальнейшее.увеличение абсолютной селичинк потенциала, '

I

GO

I

fú

+ ro

+

+ O)

&

я

ЛСОМН CJl

to

till

• « » ■» сл

СЛСЛМ-чЗ <T> А л л Л

а ¿да

л А л л

i i i i о

о

сзсл^го

оклады

ст> СП

«О

ГО

; ж и -Л о : в и

Й> О

сз X s:

^ о о о

ж

. Р

Остаточное содержание

ЕЗЕеабникх веществ в осветленной ¿оде,10

кг/м3 м

^ со м

о О

о

иловой счеса присоди? к резкому увеличение выноса активного ияо на флотатора (крян&ч 4).

В-зянчкна поверхностного наткаения непосредственно влияет на размер оЯрсзуодвхся пузь-рьков, осущэстьлдсикх коллективное ьспяа-яонис- (табл.2).

Таблица 2

Влияние ва.';ич'»:нг.' (X на радиус пуэ^ьксв газа

СтО'РЕ^Ц г-одк

1

Иоьерхностно-натяжение

таое , п/'м

И с ку с ст в й кн и к су б с т р а т:

ацетон

глицерин

1 !р01'..эоодсгвенныо стоки:

яре К С у О Д СТ ГО прот И ьс гр кп ~ ПО ЗНОЙ гЧЫДКПМ

произдоастно яизкьа и (Г ер к» 1нта а.,! и л о су б ти.*ини

6,В2 6,Ь7

6,97 7,16

I Недиус пуз>.фь-

| КОЙ, Ю"3 ы

О,£1-0,'¡к 15-0,3-0

0,063-0,26 0,04-0, ПО

поверхностно« натякеяие нопоср^дстеанно зависит о- степам: очистки сточных вод, Дакнче для кексгори* г.уой пррнздостядежо; ЙОД представлены в таблкче 3. .

Таблица 3

Влияние степени очистки на величину поверхностного 1:атяженкя

!

! <

Оточнке воды

! ЬЬ

-Х-

„л„.. ! по&ерхиостное натя-нолм. ] с

{ чение, 10" и/м

„о.

ЦБК: поступ. счииен.

¿00

100.

6,97 7, ¡У

Продолжение таблицы 3

I

Свинсжомплексц 1750

Производство рзэинозо-технических изделий 8-10

Хкмико-фармацевтический зарод

поступ. 160

очипен. 5-7

Текстияьила гроияводс?во

поступ. 400

очищен. 15 - £0

Г !

Н-

6,77 7,26

7,16 7,г?

7.04 7,21

лсли рассдогриввчь нэмекония вехичшш поверхностного натяяв-ния р- техноаоглческой цепи биолопшескоя очистки, то ди^еренцм-ровзчие рйзулитатоя ьпаченпй по (•" позволяет шязпть

критччеияие области изменен«:! яорффндееотоэ свободной окергич фа у.

Мчтчматичйсхая обработка твких 'функциональных зависимостей на чистых субстратах: апаши, глицерин, иропиловнй спирт и сточных ьояэх ряда. проиавоз.ств позволил« получить омпирическу» формулу для расчёта изменений величины поверхностного натяжения в процессе бкохимичеочого окисления:

й ЙПК

БПК

Эта Формула ярю/ечима для предприяий, на которых НМ поступавшей веди на превышает ГОШ мг/я. отсутствуют мнгибитори, иловый инлеке не превккает ЯэО см3/г.

Такш образом, ог того крк протекает процесс бкохумкчесгсго расцепления в аэротеиках, какоуз нагрузка на ил, яоарпст идя,

заэясят свойства активного или и конечный результат флотационного разделения иловой смоси.

Поэтому возникла необходимость установления четкой взаимосвязи »дежду иснечныа резудьтагон флотационного разделения и работой системы азротенк-отстойник.

Были провьданы исследования по изучении изменение величин редокс-потенциала с процессе биологической очистки за счёт изманэ-ния нагрузки на активней ил и возраста активного ила.

Остановлено, что при проведении а азротенках биохимического расаеллении с близкими удельными скоростями окисления наблюдаются значительные различия окислительно-еосстановитэльнъх характеристик водных систем сэротенков. 8 результате полного биохимического окисления органических веществ активными ил&ыи разного возраста (контролируемого величиной Ь11л ), устанавливаются практически близкие профили мсяекулткс-ннссових распределений (однако смеиеннке друг относительно друга вдоль сск молекулярных пасс). Следовательно, различия в степени деструкции молекул субстрата активны«* илааи разных возрастов связаны с оккслительно-ьосст&новитедьниы ¡тотелциалои эн-эимноЯ системы. Наиболее глубокое расселение иолокул субстрата отмечено иля активных илов с возрастом пять суток, хотя и неустойчивое . Установлено, что активней ил с возрастом восемь суток облсда< оптимальной стелены? расшенления молекул субстрата, [фодукти расцепления органического субстрата илам;1 этого возраста устойчивы в течение семидневного наблюдения. Продукты расшэплония того »а субстрата (ацетона) иламл возрастом плть и тринадцать су;ок претерпевают смеи-;ния массовых распределений в течение первых двух суток. Затем процессы стябнлизируытся. Таким образом, зная изменения, происходящие в водних системах, мокио соотносить нагрузку на ил и требуемую химическую устойчивость очищении", сточных вод.

Регулирований характеристик очищенннх сточных вод приводит к соответствуотим изменениям и свойств поверхностных частиц активного ила. Установлено, что каждому возрасту активного ила соответствует определенная экстремальная величина электрокннетического потенциала, причём, чем вьпае Бозрает ила, тем меньшз ого обсолвтная величина и при большем периода аэрации она достигается.

¡LHSIS^XSlUE^L&S показано апробирование лабораторных результатов на промышленных флотаторах. Исследование проводилось на очи- ■ стньгх сооружениях Кондологг.ского ЦБК. На основании лабораторных исследований все работы на промышленных флотаторах проводились при значениях иловот индекса до 250 e.V."/г. ■

Вероятность образования флотокомплекса в рэикме ламинарного движения пузырька и перехода частиц з пенный слой возрастает с уменьшением расхода поступающей иловой смеси (рис.4). При данной конструкции флотаторов расход до 70 м3/ч практически не разрушает флотококплексы в интервале значений рабочих давления от 4,2 до

5

б* 10 Па. Дальнейшее увеличение' расхода приводит к появлению б осветленной воде отрицательных частиц, указывающих но увеличение турбулентности-потока. Установлено, что для получения одной и той же величины взвешенных веществ а осветленной воде при разных значениях илового индекса требуется изменение давления в сатураторе, ' равное

р = 0,0134 Mlln, iipn

р 1 [50 см3/г ; 250 сма/гЗ на кахдые Д 3 = 50 см3/г.

Значительное влияние на эффект разделения оказывает полидисперо-ность частиц активного'ила. llpii одном к том ке гидродинамическом режиме степень изоле^ения частиц активного ила зависит от их размеров (рис.Ь). Максимальное флотационное извлечение достигается при размерах частиц активного ила от '1CÖ до 1000 мнч. дальнейшее увеличение размеров приводит к возрастанию инерционных сил»

i  •

л~:лп::е разбора г.кт.:е-

ного i:."г. етогонъ ^лл'гщх-:: кого :;з;'лочо::::я

fi о

и о ь

ЮС SO

70

"i----t-^

-.....

!

/ i

/ I

-......1 i

/ !

30'™.™______L

100 20

—i

i

.... !

[coo

I SCO диг-ма-.р.-Шм

-ft -Ч

-S

- .с ' г".

J

На промысл в! 1ннх флотаторах подтвердился промежуток значения величины эяонтрокинетического потенциала частиц активного ила* лрп которой достигается максимальной флотационное разделение (рис.б). Возможность забора иловой смеси на Кгодоиохском ЦБК с первой и второй ступокей позволила подтвердить виводы о суммарной вдиянйк на офрзк-р флотационного разделения глк величины олек-трокииетичеечого потенциала активного кла» так и величии« поверхностно гс наткгения очищаемых сточнух зод (рис.7). 1:ашгрихованнал область еоотпетстьует кактимчльному значению концентрации флоте-пены.

Снинеине степени очистки я асротенках ирчшднро к увеличению краевого унг'а смачнздния поверхности частиц антчвкогч» ила. /шало-гичкие опит;"' ли Ноаогорьконском НПЗ ааьаки снижение велм'юни краевого угла емачкваикя. Следовательно, в аа&иеимости от струкауры и химической активности раеяепяенных молекул изменение величины краевого угла смачивания происходит как в сторону уменьшения, так ¡1 увеличении.

Как правило, на флотационное разделение рекомендуется забор избыточного актирного ила после вторичных отстойников. Однако,в литературе отсутствует обоснование этой точки зрения. Автор провел 'лееяедопания, яоквзккаюже изменения сройств поверхности частиц активного ияа ео вторичных отстойниках (рас.8), Полученные результаты псказнвею-г, что сзойстаа поверхности частиц активного ила во пторячнь'х отстойниках изменяются по-разному з зависимости от конструкции а?ротенков.

Для выявления эффективности предшченного в данной диссертации подхода оценки иловой оме_си, подаваемой на флотационное разделение", бил проведен техняко-огонсмически."? расчет на примере станции биологической очистки Кондопожского ЦЬК. Ь осюгу сравнения положено еукествувиео .объемное спотноавнив подач/ пэо'кточкого

so

60 40

• 20 О

yac./ длагрш.ша соотношении избыточного активного luía r.epEoi :: второй ступеней

ил ETopci; ступени, c¡,

20

40

ил перкой ступени, 'i __ __ ______________ _......_

! VI ! J\ . __________I /_.__!__ .. . » / i

í / ! / ! J

•И Aï J ------

7 / i ✓ ' J А / / г / / s А

/ f 0 ¡// ; / л У

100

, MB

Ркс.8 Кикет;жа изменения зл-jktpokj:-нетического потзкцъчла ¡июиоГ сшск поп отстгилалия

1 - аэротекк-штесннтедь

2 - ааротенл-смоситель .

ir

активного ила I: I и предлагаемой в данной диссертации подход к' подбору соотношений объзмэв избыточного ила е перпой и второй ступеней, исходя из здектрскипстичоских свойств поверхности частиц активного ила.

Таблица 4

Результаты технш;о-зконсь-;ичэсиих расчетов

Вариант I Гкдравя. } Соотнесение ! Нагрузка ! Расход ! нагрузка,! объемов ! по твердой ! мазута, | м3/.Ач | Ьт.гПст.,* | | у/год

существ. 4,6 50:50 0,2-0,21 494,6

предлаг, 4,6 70:30 0,26-0,3 453,2

Работа, представленная в данной диссертации, позволяет точно определить сактор забора избыточного активного кла, поступаа-яего на флотационное разделение, обеепечивашЕг» максима.!ьнув концентрация флогошны, минимальный гыиое вовевекяь.'х веаестз в , осветленной ёодэ.

0Н4ЙЕ ВЫВОДИ

I» Дроцеес флотационного разделения иловой смеси необходимо рассматривать в комплексе с работой системы аоротенк-отстойник.

?.. Поверхностные свойства частиц активного ила нэченявгея з процессе гравитационного отстаивания 8 зависимости от конструкции аэротенков и технологического рзжма их работы.

3. Сектор забора иловоп смеси на флотационное разделение определяется анергией флотокоиляекса. Целесообразно попользовать флотационное разделение на иловых смесях, энергия флотокомплексов которых А>10 . 10"''Дж.

- О о „

4. Макс.ччадьгшй аффэст фиотшрзоинегь раадвкенив достигается • на ндоьых сизоях, ячвших:

- шггбрвйл значений вавктрокинэтического потенциала поверхности частиц - 3,5 >- г; - 6,0 кЬ

- общее гоякчветео связанной »оду яоягрхнестье частиц активно го н«а до 3,1 кгД'ГН(СЙ

дкекотр частяц. анодного нла (äOÜ-ÖOO)- КГ0 И

Основные лсгсженив дчлеерг&цми опубякков&н!» г слодувгжх работах:

I- Нихифорова J.O. Бд-чшие физихо-хкиачоскях $зовврх-

коета частиц сетиакого яла на оезотлзния при «летании,

//Тр. и к-та/ ШйИ ЮДГЮ.-il., 19Ш. -Мьгоди поодвнкя йффектизио-сти работы очкетнын ссорукемиЗ канализации,

2. Никифорова Л .С. Изменение вйектроканегичрскогс потенциал« поверхности ьктиькогс иле при отствиб&нии,//"1\>.нн-ти/ ЕНЙИ Е0ДГШ.-й«,1990.-СЬЕ€раенсгпопгяяе ыатодсв вйологич&скоЯ и фщиге-иехянической очистки произьодствеикнх сточных бсд,

3. Бондарев A.A., Никифорова il.O, Методика измзрени.ч ояект-рокинетичоского .потенциала частиц активного нла //'Гр.ин-та/ ВНИИ ЮДГЕЙ.-Ы, ,1990.-Технология физыко-хишческой очистки пс-о-дашлвнкьх сточи:-« ьод. Аналитический контроль процессов очистки.

Подп. « пен. 4 X;-1'.» i. ОАт.«м | в. Я. Зак. 1Д|. Гм|>. Н<».

Гип. НИИ ВОД 1 F.O. г, ЖелгэвсиорокниЛ, Гкдр^горидт. ¡5.