автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии очистки сточных вод с применением флокулянтов

На правах рукописи

ГА11ДУРИНА ЛЮДМИЛА ВАСИЛЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ПРИМЕНЕНИЕМ ФЛОКУЛЯНТОВ

05.23.04.- водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии, комплексном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ФГУП «НИИ ВОДГЕО»)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Смирнов Александр Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Стрелков Александр Кузьмич доктор химических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Дедков Юрий Маркович Ведущая организация: ФГУП «МосводоканалНИИпроект»

Защита состоится « 19 » апреля 2006 г.

в « 1030» часов на заседании диссертационного совета Д 303.004.01 при ФГУП «НИИ ВОДГЕО» по адресу:

Комсомольский проспект, 42, стр. 2, Москва, Г-48, ГСП-2, 119992

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НИИ ВОДГЕО» т. (495) 245-97-87, факс (495) 245-96-27

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н.

Ю.В. Кедров

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность работы. Решение экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды сточными водами, требует совершенствования методов и сооружений для их очистки.

Одним из способов интенсификации существующих технологий очистки сточных вод является использование органических флокулянтов. Несмотря на то, что органические флокулянты уже давно применяются в процессах очистки воды и обработки осадка, масштабы их применения совершенно не соответствуют тем важным технологическим преимуществам, которые они имеют по сравнению с неорганическими коагулянтами. Широкое использование органических флокулянтов позволяет резко снизить потребление неорганических коагулянтов, повысить производительность очистных сооружений, надежность и стабильность их работы при низких температурах и пиковых нагрузках, сократить затраты на обезвоживание и утилизацию образующегося осадка и глубокую доочистку воды до требуемых норм. . ,

. С помощью флокулянтов можно быстро и без капитальных затрат или с небольшими затратами повысить эффект очистки воды от дисперсных и растворенных загрязнений на действующих очистных сооружениях, облегчить и улучшить работу последующих сооружений глубокой доочистки воды, обеспечить эффективную очистку воды при отсутствии альтернативных способов очистки. Однако из-за большого разнообразия видов и марок органических флокулянтов поиск эффективного реагента требует проведения длительных и трудоемких исследований, которые не всегда могут привести к оптимальному техническому решению.

В этой связи разработка научных основ выбора и эффективного использования флокулянтов и способов совершенствования флокуляционного процесса является чрезвычайно актуальной.

1.2. Цель диссертационной работы. Совершенствование флокуляционных технологий очистки сточных вод от различных видов дисперсных и раство-

ренных загрязнений на основе комплексного использования научно-обоснованных приоритетных характеристик очищаемой сточной воды, свойств водных растворов флокулянтов и технологических параметров их применения. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- систематизированы имеющиеся данные по типам и характеристикам флокулянтов и очищаемых сточных вод, теоретически обоснованы и экспериментально определены приоритетные характеристики и их взаимосвязь в системе флокулянт - дисперсная фаза - дисперсионная среда;

- научно обоснованы и разработаны методология выбора наиболее эффективного флокулянта и способы совершенствования флокуляционной технологии • очистки сточной воды на основе ее характеристик и метода осветления;

- созданы и использованы новые современные флокулирующие составы для флокуляционной очистки сточных вод со сверхординарными характеристиками (многокомпонентность, высокая стабильность, дисперсность, концентрация загрязнений и т.д.);

- осуществлена промышленная апробация и внедрение разработанных оптимальных флокуляционных технологий очистки сточных вод разных видов, определена их технико-экономическую эффективность.

1.3. Научная новизна полученных результатов заключается в том, что:

- теоретически обоснован и экспериментально подтвержден электростатический характер адсорбции ионогенных флокулянтов с низкой и высокой молекулярной массой на частицах дисперсных загрязнений;

- решена задача моделирования процесса флокуляции, как процесса формирования флокул и их последующего осаждения;

- установлена взаимосвязь вязкостных, электрохимических и флокулирующих свойств водных растворов ионогенных флокулянтов, на основании которой оп- 4 редслены их приоритетные характеристики;

- определены наиболее значимые физико-химические характеристики сточной воды, определяющие эффективность использования флокулянтов, предложена

новая классификация схонных вод, как дисперсных систем; -■■.■„■■"

- разработана методология и алгоритм оптимизации технологии флокуляцион-ной очистки воды;

- обоснована приоритетность использования разработанных смешанных орга-но-минеральных коагулянтов для интенсификации очистки концентрированных сточных вод со сверхординарными характеристиками (многокомпонент-ность, высокая стабильность, дисперсность, концентрация загрязнений и т.д.). 1.4. Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем.

На основе разработанной методологии выбора эффективного флокулян-та предложен и апробирован в опытно-промышленных и промышленных условиях комплекс эффективных технологий флокуляционной очистки сточных вод, отличающихся природой, концентрацией и агрегативной устойчивостью удаляемых загрязнений.

Предложен и апробирован вискозиметрический метод количественной оценки реальных размеров макромолекул флокулянтов по величине кинематической или приведенной вязкости их водных растворов.

Предложен и апробирован электрокинетический метод для количественной оценки заряда флокулянта, а также определения и оперативного регулирования дозы флокулянта при изменении качества очищаемой сточной воды.

Предложено использование разработанной кинетической модели градиентной флокуляции дисперсий для определения оптимальных технологических параметров процесса флокуляции промышленных сточных вод.

Разработаны технические условия на вновь созданные органо-минеральные коагулянты серии ЛКР. Промышленный выпуск коагулянтов ЛКР 52-016 и ЛКР 64-02 под торговой маркой «Оседон» осуществляет ЗАО «ЭКОХИММАШ».

Внедрены рекомендации на технологию флокуляционной очистки сточных вод различных видов на ,. 19 запроектированных и промышленных

объектах, в том числе на действующих очистных сооружениях для:

- интенсификации очистки воды Дулевского фарфорового завода с применением высокомолекулярного флокулянта на основе акриламида Н 150;

- повышения эффективности очистки сточных вод обойной фабрики с применением порошкового анионного флокулянта А 930;

- очистки нефтесодержащих сточных вод с применением высокомолекулярного катионного флокулянта Праестол 852 на Московском нефтеперерабатывающем заводе;

- очистки сточных вод гидрофильтров окрасочных камер с использованием новых коагулирующих составов серии JIKP на ряде объектов, в том числе ДОК 17, Дороховской мебельной фабрике, ТОО «Димэкс Трейдинг», ОАО «СО-МИЗ».

Новизна и практическая значимость работы подтверждена 9 авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ.

1.5. Личный вклад диссертанта. Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии, комплексном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии ФГУП «НИИ ВО-ДГЕО».

Автором была осуществлена постановка проблемы и определены пути ее решения;

разработана математическая модель кинетики флокуляционной очистки, позволяющая оптимизировать технологические параметры процесса;

предложены новые приоритетные характеристики для оценки свойств флокулянтов и разработана методология оптимизации технологии флокуляционной очистки сточных вод;

на основе проведенных экспериментальных исследований разработаны, запатентованы и внедрены новые органо-минеральные коагулянты серии JIKP для очистки концентрированных сточных вод;

проведено ¡ теоретическое обобщение, анализ, опытно-промышленная проверка, и внедрение результатов исследований, разработаны способы совершенствования флокуляционной технологии очистки сточных вод.

1.6. Методический уровень и достоверность проведенных исследований. Экспериментальные исследования выполнены автором на современном оборудовании, с использованием аналитических и физико-химических методов. Достоверность результатов экспериментов обеспечена применением стандартных методик исследований и определения показателей качества воды, а также совпадением результатов экспериментов в лабораторных и производственных условиях. Выполнение математической обработки результатов велось с применением статистических методов анализа, стандартных компьютерных программ, в том числе Microsoft Excel 2000.

1.7. Апробации работы. Основные результаты работы и главные положения диссертации отражены в четырех обзорах и публикациях в трудах НИИ ВО-ДГЕО, журналах: «Водоснабжение и санитарная техника», «Химия и технология воды», «Вода и Экология», «Химия и технология топлив и масел», «Нефтепереработка и нефтехимия» и др.

Результаты работы докладывались на всесоюзных конференциях, семинарах и совещаниях в г. Москве (1980, 1989, 1992, 1994г.), Иркутске (1987г.), Одессе (1988г.), Свердловске (1989г.), Хабаровске (1991г.), Ярославле (1991г.), Нижнем Новгороде (1993г.), международных конгрессах «ЭКВАТЕК» (г. Москва, 2000, 2002, 2004г.).

1.8. Публикации. По теме диссертации опубликовано 54 научных работы, в том числе 4 обзора, 9 авторских свидетельств и патентов, 1 б тезисов докладов на конференциях.

1.9. Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 337 страниц состоит из введения, 6 глав, содержит 53 таблицы, 104 рисунка и 3 приложения. Список литературы включает 155 наименований отечественных и зарубежных авторов.

s

Автор выражает глубокую признательность и благодарность д.т.н. Швецову В.Н., д.т.н. Пономареву В.Г, д.т.н. Говоровой Ж.М., к.т.н. Белевце-ву А.Н., к.х.н. Байковой С.А. за ценные советы и консультации при разработке отдельных вопросов, д.т.н. Куранову Н.П., чье внимание во многом способствовало появлению данной работы, а также приносит искреннюю благодарность сотрудникам НИИ ВОДГЕО за помощь в проведении экспериментальных исследований (ст.и.с. Буцевой JI.H., ст.н.с. Штондиной B.C. и др.).

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и дается ее общая характеристика.

В первой главе рассмотрено состояние физико-химической очистки воды с применением органических флокулянтов. Показана роль и место флоку-ляционной очистки сточных вод в технологии водоочистки, представлена номенклатура и основные характеристики флокулянтов, проанализированы научные достижения в исследовании и использовании флокулянтов в процессах очистки воды, технологические и экономические проблемы флокуляционной очистки. В результате определены цели, задачи и методология исследований.

Разнообразие видов сточных вод по качественному и количественному составу и все возрастающие требования к качеству очищенных сточных вод, необходимость их повторного использования требуют применения более эффективных очистных технологий, реагентов, материалов и оборудования.

Традиционные технологии очистки воды не способны удалять загрязнения до требуемых нормативов, что делает необходимым совершенствование существующей системы очистки.

Одним из путей решения проблемы является широкое использование органических флокулянтов. Отставание в развитии и массовом внедрении фло-куляционных методов очистки на современном этапе является фактором, сдерживающим развитие интенсивных технологий и ограничивающим создание экологически чистых производств с повторным использованием очищен-

ной воды. • ■

В настоящее время существует' широкий ассортимент флокулянтов, производимых различными фирмами. Только на российском рынке предлагают свою продукцию более 20 отечественных и зарубежных фирм, каждая из которых выпускает десятки видов флокулянтов под разными торговыми марками.

Проведенный анализ и систематизация данных по видам и свойствам товарных марок флокулянтов показывает, что они отличаются химической природой, молекулярной массой, основностью, товарной формой. Наибольшее распространение получили флокулянты на основе акриламида, аминоалкило-вых эфиров метакриловой и акриловой кислот, четвертичных аммониевых солей, солей акриловой и метакриловой кислот, полиаминов. Молекулярная масса (ММ) флокулянтов колеблется в широких пределах - от 30 тыс. до 20 млн. и часто выражается величиной характеристической вязкости [г|] солевого раствора флокулянта. Основность, обычно характеризуемая наличием и количеством катионных или анионных групп в макромолекулах флокулянта, может меняться от 0 до 100 %. Флокулянты производятся в жидком, гелеобразном и порошкообразном виде. Химический состав торговых марок флокулянтов обычно не раскрывается, а характеристики или не известны или приводятся в больших диапазонах.

Разнообразие видов флокулянтов с одной стороны расширяет возможности их применения, а с другой стороны создает проблему их выбора. Ограниченность или отсутствие информации о свойствах предлагаемых товарных марок флокулянтов также не всегда позволяет осуществить сравнение и прогноз их флокулирующей активности.

Анализ обширного материала по флокуляции дисперсий показывает, что основные результаты достигнуты в направлениях, методически близких к физико-химической технологии очистки воды, и касаются механизма и закономерностей процесса устойчивости и дестабилизации модельных коллоидных систем низкомолекулярными водорастворимыми полимерами. Накоплен-

ный экспериментальный материал облегчает изучение процесса, но может привести к серьезным просчетам при выборе флокулянта для очистки реальных сточных вод, что обусловлено многокомпонентностью и многоплановостью сточных вод с одной стороны, и разнообразием ассортимента флокулянтов и их характеристик с другой.

Различные аспекты очистки воды с применением неорганических коагулянтов и флокулянтов многие годы изучались в НИИ ВОДГЕО, НИИКВ и OB, НИИКХ и КВ АН Украины, ИОТТ, институтах АН РФ и ВУЗах под руководством Борца М.А., Клячко Ю.А., Минца Д.М., Вейцера Ю.И., Гервица Э.И., Драгинского B.JL, Кульского JI.A., Бабенкова Е.Д., Неберы В.П., Барана A.A., Запольского А.К., Мягченкова В.А., Гембицкого П.А., Тевлиной A.C., Зубако-вой Л.Б. и многих других.

Вместе с тем, в литературе и практике водоочистки отсутствует четкая методология и рекомендации по выбору альтернативных реагентов и технологии их применения в зависимости от вида очищаемой воды и ее физико-химических характеристик. При выборе флокулянтов в большинстве случаев господствует эмпирический подход.

Многочисленность факторов, определяющих выбор и эффективность флокулянтов, требует выделения приоритетных, наиболее значимых факторов.

Многоплановость, многокомпонентность и изменяющиеся количественные показатели сточных вод диктуют необходимость их систематизации, изучения их влияния на эффективность применения флокулянтов и оценки граничных параметров этих изменений.

В условиях ограниченной информации о составе, свойствах флокулянтов и сточных вод чисто теоретический подход к проблеме выбора флокулянтов и совершенствования процесса не дает адекватных решений, также как и эмпирическим путем невозможно достигнуть цели из-за многочисленности влияющих факторов. В этой связи цель работы была достигнута в результате совмещения теоретических воззрений на весь комплекс взаимодействий и его со-

ставляющих с данными экспериментальных исследований.

Во второй главе представлены результаты теоретического рассмотрения и экспериментальных исследований механизма флокуляционной очистки воды органическими флокулянтами с точки зрения научного обоснования и решения прикладных задач: выбора флокулянта и технологии его применения в зависимости от коллоидно-дисперсных характеристик сточных вод и свойств флокулянтов. Рассмотрены три стадии процесса флокуляции: адсорбция, фло-куляция (хлопьеобразование) и осаждение флокул.

При изучении адсорбции ионогенных флокулянтов различной природы и молекулярной массы электрокинетическим методом показано, что отрицательный электрокинетический потенциал (ЭКП) частиц загрязнений нефтесо-держащих сточных вод уменьшается с увеличением дозы катионных флокулянтов (рис. 1). Аналогичные зависимости снижения отрицательной величины ЭКП дисперсных загрязнений от дозы флокулянтов были получены при флокуляционной очистке сточных вод картонно-бумажных (КБК), картонно-рубероидных (КРЗ), окрасочных, лакокрасочных производств. Эти результаты подтверждают электростатический характер взаимодействий частица — флоку-лянг как для низкомолекулярных, так и высокомолекулярных флокулянтов, на основе которого обоснован механизм адсорбции ионогенных флокулянтов с разной молекулярной массой. Причиной снижения ЭКП частиц при добавлении низкомолекулярных полиэлектролитов является адсорбция макромолекул на отдельных участках частиц, которая снижает заряд этих участков, а следовательно и общий заряд частиц. Такая адсорбция возможна, так как размеры макромолекул полиэлектролитов (0,075-0,1мкм) значительно меньше размера частиц дисперсных загрязнений сточных вод, который обычно превышает 5 мкм. Высокомолекулярные флокулянты, размеры макромолекул которых достигают несколько десятков микрометров, адсорбируются на поверхности частиц только частью сегментов макромолекул, что также приводит к снижению величины электрокинетического потенциала.

Рис. 1. Зависимость содержания взвеси (Сисх=48 мг/л) в очищенной нефтесодержащей воде (1-5) и ЭКП (?) частиц от дозы катионных флокулянтов: ПДМАЭМА (1), ППС (2), ОКФ (3), ВПК 101 (4), ПЭИ (5)

Величина снижения ЭКП дисперсных загрязнений и характер кривых зависят от дозы, вида флокулянта и состава сточной воды. Для одиокомпо-нентных систем, к которым можно отнести суспензию кварца, при обработке ее катионными флокулянтами наблюдается резкое уменьшение ЭКП частиц кварца (рис. 2). Снижение ЭКП частиц кварца с (-39) мВ до нуля происходит при концентрациях флокулянта 0,06-0,75 мг/л, значительно меньших доз (1,510,0 мг/л), обычно применяемых для очистки сточных вод. При дальнейшем увеличении дозы флокулянтов величина ЭКП частиц кварца становится положительной и растет до некоторой предельной величины, которая соответствует адсорбционному насыщению поверхности и зависит только от вида флокулянта. Эта предельная величина ЭКП была использована в данной работе для

оценки реальной величины заряда макромолекул флокулянтов в творах с учетом их конформационного состояния.

60 -40 -

Ш 20 -

с

I

С) -20 ' -40 > -60 -

Доза флокулянта, мг/л Рис. 2. Зависимость ЭКП суспензии кварца (65 мг/л) от дозы катионных флокулянтов в 0,5% растворе №С1. [п], дл/г: К 100 -1,0; АК 617 - 3,0;

К 131-40-2,9.

Оптимальной дозе флокулянта (рис. 1) соответствовала определенная отрицательная величина ЭКП частиц загрязнений, которая зависела от вида флокулянта и сточной воды, т.е. наибольший эффект очистки наблюдался, когда частицы были покрыты полимером только частично. Это объясняется тем, что процесс хлопьеобразования частиц дисперсной фазы с адсорбированными макромолекулами флокулянта может проходить только при наличии свободной поверхности частиц загрязнений, непокрытой флокулянтом, в результате взаимодействия покрытых и непокрытых участков поверхности частиц.

Степень заполнения поверхности макромолекулами флокулянта (величину 0) было предложено вычислять по формуле:

0 = (ЭКП исх - ЭКП кон) / ЭКП фдок., (1)

где ЭКП исх и ЭКП кон — электрокинетический потенциал частиц в исходной сточной воде и при данной дозе флокулянта; ЭКП фЛ(Ж - заряд флокулянта (величина ЭКП, соответствующая предельной адсорбции флокулянта на частицах кварца).

Характеристики флокулянтов и дисперсных загрязнений сточных вод в процессе флокуляции, полученные на основе электрокинетических измерений, представлены в таблице 1 и могут служить для сравнительной оценки различ-

водных рас-

-к-юо

-АК-617

-К-131-40

ных флокулянтов, прогнозирования эффективности их применения.

Таблица 1 - Электрокинетические характеристики флокулянтов и дисперсных загрязнений сточных вод в процессе флокуляции

Флокулянт ММ экпфл мВ Вид стока* Доза™-,, мг/л ЭКПИСХ, мВ экп0ПГ, мВ е

ПЭИ 30000 +36 НПЗ 9,0 -18 -11 0,19

ВПК 101 60000 +37 НПЗ 7,5 -18 -7,5 0,28

ВПК 402 300000 +41 НПЗ 5,0 -18 -5,0 0,31

ППС 1000000 +47 НПЗ 5,0 - 18 -7,0 0,23

ПДМАЭМА 2000000 НПЗ 4,5 -18 -5,5 -

ОКФ 600000 +16 НПЗ 10 -18 -14 0,25

ВПК 402 300000 +41 КБК 10 -24 -17 0,17

К 100 2500000 +39 КБК 10 -24 -18 0,15

ВПК 402 300000 +41 КРЗ 10 -25 -10 0,31

К 100 2500000 +51 КРЗ 10 -25 -13 0,23

К125 3000000 +38 ОП 1,0 -38 -30 0,21

Фл 200 (ППС) 1000000 +47 -«- 1,5 -38 -34 0,085

""-содержание взвешенных веществ в исходной сточной воде нефтеперерабатывающего завода (НПЗ) - 48 мг/л, КБК - 700 мг/л, КРЗ - 200 мг/л, окрасочного производства (ОП) - 90 мг/л.

Как следует из анализа литературы, основные результаты получены по адсорбции полимеров на частицах минеральных дисперсий. Поэтому были проведены исследования адсорбции катионных флокулянтов на частицах эмульгированных нефтепродуктов, являющихся наиболее распространенными загрязнениями сточных вод.

Изучение кинетики адсорбции флокулянтов на частицах нефтепродуктов модельных сточных вод (рис. 3) позволило обосновать условия смешения флокулянта со сточной водой, которые нашли экспериментальное подтверждение. Продолжительность смешения соответствует времени достижения макси-

мальной величины адсорбции макромолекул флокулянта на частицах загрязнений. При интенсивном перемешивании (градиент скорости С =500 с"1) максимум адсорбции достигается уже через 0,5-1 мин.

300 250 Л; 200 2 150 100 50 0

---

1 1

*-

-Сисх=26 мг/л - Сисх=59мг/л -Сисх=102мг/л

0,5

1 2,5 Время, мин

ю

Рис. 3. Кинетика адсорбции ППС при флокуляции модельной нефтесодержащей сточной воды.

Изотермы адсорбции флокулянта ППС на гидрофобных частицах нефтепродуктов в зависимости от их концентрации представлены на рис. 4. Как следует из рисунка, изотерма высокого сродства, характерная для мономолекулярной адсорбции, наблюдается при меньшей концентрации дисперсной фазы (82 мг/л), в то время как ступенчатый характер изотерм адсорбции с экстремумом имеет место в более концентрированных эмульсиях. Причиной максимума на изотермах адсорбции, который наблюдается и при адсорбции флокулянта ВПК 402, может быть происходящая одновременно с адсорбцией флокуля-ция, в результате которой уменьшается величина поверхности, доступной для макромолекул.

\

В обоих случаях при малых концентрациях флокулянта левая часть изотермы описывается уравнением Ленгмюра, выведенного для мономолекулярной адсорбции низкомолекулярных веществ: ■ "

Г=Г„КС/(1+КС), (2)

где Г - величина адсорбции, мг/г; Г*, - предельная адсорбции, мг/г; К - константа адсорбционного равновесия; С - равновесная концентрация • вещества, мг/л. : . . ; ......

350

300

250

200

150

100

50

__

гИ — 1--

11 14 18 24 С равн, мг/л

40 44

-Сисх=82мг/л,

ММ=580000 -Сисх=82мг/л,

ММ=1млн -Сисх=163мг/л,

ММ=582000 -Сисх=163мг/л, ММ=1 млн

Рис. 4. Адсорбция флокулянта ППС нефтепродуктами модельной сточной воды

Полученные с помощью уравнения 2 константы адсорбции приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Константы адсорбции флокулянтов на частицах нефтепродуктов

Флокулянт Молекулярная масса Сисх, мг/л 8 уд.,,*, см2 /г Гоо, мг/г К, г/мг

ППС 1000000 163 3435 103 0,42

580000 163 3435 159 0,8

1000000 82 4512 116 0,58

580000 82 4512 275 0,3

ВПК 402 600000 130 3852 147 0,48

Б ул.„. — удельная поверхность частиц дисперсной фазы.

Как следует из таблицы 2, величина Г^ возрастает с уменьшением концентрации нефтепродуктов и молекулярной массы флокулянтов, что согласуется с данными других авторов, полученными при изучении процесса адсорбции полимеров частицами полидисперсных суспензий. Увеличение удельной поверхности дисперсной фазы также сопровождается ростом вследствие увеличения числа адсорбционных мест на поверхности частиц. Близкие константы Гю для флокулянта ВПК 402 и ППС с одной и той же молекулярной массой объясняются, вероятно, и близкими величинами положительного электрического заряда макромолекул, равного 41-47 мВ (таблица 1). Константы ад-сорбционно - десорбционного равновесия возрастают при образовании более

прочных связей с поверхностью частиц, что имеет место при уменьшении молекулярной массы флокулянта ППС в более концентрированных эмульсиях.

Таким образом, полученные результаты показывают, что при адсорбции флокулянтов на частицах жидкой дисперсной фазы сохраняются закономерности адсорбции, характерные для дисперсных систем с твердой дисперсной фазой. При концентрациях флокулянтов, соответствующих обычно используемым дозам (до 10 мг/л), происходит монослойная ленгмюровская адсорбция.. Адсорбционные процессы определяют оптимальные дозы и условия смешения флокулянтов со сточной водой.

Размеры образующихся флокул и соответственно эффективность очистки сточных вод зависит от условий агломерации (флокуляции) частиц дисперсной фазы с адсорбированными макромолекулами флокулянта. В этой связи изучение кинетики флокуляции имеет практическое значение для определения, регулирования и оптимизации технологических параметров флокуляци-онного процесса.

На основании анализа литературных данных установлено, что для описания кинетики хлопьеобразования или флокуляции коллоидных дисперсий в условиях принудительного перемешивания применимо выведенное Ла Мером уравнение градиентной флокуляции вида:

С/4=(1Ы/ск = -Кфле(1 (3)

где N - число частиц в единице объема; Кфл - константа скорости; 9 -степень заполнения флокулянтом поверхности частиц; в - градиент скорости перемешивания, с"1.

После интегрирования уравнения (3) при начальных условиях: е(г=0) = 00,М(1=0) = Ыо,

получена зависимость числа частиц в агрегате от времени флокуляции: 1^о/НфП = 1 + Кфл 9 (1-9) вН) I (4)

Так как численная концентрация частиц дисперсной фазы пропорциональна мутности или оптической плотности (О) дисперсий,*то уравнение (4) можно

представить в следующем виде:

Do/Офл = 1 + Кфл 0(1 - 0)G Dot. (5)

Практическое использование уравнений (4) и (5) для грубодисперс-ных кинетически неустойчивых систем, к которым относятся сточные воды, осложняется из-за больших скоростей осаждения образующихся флокул, что не позволяет без ошибок определить их концентрацию сразу после флокуля-ции. В этой связи в данной работе было предложено оценивать кинетику образования хлопьев по начальной скорости их осаждения (рис. 5), которую можно выразить уравнением:

- C0/C = D0/D = KtOTC+ 1, (6)

где С0, С - концентрация дисперсной фазы в исходной сточной воде и после осаждения; К - константа скорости; t o^ — продолжительность отстаивания.

0 1 2 3 4 5

Время, мин

Рис. 5. Зависимость величины оптической плотности сфлокулированной краскосодержащей сточной воды от времени отстаивания при дозе флокулянта 1,5 мг/л

Поскольку константа скорости осаждения в начальный момент времени характеризует скорость осаждения флокул, образованных на стадии хлопьеоб-разования, с учетом уравнений (4) и (5) уравнение (6) можно представить в виде:

Оо/О = К0(1-е)О1Ооис+1, (7)

м0лм = ке(1-е)01мо1отс +1, (8)

Обработка полученных результатов кинетики осаждения сфлокулиро-

ванных загрязнений сточных вод различных производств в координатах уравнения 7 или 8 приводит к линейной зависимости степени агрегации частиц от времени, на основании которой были рассчитаны константы скорости флоку-ляции. В таблице 3 представлены найденные константы скорости, которые могут быть использованы для оптимизации технологического процесса.

Таблица 3 - Константы скорости флокуляции загрязнений сточных вод

Вид сточной воды Реагент Константа скорости, с'1

Темпера- К*10 5(по К*10 "(по

тура, °С уравнению 7) уравнению 8)

Керамкомбинат Фл 200 20 1.7

Фарфоровый завод Фл 200 20 0,22

ПАА 20 0,50

Вода гидрофильтра Фл 200 20 3,14 -

окрасочной камеры К 125 20 3,46 -

Вода автобазы А 930 20 2,0

Модельная нефтесо- Фл 200 20 - 1,25

держащая вода Н 150 20 - 3,25

А 930 10 0,18 - "

20 0,30 2,5

30 0,42 -

Таким образом, уравнения 7 и 8 могут использоваться для описания кинетики флокуляции, что значительно облегчит поиск оптимальных технологических параметров очистки сточных вод с применением флокулянтов при проектировании новых и реконструкции существующих очистных сооружений.

В третьей главе рассмотрены методики и объекты исследований, которыми являются сточные воды и органические флокулянты.

Исследования проводились по стандартным методикам с использованием аналитических, вискозиметрических, кондуктометрических, электрохими-

ческих методов, дисперсионного анализа.

Неполнота информации о составе сточных вод и спорность вариантов при их моделировании послужила причиной ориентации в исследованиях на эксперименты с натурными сточными водами. Исследования проводились на сточных водах фарфоровых, камнеобрабатывающих, картонно-бумажных, картонно-рубероидных, нефтеперерабатывающих, машиностроительных, красильных, окрасочных и др. производств, содержащих отрицательно заряженные минеральные и органические дисперсные загрязнения. Изучены и проанализированы характеристики сточных вод, которые могут определять эффективность применения флокулянтов: природа, концентрация и дисперсный состав взвешенных веществ, вид и количество растворенных ионогенных загрязнений. Данные характеристики послужили базой для классификации сточных вод и определения эффективных групп флокулянтов для их очистки.

При выборе флокулянтов ориентировались главным образом на промышленные марки реагентов, а также специально синтезированные образцы флокулянтов на основе акриламида серии ПААК, ПААБ, ПААС, ПААН, отличающихся знаком заряда, количеством ионогенных групп (от 0 до 100 %) и молекулярной массой (от 2 до 15 млн). Для определения приоритетных характеристик флокулянтов были изучены свойства их водных растворов.

Как следует из литературных данных, растворы ионогенных флокулянтов обладают рядом специфических особенностей, которые проявляются при исследовании их вязкостных и электрохимических свойств. Одной из таких особенностей является нелинейное увеличение приведенной вязкости Т1УД/с водных растворов флокулянтов с разбавлением, которое наблюдается для всех изученных ионогенных флокулянтов в слабо концентрированных растворах (рис. 6). При разбавлении уменьшается концентрация противоионов вблизи макроиона и увеличивается электростатическое отталкивание одноименно заряженных звеньев полимерной цепи, что приводит к увеличению размеров макромолекул и эффекту так называемого полиэлектролитного набухания.

0,0025 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 С, г/дл

Рис. 6. Зависимость пуд /с растворов флокулянтов от их концентрации. [г|], дл/г: К 100 -2,4; АК 617-3,0

Максимум в области низких концентраций растворов флокулянтов (рис. 6) связан с предельным развертыванием макромолекул флокулянта, после которого дальнейшее разбавление не приводит к увеличению гидродинамического объема макромолекул, и уменьшение приведенной вязкости происходит вследствие уменьшения концентрации флокулянта в растворе. Минимум на кривых вязкости объясняется тем, что с увеличением концентрации флокулянта в растворе выше определенной величины возможны межмолекулярные взаимодействия, приводящие к образованию пространственных структур, и в конечном итоге к гелеобразованию.

С увеличением молекулярной массы флокулянтов и содержания ионно-генных групп приведенная вязкость их водных растворов возрастает, вследствие увеличения размера полииона. Поэтому флокулянты, имеющие равный заряд и молекулярную массу, должны иметь одни и те же гидродинамические размеры макромолекул в растворе, т.е. одинаковую приведенную вязкость, как это наблюдалось для флокулянтов ППС, ВПК 402 и ВПК 101 (таблица 4).

В этой связи величина приведенной вязкости может служить критерием для оценки реальных размеров макромолекул флокулянтов в их водных растворах и определять их флокулирующие свойства, а также рабочую концентрацию дозируемых растворов. Применение дозируемых растворов флокулянтов с концентрацией, при которой макромолекулы имеют максимальные размеры, позволит создать благоприятный режим флокуляции при меньшей про-

должительности процесса на стадии смешения.

Таблица 4 - Физико-химические характеристики флокулянтов и их водных растворов

Флокулянт Заряд, мВ Количество кати-онных групп, % [Т1], дл/г Луд/с, дл/г при с = 0,1 г/дл (г/100см3)

ВПК 101 +37 100 0,2 2,0

ВПК 402 +37 100 0,2 2,2

ВПК 402 +40 100 0,74 15,5

ППС +41 100 0,75 15,0

Было также показано, что по изменению величины вязкости водных растворов флокулянтов во времени можно определить срок их хранения без изменения их свойств. Так, 1,0 % водные растворы Флокатона 200 могут храниться в течение полугода. За этот период его приведенная вязкость практически не меняется. Не изменяется и характер зависимости г|прИп. от разбавления.

Увеличение солесодержания водного раствора сопровождается уменьшением степени диссоциации ионогенных групп флокулянтов и снижению вязкости их растворов. Снижение реальных размеров макромолекул флокулянтов в солевых растворах следует учитывать при их использовании для очистки минерализованных сточных вод. Увеличение концентрации солей в воде приводит к снижению эффективности флокуляционной очистки воды. Так, например, при увеличении солесодержания сточной воды нефтеперевалочной базы с 10 до 40 г/л остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенной воде возрастает в 2 раза: с 1,2-1,6 мг/л до 2,2-3,5 мг/л при исходной концентрации 25 мг/л и использовании флокулянта Флокатон 100.

Наличие ионогенных групп на полимерной цепи сказывается не только на гидродинамических, но и на электрических свойствах растворов флокулянтов. Как следует из результатов кондуктометрических измерений (рис.7), изотермы электропроводности растворов флокулянтов носят криволинейный ха-

рактер.

0,025 0,05 0,075

4с

а)

—•— ВПК-402 -л-ВПК-101

140 Ъ 120 1

? 100

80 ■

60

"г 40 5 20

0,029

0,07

4с

б)

Рис. 7. Изотермы электропроводности водных растворов флокулянтов: а) ВПК; б) КР-8322

Увеличение электропроводности с разбавлением обусловлено влиянием двух факторов: во-первых, уменьшение концентрации способствует выводу противоионов из сферы действия заряженных макромолекул, т. е. число свободных противоионов, участвующих в переносе электричества, возрастает. Во-вторых, увеличение заряда полииона при разбавлении приводит к увеличению его подвижности, и к росту общей электропроводности растворов. Вогнутый характер изотерм электропроводности указывает на наличие противоионной ассоциации в разбавленных растворах всех исследованных флокулянтов, которая возникает под действием сильного электрического поля, создаваемого макроионом с высокой плотностью фиксированных зарядов, и сопровождается уменьшением реального заряда макромолекул флокулянта в растворах.

Данные кондуктометрических измерений являются дополнительным подтверждением приоритетности предложенного способа определения заряда флокулянта не по количеству ионогенных групп, а по величине электрокинетического потенциала (таблица 1), которая пропорциональна эффективному заряду полииона.

Как известно, поверхностная активность флокулянтов может оказывать существенное влияние на процессы очистки сточных вод, например флотацией. В результате проведенных исследований было показано, что катионные флоку-лянты ВПК 101, ВПК 402, ППС, КР 8322 обладают невысокой поверхностной активностью и снижают поверхностное натяжение воды с 72 до 62-63 дн/см при увеличении концентрации растворов с 0,025 до 1 %. Это обусловлено высокой гидрофильностыо макромолекул, вследствие ионизации их ионогенных групп, о чем свидетельствуют рассмотренные выше особенности поведения макромолекул флокулянтов в водных растворах.

Таким образом, общими характеристиками водных растворов ионогенных флокулянтов, которые должны учитываться при выборе флокулянта и технологии его применения, являются следующие характеристики.

Эффект полиэлектролитного набухания, т.е. возрастание приведенной вязкости с разбавлением растворов флокулянтов. Противоионная ассоциация снижает эффект полиэлектролитного набухания.

Подавление эффекта полиэлектролитного набухания в солевых растворах, что приводит к сворачиванию макромолекул и уменьшению их гидродинамических размеров;

Эффект противоионного связывания, который снижает общий заряд флокулянта и проявляется особенно сильно в водных растворах сильноосновных флокулянтов.

Низкая поверхностная активность ионогенных флокулянтов.

В четвертой главе рассмотрены и экспериментально изучены флокули-рующие свойства флокулянтов в зависимости от их характеристик, природы и

содержания в сточных водах загрязняющих веществ, технологических параметров очистки.

Как показали исследования, для очистки сточных вод фарфоровых, керамических, камнеобрабатывающих и других производств, содержащих минеральные взвешенные вещества, могут использоваться как катионные, так и анионные флокулянты. Для очистки сточных вод, содержащих одновременно взвешенные вещества органического (целлюлоза) и минерального происхождения, наибольшей флокулирующей способностью обладают катионные флокулянты. Для сточных вод, содержащих эмульгированные загрязнения, наиболее эффективно применение катионных флокулянтов.

Для всех групп сточных вод эффективность очистки увеличивается с увеличением размеров макромолекул и молекулярной массы флокулянтов. При этом эффект очистки в большей степени зависит от молекулярной массы, чем от содержания ионогенных групп и заряда флокулянтов при переменной величине другого параметра (рис. 8, 9), о чем свидетельствуют коэффициенты корреляции этих зависимостей. В тоже время доза флокулянта в большей мере определяется его зарядом (рис. 10), что согласуется с теоретическими представлениями о механизме флокуляции.

Удельный расход флокулянтов снижается с увеличением концентрации дисперсной фазы, как это было установлено на примере флокуляционной очистки сточных вод картонно-рубероидного, картонно-бумажного комбината, нефтеперерабатывающего завода. Этим объясняется небольшой расход флокулянтов для осветления концешрированных суспензий. При флокуляции каолиновых суспензий с концентрацией от 100 до 2800 мг/л, оптимальная доза анионных флокулянтов не меняется или уменьшается и составляет 0,2-2 мг/л. Расход флокулянта увеличивается с уменьшением размеров частиц при постоянной массовой концентрации дисперсной фазы. При флокуляции бентонитовых суспензий, которые в отличие от каолиновых суспензий имеют более низкую степень дисперсности, эффективность очистки выше, а дозы как анионных, так и

; катионных флокулянтов ниже. Остаточное содержание взвеси в очищенной воде составляет 3-7 мг/л при дозах 0,1-1,0 мг/л.

0 5 10

Молекулярная масса, млн

Рис. 8. Зависимость эффективности флокулянтов серии ПААК и ПААС от их молекулярной массы при флокуляции каолиновой суспензии

Содержание ионогенных групп, % Рис.Эа

■е

Заряд флокулянта, мВ Рис. 96

Рис. 9. Зависимость эффективности применения

флокулянтов серии ПААК и ПААС от содержания ионогенных групп (а) и от их заряда (б) при флокуляции каолиновой суспензии

---------

4 . 3,5 И2 = 0,2647

3

2,5

2 ♦ ♦«» ♦

1,5

♦ 1

♦

--

-10 -5 0 5 ' ' 10 15

Молекулярная масса, млн Рис. 10а

Заряд флокулянта, мВ Рис. 106

Рис. 10. Зависимость оптимальной дозы флокулянтов серии ПААК и ПААС от их молекулярной массы, заряда и содержания ионогенных групп при флокуляции каолиновой суспензии

С усложнением компонентного состава дисперсных и растворенных загрязнений сточных вод и увеличением их содержания оптимальные дозы флокулянтов увеличиваются (таблица 6). Для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ из поверхностных сточных вод, характеризующихся низкой величиной ХТТК (60-200 мг/л), оптимальные дозы Праестола 853 или Праестола 852

составляют 0,5-1,0 мг/л, а для очистки промливневых сточных вод и сточных

вод НПЗ с высокой величиной ХПК (800-1500 мг/л) - 2-3 мг/л.

Таблица 6 - Эффективность флокуляционной очистки нефтесодержащих сточных вод

Вид сточной воды ХПК / Взв. вещ в сточной воде Флоку-лянт Доза, мг/л Взв. вещ. после очистки, мг/л

Поверхностный селитебный 0,5-2,6 Пр 853 0,5-1,0 5,0-10,0

Нефтеперевалочных баз 1,5-2,1 Пр 853 0,5-1,0 3,0-8,0

Смешанный промливневой 2,2-4,5 Пр 853 2,0-3,0 9-13,0

НПЗ 2,8-4,9 Пр 852 2,0-3,0 9,0-15,0

Поверхностно активные вещества (ПАВ) в малых концентрациях (до 25 мг/л) независимо от их природы увеличивают эффективность флокуляционной очистки сточных вод (рис. 11). При увеличении содержания ПАВ вследствие повышения кинетической устойчивости дисперсных загрязнений, эффективность очистки уменьшается. Например, при очистке сточных вод нефтепромыслов, содержащих 100 мг/л неионогенных ПАВ, с применением флокулянта Праестол 854 дозой 2 мг/л эффективность очистки от взвешенных веществ составляет 25 % при исходном содержании 174 мг/л.

-£= 60 т

г

«Г 5° * 5 40-I 302! 20-Я ю-

0

Рис. 11. Зависимость эффективности очистки сточных вод НПЗ флокулянтом ВПК 101 (5 мг/л) от содержания ПАВ. Со =140 мг/л

-I-

20 40 60 80 100 Концентрация ПАВ, мг/л

120 140

-ОСИ 0 -ОП-Ю - ОС-20 -Сольвар

Для многокомпонентных сточных вод с высоким содержанием ионо-

генных органических веществ, дозы флокулянтов резко возрастают, а их эффективность определяется природой и концентрацией растворенных органических примесей, а не содержанием дисперсной фазы (таблица 7).

Таблица 7 - Эффективность флокуляционной очистки концентрированных сточных вод

Сточная вода Флокулянт Доза, мг/л Качество сточной воды, мг/л*

ХПК Краситель (по разбавлению) Взвешенные вещества

Древесноволокнистых плит Фл 200 К 100 150 100 1930/1447 1930/1061 365/50 365/62

Буровых скважин ППС ВПК 402 75 100 5400/790 5400/850 1360/50 1280/75

Крашения картона Праестол 852 300 150 80 1:10000/1:15 1:5000/1:15 1:2500/1:20

Производства красителей Биопаг (Метацид) 400 1:6000/1:40

*-В числителе - до очистки, в знаменателе - после очистки

Для очистки таких сточных вод со сверхордипарпыми параметрами в качестве альтернативных реагентов были специально разработаны смешанные флокулирующие составы серии ЛКР (таблицы 8) на основе солей алюминия и органических флокулянтов, которые показали высокую эффективность. Таблица 8 - Флокулирующие составы ЛКР (ТУ 2141-001-02-455477-00)

Марка реагента Тип реагента

ЛКР 52-016 Порошковый коагулянт - флокулянт

ЛКР 64-02 -«-

ЛКР 64-02К -«-

ЖР 64-02КМ -«-

ЛКР 16-008К Жидкий коагулянт - флокулянт

ЛКР 02К Жидкий флокулянт

ЛКР АК-11 Порошковый флокулянт

Например, применение составов ЛКР для очистки концентрированных

многокомпонентных сточных вод окрасочных производств позволило снизить

содержание лакокрасочных материалов (ЛКМ) в очищаемой сточной воде до

99,9 % (таблица 9) и возвратить очищенную воду на повторное использование.

При этом образуется нелипнущий, хорошо обезвоживаемый осадок.

Таблица 9 - Эффективность применения флокулирующих составов ЛКР для очистки сточной воды окрасочных производств

Источник образования сточной воды и вид ЛКМ Содержание ЖМ, г/л Реагент Доза реагента, г/л Содержание ЛКМ после очистки, мг/л

ДОК 17, водоэмульсионный 0,25 3,0 ЛКР 52-016 0,3 1,0 2-5 3-7

АО «Москва», лак НЦ 218, полиуретановый лак 0,25-0,5 0,2-0,5 ЛКР 16-008К ЛКР 64-008К 1,0 1,5-2,0 10-15 10-15

Полиуретановый лак 0,2-0,5 ЛКР 64-02К 1,5-2,0 10-20

Завод деревоизделий, грунтовка НЦ-0140 и полиуретановый лак 0,1-0,2 ЛКР 02К ЛКР 64-02К 0,2-0,5 0,5-1,0 10-20 7-15

ОАО «Автодизель», грунтовка «Акрокор-1» 2,0 ЛКР АК- 11 0,1 15

АОЗТ «Дороховская мебельная фабрика», нитро-полиуретановый лак и лак НЦ-218 0,5-1,5 ЛКР 02К ЛКР 64-02КМ 0,5-1,0 1,0-1,5 10-20 10-20

Эмаль МЛ-12 1,0 ЛКР 64-02 0,2 8,5

На эффективность очистки сточных вод с применением флокулянтов оказывают влияние гидродинамические условия смешения и хлопьеобразова-ния, которые исследованы достаточно подробно на примерах очистки природных вод. Большинство исследований показали необходимость двухстадийного перемешивания: быстрого для равномерного распределения реагента и его адсорбции и медленного для создания оптимальных размеров флокул. В связи с появлением флокулянтов с широким диапазоном характеристик представляет интерес рассмотрение влияние молекулярной массы флокулянтов на технологические параметры очистки сточных вод.

Было установлено, что с увеличением молекулярной массы флокулян-тов, интенсивность перемешивания на стадии смешения и хлопьеобразования, возрастает. Так, при очистке нефтесодержащих сточных вод с использованием флокулянтов с низкой (ВПК 101) и средней (Т1ПС) молекулярной массой и продолжительности смешения 1 мин градиент скорости перемешивания, в, составил 500 с"1, а для высокомолекулярного флокулянта Праестол 854 - 740 с'1.

Условия хлопьеобразования характеризуются более низкими градиентами скорости (Охл =25-100 с"1) и большей длительностью перемешивания (10-30 мин). При продолжительности перемешивания не менее 10 минут (рис. 12) средний градиент скорости Охл возрастает с 60 с"1 при применении ВПК 101 до 300 с"1 для более высокомолекулярного флокулянта ППС. При использовании высокомолекулярных флокучянтов типа Праестолов, стадию хлопьеобразования можно исключить, увеличив продолжительность смешения до 5-7 мин (рис. 13). Возможность проведения флокуляционной очистки по схеме без камеры хлопьеобразования, имеет практическое значение и может быть успешно использована для внедрения флокулянтов в существующие схемы очистки промышленных сточных вод.

0 5 10 20

Время хлопьеобразования, мин

ВПК 101, отстаив. ■X— ППС, отстаив.

ВПК-101, флотация ППС, флотация

Рис. 12. Зависимость содержания взвешенных веществ в очищенной сточной воде НПЗ от времени хлопьеобразования при использовании ВПК 101(СХЛ = 60 с"1) и ППС (в™ = 300 с"1)

Условия формирования хлопьев определяют размер и однородность хлопьев по размеру, а следовательно и кинетику их отделения. В результате использования флокулянтов скорость осаждения ефлокулированных частиц

возрастает по сравнению со скоростью оседания исходных частиц в несколько раз. Чем больше молекулярная масса флокулянта, тем больше размер образующихся хлопьев и скорость их оседания. Вследствие этого количество загрязнений с гидравлической крупностью более 0,3 мм/с, обычно выделяемых в отстойниках и флотаторах, возрастает с 5-48 % (без флокулянтов) до 83-96 % при флокуляционной очистке различных видов сточных вод. Поэтому при осветлении сточных вод отстаиванием и флотацией наибольшей эффективностью обладают высокомолекулярные катионные флокулянты. Низкомолекулярные катионные флокулянты более эффективны при очистке воды фильтрованием.

0 5 10 15 20 25

Время перемешивания, мин

Рис. 13. Зависимость мутности очищенного поверхностного стока от условий флокуляции с применением Праестола 853. ■ -смешение(С=740 с'1)+хлопьобразование (С=300си); ♦смешение(С=740с"1)

Полученные результаты послужили основанием для определения приоритетных характеристик сточных вод и параметров флокуляционной очистки, от которых зависит выбор флокулянтов и эффективность их применения.

В пятой главе представлена методология оптимизации флокуляционной очистки сточных вод, которая включает систематизацию и выделение приоритетных признаков, определяющих флокуляционный процесс, классификацию флокулянтов и сточных вод, алгоритм выбора флокулянтов и способы оптимизации технологических параметров очистки сточных вод с их применением.

Рассмотренные в предыдущих разделах результаты исследований пока-

зывают, что флокуляционная очистка сточных вод является многофакторным процессом, на эффективность которого влияют три группы факторов: свойства обрабатываемой воды, свойства растворов флокулянтов и технология их применения. Всего выделено 22 фактора (таблица 10).

На основе анализа результатов проведенных исследований определено 11 приоритетных параметров, от которых зависит эффективность флокуляциоп-ной очистки сточных вод (таблица 10).

К приоритетным характеристикам флокулянтов относятся заряд и приведенная или кинематическая вязкость разбавленных водных растворов флокулянтов, которая определяет реальные размеры макромолекул в растворе.

К определяющим характеристикам сточных вод можно отнести природу, знак заряда и гидравлическую крупность (дисперсность) загрязнений, содержание ПАВ, ионогенных растворенных соединений и минеральных солей.

Из технологических параметров ведущими факторами являются условия смещения и хлопьеобразования и метод отделения сфлокулированных загрязнений.

Выбранные параметры послужили основой для классификации флокулянтов и сточных вод.

Все флокулянты были разделены на три группы (таблица 11). Флоку-лянты первой группы характеризуется 100 % содержанием ионогенных групп и сравнительно низкой молекулярной массой (до 1 млн.). Их флокулирующие свойства определяются зарядом, а не молекулярной массой. Флокулянты данной группы чувствительны к условиям хлопьеобразования, требуют длительного и медленного перемешивания с очищаемой сточной водой, образуют менее прочные хлопья. К ним относятся флокулянты на основе аминов, диаллилди-метиламмоний хлорида (Биопаг, Каустамин 15, ВПК 402).

Вторая группа флокулянтов характеризуется средними величинами молекулярных масс, которая колеблется в пределах от 1 до 3 млн. Их флокулирующие свойства зависят как от молекулярной массы, так и от заряда. Эти

флокулянты требуют специального оборудования для растворения. К ним относятся флокулянты ППС, Флокатои 200, К 100, КФ 91, КФ 99. ; ч

Таблица 10 - Систематизация факторов, определяющих эффективность флоку-ляции

Группа факторов Влияющие факторы Приоритетные факторы

Характеристика флокулянтов Молекулярная масса Молекулярная масса Вязкость 0,0050,1% водного раствора

Молекулярно-весовое распределение Количество ионогенных групп

Химический состав Заряд

Знак заряда ионогенных групп

Количество ионогенных групп

Регулярность расположения ионогенных групп

Товарный вид

Устойчивость при хранении

Характеристики сточных вод Природа дисперсной фазы Природа дисперсной фазы

Концентрация дисперсной фазы

Плотность дисперсной фазы

Знак заряда дисперсной фазы Знак заряда дисперсной фазы

Величина заряда

Дисперсность (гидравлическая крупность частиц дисперсной фазы) Дисперсность (гидравлическая крупность частиц дисперсной фазы)

Температура

Вид и концентрация ПАВ Вид и концентрация ПАВ

Солесодержание Солесодержание

Содержание растворенных ионогенных веществ Концентрация растворенных ионогенных веществ

Технологические параметры Спосбб'ввода реагента Условия смешения

Условия смешения

Условия хлопьеобразования Условия хлопьеобразования

Метод осветления Метод осветления

, Третья группа флокулянтов с молекулярной массой, более 3 млн, требует

специального оборудования для растворения, чувствительна к условиям смешения со сточной водой. Их флокулирующая активность определяется в большей степени размером макромолекул, а не величиной заряда. К ним относятся флокулянты серий Праестол, АК 636.

Таблица 11 - Классификация флокулянтов

Параметры 1 группа 2 группа 3 группа

Молекулярная масса До 1 млн До 3 млн От 3 млн и выше

Кинематическая вяз-

кость 0,05% раствора, мм2/с <5 5-10 >10

Содержание ионо- 100 20-100 5-80

ген ных групп, %

Концентрация дози- 1-5 0,1-0,5 0,005-0,05

руемого раствора, %

Товарный вид 25-50 % жид- 25-50 % гель, Гранулы, поро-

кость 1ранулы шок, эмульсия

Устойчивость при До 12 месяцев До 6 месяцев Не более 2 не-

хранении дозируемых дель

водных растворов

Ориентировочные дозы,* мг/л 5-10 3-7 <3

Технологическая схе- Смешение, Смешение, Смешение, ос-

ма флокуляционной хлопьеобразова- хлопьеобразова- ветление от-

очистки ние, осветление ние, осветление стаиванием или

фильтрованием флотацией, или фильтрованием флотацией

* - для удаления дисперсных загрязнений

Несмотря на определенную условность деления флокулянтов на три группы, сравнение характеристик товарных продуктов и результаты исследований свойств их водных растворов подтверждают правомочность такого деления. Флокулянты первой группы производятся в основном в виде жидких продуктов с концентрацией 25-50 %, второй группы - в виде гелеобразных или твердых продуктов, третьей группы — в виде порошков и эмульсий. При переходе к флокулянтам второй группы, наблюдается характерный излом на кривой приведенной вязкости водных растворов флокулянтов ППС от их молеку-

лярной массы (рис. 14).

0,46 0,63 0,75 0,8 1,16 2,22 Характеристическая вязкость, дп/г

Рис.14. Зависимость приведенной вязкости водных растворов флокулянта ППС от его молекулярной массы (характеристической вязкости)

I____________________

Для низкомолекулярных полиэлектролитов эффект полиэлектролитного набухания проявляется в области концентраций от 1 % и ниже, для флокулян-тов второй группы - при концентрации менее 0,1 г/дл, третьей группы - менее 0,05 г/дл. Флокулирующая концентрация уменьшается особенно заметно при переходе от первой группы к третьей. Флокулянты разного химического строения, но одной и той же молекулярной массы, эффективны при дозах, характерных для данной группы.

Изучение характеристик сточных вод показало, что существующие способы классификации дисперсных систем не охватывают все виды сточных вод вследствие сложного и многокомпонентного состава примесей загрязнений и не всегда могут быть использованы для оценки эффективности применения флокуляционного метода очистки.

, Классификация Кульского по фазово-дисперсному состоянию загрязнений сточных вод, основным параметром которой является гидравлическая крупность (1Ло) или дисперсный состав загрязнений (размер частиц), может быть использована для определения необходимости применения флокуляционного метода для очистки сточной воды. Принятое в коллоидно^ химии деление дисперсных систем на суспензии и эмульсии также не охватывает всех типов

сточных вод. Существует большая группа сточных вод, содержащих одновременно жидкую и твердую дисперспую фазу.

Проведенное изучение и анализ состава сточных вод и закономерностей флокуляции позволяет предложить классификацию, которая содержит 4 группы сточных вод: суспензии, эмульсионно-суспензионные сточные воды, орга-но-минеральные суспензии и органо-минеральные эмульсии. Сточные воды 1 группы (суспензии) содержат минеральную и органическую взвссь. Эмульсионно-суспензионные сточные воды содержат преимущественно жидкую дисперсную фазу. Органо-минеральные суспензии или эмульсии кроме дисперсной фазы содержат растворенные органические загрязнения и минеральные соли, которые могут изменять эффективность применения флокулянтов. Для сточных вод 1 и 2 групп применяются преимущественно флокулянты, для сточных вод 3 и 4 групп флокулянты после предварительной обработки сточной воды неорганическими коагулянтами, или смешанные реагенты.

Поскольку определяющими критериями совершенствования флокуля-ционной очистки сточных вод является вид применяемого флокулянта, его доза и эффективность, важно знать не только определяющие факторы, но и установить их роль при выборе флокулянта, его дозы и обеспечении высокого эффекта очистки сточной воды. Структурная схема влияния трех групп факторов при выборе флокуляционной технологии очистки сточных вод представлена на рис. 15.

В соответствии с этой схемой выбор флокулянта определяется характеристиками сточных вод и применяемым методом осветления. Доза флокулянта зависит от вида флокулянта и состава сточной воды (наличия растворенных примесей в сточной воде). Эффективность флокуляции зависит от дозы выбранного флокулянта и условий флокуляции, которые в свою очередь определяются характеристиками флокулянта и методом осветления сточной воды.

Алгоритм выбора группы флокулянтов в зависимости от характеристик

сточной воды и метода осветления представлен на рисунке 16.

действия определяют применение флокулянтов, имеющих заряд противоположный частицам дисперсной фазы. В случае если ЭКП частиц близок к нейтральному, как это характерно для гидроксидов алюминия, железа, кальция, наиболее эффективно применение неионных или слабозаряженных анионных или катионных флокулянтов. В присутствии минеральных солей с концентрацией более 3 г/л также большей эффективностью обладают высокомолекулярные неионные флокулянты. При наличии в сточной воде растворенных органических веществ катионного типа эффективно применение анионных флокулянтов, в присутствии анионных веществ применяют катионные флокулянты.

. Высокомолекулярные флокулянты третьей группы с молекулярной массой более 3 млн наиболее эффективны при очистке сточных вод отстаиванием, поскольку они обеспечивают образование самых больших по размеру хлопьев.

При фильтровании через песчаные фильтра наиболее эффективны флокулянты первой группы, через двухслойные и крупнозернистые фильтры -

флокулянты со средней молекулярной массой второй группы. При флотации эффективно применение флокулянтов второй и третьей групп.

Метод осветления

Отстаивание

Флотация

Фильтрование

<1млн <3млн >3млн

Заряд Молекулярная масса

Вид флокулянта

Отрицательный Заряд дисперсной фазы Вид растворенных веществ

Отрицательный, минеральная вчвссь

Положительный

11ей тральный

Состав воды

Анионные

Катионные

Соли

Рис. 16. Блок схема выбора флокулянта

Выбор конкретной марки флокулянта из данной группы реагентов осуществляется на основании их приоритетных характеристик: кинематической вязкости и заряда. Например, при использовании катионных флокулянтов Праестол для очистки поверхностных сточных вод от нефтепродуктов отстаиванием (рис.17) эффективность очистки увеличивается в той же последовательности, что и растет кинематическая вязкость 0,1% растворов флокулянтов в ряду: Праестол 611 <Праестол 851<Праестол 852<Праестол 650<Праестол

853<Праестол 644<Праеетол 854, хотя основность и молекулярная масса в этом ряду изменяются неравномерно (рис. 176, в) .

16 ■ 14 ■ 12 • 10 ■ В -Б ■ 4 +2

^ # # # # , <г?' <®' <»' <?>'

80 т

й* 70 •-

60 -

о 50 -

о 40 -■

зи --

X 20 --

О 10 --

0 +

<ч<?' <ч<>' <ч?Г <<?'

3 10

3 8

О

3 е

ос

<С А о.

- 2

г о

V Л

-- X" у -

^ # # # ^ # # -С3 <Я" <Я" <<?'

^ # & # # ^ # <»' <<Г <<?'

Рис.17. Зависимость характеристик флокулянтов Праестол и эффективности очистки поверхностного стока от их вида

Определение интервала оптимальных доз выбранных флокулянтов осуществляется с использованием таблицы И, где представлены ориентировочные дозы для разных групп флокулянтов. Далее доза флокулянта уточняется методом пробного коагулирования или предложенным электрокинетическим методом. Оптимальной дозе флокулянта соответствует определенная отрицательная величина ЭКП сфлокулированных частиц загрязнений, которая зависит от вида очищаемой сточной воды (таблица 1).

Для оперативного контроля и регулирования дозы флокулянта в промышленных условиях могут быть использованы зависимости величины ЭКП дисперсной фазы при оптимальной дозе флокулянта от величины ЭКП частиц загрязнений в исходной сточной воде.

Например, оперативный контроль за дозой флокулянта К 100 при его использовании для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего и картон-но-бумажного производств может проводиться с помощью полученных в ходе проведенных исследований эмпирических зависимостей:

Для оптимизации технологических параметров флокуляционной очистки конкретного вида сточных вод рекомендуется использовать предложенную кинетическую модель градиентной флокуляции (уравнение 7 и 8). Данная кинетическая модель позволяет определить:

- константу скорости флокуляционной очистки воды различными флокулянта-ми;

- оптимальные условия хлопьеобразования для достижения требуемого эффекта очистки воды;

- эффект очистки сточной воды с использованием различных флокулянтов при заданных технологических параметрах.

В итоге с помощью предложенной методологии оптимизации флокуляционной очистки сточных вод возможно обосновать и оценить эффективность

ДЛЯ НПЗ - С опт = 0,61 £исх для КРЗ - С опт = 13+0,2 С

■исх

>исч

(12) (13)

применения флокулянтов в той или иной технологической схеме, ускорить выбор эффективного флокулянта, определить технологию и оптимальные параметры очистки сточной воды с его применением.

В шестой главе представлены результаты промышленных и пилотных испытаний различных технологий флокуляционной очистки промышленных сточных вод, продемонстрировавших технико-экономическую эффективность выбранных флокулянтов в реальных условиях при изменяющемся качестве исходной сточной воды. На сточных водах всех групп показана высокая эффективность применения выбранных на основе разработанной методологии флокулянтов и технологических параметров их применения.

Было показано, что эффективность флокуляционных очистных технологий, включающих стадии смешения, хлопьеобразования и осветления, с применением катионных флокулянтов первой и второй групп (ВПК 101, ВПК 402, ПИС, АК 1020) составляет 83-98 %, и увеличивается на 17-30 % по сравнению со схемами без камер хлопьеобразования. Например, эффективность очистки сточных вод картонно-бумажного комбината отстаиванием составляет 97-98% при исходной концентрации взвешенных веществ 1240-4000 мг/л и дозе флокулянта ППС 5-15 мг/л. При очистке сточных вод НПЗ с применением флокулянта К 1020 содержание нефтепродуктов снижается с 37-47 до 1,5-4 мг/л.

Данная технология была реализована при проектировании очистных сооружений нефтеперевалочной базы в бухте Матансас республики Куба, Угрешских групповых очистных сооружений г. Москвы и апробирована в пилотных1 и промышленных условиях при очистке сточных вод нефтеперерабатывающего завода, картонно-бумажного комбината, нефтеперевалочной базы. " - Увеличение эффективности очистки сточных вод в существующих и наиболее распространенных схемах очистки сточных вод без камер хлопьеобразования согласно разработанной методологии возможно путем применения высокомолекулярных флокулянтов третьей группы (таблица 11), что было

подтверждено результатами промышленных испытаний на разных типах сточных вод. Например для очистки сточных вод фарфорового завода высокая эффективность очистки была достигнута при использовании флокулянта А 930 (таблица 12), завода фосфорных удобрений - флокулянта Седипур АР-205, нефтеперерабатывающего завода - Праестол 852, промливневых и ливневых сточных вод - Праестол 853.

Таблица 12 - Эффективность применения различных реагентов для очистки сточных вод фарфорового завода

Реагент Доза, мг/л Взвешенные вещества, мг/л

до очистки после осветлителя после фильтра

ПАА 3,3 4400 190 10

СА+ПАА 60+1,8 4270 140 10

СА+ А 930 22+0,7 4470 47 8

А 930 1,7 5500 54 7

Промышленное внедрение высокомолекулярных флокулянтов вместо неорганических коагулянтов, позволяет увеличить эффективность очистки, снизить расход реагентов, уменьшить количество образующегося осадка, исключить коррозию оборудования. Например, при использовании флокулянта Праестол 852 в дозах 2-3 мг/л для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода содержание нефтепродуктов снижается с 23-150 мг/л до 5-7 мг/л, в то время как при применении сернокислого алюминия - до 12-15 мг/л. При этом расход реагента сокращается в 50 раз, соответственно снижаются транспортные расходы, облегчается эксплуатация реагентного хозяйства, улучшаются условия труда. Годовой сброс загрязняющих веществ уменьшается на 485 т, в том числе взвешенных веществ - на 77 т, нефтепродуктов - на 29 т, сульфатов - на 379 т.

Сравнение технико-экономических показателей существующих схем очистки сточных вод с применением неорганических коагулянтов и флоку-

лянтов показало, что экономическая эффективность достигается только за счет снижения затрат на реагенты, если его удельный расход уменьшается не менее чем в 25 раз, а стоимость флокулянта выше стоимости коагулянта не более, чем в 45 раз. Например, проведенный сравнительный анализ затрат на реагенты -сернокислый алюминий и флокулянт Праестол 852 для очистки сточных вод нефтеперерабатывающего завода с расходом 800 м3/ч показал, что, несмотря на высокую стоимость, затраты на флокулянт ниже затрат на сернокислый алюминий на 307 тысяч рублей в год (таблица 13).

Таблица 13 - Технико-экономические показатели использования флокулянта Праестол 852 для очистки нефтесодержащих сточных вод НПЗ

Показатели Ед.изм. Сульфат алюминия Праестол 852

Расход сточной воды м3/с 19200 19200

Доза реагента по товарному продукту кг/м3 0,150 0,003

Расход реагента т/сутки 2,880 0,057

Расход реагента т/год 1051,2 21

Стоимость реагента руб./т 3200 147000

Затраты на реагенты млн. руб./год 3,364 3,058

Нефтепродукты в очищенной воде мг/л 12-15 5-7

Экономический эффект значительно возрастает, если учитывается экономия транспортных расходов, затрат на обезвоживание и утилизацию осадка, предотвращение износа оборудования, снижение экологического ущерба.

Технологии очистки концентрированных органосодержащих сточных вод с применением высокомолекулярных неионных или слабоанионных фло-кулянтов (Н 150, А 930), катионных флокулянтов Праестол 852 и 853 после ее предварительной обработки неорганическими коагулянтами были реализованы на очистных сооружениях Московской обойной фабрики, красильных производств картонных фабрик ОАО «Архбум», «Стора-Энсо». Достигнута высокая степень очистки сточных вод (94-99%) при небольших расходах флокулянтов (0,5-3,0 мг/л) и образовании хорошо обезвоживаемого осадка.

Результаты работы по очистке концентрированных сточных вод были также использованы при проектировании очистных сооружений Днепропетровского лакокрасочного завода, окрасочных производств Липецкого тракторного завода, Тарнопольского комбайнового завода, Первоуральского ЗТСК, цеха эмалевых покрытий Мышегского каменно-щебеночиого завода, Ленинградского завода гидротехнического оборудования.

Эффективность применения разработанных в рамках выполнения данной работы смешанных реагентов серии ЛКР (таблица 8) была продемонстрирована многочисленными опытными и промышленными испытаниями для очистки многокомпонентных сточных вод окрасочных производств (таблица 9) с внедрением полученных результатов на ПО «СОМИЗ», ДОК -17, Дорохов-ской мебельной фабрики, ТОО « Димэкс Трейдинг». Для изготовления опытных партий разработанных составов ЛКР и ускорения внедрения их в практику были разработаны технические условия ТУ 6-25-01-02495477-97 и ТУ 2141001-02-455477-00, содержащие полный комплекс требований к реагентам серии ЛКР, их изготовлению, контролю и приемке.

Промышленный выпуск коагулянтов марок ЛКР 52-016 и ЛКР 64-02 под торговой маркой «Оседон» в настоящее время осуществляет ЗАО «ЭКО-ХИММАШ». З.ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа и систематизации имеющихся данных по типам и характеристикам флокулянтов показано, что при наличии широкого ассортимента товарных марок флокулянтов, информация об их свойствах ограничена или отсутствует, или приводятся большие диапазоны характеристик, затрудняющие их выбор. В литературе и практике водоочистки отсутствует четкая методология и рекомендации по выбору альтернативных реагентов и технологии их применения в зависимости от вида очищаемой воды и ее физико-химических характеристик, что ограничивает массовое внедрение флокулянтов.

2. В результате теоретического рассмотрения механизма флокуляции дисперсий

■ и выполненных электрокинетических и адсорбционных исследований на реальных сточных водах показан электростатический характер адсорбции ионогенных флокулянтов с низкой и высокой молекулярной массой на частицах дисперсных загрязнений, обоснованы оптимальные параметры смешения флокулянтов со сточной водой. Данные электрокинетических измерений использованы для определения оптимальной дозы флокулянта и ее регулирования, степени заполнения, 6, поверхности дисперсных частиц макромолекулами флокулянтов, характеристики фактической величины заряда макромолекул флокулянтов в растворах с учетом их конформационного состояния.

3. Решена задача моделирования процесса флокуляции, как процесса формиро-

■ вания флокул и их последующего осаждения. Для определения и оперативного управления технологическими параметрами флокуляции предложено использовать в качестве математической модели модифицированное уравнение кинетики градиентной флокуляции. Для оптимизации технологических параметров определены константы скорости флокуляционной очистки сточных вод некоторых производств органическими флокулянтами.

4. Установлена взаимосвязь вязкостных, электрохимических и флокудирующих свойств водных растворов ионогенных флокулянтов, на основе которых выбраны их приоритетные характеристики: кинематическая или приведенная вязкость водного раствора и заряд, равный предельной величине электрокинетического потенциала частиц кварца с адсорбированными на них макромолекулами флокулянта.

5. На основе изучения эффективности разных видов флокулянтов для очистки сточных вод в зависимости от характеристик и содержания дисперсных и растворенных загрязнений определены их приоритетные параметры: природа и знак заряда дисперсной фазы, ее гидравлическая крупность, содержание растворенных солей, поверхностно-активных и ионогенных органических веществ.

6. Научно обосновано и экспериментально показано, что технология флокуляционной очистки сточных вод должна включать стадии смешения, хлопьеобра-

зования и осветления. Установлено, что условия смешения и хлопьеобразова-ния зависят от молекулярной массы флокулянта. При использовании флокулян-тов с молекулярной массой более 3 млн. флокуляционная очистка сточных вод может осуществляться по схеме: смешение и осветление, при увеличении продолжительность смешения с 0,5-1 до 5-7 мин.

7. На основе исследования взаимосвязи в системе флокулянт - дисперсная фаза - дисперсионная среда научно обоснована и разработана методология оптимизации флокуляционного процесса, которая включает определяющие факторы и их граничных величины, классификацию флокулянтов и сточных вод, алгоритм выбора флокулянта и способы оптимизации технологических параметров очистки сточных вод с их применением.

8. Разработаны, запатентованы и испытаны новые высокоэффективные смешанные реагенты серии ЛКР для очистки сточных вод со сверхординарными характеристиками (многокомпонентность, высокая стабильность, концентрация и т.д.), которые внедрены при очистке сточных вод гидрофильтров окрасочных камер на ПО «СОМИЗ», ДОК -17, Дороховской мебельной фабрики, ТОО «Димэкс Трейдинг». Для изготовления опытных партий реагентов ЛКР разработаны технические условия ТУ 6-25-01-02495477-97 и ТУ 2141-001-02455477-00. Промышленный выпуск коагулянтов марок ЛКР 52-016 и ЛКР 6402 под торговой маркой «Оседон» в настоящее время осуществляет ЗАО «ЭКОХИММАШ».

9. Осуществлена опытная и промышленная апробация разработанных оптимальных флокуляционных технологий очистки сточных вод более чем на 30 объектах с внедрением на 19 предприятиях, что подтверждено актами промышленных испытаний. Технология очистки сточных вод с применением флокулянтов внедрена при проектировании очистных сооружений нефтеперева-лочной базы в бухте Матансас республики Куба, Днепропетровского лакокрасочного завода, окрасочных производств Липецкого тракторного завода, Тар-попольского комбайнового завода, Первоуральского ЗТСК, цеха эмалевых по-

-крытий Мышегского каменно-щебеномного завода, Ленинградского завода гидротехнического оборудования, Угрешских групповых очистных сооружений г. Москвы, а также на существующих очистных сооружениях Тверского мясо-комината, Московской обойной фабрики, Дулевского фарфорового завода, СПО «Уральские самоцветы», Московского нефтеперерабатывающего завода, на вновь построенных установках по локальной очистке сточных вод красильных производств картонных фабрик ОАО «Архбум» и «Стора-Энсо». Показано, что при использовании катионных флокулянтов вместо неорганических коагулянтов экономия может быть достигнута уже за счет снижения затрат на реагенты при условии уменьшения удельного расхода реагента не менее, чем в 25 раз, и превышения цены за флокулянт по сравнению с коагулянтом не более, чем в 45 раз.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1-Максименко Ю.Л., Гандурина Л.В. Современное состояние и перспективы развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию, производству и применению химических реагентов для очистки природных и сточных вод и обработки осадка // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Научно-информационный бюллетень /ВИНИТИ. — М., 1980,-№4 (7).-38 с.

2. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н. Водорастворимые полимеры, их свойства и области применения // Общеотраслевые вопросы развития химической промышленности: Обзорная информация/НИИТЭХИМПИ.-М., 1980.- Вып.12(182).-62с.

3. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Корнеева Г.В., Громов В.Ф., Буне Е.В. Применение флокулянтов на основе акриламида при очистке промышленных сточных вод// Технология физико-химической очистки промышленных сточных вод. Аналитический контроль процессов очистки: Труды института ВОДГЕО.- М., 1980,-С. 30-32.

4.; Гандурина Л.В., Буцева Л.Н. Очистка нефтесодержащих сточных вод с применением флокулянтов // Новые достижения в очистке природных и сточных

вод: Тезисы семинара / Госстрой СССР. - М., 1980. - С. 48.

5. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Мейльман В.Б. Пилотная флотационная установка по очистке сточных вод // Процессы и сооружения для разделения взвесей при очистке природных и сточных вод: Материалы семинара / Общество «Знание» МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского. - М., 1980. - С. 118.

6. Мясников H.H., Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Потанина В.А. Исследование процессов смешения и хлопьеобразования при очистке сточных вод с применением катионных флокулянтов // Методы физико-химической очистки промышленных сточных вод: Труды института ВОДГЕО. - М., 1981.- С. 48-56.

7. Буцева Л.Н. Гандурина Л.В. Очистка буровых сточных вод с применением коагулянтов и флокулянтов // Нефтяное хозяйство. - 1984. - №1. - С. 47-49.

8. Myasnikov I.N., Butzeva L. N., Gandurina L.V. Effectiveness of flotation treatment with flocculants applied to oil wastewaters // Environment Protection Engineering. - 1985,- 11.-№3-4.-P. 119-126.

9. Myasnikov I.N., Gandurina L.V. Enhancement of mechanical wastewater treatment in petroleum refining industry // Environment Protection Engineering. - 1985. -II.-№3-4.-P. 28-29.

10. Myasnikov I.N., Gandurina L.V. Butzeva L. N., Studies on wastewater treatment with application of flocculants // Environment Protection Engineering. - 1985. -11.-№3-4.-P. 112-117.

11. Зубакова Л.Б., Жовнировская А.Б., Гандурина Л.В., Буцева Л.Н. Применение флокулянтов серии ВПС для очистки нефтесодержащих сточных вод// ЖПХ.- 1986.-№ 6.-С. 1309-1311.

12. Гандурина Л.В, Буцева Л.Н., Селезнева Л.В. Дзета-потенциал в оптимизации флокуляции промышленных сточных вод // Химия и технология воды. -1986,- 8.-№1,-С. 24-27.

13. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Устинов Б.М., Придаткин П.П. Флотационная очистка сточных вод с применением катионных флокулянтов // Химия и технология топлив и масел. - 1986. - № 6. - С. 36-38.

14. Бобков В.Н., Болотова В.Ф., Буцева Л.Н., Гандурина Л.В. Катионные фло-.: кулянты для очистки сточных вод. ВСТУ/ Водоснабжение и санитарная техника. -1987,- № 3. - С. 28-29.

15. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В.Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов катионными флокулянтами // Физико-химические методы в технологии очистки промышленных сточных вод: Труды института ВОДГЕО. - М.,

1987. -С. 30-32.

16. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н. Применение катиониых флокулянтов для очистки промышленных сточных вод // Водорастворимые полимеры и их применение: Тезисы докладов 3-ей Всесоюзной конференции.- Иркутск, 1987. - С. 47.

17. Гандурина Л.В., Буцева.Л.Н. Применение бентонитовых глин для очистки сточных вод, содержащих гексахлорофен // Текстильная промышленость,-

1988,-№ 10.-С. 50-52.

18. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В.Оптимизация дозы катионного флокулянта по величине электрокинетического потенциала при очистке нефтесодержащих сточных вод // Коагулянты и флокулянты в очистке природных и сточных вод: Тезисы докладов Всесоюзной конференции /АН СССР. - Одесса.- 1988.- С. 108.

19. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Адуха В.И., Торгонин А.Я., Коваленко В.И. Совершенствование технологии очистки сточных и оборотных вод картонного производства //Очистка природных и сточных вод: Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания. - М., 1989. - С. 79.

20. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н.Эффективность азотсодержащих полиэлектролитов для очистки промышленных сточных вод // Азотсодержащие полиэлектролиты (Синтез, свойства, применение): Тезисы докладов конференции.-Свердловск, 1989. - С. 62.

21. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Елохина Е.А., Аверичев В.А. Флокуляционная очистка сточных вод картонно-рубероидного завода. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. - 1990. - № 7. - С. 23.

22. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В, Гнатюк П.П., Полянский Э.И. Очистка сточ-

ных и оборотных вод картонно-бумажного кмбината с использованием флоку-лянтов // Технология физико-химической очистки промышленных сточных вод: Труды института ВОДГЕО.- М., 1991. - С. 25-27.

23. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н. Промышленный опыт флокуляционной очистки сточных вод картонно-рубероидного завода // Проблемы организации территории регионов нового освоения: Материалы Всесоюзной научной конференции / АН СССР. - Хабаровск, 1991. - С. 30.

24. Буцева JI.II., Гандурина JI.B. Флокуляция промышленных сточных вод ка-тионными полиэлектролитами // Проблемы организации территории регионов нового освоения: Материалы Всесоюзной научной конференции/ АН СССР. -Хабаровск, 1991,- С.32.

25.Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Корнеева Г.В., Громов В.Ф., Буне Е.В., Якушина Т.А., Изюмников А.Л. Флокуляция минеральных суспензий флокулянта-ми на основе акриламида // Свойства и применение водорастворимых полимеров: Тезисы докладов 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции. -Ярославль, 1991,-С. 152.

26. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В, Штондина B.C., Кирсанов В.А. Флокуляцион-ная очистка маслосодержащих сточных вод завода ЗИЛ // Проблемы промышленной экологии и безопасности: Материалы 11-ой конференции/ МП «Диада». - М., 1992. - С. 77.

27. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В, Гамов В.И., Васильева Е.В. Малоотходная система водопользования производства сварочных электродов // Проблемы промышленной экологии и безопасности: Материалы 11-ой конференции / МП «Диада». - М., 1992. - С. 75.

28. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Громов В.Ф., Буне Е.В., Корнеева Г.В. Флоку-лирующая способность анионных и катионных высокомолекулярных акриламидных полиэлектролитов // Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны окружающей среды: Труды участников 7 научно-технической конференции /Нижегородский архитектурно-строительный институт. - Нижний Новгород, 1993. - С. 93.

тут. - Нижний Новгород, 1993. - С. 93.

29. БуцеваЛ.Н., Гандурина JT.B. Применение коагулянтов и флокулянтов для очистки сточных вод нефтеперевалочных баз // Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами: Тезисы- докладов 1 -ой Всероссийской научно-технической конференции. М.: ВИ-МИ, 1994.-С. 14.

30. Гандурина Л.В., Фомичева Е.В. Интенсификация физико-механической очистки сточных вод. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. - 1994. - № 4.-СЛ4-15.

3 Г. Гандурина JI.B., Буцева Л.Н., Штондина B.C. Очистка сточных вод спиртового завода. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.-1994.- №10.-С. 31-32.

32. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Штондина B.C. Физико-химическая очистка нефте- и маслосодержащих сточных вод // Нефтепереработка и нефтехимия. -1996. - № 6,- С. 36-37.

33. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C., БессмертновГ.В., Гаврилов А.И. Физико-химическая очистка сточных вод фарфорового завода. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. - 1997. - № 12. - С. 10-11.

34. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Керин A.C., Штондина B.C., Черняк В.Д., Юдин В.Г, Очистка сточных вод и обезвоживание осадка обойных фабрик. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. - 1998. - № 8. - С. 27-29.

35. Гандурина Л.В. Органические флокулянты в технологии очистки природных и промышленных сточных вод и обработки осадка // Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация / ВНИИНТПИ. - М., 2000. - Вып.2. - 59 с.

36. Гандурина Л.В.,Буцева Л.Н., Штондина B.C. Оптимизация процесса флоку-ляции промышленных сточных вод органическими флокулянтами // Вода: экология и технология: Тезисы / IY Международный конгресс. - М., 2000. - С. 492.

37. Гандурина Л.В.' Алгоритм выбора наиболее эффективного реагента для коа-гуляционной очички промышленных сточных вод // Вода: экология и техноло-

гия: Тезисы / Y Международный конгресс.- М., 2002. - С. 658.

38. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C. Интенсификация очистки нефтесодержащих сточных вод с применением высокомолекулярных катион-ных флокулянтов. // Вода: экология и технология: Тезисы / YI Международный конгресс,- М., 2004. - С. 616.

39. Гандурина Л.В. Флокулирующие свойства водных растворов органических флокулянтов // Вода и Экология. - 2001.- № 2. - С. 60-75.

40.Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C., Фомичева Е.В. Коагулянты для очистки краскосодержащих сточных вод окрасочных производств. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. - 2001.- № 4. - С. 33-35.

41.Гандурина Л.В. Современные способы повышения качества питьевой воды: Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация / -ВНИИНТПИ.- М., 2003. - Вып. 4,- 65 с.

42.Гандурина Л.В., Штондина B.C., Буцева Л.Н., Очистка воды гидрофильтров окрасочных камер новыми коагулянтами. // Промышленная окраска. Технология, материалы, оборудование. -2004.- № 3.- С. 35-37.

43. Гандурина Л.В. Флокуляционные технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов. Обзорная информация. Сер. Инженерное обеспечение объектов строительства.-М.: ВНИИНТПИ, 2004 - Вып. 4. - 49 с.

44. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C., Меншутин Ю.А., Фомичева Е.В.,Воронов В.И. Интенсификация очистки промышленно-ливневых вод на Угрешских очистных сооружениях. ВСТ // Водоснабжение и санитарная техника. - 2004. - № 5. - С. 17-20.

45. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C. Очистка поверхностных сточных вод органическими коагулянтами и флокулянтами. ВСТ // Водоснабжение и санитарная техника. - 2005. - № 1.- С. 31-35.

46.A.C. 662504 СССР, МКИ С 02С 5/02. Способ очистки промышленных сточных вод/ Н.Ф. Иванова, Л.Б. Зубакова, В.И. Замелин, Л.В. Гандурина, И.Н. Мясников, Л.Н. Глушенко (СССР). - № 2124424; заявл.11.04.75; опубл.05.05.79.

47. A.c. 1085942 СССР, МКИ С02 F 1/52. Состав для очистки сточных вод / Л.В.Гандурина, Л.Н.Буцева, И.Н.Мясников, В.А.Шишов (СССР). - № 3500221; заявл.14.10.82; опубл.15.04.84, Бюл.№14.

48. A.c. 1149604 СССР, Сополимер 1,2-диметил-5-винилпиридинийметил-сульфата и N-триметиламмонийэтилметакрилатметилсульфата в качестве фло-кулянта / П.П. Гиатюк, С.Л. Новикова, О.М. Кеслер, Л.В. Гандурина, Л.Н. Бу-цева, А.В.Попов, Ю.А.Николаенко (СССР). - № 3650583; заявл.25.08.83; опубл.08.12.84.

49. A.c. 1183460 СССР, МКИ С02 F 1/52. Способ очистки сточных вод лакова-рочных производств / Л.В. Гандурина, Н.Я. Воробьева, И.Н. Мясников (СССР).

3655983; заявл.26.10.83; опубл.07.10.85, Бюл.№37.

50. A.c. 1322649 СССР. Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов / Л.В. Гандурина, Л.Н. Буцева, Т.А. Байбурдов, Л.Л. Ступенькова (СССР). - № 3728630; заявл. 13.04.84; опубл.08.03.87.

51. A.c. 1517326 СССР. Алкилированный сополимер N-винилметилпиразола с диалкиламиноалкилметакрилатом в качестве флокулянта / A.C. Тевлина, Р.Я. Муший, Н.И. Скрипченко, В.И. Серая, Л.В. Гандурина, A.A. Шогенова, Л.Н. Буцева, A.C. Гусарова, О.Б Орлова, И.А. Гроздова, Н.Я. Воробьева (СССР). - № 4122238; заявл. 16.07.89; опубл.22.06.89.

52. A.c. 1527878 СССР. Способ получения водорастворимого полиэлектролита/ В.В. Коршак, Л.Б. Зубакова, А.Б. Жовнировская, Л.В. Гандурина, Л.Н. Буцева (СССР). - № 4156853; заявл.02.12.86, опубл.08.08.89.

53. Патент 2004573 РФ, МКИ C10G 33/04. Способ обезвоживания нефтяных эмульсий/ Л.В. Гандурина, Е.Б. Васильева, B.C. Штондина, А.Е Платонов, Б.М. Устинов, П.П. Придаткин, Н.И. Лопаткина, Л.Н. Буцева - № 5039139; за-явл.21.04.92; опубл. 15.12.93, Бюл.№45-46.

54. Патент 2156741 РФ, МКИ С02 F 1/56. Коагулянт для очистки воды от лакокрасочных материлов/ Л.В. Гандурина, Л.Н. Буцева, B.C. Штондина (РФ).- № 99127515; заявл. 22.12.99; опубл.27.09.00, Бюл.№27.

Заказ № / 0_Объем 3,2 п.л._Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева

Введение.

ГЛАВА 1. Состояние проблемы флокуляционной очистки сточных вод.

1.1. Роль и место флокуляционного метода в технологии очистки сточных вод.

1.2. Состояние производства и потребления синтетических флокулянтов.

1.3. Номенклатура и характеристики синтетических флокулянтов.

1.3.1. Виды реагентов.

1.3.2. Способы получения синтетических флокулянтов.

1.3.3. Товарные характеристики синтетических флокулянтов

1.3.4.Низкомолекулярные флокулянты - полиэлектролиты

1.3.5. Высокомолекулярные флокулянты.

1.4. Исследование и использование флокулянтов в процессах очистки воды.

1.4.1. Закономерности флокуляции.

1.4.2. Органические флокулянты в процессах очистки природных вод.

1.4.3. Органические флокулянты в процессах очистки сточных вод.

1.4.4. Контроль процесса флокуляционной очистки воды.

1.5. Технологические и экономические проблемы флокуляционной очистки воды.

Выводы.

ГЛАВА 2. Теоретические аспекты флокуляционной очистки сточных вод и экспериментальные результаты.

2.1. Коллоидно-дисперсные характеристики сточных вод.

2.2. Адсорбция полимеров из водных растворов.

2.3. Механизм адсорбции катионных флокулянтов.

2.4. Кинетика адсорбции.

2.5.Адсорбция катионных флокулянтов полидисперсными эмульсиями.

2.6. Механизм флокуляции дисперсий.

2.7. Кинетика флокуляции

2.8. Кинетика осаждения сфлокулированных загрязнений.

Выводы.

ГЛАВА 3. Методики и объекты исследований.

3.1. Методики исследований.

3.2. Объекты исследований.

3.2.1. Флокулянты и их характеристики.

3.2.1.1. Физико-химические свойства водных растворов флокулянтов.

3.2.1.2. Вязкостные свойства водных растворов катионных флокулянтов.

3.2.1.3. Электрохимические свойства водных растворов катионных флокулянтов.

3.2.1.4. Поверхностные свойства водных растворов флокулянтов.

3.2.2. Характеристика сточных вод.

3.2.2.1. Характеристика загрязняющих веществ.

3.2.2.2. Характеристика сточных вод, содержащих твердые минеральные и органические загрязнения

3.2.2.3. Характеристика сточных вод, содержащих эмульгированные загрязнения.

3.2.2.4. Характеристика сточных вод, содержащих растворенные ионогенные вещества.

Выводы.

ГЛАВА 4. Флокулирующие свойства органических флокулянтов.

4.1. Флокуляция суспензионных загрязнений сточных вод.

4.1.1. Флокуляция каолиновых суспензий.

4.1.2. Флокуляция бентонитовых суспензий.

4.1.3. Флокуляционная очистка сточных вод фарфоровых и керамических производств.

4.1.4. Флокуляционная очистка сточных вод камнеобра-батывающих предприятий.

4.1.5. Флокуляция минеральных и органических взвешенных веществ.

4.2. Флокуляция эмульгированных загрязнений.

4.2.1. Флокуляционная очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.

4.2.2. Флокуляционная очистка сточных вод нефтебаз.

4.2.3. Флокуляционная очистка поверхностных сточных

4.3. Флокуляционная очистка сточных вод, содержащих растворенные ионогенные загрязнения.

4.4. Технологические параметры флокуляционной очистки сточных вод.

Выводы.

ГЛАВА 5. Методология оптимизации флокуляционной очистки сточных

5.1. Систематизация факторов, определяющих флокуляцион-ный процесс.

5.1.1. Значимые характеристики флокулянтов.

5.1.2. Значимые характеристики сточных вод.

5.1.3. Значимые технологические параметры флокуляционной очистки сточных вод.

5.2. Классификация органических флокулянтов.

5.3. Классификация сточных вод.

5.4. Методология и алгоритм оптимизации флокуляционной технологии.

5.4.1. Алгоритм выбора флокулянтов для очистки сточных вод и технологии их применения.

5.4.2. Оптимизация дозы флокулянта.

5.4.3. Оптимизация технологических параметров флокуляционной очистки сточных вод.

Выводы.

ГЛАВА 6. Промышленный опыт применения флокулянтов для очистки сточных вод.

6.1. Технологические показатели эффективности применения флокулянтов.

6.2. Экономические показатели эффективности применения флокулянтов.

Выводы.

Актуальность работы

Охрана окружающей среды от загрязнений является одной из главных задач современного общества. Загрязнение окружающей среды прежде всею отражается на качестве поверхностных и подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевом водоснабжении. За счет поступления сточных, ливневых и талых вод ухудшаются органолептические, химические и эпидемические свойства воды. По данным Государственного кадастра в 1997 г. в водные объекты поступило свыше 22 км3/год загрязненных сточных вод, что составило 37 % от общего объема водоотведения [1]. В 2002 г. промышленность России забрала 59 % (около 40 км ) суммарного объема использованной в стране свежей воды, из которых сброс сточных вод, требующих очистки, составил более 7 км , из них 1,8 км вообще не очищались [2]. В республике Чувашия, Воронежской, Калужской, Кировской, Магаданской областях на протяжении ряда последних лет на фоне некоторого снижения объемов сбрасываемых сточных вод отмечается тенденция увеличения удельного веса неочищенных сточных вод, который достигает 70-80 % [3]. С промышленными выбросами в воду попадают соли тяжелых металлов и различные органические вещества. Талые воды приносят с полей различные гербициды, пестициды и остаточные минеральные удобрения. Например, в 1997 году в водные объекты было сброшено 9,3 тыс. т нефтепродуктов, 618,6 тыс. т взвешенных веществ, 32,4 тыс. т фосфора, 106,9 тыс. т аммонийного азота, 0,08 тыс. т фенолов, 4 тыс. т синтетических поверхностно-активных веществ, 0,2 тыс.т соединений меди, 19,2 тыс. т железа, 0,76 тыс. т цинка [1].

Ситуация объясняется изменением структуры промышленности, физическим и моральным износом очистных сооружений, отсутствием или недостатком у предприятий финансовых средств, ослаблением контроля за их водоохранной деятельностью [2].

В этой связи в 21 веке основным стратегическим направлением реконструкции водного хозяйства промышленных предприятий остается создание замкнутых систем водного хозяйства, которое невозможно без переоборудования и совершенствования существующих очистных сооружений и внедрения новых прогрессивных технологий и оборудования. К перспективным методам очистки сточных вод относятся флокуляционные, сорбционные, мембранные, окислительные [4].

Одним из эффективных способов интенсификации существующих технологий очистки природных и сточных вод является использование высокомолекулярных флокулянтов самостоятельно или совместно с неорганическими коагулянтами [5-11]. Только за счет повсеместного внедрения физико-химических методов очистки промышленных сточных вод с применением коагулянтов и флокулянтов можно обеспечить эффективное 97-98 % удаление коллоидных и высокодисперсных примесей, таких как нефтепродукты, жиры, масла, красители, поверхностно-активные вещества и т. д.

Несмотря на то, что полимерные флокулянты уже давно применяются в процессах очистки воды, масштабы их применения совершенно не cooiBeici-вуют тем важным технологическим преимуществам, которые они имеют по сравнению с неорганическими коагулянтами - высокой эффективности, низким расходам, отсутствию коррозионных свойств и вторичных загрязнений воды, сокращению объема образующегося осадка. Широкое использование органических флокулянтов позволяет резко снизить потребление неорганических коагулянтов, повысить производительность очистных сооружений, надежность и стабильность их работы при низких температурах и пиковых нафузках, сократить затраты на обезвоживание и утилизацию образующегося осадка и глубокую доочистку воды до требуемых норм.

До 90-х годов главной причиной сложившейся ситуации было отсутствие крупномасштабного отечественного производства и достаточного ассортимента органических флокулянтов. Самым востребованным флокулянтом оставался неионный полиакриламид. Катионные и анионные органические коагулянты и флокулянты, такие как ВПК 101, ВПК 402, ППС, гидролизованный полиакриламид производились опытно-промышленными партиями, что не способствовало их широкому внедрению в технологию очистки воды.

В настоящее время в результате перехода к рыночной экономике созданы благоприятные условия для внедрения флокуляционных технологий очистки сточных вод. Множество иностранных фирм предлагают различные виды органических флокулянтов и коагулянтов в любом количестве. В промышленном масштабе стали производить флокулянты и ряд отечественных предприятий.

За последние годы появилось большое число работ, посвященных изучению влияния различных параметров на условия флокуляции дисперсий, однако в подборе и применении флокулянтов господствует эмпирический (полуэмпирический) подход. Это объясняется многообразием факторов, определяющих эффективность флокуляции различных дисперсных систем, их взаимным влиянием, большим количеством неучтенных параметров при исследовании применимости флокулянтов на реальных сточных водах, отсутствием единых методов изучения флокуляционных процессов, затрудняющих количественную интерпретацию экспериментальных результатов.

Выбор эффективного реагента для очистки конкретного типа сточной воды осложняется также наличием широкого ассортимента синтетических флокулянтов, что требует проведения длительных и трудоемких исследований, которые не всегда могут привести к оптимальному техническому решению.

В этой связи разработка научных основ выбора и эффективного использования флокулянтов и способов совершенствования флокуляционного процесса является чрезвычайно актуальной.

Цель и задачи диссертационной работы

Совершенствование флокуляционных технологий очистки сточных вод от различных видов дисперсных и растворенных загрязнений на основе комплексного использования научно-обоснованных приоритетных характеристик очищаемой сточной воды, свойств водных растворов флокулянюв и технологических параметров их применения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• систематизировать имеющиеся данные по типам и характеристикам флокулянтов и очищаемых сточных вод, теоретически обосновать и экспериментально определить приоритетные характеристики и их взаимосвязь в системе флокулянт - дисперсная фаза - дисперсионная среда;

• научно обосновать и разработать методологию выбора наиболее эффективного флокулянта и способов совершенствования флокуляционной технологии очистки сточной воды на основе ее характеристик и метода осветления;

• создать и использовать новые современные флокулирующие составы для флокуляции сточных вод со сверхординарными характеристиками (многоком-понентность, высокая стабильность, дисперсность, концентрация загрязнений и т.д.);

• осуществить промышленную апробацию и внедрение разработанных оптимальных флокуляционных технологий очистки сточных вод разных видов, определить их технико-экономическую эффективность.

Научная новизна полученных результатов заключается в основных положениях теоретического, методологического и технологического характера.

• Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден электростатический характер адсорбции ионогенных флокулянтов с низкой и высокой молекулярной массой на частицах дисперсных загрязнений.

• Решена задача моделирования процесса флокуляции, как процесса формирования флокул и их последующего осаждения. Предложено использовать в качестве математической модели модифицированное уравнение кинетики градиентной флокуляции дисперсий.

• Установлена взаимосвязь вязкостных, электрохимических и флокули-рующих свойств водных растворов ионогенных флокулянтов, на основе которых определены их приоритетные характеристики.

• Определены наиболее значимые физико-химические характеристики сточной воды, определяющие эффективность использования флокулянтов, предложена новая классификация сточных вод, как дисперсных систем.

• Разработана методология и алгоритм оптимизации технологии флокуля-ционной очистки воды.

• Впервые разработаны эффективные органо-минеральные коагулянты для интенсификации очистки концентрированных сточных вод со сверхординарными характеристиками (многокомпонентность, высокая стабильность, дисперсность, концентрация загрязнений и т. д.).

Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем.

• На основе разработанной методологии оптимизации предложен и апробирован в опытно-промышленных и промышленных условиях комплекс эффективных технологий флокуляционной очистки сточных вод, отличающихся природой, концентрацией и агрегативной устойчивостью удаляемых загрязнений.

• Предложен и апробирова вискозиметрический метод количественной оценки реальных размеров макромолекул флокулянтов по величине кинематической или приведенной вязкости их водных растворов.

• Предложен и апробирован электрокинетический метод для количественной оценки заряда флокулянта, а также определения и оперативного регулировании дозы флокулянта при изменении качества очищаемой сточной воды.

• Предложено использование разработанной кинетической модели градиентной флокуляции дисперсий для определения оптимальных технологических параметров процесса флокуляции промышленных сточных вод.

• Разработаны технические условия на вновь созданные органо-минеральные коагулянты серии JIKP. Промышленный выпуск коагулянтов марок JIKP 52-016 и JIKP 64-02 под торговой маркой «Оседон» осуществляет ЗАО «ЭКОХИММАШ».

• Внедрены рекомендации на технологию флокуляционной очистки сточных вод различных видов на 19 запроектированных и промышленных объектах, в том числе на действующих очистных сооружениях при:

- интенсификации очистки воды Дулевского фарфорового завода с применением высокомолекулярного флокулянтов на основе акриламида Н 150;

- повышении эффективности очистки сточных вод обойной фабрики с применением порошкового анионного флокулянта А 930;

- очистке нефтесодержащих сточных вод с применением высокомолекулярного катионного флокулянта Праестол 852 на Московском нефтеперерабатывающем заводе;

- очистке сточных вод гидрофильтров окрасочых камер с использованием новых коагулирующих составов серии ЛКР на ряде объектов, в том числе ДОК 17, Дороховской мебельной фабрике, ТОО «Димэкс Трейдинг», ОАО «СОМИЗ».

Новизна и практическая значимость работы подтверждена 9 авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ.

Личный вклад диссертанта

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии, комплексном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии ФГУП «НИИ ВОДГЕО».

Автором была осуществлена постановка проблемы и определены пути ее решения.

Автором предложена математическая модель кинетики флокуляционной очистки, позволяющая оптимизировать технологические параметры процесса.

Автором предложены новые приоритетные характеристики для оценки свойств флокулянтов и разработана методология выбора флокулянта.

Автором на основе проведенных с его участием экспериментальных исследований разработаны, запатентованы и внедрены новые флокулирующие составы для очистки концентрированных сточных вод.

Автором проведено теоретическое обобщение, анализ, опытно-промышленная проверка и внедрение результатов исследований, разработаны способы совершенствования флокуляционной технологии очистки сточных вод.

Методический уровень и достоверность проведенных исследований

Экспериментальные исследования выполнены автором на современном оборудовании, с использованием аналитических и физико-химических мею-дов. Достоверность результатов экспериментов обеспечена применением стандартных методик исследований и определения показателей качества воды, а также совпадением результатов экспериментов в лабораторных и производственных условиях. Выполнение математической обработки результатов велось с применением статистических методов анализа, стандартных компьютерных программ, в том числе Microsoft Excel 2000.

Апробация работы

Основные результаты работы и главные положения диссертации отражены в четырех обзорах и публикациях в трудах НИИ ВОДГЕО, журналах: «Водоснабжение и санитарная техника», «Химия и технология воды», «Вода и Экология», «Химия и технология топлив и масел», «Нефтепереработка и нефтехимия» и др.

Результаты работы докладывались на всесоюзных конференциях, семинарах и совещаниях в г. Москве (1980, 1989, 1992, 1994г.), Иркутске (1987г.), Одессе (1988г.), Свердловске (1989г.), Хабаровске (1991г.), Ярославле (1991г.), Нижнем Новгороде (1993г.), международных конгрессах «3-КВАТЕК» (г. Москва, 2000, 2002, 2004г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 54 научных работы, в том числе 4 обзора, 9 авторских свидетельств и патентов, 16 тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем работы

Диссертация общим объемом 337 страниц состоит из введения, 6 глав, содержит 53 таблицы, 104 рисунка и 3 приложения. Список литературы включает 155 наименований отечественных и зарубежных авторов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа и систематизации имеющихся данных по типам и характеристикам флокулянтов показано, что при наличии широкого ассортимента товарных марок флокулянтов, информация об их свойствах ограничена или отсутствует, или приводятся большие диапазоны характеристик, затрудняющих их выбор. В литературе и практике водоочистки отсутствует четкая методология и рекомендации по выбору альтернативных реагентов и технологии их применения в зависимости от вида очищаемой воды и ее физико-химических характеристик, что ограничивает массовое внедрение флокулянтов.

2. В результате теоретического рассмотрения механизма флокуляции дисперсий и выполненных электрокинетических и адсорбционных исследований ш реальных сточных водах показан электростатический характер адсорбции ионогенных флокулянтов с низкой и высокой молекулярной массой на частица> дисперсных загрязнений, обоснованы оптимальные параметры смешения флокулянтов со сточной водой. Данные электрокинетических измерений использо ваны для определения оптимальной дозы флокулянта и ее регулирования, степени заполнения, 0, поверхности дисперсных частиц макромолекулами флокулянтов, характеристики реальной величины заряда макромолекул флокулянтог в растворах с учетом их конформационного состояния.

3. Решена задача моделирования процесса флокуляции, как процесса формирования флокул и их последующего осаждения. Для определения и оперативного управления технологическими параметрами флокуляции предложено использовать в качестве математической модели модифицированное уравнение кинетики градиентной флокуляции. Для оптимизации технологических параметрог определены константы скорости флокуляционной очистки сточных вод некоторых производств органическими флокулянтами.

4. Установлена взаимосвязь вязкостных, электрохимических и флокулирую-щих свойств водных растворов ионогенных флокулянтов, на основе которых выбраны их приоритетные характеристики: кинематическая или приведенная вязкость водного раствора и заряд, равный предельной величине электрокинетического потенциала частиц кварца с адсорбированными на них макромолекулами флокулянта.

5. На основе изучения эффективности разных видов флокулянтов для очистки сточных вод в зависимости от характеристик и содержания дисперсных и растворенных загрязнений определены их приоритетные параметры: природа и знак заряда дисперсной фазы, ее гидравлическая крупность, содержание растворенных солей, поверхностно-активных и ионогенных органических веществ.

6. Научно обосновано и экспериментально показано, что технология флокуля-ционной очистки сточных вод должна включать стадии смешения, хлопьеобразования и осветления. Установлено, что условия смешения и хлопьеобразо-вания зависят от молекулярной массы флокулянта. При использовании флокулянтов с молекулярной массой более 3 млн. флокуляционная очистка сточных вод может осуществляться по схеме: смешение и осветление, при увеличении продолжительность смешения с 0,5-1 до 5-7 мин.

7. На основе исследования взаимосвязи в системе флокулянт - дисперсная фаза - дисперсионная среда научно обоснована и разработана методология оптимизации флокуляционного процесса, которая включает определяющие факторы и их граничных величины, классификацию флокулянтов и сточных вод, алгоритм выбора флокулянта и способы оптимизации технологических параметров очистки сточных вод с их применением.

8. Разработаны, запатентованы и испытаны новые высокоэффективные смешанные реагенты серии ЛКР для очистки сточных вод со сверхординарными характеристиками (многокомпонентность, высокая стабильность, концентрация и т.д.), которые внедрены при очистке сточных вод гидрофильтров окрасочных камер на ПО «СОМИЗ», ДОК -17, Дороховской мебельной фабрики, ТОО « Димэкс Трейдинг». Для изготовления опытных партий реагентов ЛКР разработаны технические условия ТУ 6-25-01-02495477-97 и ТУ 2141-001-02-455477-00. Промышленный выпуск коагулянтов марок ЛКР 52-016 и

ЛКР 64-02 под торговой маркой «Оседон» в настоящее время осуществляет ЗАО «ЭКОХИММАШ».

9. Осуществлена опытная и промышленная апробация разработанных оптимальных флокуляционных технологий очистки сточных вод более чем на 30 объектах с внедрением на 19 предприятиях, что подтверждено актами промышленных испытаний.

Технология очистки сточных вод с применением флокулянтов внедрена при проектировании очистных сооружений нефтеперевалочной базы e6yxie Матансас республики Куба, Днепропетровского лакокрасочного завода, окрасочных производств Липецкого тракторного завода, Тарцопольского комбайнового завода, Первоуральском ЗТСК, цеха эмалевых покрытий Мышегском каменно-щебеночного завода, Ленинградского завода гидротехнического оборудования, Угрешских групповых очистных сооружений г. Москвы, а также на существующих очистных сооружениях Тверского мясокомината, Московской обойной фабрики, Дулевского фарфорового завода, СПО «Уральские самоцветы», Московского нефтеперерабатывающего завода, на вновь построенных установках по локальной очистке сточных вод красильных производств картонных фабрик ОАО «Архбум» и «Стора-Энсо».

Показано, что при использовании катионных флокулянтов вместо неорганических коагулянтов экономия может быть достигнута уже за счет снижения затрат на реагенты при условии уменьшения удельного расхода реагента не менее, чем в 25 раз, и превышения цены за флокулянт по сравнению с коагулянтом не более, чем в 45 раз.

1. Роговец А.И. Санитарно-эпидемиологическая оценка состояния питьевого водоснабжения в Российской Федерации. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1998.-№ 12.- С. 2.

2. Аксенов В.И., Аникин Ю.В., Никулин В.А., Ничкова И.И. Современное состояние и проблемы совершенствования водного хозяйства промышленных предприятий // Вода: экология и технология: Тезисы / YI Международный конгресс. М., 2004. - С. 892.

3. Михеев Н.Н. Водные ресурсы как база питьевого водоснабжения. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1998. - № 4. - С. 10.

4. Алексеев Е.В., Воронов Ю.В., Алексеев С.Е. Физико-химические методы -основа технологии очистки сточных вод от биорезистентных загрязнений // Вода: экология и технология: Тезисы / Y1 Международный конгресс. М., 2004. - С. 757.

5. Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1984. - 201 с.

6. Гандурина JI.B., Буцева JI.H. Водорастворимые полимеры, их свойства и области применения // Общеотраслевые вопросы развития химической промышленности: Обзорная информация / НИИТЭХИМПИ.-М., 1980. Вып. 12 (182).- 62 с.

7. Гандурина Л.В. Органические флокулянты в технологии очистки природных и промышленных сточных вод и обработки осадка // Инженерноеобеспечение объектов строительства: Обзорная информация. / ВНИИНТПИ.-М., 2000. -Вып.2. 59 с.

8. Гандурина JI.B. Современные способы повышения качества питьевой воды // Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация. / ВНИИНТПИ.- М., 2003. -Вып.4. 59 с.

9. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977.- 355 с.11.3апольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Ленинград: Химия, 1987.- 202 с.

10. Салов В.Н., Сусяева М.Ю. Экономические и технологические аспекты синтеза полимерных флокулянтов и инновационные технологии полимеризации // Вода: экология и технология: Тезисы / IY Международный конгресс.- М., 2000.- С.416.

11. Бутова С.А., Гнатюк П.П., Кротов А.П., Малий В.А., Маслов А.П. Флокулянты. Свойства. Получение. Применение: Справочное пособие М.: Стройиз-дат, 1997.- 160 с.

12. МУ 2.1.4.1060-01. Санитарно-эпидемиологический надзор за использованием синтетических полиэлектролитов в практике питьевого водоснабжения: Методические указания. М, 2001.- 58 с.

13. Флокулянты Феннопол: Рекламная информация, «Кемира».

14. Производственные возможности фирмы Sanyo chemical industries в области катионоактивных флокулянтов: Технический бюллетень, 1982.

15. Зетаг и Магнафлок. Высокоэффективные синтетические флокулянты для обработки коммунальных и промышленных сточных вод и шламов: Рекламная информация фирмы «Сиба».

16. Обоснование организации промышленного производства порошкообразных сополимеров акриламида на совместном Российско-германском предприятии ЗАО «Компания «Москва Штокхаузен - Пермь»: Информационный бюллетень, 1996.

17. Реагенты для питьевой воды: Рекламная информация фирмы SNF FLOERGER.

18. Сайтек индастриз: Рекламная информация фирмы Cytec.

19. Коагулянты и флокулянты: анализ и оценка современного технологического уровня производства: Аналитический обзор /Черкасский НИИТЭХИМ.-Черкассы, 2001.- 37 с.

20. Харитонов В.П. Развитие производстава химических реагентов для очистки воды на ОАО «Сорбент» // Вода: экология и технология: Тезисы / III Международный конгресс. М., 1998.- С. 331.

21. Заявка 2322128 Великобритания, C02F1/56. Part polymeric-part inorganic coagulant. -Заявл. 18.02.97; Опубл. 19.08.98.

22. Васильев Б.В., Малышев А.В., Гумен С.Г., Большеменников Я.А., Цветков

23. B.И. Установка по производству и использованию флокулянта «Перколь» в процессе обезвоживания осадков сточных вод центральной станции аэрации

24. C.-Петербурга // Вода: экология и технология: Тезисы / III Международный конгресс. М., 1998.-С. 380.

25. Сан ПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества воды.- М.: Госкомсанэпиднадзор России, 2001.- 111 с.

26. Перечень предельно-допустимых концентрации и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М.: Мединор, 1995,- 303 с.

27. Ефимов К.М., Гембицкий П.А., Дюмаева И.В., Данилина Н.И. Дезинфицирующие флокулянты для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 2001.- № 6.-С. 13.

28. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии.- М.: Химия, 1976.- 511с.

29. La Мег V.K. Coagulation symposium introduction// Journal of Colloid Science. 1964.-19.-№4.

30. Walter H-J, Winkler F. Wasserbehanglung durch flockungsprozesse. Berlin, 1981.

31. Ives K.J. The Scientific Basis of Flocculation. The Netherlands: Sijthoff s. Noordhoff, 1978.

32. Баран A.A. Полимер-содержащие дисперсные системы. Киев: Наук. Думка, 1986.- 201 с.

33. Мягченков В.А., Баран А.А., Бектуров Е.А., Булидорова Г.В. Полиакри-ламидные флокулянты. Казань, 1998.- 247 с.

34. Мягченков В.А., Френкель С.Я. Композиционная неоднородность сополимеров.- Ленинград: Химия, 1988.- 288 с.

35. Небера В.П. Флокуляция минеральных суспензий.- М.: Недра, 1983.- 288с.

36. Гончарук В.В., Дешко И.И., Герасименко Н.Г., Баран А.А., Соломенцева И.М., Сотскова Т.З., Ярошевская Н.В. Коагуляция, флокуляция, флотация и фильтрование в технологии водоподготовки //Химия и технология воды.-1998.-20.-№ 1.- С.19.

37. Гончарук В.В., Соломенцева И.М. Коллоидно-химические основы совместного использования коагулянтов и флокулянтов в процессах водоподготовки // Вода: экология и технология: Тезисы / 1Y Международный конгресс. М., 2000.- С. 326.

38. Берлин Ад. А., Кисленко В.Н., Молдованов М.А., Берлин Ар. А. Эмпирическая математическая модель кинетики флокуляции суспензий // Химия и технология воды. 1992. - 14.- № 4.- С. 243.

39. Михайлов В.А., Бутко А.В., Лысов В.А., Моктар А.А. Самоследов О.А., Ивлев B.C., Борилько В.А. Применение флокулянта ВПК 402 на водопроводе г. Ростов на Дону. ВСТ // Водоснабжение и санитарная техника.-1997.-№ 7.-С. 15.

40. Camp Т. R. Flocculation and flocculation basins // Proc. Amer. Soc. Civil Eng.- 1953.- 79.-№283.

41. Драгинский B.JI., Алексеева Л.П. Повышение эффективности реагентной обработки воды на водопроводных станциях. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.- 2000.-№ 5. С. 11.

42. Алексеева Л.П., Драгинский В.Л. Подготовка питьевой воды для городов и поселков республики Саха. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. -1995.-№6.-С. 15.

43. Ярошевская Н.В., Муравьев В.Р., Сотскова Т.З. Влияние флокулянтов LT27 и 573С на качество очистки воды при контактной коагуляции // Химия и технология воды. 1997, - 19.- № 3.- С. 308.

44. Кузнецов О.Ю., Данилина Н.И. Очистка и обеззараживание воды бактерицидным полиэлектролитом. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. -2000.-№ 10.-С. 8.

45. Брусницина Л.А., ПьянковА.А., Богомазов О.А., Лобанов Ф.И., Хартан Ханс-Георг. Опыт применения полиэлектролитов «Праестол» для повышения качества питьевой воды и обезвоживания осадков // Вода и экология.-2000.-№ 1.- С. 40.

46. Гумен С.Г., Дариенко И.Н., Евельсон Е.А., Русанова П.П. Применение современных химических реагентов для обработки маломутных цветных вод. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.- 2001,- № 3. С. 12.

47. Герасимов Г.Н. Процессы коагуляции-флокуляции при обработке поверхностных вод. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.-2001.-№ 3.-С.26.

48. Алексеева Л.П., Драгинский В.Л., Моисеев А.В. Механическое смешение реагентов с обрабатываемой водой. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника." 2001.-№3.- С. 16.

49. Станков С.К., Низковских В.М., Багаев Ю.Г. Совершенствование организации наладочных работ. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.-1999.-№ 6.-С. 8.

50. Гетманцев С.В. Состояние производства и импорта алюмосодержащих коагулянтов в России. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника.- 2003.- № 2.-С. 5.

51. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод.- М.: Стройиздат, 1979. 627 с.

52. Швецов В.Н., Морозова К.М., Мясников И.Н., Белевцев А.Н., Двинских Е.В. Классификатор технологий очистки сточных вод // Вода: экология и технология: Тезисы / VI Международный конгресс. М., 2004.- С. 644.

53. Kerdachi D.A. The increasing use of polimeric flocculants in water treatment // Chemsa.- 1987.-5.-C. 127.

54. Луценко Г.Н., Цветкова А.И. , Свердлов И. LLL Физико-химическая очистка городских сточных вод.- М.: Стройиздат, 1984.- 88 с.

55. Воробьева Н.Я., Мейльман В.Б. Очистка сточных вод лакокрасочной промышленности // Процессы и сооружения для разделения взвесей при очистке природных и сточных вод: Материалы семинара / МДНТП им. Дзержинского.-М., 1980.-С. 44.

56. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C., Бессмертнов Г.В., Гаврилов А.И. Физико-химическая очистка сточных вод фарфорового завода. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1997. - № 12. - С. 10.

57. Гандурина JI.B., Буцева Л.Н., Штондина B.C., Фомичева Е.В. Коагулянты для очистки краскосодержащих сточных вод окрасочных производств. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 2001№ 4. - С. 33.

58. Кротов А.П., Грязев В.Ю., Дубровская Т.В. Комарова Л.Ф., Сартакова О.Ю. Интенсификация очистки сточных вод г. Барнаула реагентными методами // Вода: экология и технология: Тезисы / IV Международный конгресс. М., 2000.- С. 528.

59. Гандурина Л.В. Флокуляционные технологии очистки сточных вод от нефтепродуктов// Инженерное обеспечение объектов строительства: Обзорная информация. / ВНИИНТПИ. М., 2004. - Вып.4. - 49 с.

60. Мясников И.Н., Потанина В.А., Демин Н.И., Леонов Ю.М., Попов В.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод с применением реагентов. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1999. - № 1.- С. 8.

61. Шпильман Т.М. Осветление шахтных вод Карагандинского бассейна с помощью флокулянта Боцефлок А-31 // Мелиорация и водное хозяйство. Серия 4. Комплексное использование и охрана водных ресурсов: Экспресс-информация. М., 1987. - Вып.4. - С. 5.

62. Верховых Н.А., Зайнутдинов С.А., Лурье Ю.Ю., Чумаков Ф.П. Применение синтетических высокомолекулярных полиэлектролитов для очистки некоторых видов промышленных сточных вод// Очистка промышленных сточных вод: Труды института ВОДГЕО. М., 1975. - С. 70.

63. Гринев Д.И. Применение флокулянтов для обработки окалиномаслосо-держащих стоков и осадков // Вода: экология и технология: Тезисы / Y. Международный конгресс. М., 2004. - С. 715.

64. Пилипенко П.В., Одэгаард X. Удаление взвешенных веществ и образование осадка при коагуляции бытовых сточных вод катионными пол и электролитами // Вода: экология и технология: Тезисы / Y Международный конгресс. -М., 2002.- С. 502.

65. Пат. 4676913 США, МКИ С 02F1/56. Coal liquor clarification with water-soluble, high molecular weight polymers having low concentration of cationic moieties / J.P.Easterly, W.C. Jr. Foshee, J.C.Lamphere. Заявл. 06.02.86 № 826939; Опубл. 30.06.87.

66. Гандурина J1.B., Буцева Л.Н., Штондина B.C. Физико-химическая очистка нефтесодержащих сточных вод// Нефтепереработка и нефтехимия. 1996. -№ 2.-С. 27.

67. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Штондина B.C., Меншутин Ю.А., Фомичева Е.В.,Воронов В.И. Интенсификация очистки промышленно-ливневых вод на Угрешских очистных сооружениях. ВСТ // Водоснабжение и санитарная техника. 2004.-№ 5.-С. 17.

68. Well Y.J. Chemical treatment of paper mill effluents to reduce dissolreed or-ganics // Pap. Ja Puu. 1987. - 69. - 8. - C. 541.

69. Пат. 2107038 РФ, МКИ С 02 F 1/56. Способ очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ / Г.А Шолохова, Л.С. Губеева, B.C. Ненахов (РФ). Заявл. 23.07.96; Опубл. 20.03.98, Бюл. № 8.

70. Baraniak В. Flokulanty i ich zastosovanie do agregacji biatec // Przem.spoz. -1987.-41.-№7.-C. 177.

71. Стерина P.M. Применение катионных полиэлектролитов для очистки питьевой воды: Автореферат диссерт. канд. техн. наук. М., 1971. 47 с.

72. Мизандронцев М.И., Титова И.А., Ролич И.Б., Байбородина Е.Н. Исследование взаимодействия щелочного лигнина с поликатионами // Водорастворимые полимеры и их применение: Тезисы / 4-ая Всесоюзная конф. Иркутск, 1991.-С.217.

73. Григорьев А.Б., Трунова И.А. Технология очистки и опыт эксплуатации очистных сооружений на предприятиях текстильной промышленности // Очистка природных и сточных вод: Тезисы / Всесоюзное научно-техн. совещание.-М., 1989.-С. 80.

74. МУ 2.1.4.783-99. Гигиеническая оценка материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения. М., 1999. - С.47.

75. Малликополу Г., Цумеркас Ф., Ксенос Д. Использование измерения числа частиц в качестве индикатора эффективности завода по обработке воды // Вода: экология и технология: Тезисы / Y Международный конгресс. М., 2002.-С.615.

76. Jackson P.J., Tomlinson E.J., Automatic coagulation control evaluation of strategies and techniques // Water Supply. - 1986. - 4. - №4. - C. 55.

77. Bernhardt H., Schell H., Lusse. Criteria for the control of flocculation and filtration processes in the water treatment of reseryoir water // Water Supply. 1986. -4. - № 4.- C. 99.

78. Zacek L. Zjennoduseny matematicky model koagulachich procesu probiha-jicich priupavevody, Vyskumny ustav Vodohospodarsky Prace a Studie, Heft 1837. -Praga, 1975.

79. Чудновский C.M., Алекберова B.B. Электрокинетический способ определения оптимальной дозы коагулянта при очистке городских сточных вод //Наука и техника в гор. хозяйстве. Киев, 1976. - Вып.32. - С. 78.

80. Letterman R.D. Tanner R.D. Zeta -potential control direct filtration coagulation // Water and Sewage Works. 1974. - 121.-№ 8. - P. 62.

81. Кудряшов H.M., Муллер B.M., Ванаев С.Ф. Изучение коагулирующего действия катионоактивных веществ и их влияние на электрокинетический потенциал красного гидрозоля золота// Коллоидный журнал.- 1978.-№ 3. С. 463.

82. Grrosman A. Ksiezyk-Sikora A. Proby ustalenia zaleznosci miedzy zmianami potencjalu electrokinetycznego osadu organicznego a efecty wnoscia dzialania po-lielectrolitow wspomogajacich process // Arch. Ochr. Srodov. 1978.- № 3-4.- C. 67.

83. Welsh F.W., Zall R.R. Using zeta potential to optimize coagulating aid doses used to treat food processing wastes //Proc. Biochem. -1981.- 16. № 4.- P. 31.

84. Линевич C.H., Игнатенко C.H., Громова Л.К. £ -метрический способ определения оптимальной дозы коагулянта при контактном осветлении серосодержащих вод. // Известия ВУЗ. Строительство и архитектура. 1986. - № 10. -С. 101.

85. Понятов С.В., Мананников В.Н., Ольговская Н.Н. Автоматизация дозирования химических реагентов на водоочистных сооружениях №2 города Нижневартовска // Вода: экология и технология: Тезисы / Y Международный конгресс. М., 2002. - С. 737.

86. Епифанцев Б.Н., Толмачева Н.А. Эффективность контура управления дозой флокулянта на станциях водоподготовки. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 2002. - № 2.-С. 21.

87. Бобровник В.М., А.Г. Попов Оценка эффективности применения флокулянтов при очистке сточных вод // Химия и технология топлив и масел. 1982. - № 9.-С. 36.

88. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1982.- 400 с.

89. Перевалов В.Г., Алексеева В.А. Очистка сточных вод нефтепромыслов, М.: Наука, 1969.-210 с.

90. Химическая энциклопедия, М.: Сов. энциклопедия, 1990.- т.2.- С. 152,412.

91. Black А.Р., Vilaret M.R. Stability of colloidal dispersions // J.AWWA. 1969. -61.- №4.- P. 31.

92. Gregory J. Fundamental of Flocculation // Critical Reviews in Environmental Control. 1989. - 19. - № 3. - P. 185.

93. Gregory J. Polymer adsorption and flocculation in sheared suspensions // Colloid and Surface: Spec.Issue, 1988. № 31. p. 231.

94. Проскуряков B.A., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: Химия, 1977. - 463 с.

95. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ. М.: Химия, 1975. - 144 с.

96. Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. Адсорбция полимеров.- Киев: Наукова Думка, 1972.-195 с.

97. Энциклопедия полимеров, М: Советская энциклопедия, 1972.

98. Баран А.А., Тусунбаев И.К., Соломенцева И.М. и др. Изучение флокуляции гидрофобных золей водорастворимыми полимерами методом проточной ультрафильтрации // Коллоидный журнал. 1980. - 42. - № 1. - С. 11.

99. Кисленко В.Н., Берлин Ад. А., Молдованов М.А., Коливошко С.Н. Простейшая кинетическая модель процесса флокуляции // Химия и технология воды.- 1991.- 13.-№6.-С. 486.

100. Sakohara S.,Unno H., Akehata T. Turbity removal from clay suspensions by use of organic polymeric flocculants.//J. Chem.Ing. Jap. 1985. - 18. - № 4,- P. 331.

101. Эпоян C.M. Оценка прочности хлопьев, образующихся при флокуляци-онном перемешивании. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1997. -№ 4.- С. 24.

102. Glasgow L.A. Effects of the physiochemical environment on floe properties// Chem. Engineering Progress. 1989. - № 8 - P. 51.

103. Лобачев B.B., Кривов M.H. Приборы для измерения электрокинетических параметров. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1979. - № 4.-С. 21.

104. Ш.Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. М.: Химия, 1974. -С.536.

105. Шульгина Э.С. Разбавленные и концентрированные растворы полимеров." Ленинград: Ленинградский технологический институт им. Ленсовета, 1976.-41 с.

106. Коршунова М. Л. Химико-аналитическое исследование и применение водорастворимых флокулянтов на основе Ы,Ы-диаллиламмонийхлорида: Автореферат дис. канд. техн. наук. М., 1983. 49 с.

107. Практикум по коллоидной химии. Под ред. Ю.Г. Фролова. М., 1974. - С. 21.

108. Клячко В.А., Апельцин Н.Э. Очистка природных вод. М., 1971.- С. 101.

109. Гандурина Л.В. Синтез, свойства и применение полиалкилвинилпиридинийгалогенидов: Дис. канд. хим. наук. М., 1974. 190 с.

110. Gregor Н.Р., Gold D.H. Viscosity and electrical conductivity of salts of Poly-N-vinilmethylimidasoIium Hydroxide// J. Phys. Chem. 1957. - 61. - P. 1347.

111. Моравец Г. Макромолекулы в растворе.- М.: Мир, 1967. 315 с.

112. Технические указания по применению полиакрил амида (ПА А) для очистки питьевых вод на городских водопроводах. М.: ОНТИ АКХ РСФСР, 1982.- 47 с.

113. Харламов A.M., Федотов Н.А., Ушаков А.В. Об электропроводности водных растворов некоторых полиэлектролитов на основе сульфостирола // Электрохимия. 1972. - 37. - № 4, - С. 637.

114. Танчук Ю.В., Поп Г.С. Поверхностная активность и мицелообразование поверхностно-активных полимеров // Коллоидный журнал. 1978. - 40. - № 6. -С. 1209.

115. Бойко В.П.Поверхностное натяжение водных растворов сополимера айрола и малеиновой кислоты на границе с воздухом // Коллоидный журнал.-1976. 38. -№ 3. - С. 539.

116. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий,- М.: Стройиздат, 1981.

117. Монгайт И.Л., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод.-М.: Недра, 1976.- 172 с.

118. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Адуха В.И., Торгонин А.Я., Коваленко В.И. Совершенствование технологии очистки сточных и оборотных вод картонного производства // Очистка природных и сточных вод: Тезисы / Всесоюзное науч-но-техн. сов. М., 1989. - С. 79.

119. Гандурина Л.В., Буцева Л.Н., Елохина Е.А., Аверичев В.А. Флокуляци-онная очистка сточных вод картонно-рубероидного завода. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. 1990. - № 7. - С. 23.

120. Буцева Л.Н., Гандурина Л.В., Керин А.С., Штондина B.C., Черняк В.Д., Юдин В.Г. Очистка сточных вод и обезвоживание осадка обойных фабрик. ВСТ// Водоснабжение и санитарная техника. -1998. № 8. - С. 27.

121. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспортировки нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983.

122. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. М, 1983. -46 с.

123. Галкин Ю.А. Эмульсионно-суспензионные микрогетерогенные системы и их классификация // Химия и технология воды. -1989. 11.- № 11.- С. 1048.

124. Надысев B.C. Очистка сточных вод предприятий масло-жировой промышленности." М.: Пищевая промышленность, 1976. 183 с.

125. Буцева Л.Н. Гандурина Л.В. Очистка буровых сточных вод с применением коагулянтов и флокулянтов // Нефтяное хозяйство. 1984. - № 1. - С. 47.

126. Богданова Л.В. Качественная оценка органических загрязнений общего стока машиностроительных заводов // Очистка промышленных сточных вод: Труды / Институт ВОДГЕО. М., 1975. - Вып.50. - С. 24.

127. Буцева JI.H. Милованов Л.В. Физико-химическая очистка сточных вод производства пигментов // Технология физико-химической очистки промышленных сточных вод. Аналитический контроль процессов очистки: Труды / Институт ВОДГЕО. М., 1990.- С. 10.

128. Мельников Н.Б., Соеолов В.Г., Молвина Л.И. Критерии эффективности композиций на основе катионных полиэлектролитов при очистке сточных вод целлюлозно-бумажного производства // ЖПХ. 2004. - 77. - № 3. - С. 414.

129. Hunter R.J. Some effects of a dissolved salt on flocculant performance // Filtr. and Separ. 1982. - 19.- № 4.- C. 289.

130. Isamu Kashiki, Akira Suzuki. Flocculation System as a Particulate Assemblage: a Necessary Condition for Flocculants to be Effective // Ind. Eng. Chem. Fun-dam. 1986. - 25. - № 3. - C. 444.

131. Francois R.J., Van Haute A.A. The Role of rapid mixing time on a flocculation Process // Wat. Sci.and Tech. Amsterdam, 1985. - 17. - № 6-7. - C. 1091.

132. Ives K.J., Bhole A.G. Study of Flowthrough coquette Flocculators. 1. Design for uniform and tapered flocculation // Water Research.- 1975. 9. - № 12.-C. 1085.

133. Ogedengbe Olusola. The performance-potential of polyelectrolytes and high velocity gradients in the treatment of wastewaters // Effluent Water Treatment Journal. 1976. - 16.-№ 6. - C. 289.

134. Doll B. Particle Destabilization in Turbulent Pipe Flow // Water Sci. Tech.-1989.- 21.- C. 435.

135. Ксенофонтов Б.С., Моисеев M.H., Дулина Л.А. Оптимизация режима реагентной очистки жиросодержащих сточных вод // Вода: экология и технология: Тезисы / Y I Международный конгресс. М., 2004.- С. 675.

136. Найденко В.В., Кулакова А.П., Шеренков И.А. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1984. - 151 с.

137. Ах Назарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985. - 326 с.

138. Математические модели контроля загрязнения воды. Под редакцией Свирежева Ю.М. М.: Мир, 1981. - 471 с.

139. Рубенштейн Ю.Б., Волков Л.А. Математические методы в обогащении полезных ископаемых. М.: Недра, 1987. - 296 с.

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

141. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод.- Киев: Высшая школа, 1986. 352 с.

142. Справочник по типовым программам моделирования; Под ред. А.Г. Ивахненко Киев: Техника, 1980.