автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка безотходной технологии водопользования керамического производства



/Г* **

^ На правах рукописи

ЛАДАЙКИНА Ирина Георгиевна

РАЗРАБОТКА БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

05.23.04 — Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НИЖНИЙ НОВГОРОД-1997

Работа выполнена в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете.

Научный руководитель

Научный консультант Официальные оппоненты

Ведущая организация

академик РААСН, доктор технических наук, профессор Найденко В. В.

доктор технических наук, профессор Губанов Л. Н.

доктор технических наук, профессор Пономарев В. Г., кандидат технических наук, профессор Горбачев Е. А.

ПО «Эра» (г. Пенза)

Защита состоится

/6

1997 г. в.

/О

ос

часов

на заседаний диссертационного совета Д 064.09.04 в Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603600, г. Н. Новгород, ул. Ильинская, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « » _1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

профессор , /^Тк/ъ /9 ВАСИЛЬЕВ Л. А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Увеличение объемов и номенклатуры выпускаемых керамических изделий, повышение требований к их качеству приводит соответственно к увеличению объемов сточных вод, усложнению состава загрязнений, что требует создания более эффективных технологий очистки, разработки рациональных систем водопользования керамического производства. Успешное выполнение этих задач требует совершенствования существующих и разработки новых более прогрессивных технологий очистки промышленных сточных вод и систем водоподготовки.

Практика показывает, что технологическая вода, используемая для производства изделий из волокнистой двуокиси кремния, оказывает существенное влияние на качественные характеристики керамических образцов. Одним из методов, оказывающим существенное влияние на формирование структур кварцевых изделий, является магнитная обработка водно-связующих растворов.

Как показали исследования, задача очистки изучаемого производства может быть решена разработкой замкнутых безотходных технологий водопользования керамического производства, совершенствованием систем водоподготовки, обеспечением высоких показателей качества очищенной воды, что позволит значительно снизить стоимость готовой продукции.

Существующие технологии водопользования предприятий стройиндустрии малоэффективны, громоздки, имеют низкий уровень автоматизации, высокую стоимость и не обеспечивают требуемой степени очистки. К основным методам очистки относятся механические способы: песколовки, отстойники, флотаторы, фильтры.

Анализ современного состояния технологии керамического производства свидетельствует, что эта проблема является новой, недостаточно изученной, требует более широких исследований, особенно в части очистки сточных вод и извлечения из них ценных материалов для последующего использования в технологическом процессе. Перспективным методом совершенствования и разработки технологий водопользования керамического производства является омагничивание водных сред, как средство интенсификации процессов очистки

и метода, оказывающего существенное влияние на формирование структур изделий из волокнистой двуокиси кремния.

Диссертационная работа выполнена с 1981-1988 г.г. под руководством проф. д.т.н. Н.Ф. Федорову, с 1988-1997 г.г. под руководством академика, д.т.н. В.В. Найденко и проф. д.т.н. Л.Н. Губанова, которым автор выражает искреннюю благодарность. Автор считает своим долгом поблагодарить доц. к.т.н. кафедры "Водоснабжение" СПГАСУ Полонскую Е.В., институт "Огнеупоры", НПО "Молния", Сурский комбинат в проведении исследований, изготовления опытных установок и внедрения результатов исследований в производство.

Цель работы - исследование, разработка и внедрение безотходной технологии систем водопользования, технологических процессов производства связующих растворов и формования изделий из волокнистой двуокиси кремния.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- проведен анализ теоретических, экспериментальных и производственных данных по существующим методам очистки сточных вод и водоподготовки тех- -нологических вод изучаемого производства и смежных отраслей;

- изучен состав, количество сточных вод, методы очистки отстаиванием, флотацией, фильтрованием, установлены основные закономерности процессов;

- экспериментально исследовано влияние омагничивания на процессы очистки сточных вод керамического производства и на качество готовых изделий;

- изучены факторы, влияющие на процессы магнитной обработки;

- разработана и внедрена методология контроля физико-химических параметров омагниченных сред;

- математически поставлена и решена задача на ЭВМ конструктивных и технологических параметров установок замкнутой безотходной технологии керамического производства;

- разработана и внедрена безотходная технология водопользования производства керамических изделий.

Научная новизна работы:

- разработаны способы разделения гидродисперсий (A.c. 1212980);

- установлены закономерности влияния магнитной обработки на процесс очистки сточных вод керамического производства и на качество готовой продукции;

- получены экспериментальные данные и расчетные зависимости для оценки степени омагничивания водных сред;

- разработана замкнутая безотходная технология водопользования производства изделий из волокнистой двуокиси кремния.

Практическая ценность. Использование результатов позволило:

- создать и внедрить в производство безотходную технологию водопользования керамического производства;

- повысить физико-механические показатели керамических изделий;

- уменьшить стоимость готовой продукции.

Практическая реализация результатов. Результаты научно-исследовательской работы в виде промышленной установки внедрены на Сурском комбинате. Фактический экономический эффект составил 63 тыс. руб. в год (цены 1986 г.). Разработанная безотходная технологическая схема керамического производства прошла предварительные испытания в НПО "Молния". Ожидаемый экономический эффект составил 380 тыс. руб. в год (цены 1986 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на научно-технических конференциях ХИСИ (г.Харьков, 1983 г.), ЛИСИ (г.Ленинград, 1983, 1986 г.г.), ПИСИ (г.Пенза, 1983, 1986, 1989, 1993 г.г.), Иван.ИСИ (г.Иваново, 1987 г.), ДНТП (г.Пенза, 1989, 1996, 1997 г.г.), Саратов, политехнического института (г.Саратов, 1992 г.), НГАСИ (г.Н.Новгород, 1993 г.), Пен. РАСА (г.Пенза, 1997 г.), на заседаниях кафедры "Водоснабжение" ЛИСИ (1981 - 1988 г.г.), на заседаниях кафедры "Водоснабжение и водоотведение" Пен. РАСА (1985 - 1997 г.г').

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе авторское свидетельство на изобретение (A.c. 1212980).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Включает 147 страниц машинописного текста, 57 рисунков, 21

таблицу, список используемых источников из 157 наименований и приложение на 90 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований.

Первая глава посвящена анализу современного состояния технологического процесса, системам водопользования и очистки сточных вод предприятий по производству изделий из волокнистой двуокиси кремния, существующих способов очистки производственных сточных вод в смежных отраслях. Изучены перспективные способы интенсификации процессов очистки и мероприятия, обеспечивающие повышение качественных характеристик изделий стройин-дустрии, рассмотрены основные положения теории магнитной обработки воды и водных систем.

Анализируются преимущества и недостатки существующих технологий очистки и систем водопользования керамического производства, выдвигаются целевые задачи, которые способны создать замкнутую безотходную технологию водопользования изучаемого производства на основе магнитного воздействия.

Во второй главе представлены экспериментальные исследования по разработке безотходной технологии водопользования керамического производства.

Сточные воды образуются в процессе формования керамических образцов и содержат в своем составе взвешенные (нитрид бора и кварцевое волокно) и растворенные (поливиниловый спирт) вещества.

Изучено количество сточных вод, концентрация и фазово-дисперсный состав загрязнений. В процессе исследований изучались методы механической очистки: отстаивание, флотация и фильтрование. Установлена эффективность применения этих методов: отстаиванием - 61-65.5 % (^ = 120 минут, Сост = 230-250 мг/л); флотацией - 37-41% (^л = 50 минут, Сост = 375-420 мг/л). Проведенные исследования позволили сделать вывод, что флотация и отстаивание

как методы очистки сточных вод керамического производства являются неэффективными, т.к. не обеспечивают требуемой степени очистки (ПДК = 3 мгГп).

Перспективным является метод фильтрования для очистки данной категории сточных вод через пористые фильтрующие материалы: хлопчатобумажные и синтетические, Применение фильтров с зернистой загрузкой является нецелесообразным. Исследования проводились на опытно-экспериментальной установке, разработанной по рекомендациям В.А. Жужикова.

Важным этапом работы являлись исследования по выбору фильтрующего материала. Изучались основные виды фильтротканей: бельтинг, миткаль, бязь, лавсан, капрон, фильтровальная бумага, пленочный материал "Хемофил". Этот цикл исследований показал, что практически все изучаемые материалы, за исключением пленочного, не обеспечили требуемой степени очистки - эффект осветления находился в пределах 30-76 %. На указанных материалах задерживалась только часть двуокиси кремния, а нерастворимый нитрид бора уходил в фильтрат. Только при применении пленочного материала "Хемофил" на основе алифатического полиамида эффект очистки составил 99.5 % (Сост = 3 мг/л).

На следующем этапе изучался характер процесса фильтрования через пленочный материал. В процессе исследований изучались основные параметры процесса фильтрования: удельное сопротивление осадка и сопротивление фильтрующей перегородки по формуле:

Ч + 2ЯфпЧф = 2дР^ <1>

где х - отношение объема осадка к объему фильтрата;

г - удельное сопротивление осадка, отнесенное к фильтрату с данной вязкостью, кг сек м~4;

qф - объем фильтрата, отнесенный к 1 м2 поверхности фильтрования, м;

РфП - сопротивление фильтрующей перегородки, отнесенное к фильтрату с заданной вязкостью, кг сек м'3;

ДР - разность давлений при фильтровании кгс/м2; т - продолжительность фильтрования, сек.

На основании проведенных исследований и расчетов получена зависимость между удельным сопротивлением осадка и разностью давлений;

г = 0.6805 х 107 ДР,0'6805 (2)

Изучались способы регенерации фильтрующего пленочного материала; гидравлический, пневматический, пневмо-гидравлический и гидропневматический. Наиболее эффективной оказалась регенерация материала системой вода-воздух. В результате происходит практически полное восстановление фильтрующей способности пленочного материала (99 %).

Исследования по фильтрованию сточных вод керамического производства через пористые материалы обеспечивают высокий эффект очистки, однако удельная производительность и скорость фильтрования не высоки, достаточно большое значение удельного сопротивления осадка. В связи с этим возникла проблема интенсификации процесса, которая достигается применением магнитной обработки сточных вод. Для этих целей была разработана и смонтирована установка по омагничиванию.

I 1

I

30

§

о? а

1

I §

шоош

Сисх - г/и Ар • ?S*rc/ /У-? ЗО/Ю ^

3 •0.033/^- 7.7 1 ГШ

/ • 1

. Жзоло I /

Хзони г&ОВвб/ V

10.0023/?

аза

<3.348

¿.¿/г

I

//*/#{ а/л

Рис. 1. Зависимость эффективности фильтрования суспензии от напряженности магнитного поля.

Полученные результаты (рис.1) позволили установить, что магнитная обработка увеличивает скорость фильтрования на 44.5 %, продолжительность фильтроцикла при этом в 1.7 раза, который составил 220 минут. Оптимальная величина напряженности магнитного поля обрабатываемой жидкости находилась в низкоэнергетическом диапазоне и составляла 2,212 х 105 А/м, предел "насыщения" эффекта наблюдался при 3-х кратном пересечении сточной жидкости магнитного поля.

Для определения параметров процесса фильтрования с учетом воздействия магнитного поля на разделяемую жидкость разработана специальная методика.

Для этих целей использовали основное уравнение фильтрования:

¿У _ АР _ ЛР

<1т цгчг(\г+у0')

где V' - объем фильтрата, получаемого с единицы поверхности; ц - вязкость протекающей жидкости;

вфп

объем фильтрата, при получении которого с единицы поверхности отлагается слой осадка с сопротивлением, равным сопротивлению фильтрующей перегородки

qт- масса твердой фазы, отлагающейся на фильтре при получении единицы объема фильтрата.

Входящие в основное уравнение фильтрования постоянные величины; удельное сопротивление осадка и сопротивление фильтрующей перегородки -определяли экспериментально из опытов по фильтрованию, проводимой при постоянном перепаде давлений и магнитном воздействии на сточную жидкость. Полное сопротивление определяли по опытным данным на основании уравнения:

где Б - поверхность фильтрования;

Мф - масса фильтрата;

Рж - плотность жидкой фазы.

Экспериментальные исследования по определению констант фильтрования по методу средних показали, что удельное сопротивление осадка при магнитной обработке уменьшилось до 63.4 х 106 кг сек м"4, что на 43% ниже результатов предыдущих исследований.

а ^ й т —^

-У* _

1 - мерник, 2 - смеситель, 3 - электромагнит, 4 - смеситель волокнистой массы 5 -сборник волокнистой массы, 6 - вакуумоформовочная установка, 7 - ресивер, 8 - ваку--умнасос, 9, 14 - накопительные емкости, 10 - насос, 11 - фильтр, 12 - распределительная тарелка, 13 - фильтрующая перегородка, 15 - дистиллятор, 16 - накопительный резервуар, 17 - хранение волокна, 18 - приготовление, хранение тех. воды, 19 - приготовление, хранение связующего раствора, 20 - воздуходувка, 21 - насос, 22 - эжектоп 23 - шнек.

Рис. 2. Технологическая схема безотходного замкнутого керамического производства.

Проведение исследования позволили разработать принципиально новую технологию безотходного водопользования керамического производства с соблюдением всех требований к изготовлению образцов из волокнистой двуокиси кремния. Технология безотходного производства показана на рис. 2. Вода и раствор связующего поступают в мерный сосуд (1), далее раствор подается в смеситель (2) и обрабатывается электромагнитным полем (3). Взвешенное и нарезанное кварцевое волокно загружается в смеситель волокнистой массы

(4), куда добавляется омагниченный раствор связующего. Из сборника волокнистой массы-(-5) суспензия подается на формование (6). В ходе процесса формования образуются сточные воды, которые собираются в приемном резервуаре (9) и подвергаются вторичной обработке в электромагнитном поле. Из резервуара стоки насосом (10) подаются на фильтр, который снабжен распределительным устройством (12), ресивиром (7), вакуум-насосом (8). Фильтрат центробежным насосом (10) перекачивается в накопительную емкость (14). Полученный фильтрат непосредственно подается в технологический процесс. Для подпитки используется дистиллированная вода (15). Для отделения осадка от фильтрующей поверхности используется сжатый воздух (20), далее он при помощи шнека (23) направляется в накопительную емкость (16) и возвращается в технологический процесс. Регенерация фильтроткани осуществляется системой вода-воздух, для этих целей технологическая схема оборудуется насосом (21) и эжектором (22).

Контроль за эффективностью действия аппаратов осуществлялся путем индикации степени обработки, наиболее простыми методами являются методы измерения рН, вязкости, электропроводности. Проведенные исследования показали, что только метод измерения электропроводности является надежным способом индикации степени омагничивания растворов и позволяет с достаточной точностью судить об эффекте магнитного воздействия.

Заключительная часть главы посвящена исследованиям оптимальных параметров омагничивания технологических вод, в состав которых входят; скорость движения обрабатываемой системы через зазор магнитного аппарата Э, температура технологической воды ^ С; время "релаксации" омагниченного раствора г, напряженность магнитного поля принимали с учетом результатов предыдущих исследований.

Анализ полученных данных показывает, что оптимальные параметры имеют следующие величины: скорость движения сточной жидкости через магнитный активатор 0.3 м/с (эффективность фильтрования 49.5 %); температура 20°С; стабильное существование аномальных свойств обработанных растворов в течение двух часов после омагничивания.

В третьей главе изучено качество кварцевых изделий в условиях безотходного технологического процесса. При безотходном производстве, когда

сточные воды и выделенные из них. ценные материалы полностью возвращаются в технологический процесс, особое значение приобретает изучение качественных изменений получаемых изделий и изменение технологических факторов, приводящих к повышению качественных характеристик. В связи с этим встает задача изменения .свойств водных растворов в безотходном производстве методом магнитной обработки на различных стадиях процесса.

Для получения сопоставимых данных в соответствии с изложенным исследования данного цикла проводили в несколько этапов (рис. 3). Первая технологическая схема являлась основной, поэтому все остальные результаты сравнивались с результатами контрольной технологии.

Для этих целей была смонтирована специальная вакуумформовочная установка.

Испытания проводили в семь этапов (в зависимости от количества технологических схем - рис. 3).

. сЗМХС/ . ¿1МММ

„ е/лсмоЯ змдхос/ял

1даслта/. }о<?а

оюяеоА

<рсо/*-могссг

формой

т

аёразец

1 дис/тм- фо/>л!0д

\Mikl -уюсеа\

.Загюгяо

¿иетш. ¿о<&

hg I амомоА.

тр \*осса Г

дисепш. Л

¿иди Л

сруюА-> с/гоил'ал ¿п/дхре/лб

ЛРЩ-

.Акт. АКхлг/>о-

10исяТа с/я-¿оде.

» г>у1/щемН0Я с/яоуная ¿¿£<7 \ счстил.4асо 1/ смзха

диет. Л ст.&н}.

1=

г л о.

с&н.

$ раапбоА

а - сз

♦ аееалец

Г

у" ^^

фмгТ/О I

Г*

Рис. 3. Технологические схемы (варианты сравнения) изготовления изделий из волокнистой двуокиси кремния.

Исследования качественных характеристик керамических образцов по основной технологии (схема 1) показывают, что предел механической прочности равен 6.495 кгс/см2 . Эта величина и является контрольной для последующих испытаний.

Дальнейшие исследования проводили по схемам - 2, 3, когда образцы формовались только на дистиллированной и омагниченной дистиллированной воде, предел механической прочности в этих случаях уменьшался на 90.19 % и 73.96 % соответственно. Полученные результаты позволили установить характер зависимости показателя прочности от напряженности магнитного поля и выявить оптимальные его параметры.

При магнитном воздействии на раствор связующего с дистиллированной водой (схема 4) были получены результаты, подтверждающие характер зависимости предела механической прочности при сжатии от напряженности магнитного поля. Анализ обработанных данных говорит о том, что максимальное увеличение прочности наблюдалось при напряженности магнитного поля Н = 1.422 х 105А/м и было на 122.08 % больше контрольной величины.

При магнитной обработке дистиллированной воды, поступающей для приготовления водно-связующего раствора (схема 5, положение "а"), происходит увеличение механических показателей прочности керамических образцов на 96.73 % по сравнению с контрольной величиной, но эта величина на 25.35 % ниже показателя, полученного при испытании образцов, изготовленных по технологии схемы 4.

При магнитном воздействии на суспензию: вода, связующий раствор и волокно (схема 5, положение "в"), также наблюдались высокие результаты. Максимальное увеличение предела механической прочности образцов наблюдалось при напряженности магнитного поля Н = 1.422 х 105 А.м и составляло 124.37 %. Результаты испытаний керамических изделий, изготовленных по схемам 4, 5, обеспечили равнозначные показатели качества образцов. Однако конструктивное оформление по схеме 5 значительно сложнее за счет необходимости разработки нестандартного оборудования и требуют больше экономических затрат. В связи с этим дальнейшие исследования по омагничиванию систем целесообразно проводить на водно-связующем растворе.

Изучение изменения качества кварцевых изделий в условиях безотходного производства (схема 6) без дополнительного омагничивания на различных стадиях не эффективно: предел механической прочности при сжатии был равен 6.07 кгс/см 2, что на 6.48 % ниже контрольной величины. Отсюда также следует вывод, что омагниченная сточная жидкость вернулась в свое первоначальное состояние, т.е. утратила все свойства, которые получила при начальной магнитной обработке.

Изучение магнитного воздействия на очищенную сточную жидкость, дистиллированную воду и связующий раствор (схема 7) показало, что качество полученных изделий значительно превышает контрольную величину (на 114.61 % при Н = 1.422 х 105 А/м) и близко к качественным характеристикам изделий, полученных по технологии схемы 4.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что использование омагничивания очищенных сточных вод в условиях безотходного производства повышает качество керамических изделий по сравнению с контрольными результатами и позволяет уменьшить количество исходных материалов: дистиллированной воды на 78.2 %, кварцевого волокна на 5 %.

Четвертая глава посвящена оптимизации на ЭВМ конструктивных и технологических параметров установок безотходного керамического производства, которая позволяет достичь максимального экономического эффекта за счет определения глобального экстремума целевой функции. Постановка и решение задач оптимального проектирования осуществлялась на основе использования методологии, разработанной проф. В.В.Найденко. Наиболее универсальным критерием оптимизации в технологии безотходного производства является функция годовых приведенных затрат,, которые определяются по формуле: в = рК + Э руб, (5)

где р - коэффициент эффективности капитальных вложений;

К - капитальные затраты, рубл;

Э - годовые эксплуатационные затраты, руб. Целевая функция включает в себя следующие составляющие: 5 = р ( К31 + Кй + Км + Кем + КЭЛ1 + Кем.в + Ксб.в + Кц.ф + Крес1 + КВН1 + Кпр1+ + КЭЛ2 + Кис1 + Кф + Квз + кэж + Кшн +• Кпр2 + Квол + Крес2 + КВн2 ^ Кнс2 + КнсЗ + Кпрз + Кд„с + Кпр.д) + Ээл + + Ба + Бз.п + Бвол + 2„ас + + Эфил , РУб. (6)

где К31 + Кз2 - стоимость зданий для размещения технологических систем и систем обработки сточных вбд, руб.;

Ксм, Ксм в., Ксбв.| Квф, КреС1, Крес2, КПр1, Кпр2, КпрЗ, Кф, КВол, Кпрд- стоимость изготовления и монтажа соответственно мерного резервуара, смесителя, смесителя волокнистой массы, сборника волокнистой массы, вакуумформовочной установки, ресивера, приемного резервуара, фильтра, емкости для кварцевого волокна, емкости для хранения дистиллированной воды, руб.;

Кз„1, Кэ„2, К.„,, квн2, КНС1, к„с2, Кноз, квз, Кзж, кш„, Кдис - стоимость и монтаж соответственно электромагнитной установки, вакуумнасоса, насоса, воздуходувки, эжектора, шнека, дистиллятора, руб.;

Бэл - затраты на электроэнергию в год, руб.;

Бр- затраты на текущий ремонт, руб.;

Ба- амортизационные отчисления, руб.;

Бэп- затраты на зарплату, руб.;

Эвоп- затраты на кварцевое волокно, руб.;

Эпас- затраты на поливиниловый спирт, руб.;

Змв- затраты на нитрид бора, руб.;

Бфип - затраты на фильтрующий материал, руб.

Целевая функция имеет нелинейный, экстремальный характер.

Для технологической схемы керамического производства целевая функция в имеет 12 независимых переменных: АР, 1фил, ин1,1в„2,1„С1, Ъсг, *нсз, ^оз. ^ист, ^н,

1э/11, 1эл2-

Задача поиска оптимальных конструктивных и технологических параметров установок состоит в определении таких значений независимых переменных, при которых функция Б достигает минимального значения.

Выбор переменных параметров ограничен технологическими условиями, которые сформированы в виде систем неравенств:

735 < ДР < 1569 Па

1 < и, < 8ч

1 < \зп2 2 8 ч

1 < 1а0з < 8 ч

1 < < 8 ч

< < 8 ч

< ^фип < 8ч

< < 8ч

< < 8ч

< 8ч

< 1нс2 < 8ч

< ^НСЗ < 8ч

Поиск экстремума фунукции-критерия осуществляется комбинированием случайного броска (метод Монте-Карло) и метода релаксации. Применение такой стратегии поиска обеспечивает возможность решения задач оптимизации сооружений с минимальными затратами машинного времени.

Полученные результаты позволили решить задачу оптимизации, а также получить оптимальные значения независимых переменных, при которых целевая функция получит минимальное значение 80пт = 103674056.45 тыс.руб.

Пятая глава посвящена внедрению результатов исследований в производство замкнутой безотходной технологии водопользования керамического производства.

Безотходная технология керамического производства выполнена на основании результатов исследовательских работ, проведенных автором в лабора-' ториях ЛИСИ, Пен. ГАСИ, Н.Новг.ГАСА. Реализация этой схемы позволяет решить следующие задачи:

1) Исключить сброс сточных вод в водоемы.

2) Повторно использовать очищенную сточную воду и извлеченные из нее вещества в технологическом процессе.

3) Интенсифицировать процессы фильтрования магнитной обработкой сточной воды для получения осадка с наименьшим удельным сопротивлением.

4) Повысить качество готовой продукции.

Безотходная технология внедрена на Сурском комбинате. Фактический эффект от внедрения результатов исследований в производство составил 63 тыс.руб. в год (цены 1986 г.). Разработанная безотходная технология прошла предварительные испытания в НПО "Молния". Ожидаемый экономический эффект составил 380 тыс.руб. в год (цены 1986 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ современного состояния технологии производства керамических изделий, систем водопотребления и очистки сточных вод предприятий показал, что технологическая вода, используемая для приготовления керамических изделий, оказывает значительное влияние на качество и экономичность изделий. Заметное влияние на физико-механические характеристики керамических изделий оказывает вода, прошедшая предварительную магнитную активацию: улучшаются показатели: кажущаяся плотность, пористость, водопоглощение, объемный вес; увеличивается прочность на изгиб, сжатие; снижается стоимость готовой продукции. Существующие технологии водопользования керамических производств не обеспечивают требуемой степени очистки, позволяющей возвратить воду для повторного использования. Отсутствуют высокоэффективные технологии, работающие по замкнутому режиму.

2. Совершенствование систем очистки промстоков керамического производства связано с повышением их эффективности, сокращением объема потребляемой воды и сырьевого материала, повышением качества получаемых изделий, снижением стоимости готовой продукции. Создание таких систем возможно на основе малоотходной и безотходной технологий, базирующихся на применении высокоэффективных прогрессивных физико-химических методов: активации водно-дисперсных сред магнитным полем; фильтрационных пористых материалов. Практическое решение этих задач сдерживается недостаточным количеством научных разработок по созданию систем очистки сточных вод данной категории, отсутствием методологии оптимизации систем очистки, обеспечивающих экономический и технологический эффект. На решение этих задач направлена настоящая работа.

3. Экспериментальные исследования, проведенные автором на лабораторных и полупроизводственных установках на реальных системах керамического производства, показали, что разработанная технология позволяет успешно решить задачи по созданию безотходных технологических систем. Устано-

влены оптимальные параметры процессов очистки сточных вод и производства изделий на каждой ступени. На основе исследований разработаны математические модели для каждой ступени, адекватно описывающие процессы в реальных условиях.

4. В процессе исследований изучались методы отстаивания, флотации, фильтрования через зернистую загрузку и пористые материалы, изучался процесс интенсификации фильтрования омагничиванием сточных вод. На основании этих исследований установлено: эффект очистки по взвешенным веществам отстаиванием составил 65,50, флотацией - 41%. Наибольший эффект осветления сточных вод достигается фильтрованием через пористые фильтрующие материалы. При применении пористого алифатического полимера "Хемофип" эффект очистки составил 99.5%.

5. Омагничивание жидкости на различных ступенях процесса позволило уменьшить удельное сопротивление осадка со 110.5 х 106 кг сек м 4 до 69.3 х 106 кг сек м"4, что привело к увеличению фильтроцикла до 220 минут, т.е. в 1.7 раза.

6. На основании экспериментальных исследований определены оптимальные параметры процесса фильтрования при омагничивании технологических растворов, разработана методология контроля степени омагничивания водных сред по электропроводности, изучено качество кварцевых изделий в условиях безотходного технологического производства. Прочность изделий в результате реализации рекомендуемой автором технологии (с доомагничива-нием очищенных сточных вод, дистиллированной воды и связующего раствора) увеличивается на 114.6 % при напряженности магнитного поля Н = 1.422-1.4615 х 105 А/м.

7. Разработана и внедрена в производство на предприятии НПО "Молния" безотходная технология изготовления керамических изделий, включающая основной технологический процесс формования с повторным использованием омагниченных очищенных сточных вод и извлеченных из нее ценных веществ.

8. Осуществлена оптимизация безотходной системы водопользования ке- * рамического производства. В качестве критерия оптимальности принята функция годовых приведенных затрат. Получено математическое выражение для определения функции приведенных затрат. Составлена и отлажена программа для ее расчета на ЭВМ. Произведен расчет функции приведенных затрат при различных исходных параметрах. Определены оптимальные конструктивные и технологические параметры системы.

9. Годовой экономический эффект от внедрения безотходной технологии в производстве составил 63 тыс.руб. (цены 1986 г.). Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработок автора на НПО "Молния" составил 380 тыс.руб. {цены 1986 г.).

Основное содержание работы изложено в следующих работах:

1. Васильева И.Г., Федоров Н.Ф., Полонская Е.В. К вопросу исследования магнитной обработки воды и водных систем. // Деп. в НИИТЭХИМ. - Черкассы, 1982. - Библиографический указатель ВИНИТИ № 463ХП-Д83. - №8. - С. 115.

2. Васильева И.Г., Полонская Е.В., Фадеев А.П. Методика обработки водных систем электромагнитным полем для изготовления изделий из керамических волокон. // Исследование сетей и сооружений систем водоснабжения: Сб. тр. ЛИСИ. - Л.; 1983. - С.19-22.

3. Васильева И.Г. Приготовление водно-эмульсионных растворов, обработанных магнитным полем. // Региональные проблемы градостроительства: Тез. докл. науч.-техн. конфер. - Ташкент; 1984. - С.166-167.

4. Васильева И.Г., Полонская Е.В. и др. Исследование влияния электромагнитной обработки воды и водных суспензий, используемых при изготовлении изделий, содержащих керамические волокна. II Отчет по НИР. - ЛИСИ. - Л.; 1984. - Гос. per. 81007051. - 150 с.

5. A.C. 11212980 C02 F 11/00. Способ разделения гидродисперсий. Васильева И.Г., Полонская Е.В., Зайцев C.B., Никифоров A.B. Заявлено 29.06.84. Опубликовано 22.10.85.

6. Васильева И.Г., Полонская Е.В. Применение магнитной обработки при очистке водных систем. II Исследование сетей и сооружений систем водоснабжения городов и поселков: сб. тр. ЛИСИ. - Л.; 1986. - С.22-24.

7. Ладайкина И.Г. Применение электромагнитной обработки для оборотного водоснабжения керамического производства. // Научно-технический прогресс в промышленности и проблемы окружающей среды: Тез. докл. к зональной науч.-техн. конфер,- Пенза; 1989. -С.17-18.

8. Ладайкина И.Г. Теоретическое решение задачи процесса фильтрования с учетом влияния магнитного поля. // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений: Сб. научн. тр. Саратовского политех, ин-та. - Саратов; 1992. - С. 109-117.

9. Ладайкина И.Г. Изменение свойств воды в процессе специальной обработки. II Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны окружающей Среды: Сб. научн. тур. Нижегородского архитектурно-строительного института. - Н.Новгород; 1993. - С.68-70.

10. Ладайкина И.Г. Влияние температуры на эффективность магнитной обработки. II Материалы XXVIII научно-технич. конфер. Пенз. ГАСИ. - Пенза; 1995.-С.163.

11. Ладайкина И.Г., Саранцев В.А., Богаткина Т.А. Влияние скорости перемещения жидкости на эффективность магнитной обработки. II Материалы XXYIII научно-технич. конфер. Пен. ГАСИ. - Пенза; 1995. - С.169.

12. Ладайкина И.Г. Разработка фильтровальной установки для разделения стоков керамического производства. /I Современные методы очистки сточных вод и утилизации осадков: Зональный научно-тех. семинар. Приволжский дом знаний. - Пенза; 1996. - С.12-13.

13. Ладайкина И.Г., Губанов Л.Н., Голубева H.H. Исследование фильтрующих материалов, используемых при очистке сточных вод керамического производства. II Современные методы очистки сточных вод и утилизации осадков: Зональный научно-тех. семинар. Приволжский дом знаний. - Пенза; 1996. -С.13-14.

14. Ладайкина И.Г. Исследование качества изделий в условиях замкнутого безотходного производства водопользования керамического производства. // Проблемы водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий: Сбор, матер, семинара Приволжского дома знаний. - Пенза; 1996/ - С.29-30.

15. Ладайкина И.Г. Разработка методологии контроля за процессами омагничивания технологических вод керамического производства. II Проблемы водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий: Сбор, матер, семинара Приволжского дома знаний. - Пенза; 1996. - С.32-33.

16. Ладайкина И.Г., Губанов Л.Н. Оптимизация на ЭВМ конструктивных и технологических параметров установок безотходного керамического производства. // Проблемы водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий: Сбор, матер, семинара Приволжского дома знаний. - Пенза; 1996. -С. 33-35.

17. Ладайкина И.Г., Бикунова М.В. Исследование очистки сточных вод керамического производства методом отстаивания. II Материалы XXIX научно-технич. конфер. Пен. ГАСА. - Пенза; 1997. - С. 52-53.