автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Очистка сточных вод гальванических производств на фильтрах с подслоем

Введение . 5-в

1. Характеристика существующих схем очистки сточных вод гальванических производств . 4

1.1. Количественная и качественная характеристика сточных вод гальванических производств .4-1 О

1.2. Существующие схемы очистки сточных вод гальванических производств.Н

1.3. Технико-экономические показатели существующих схем очистки сточных вод . . ./9

2. Очистка-сточных вод методом фильтрования с использованием вспомогательных фильтрующих веществ.ЪЬ~

2.1. Сущность метода очистки сточных вод фильтрованием с использованием вспомогательных фильтрующих веществ .36-УЗ

2.2. Характеристика вспомогательных веществ . . . ЦЦ-ЧЪ

2.3. Практика применения метода фильтрования с использованием вспомогательных веществ в области очистки срочных вод.Ц9-5Ч

2.4. Мутационное фильтрование . .55-5Ь

2.5. Цели и задачи исследований

3. Экспериментальные и теоретические исследования очистки сточных вод методом фильтрования с использованием вспомогательных веществ.$0-14$

3.1. Методика проведения исследований

3.2. Выбор вспомогательных веществ.

3.3. Очистка-сточных вод от взвешенных веществ

3.4« Обезвоживание осадков путей фильтрования с использованием вспомогательных веществ./06- //&

3.5. Очистка сточных вод методом мутационного фильтрования.ИЗ-/

3.6. Возможные схемы очистки сточных вод . . . ИЬ-ЩО

4. Аппаратурное оформление процесса с использованием вспомогательных веществ . .4/4-/

4.1. Возможность использования серийно выпускаемых аппаратов для проведения процесса фильтрования . ///

4.2. Разработка конструкции аппарата на основе барабанного вакуум-фильтра.,4/6-/

4.2.1. Расчет рабочих зон барабанного вакуум-фильтра .4^5

4.2.2. Расчет узла намыва слоя вспомогательного вещества ./6/1-/

4.2.3. Устройства для удаления отработавшего вспомогательного вещества и осадка.

4.3. Использование фильтр-пресса ФПАКМ для проведения процесса фильтрования. /Ю

4.5. Выводы.470-/

5. Промышленные испытания некоторых схем очистки сточных вод гальванических производств.472-/7%

5.1. Цель и задачи исследований .^^

5.2. Методика проведения эксперимента . ЯЛ-ЦЗ

5.3. Испытания конструкции вакуум-фильтра . 1/3-/15'

5.4. Испытания режима очистки сточных вод методом мутационного фильтрования . .Ц5-1Ч

5.5. Испытания режима интенсификации процесса обезвоживания осадка с применением вспомогательного вещества 47 В-/

5.6. Испытания режима доочистки сточных-вод методом фильтрования с использованием вспомогательных веществ

5.7. Выводы.ЯЬ

6. Технико-экономическое обоснование схем очистки сточных вод и обезвоживания осадка.

6.1. Оптимизация процессов очистки.i!9-H

6.I.I. К выбору оптимальных режимов работы аппаратов непрерывного действия.

6.2. Методика проведения расчетов./¿<5V¿

6.3. Технико-экономическое обоснование схемы очистки сточных вод методом мутационного фильтрования.iiS-ji^

6.4. Технико-экономическое обоснование процесса обезвоживания с использованием вспомогательных веществ . . /Я--/¿

6.5. Технико-экономическое обоснование процесса доочистки с использованием вспомогательных веществ.

6.6. Технико-экономическое обоснование одноступенчатой схемы очистки.i9{ ~ -Î92L

6.7. Выводы.19J- 19Ъ

Существующие схемы очистки сточных вод травильных отделений 'и гальванических производств имеют ряд существенных недостатков: значительные затраты на строительство и эксплуатацию, отсутствие единого типового решения, большая площадь, занимаемая очистными | сооружениями и т.д.

Совершенствование схем очистки сточных вод гальванических про, изводств может быть достигнуто применением метода фильтрования с использованием вспомогательных веществ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является: определение условий применения метода фильтрования с использованием вспомогательных веществ для очистки сточных вод и обезвоживания осадка гальванических производств.

В соответствии с указанной целью в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Проведение углубленных экспериментальных исследований по изучению процесса фильтрования через слои вспомогательных веществ при очистке сточных вод гальванических производств и обезвоживании осадка.

2. Проверка возможности глубокой очистки сточных вод гальванических производств от взвешенных веществ. /

3. Проверка возможности очистки срочных вод от растворенных веществ

4. Проверка возможности интенсификации обезвоживания осадка сточных вод гальванических производств.

5. Проверка возможности использования в качестве вспомогательных веществ некоторых мелкодисперсных отходов производства.

6. Аппаратурное оформление процесса фильтрования через слои вспомогательных веществ.

7. Разработка схем очистки сточных вод гальванических производств с применением метода фильтрования через слои вспомогательных веществ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна работы заключается в том, что: в экспериментальных исследованиях получены новые качественные данные по закономерностям цроцесса фильтрования сточных вод гальванических производств через тонкие слои вспомогательных веществ, в том числе и отходов производства; новые качественные данные по закономерностям процесса мутационного фильтрования кислых железосодержащих сточных вод через тонкие слои мелкодисперсного нейтрализующего реагента; зыведены эмпирические формулы для определения минимальной необходимой толщины намывного слоя мелкодисперсного нейтрализующего реагента; предложена конструкция аппарата непрерывного действия на ба-]зе серийно выпускаемых барабанных вакуум-фильтров с наружной поверхностью фильтрования, работающего со слоем вспомогательного вещества разового пользования. Предложено два вида конструкции узла намыва слоя вспомогательного вещества , устройство для регулирования режимов и параметров процесса отдувки осадка с поверхности фильтра. Предложена методика расчета узлов намыва слоя вспомогательного вещества, а также методика расчета необходимых технологических зон распределительной головки вакуум-фильтров в зависимости от свойств разделяемдй суспензии. Приведена оптимизация работы аппарата в непрерывном режиме.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СШШОЩИЕ ВОПРОСЫ:

- возможность использования в качестве вспомогательных веществ мелкодисперных отходов производства;

- возможность использования процесса фильтрования через тонкие слои вспомогательных веществ для очистки сточных вод; - экспериментальные исследования по очистке сточных вод гальваничес-■ ких производств от взвешенных веществ;

- экспериментальные исследования по интенсификации процесса обезвоживания осадков сточных вод гальванических производств;

- экспериментальные исследования по мутационному фильтрованию кислых железосодержащих сточных вод через тонкие слои феррохромового шлака; - возможность интенсификации процесса фильтрования и использования тонких слоев вспомогательных веществ за счет предварительной подготовки суспензий перед фильтрованием;

- аппаратурное оформление процесса, в том числе конструкция аппарата непрерывного действия на базе серийно выпускаемых вакуум-фильтров типа БОУ, работающего со слоем вспомогательного вещества разового пользования и оптимизация его работы; - обобщение результатов исследований с разработкой рекомендаций по совершенствованию схем очистки сточных вод гальванических производств

I. ХАРАКТЕРИСТИКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

1. . Авторское свидетельство СССР № 844024 кл. В 01.^ 39/00. Вспомогательный фильтрующий материал для очистки жидкости.

2. Авторское свидетельство СССР Ъ 674764 кл. В Oi;^ 39/00. Фильтрующий материал для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

3. Авторское свидетельство СССР Ъ 566609 кл. В 0 1 ^ 39/02. Фильтрующий материал для очистки сточных вод.

4. Авторское свидетельство СССР № 632380 кл. В 0 1 ^ 39/02. Композиционный фильтрующий материал для очистки масел. .5. Авторское свидетельство СССР № 217293 кл. В 01^39 /06 . Фильтрующий материал.

5. Авторское свидетельство СССР Ъ 685312 кл. В 0 1 ^ 39/06. Способ получения фильтровального материала.

6. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976 - 279 с.

7. Аксенов В.И. Очистка кислых железосодержащих промывных вод травильных отделений по замкнутому циклу с применением флокулянтов. - Дисс. на соиск.уч.ст. к.т.н. - УПЙ, 1968-165 с.

8. Андерс К. ""C^e^^ne/ie ^unc/:ie4a^/ ", 1963, Ъ 7, р.207-210.

9. Баранов Т.П., Инин Ю.Ш., Чемезов В.А. "Исследование разделения суспензии гидроокиси железа фильтрованием с использованием вспомогательного вещества". - Химическая промышленность, 1969, i 3, с.49.

10. Блянкман Л.М. Очистка фильтрующих материалов. - М. ; Энерго- издат, I98I - III с.

11. Богдан A.Г., Статюха Г.А. Планирование эксперимента в химической технологии. - Киев.: Вища школа, 1976 - 183 с.

12. Бондан И.Г. Исследование трепела и глинистых минералов с целью пол.учения фильтровального порошка и отбельной земли для применения в-пищевой промышленности. Автореф.дисс. на соиск.уч.ст.к.т.н. -Киев, 1970.

13. Борц М.А., Горшков В.А., Федосеев В.й,, Ким М.П, Применение флокулянтов при обработке осадков шахтных и шламовых вод углеобогатительных фабрик, ЦНИИЭЙуголь, серия "Обогащение и брикетирование угля", вып.4-34 с.

14. БуколоЕ И. Очистка сточных вод на металлообрабатывающих заводах за рубежом. - М., 1976.

15. Бучило Эдвард. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. "

16. Васильев В.И., Мухин В.А., Отроц В.М., Величкин В.П. Выбор технологической схемы очистки нейтрализованных кислых железосодержащих сточных вод. - Сб. "Охрана природных вод Урала", Ъ 4, Свердловск, I97I - 3 с."

17. Васильев В.й. Исследование условий выделения взвеси из нейтрализованных кислых железосодержащих сточных вод. Дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н., Челябинск, 1972 - 130 с.

18. Васильев В.И., Величкин В.П. Характеристика процесса осаж- дения взвеси нейтрализованных железосодержащих сточных вод. - В сб. "Очистка природных и сточных вод". Ъ 90, Челябинск, I97I - 206 с.

19. Величкин В.П. Исследование методов нейтрализации с целью создания бессточных систем водоснабжения травильных отделений. Дисс. на соиск.уч.ст. к.т.н. - Челябинск, I98I - 136 с.

20. Волков Л.С. Экспериментальные и теоретические исследования работы шламовых площадок в системе нейтрализационных установок. '/93 Дисс. на соиск.уч.ст. к .т .н . - Челябинск, 1968 - 164 с.

21. Волков Л.С. Обезвоживание осадков промышленных сточных вод, Материалы семинара "Очистка промышленных сточных вод и охрана водоемов", ЩТП, Челябинск, 1975.

22. Волков Л . С , Глинина Л.А. Интенсификация процесса обезвоживания осадков сточных вод травильных отделений. Труды ВНИИ ВОДГЕО, вып.50, Очистка промышленных сточных вод, М., 1975, с.32-39.

25. Вспомогательные фильтрующие материалы вз угля, ^е^^- / ^ гЗ« / (In^eJ , 1965, 2/. I I , 1 2, р.16-19..

26. Гольберг И.Г., Яремич О.А. Автоматизированные установки обезвреживания сточных вод гальванических цехов. - М., 1970.

27. Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятий угольной промышленности. - М.: Недра, I98I - 263 с .

28. Громогласов А,А., Пильщиков А.П. Определение минимальной высоты фильтрующего слоя намывного механического фильтра. Труды МЭИ, 1975, вып.238, с.10-13.

29. Доклад Временной научно-технической комиссии о сравнительной эффективности электрокоагуляционного и реагентцого метода очистки сточных вод машиностроительных предприятий. М., февраль 1976 -39 с .

30. Волков Л . С , Аксенов В.И., Глинина Л.А. Применение ШХШ для очистки кислых железосодержащих сточных вод. Сб.? Охрана природных вод Урала. Средне-Уральское кн.изд-во - СБер.цлх)вск, 1974, № 7, с.61-67.

31. Жужиков В.А., Кленов В.Б. Расчет фильтров периодического действия с учетом перераспределения давлений в сжимаемом осадке и фильтровальной перегородке. - Химическая промышленность, I97I, К? 9, с,58-60.

32. Жужиков В.А. Теория и практика разделения суспензий. - М.: Химия, 1968 - 410 с .

33. Жужиков В.А. Фильтрование - М.: Химия, I97I.

34. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер Й.Д. РСанализация промышленных предприятий. - М.: Госстройиздат, 1962.

35. Згурский В.А. Оптимизация потребления и очистки воды в гальванических цехах. Киев: Техника. 1974 - 67 с. 39. йосино, йосия. Вспомогательные фильтрующие вещества. Чистое фильтрование с помощью вспомогательных веществ. - М., 1964.

36. Коняхин А.К., Волков Л.С. К вопросу зарабатывания магнезитовых фильтров при нейтрализации кислых железосодержащих стоков. В сб.? Процессы фильтрования при очистке природных и сточных вод. -Южно-Уральское кн. изд-во, Челябинск, 1965, с.69-72.

37. Коняхин А.К. Условия возникновения гипсовых отложений в системах очистки кислых железосодержащих стоков и методы предупреж--гудения их образования. Автореф. дисс. на соиск.уч.ст. к.т.н. - ЛИСИ, Ленинград, 1967 - 22 с.

38. Кочетов Л. Современные методы очистки сточных вод на машиностроительных предприятиях. - М.: 1977.

39. Крофорд П.Б. Выбор и эксплуатация диатомитовых фильтров. PtoeU/au Mo>tt/,€^ , 1966, 30, № 4, p.2.

40. Кузькин Ш., Небера В.П. Синтетические фвокулянты в процессах обезвоживания. - М.: 1963 - 283 с.

41. Лаумянскас Г., Дубарас Р. Пути снижения количества сточных вод и возможности уменьшения отходов производства в гальванотехнике. М., 1976.

42. Ладур Т.А. О вспомогательных фильтрующих веществах для па- точно-глюкозного производства. Труды Ш И Й крахмалопродуктов, вып.9, 1967, C.II8-I24.

43. Лейчкис Й.М., Федоткин И.М, Влияние дисперсности частиц примесей и скорости фильтрования на механизм очистки жидкостей. -Украинский химический журнал, 1977, 1 2, с.140-143.

44. Лейчкис И.М. Фильтрование с использованием вспомогательных веществ. - Техн^'кэ. - Киев, 1975 - 191 с.

45. Ленский В.П. Опыт работы шламонакопителя при одноступенчатой обработке стоков и осадка. В сб. - Очистка и использование железосодержащих кислых стоков, Ъ 29, Челябинск, 1964 - 38 с.

46. Линькова О.С, Жуковская А. Фильтровальные порошки, используемые при получении антибиотиков. - Химико-фармацевтический журнал, 1976, т.10, № б, с.107-112.

47. Малиновская Т.А., Кобринский И.А., Кирсанов О.С., Рейнфарт В.В. Разделение суспензий в химической промышленности. - М.: Химия, 1983 - 263 с.

48. Малиновская Т.А. Разделение суспензий в промышленности ор- ганического синтеза. - М.: Химия, I97I - 318 с.

49. Матасов В.Л. Опыт очистки промывных сернокислых железосодержащих сточных вод. - М., 1967.

50. Матасов В.Л. Исследование процессов осветления нейтрализованных промывных железосодержащих сточных вод в осветлителе со взвешенным слоем осадка. Автореф.дисс. на соиск. уч. ст. к .т .н . - НПИ, Новочеркасск, 1969 - 22 с.

51. Материалы 5-й конференции молодых специалистов УкрНИЙХИММАШа "Научно-теннический прогресс в химическом иашиностроении".

53. Обезвоживание осадка с использованием вспомогательных фильтрующих веществ. Ji24raj-i€/L , 1972, И З , № 5, с.230-232.

55. Орловский З.А. Очистка сточных вод за рубежом. - М.: Строй- издат, 1974. - 190 с.

56. Отчет: "Исследование процессов очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, их концентрирование и сжигание концентратов в топках котлоагрегатов в виде водомазутных эмульсий", МЭЙ, М., 1974.

57. Паписов В,К., Карпухина Р .й . , Бурман Э.И. Основные методы очистки сточных вод предприятий машиностроения и их развитие в будущем. - Водные ресурсы, 1975, № 3, с.140-146.

58. Патент Франции № 1289825, МКЙ В 01 Э-, заявл. 12.05.61, опубл. 26.02.62, приоритет Великобритании. -^5 -

59. Патент Франции i 2358183, МКЙ В 01.^, 37/02. Способ регулирования количества вспомогательного вещества, подаваемого на фильтр в единицу времени при фильтровании и устройство для осуществления способа.

60. Патент Великобритании МКй В 01 ^ 29/24, № I5I2256 i 4652. Способ нанесения вспомогательного фильтрующего материала и устройство для его осуществления.

61. Патент Швеции № 2730404 кл. В 01 ^ 37/02. Способ регулирования количества вспомогательного фильтрующего вещества, подаваемого Б единицу времени к намывному фильтру, и устройство для его осуществления.

62. Патент CCCP'l 816504 кл. В 01 ^ 39/02. Фильтрующий материал.

63. Патент СССР Ъ 728888 кл. В 01 ^ 35/06. Намывной фильтр.

64. Патент СССР № 816504 кл. В 01 -^ 39/02. Фильтрующий материал.

65. Петевотян Р.А. Исследование условий применения намывных фильтров в технологии очистки воды. Автореф. дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н. - М., 1974.

66. Петевотян Р.А. Результаты исследований по применению намывных фильтров для очистки вод плавательных бассейнов. Научные Труды АКХ им.Памфилова. Совершенствование расчета подачи и распределения вода и методы ее очистки. - М.,. 1976, вып.130 - И З с.

67. Передвижная компактная намывная фильтрационная установка, 0,6 фирмы ^^j/9^ /A^ifT&a^,

68. Практикум по коллоидной химии и электронной тиксотропии (под. ред.Воюцкого С, Панича P.M.). - М.: Хишя, 1974 - 224 с.

69. Пышкина Н.й. О методике определения констант фильтрации и расчете производительности вакуум-фильтра. В сб.: Проектирование водоснабжения и канализации, серия 2, № 20, - М.: Главетройиздат, 1965 - 24 с.

70. Пышкина Н.й. Экспериментальные исследования обезвоживания осадков сточных вод свинцово-цинковых заводов. Труды ВНИИ ВОДГЕО, вып.14, - М., 1966 - 37 с.

71. Радциг В.А., Величкин В.П., Груба Г.Л. Очистка кислых же- леоосодержащих сточных вод. Учебное пособие. - Челябинск, 1977.

72. Рекомендации Сантехпрсекта. - М., -/377, - 62. с.

73. Родзиллер И.Д., Волков Л.С. Очистка сточных вод машиност|)о- ительной промышленности на фильтровальных аппаратах с подслоем. Труда ВНШ ВОДГЕО. Научные исследования в области физико-химической очис тки промышленных сточных вод. - М., 1979, с.34-36.

74. Сериков Н.Ш. Очистные сооружения для производственных сточных вод заводов металлургической промышленности. Б сб . : Очистка промышленных сточных вод. - М., I96I - 13 с.

75. Сирато М. Вспомогательные фильтрующие вещества, их действие и выбор, " Д ^ " , 1979, т . 8 , Ъ 9, с.42-49.

76. Скриплев Б, Фильтрующие порошки и их использование в сахарном производстве. - М., 1972.

77. Смирнов Д.Н., Генкик Б.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - М.: Металлургия, 1980 - 195 с.

78. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. М.: Стройиздат, I98I - 637 с.

79. Способ непрерывного фильтрования с предварительно нанесенным слоем вспомогательного вещества. M:>tira^A c<adi6o Патент ВНР кл. В 01 :^ 25/10, № 167323, заявл. 12.05.69, опубл. 31.08.76. -Л05-

80. Сутерланд Д.Н. и др. Исследование режима работы фильтрующих вспомогательных средств. (^ешса£ />^>7й^г/>^ , 1966, 2Г44, Ъ 4 .

81. Сумиото А. Выбор вспомогательных фильтрующих веществ и их эффективность. - М., 1968.

82. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. - Украинский химический журнал, т.44, Ъ 2, 1978, с.130-140.

83. Торосян К.А. Вспомогательные материалы на основе местных минеральных ресурсов. - Промышленность Армении, 1980, Ъ 2, с.54-55.

84. Тэннер М. Конструкция и эксплуатация установки для очистки стоков гальванических цехов, 1968, ^ 6 7 , JT? 4 , р.401-406.

85. Федотов Л.А. Исследование процесса фильтрования с использованием вспомогательных веществ в приложении к очистке некторых крем-нийорганических полимеров. Автореф.дисс. на соиск. уч.ст. к .т .н . -М.: НИИ пластмасс, 1972.

86. Федоров В.И. Изучение физико-химических закономерностей процесса фильтрования с использованием вспомогательных фильррующих веществ. Автореф.дисс. на соиск. уч.ст. к.т^н. - Ленинградский те>я1ологический институт, 1975.

87. Фильтрование и вспомогательные фильтропорошки. Проспект фирмы 1РсиАеЛ>У1ам 'Мси&шъсси , Италия.

89. Фильтровальный материал - Вгс'бг. ^е^. '^^^••, 1969, 14, № 5 / 5 9 1 / .

90. Фильтрующие слои и фильтровальные материалы. Материалы фирмы ^i'^ZVue^^ (ФРГ), каталог переводов ШНТБ, 1965, Ъ б, с . 10.

91. Фильтровальные материалы - " / ^ " , 1977, 15, № 7, 69-72 (яп.)

94. Христенко Б.Н. Технология применения феррохромового шлака для нейтрализации и осветления кислых промывных вод. В сб.-: Процессы фильтрования при очистке природных и сточных вод. - Южно-Уральское кн. изд-во - Челябинск, 1965, с.73-79.

96. Чалый В.Н. Гидроокиси металлов. Ниев: Наукова да'мка, 1972, с.154.

97. Черкасов М.А. Разработка и внедрение в производство технологии очистки шламосодержащих сточных вод чугунолитейных цехов предприятий машиностроительной промышленности. Автореф. дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н. - М., 1982.

98. Яковлев СВ. , Волков Л.С, Чернышева Н.А. Использование отзсодов кожевенного производства в фильтрах ох?истки сточных вод. -Хишческое и нефтяное машиностроение, ЩНТЙХШНЕФТЕМАШ, М., 1983, Ъ 5, с.2.

100. ЦЙНТЙАМ. Фильтрование за рубежом (под общей редакцией Борисоглебского Б.М,), М., 1963. 125. tobTp "Луццин", проспект фирмы "Альфа Лаваль", Швеция, № PC 40429.

101. Патент Японии кл.72 С 343.25 (В 0 1 ^ 33/06), № 51-34984, опубл.29.09.76.