к.т.н. Е.А. Максимов

Южноуральский государственный университет

УДК 621.543.35

Современные технологии и устройство для очистки жиросодержащих и нефтесодержащих сточных вод

Аннотация

Исследовано влияния основных факторов и конструктивных особенностей электрофлотатора : продолжительности обработки, плотности тока, расстояние между электродами на процесс электрофлотации и эффективность извлечения загрязнений из жиросодержащих и нефтесодержащих сточных вод . Показано, что эффективность очистки сточных вод значительно повышается при использовании электрофлотатора с автоматическим регулированием плотности тока.

Ключевые слова: электрофлотатор, автоматическое регулирование, жиросодержащие и нефтесодержащие сточные воды

The summary

It is investigated influences of major factors and design features electric флотатора: durations of processing, density of a current, distance between electrodes on process of electro flotation and efficiency of extraction of fatty pollution of sewage of soap-producing manufacture

Keywords: electric flotation, density of a current, automatic control, sewage grease, oil waste

Цель и методика исследований

В настоящее время одним из перспективных методов очистки жиросодержащих и нефтесодержащих сточных вод является электрофлотация. Процесс электрофлотации заключается в выделении из жидкости взвешенных частиц загрязнений путем их флотации пузырьками газа, получаемыми при электролизе воды.

Преимущество электрофлотации заключается в том, что обеспечивается генерация газовых пузырьков очень тонкой дисрестности –от 10-до 200 мкм, причем на долю пузырьков от 25 до 40 мкм приходится более 50% [1,2].

Целью работы является исследование закономерностей влияния основных факторов процесса электрофлотации на эффективность извлечения жировых загрязнений из сточных вод, а также разработка современных технологий и оборудования для очистки жиросодержащих и нефтесодержащих сточных вод.

Известно, что при работе технологического оборудования происходит изменение концентрация загрязнений сточных вод ( например , при залповых выбросах).Однако, очистное оборудование, как правило, настроено на очистку загрязнений строго определенной концентрации и при их изменении необходима его переналадка. Для устранения указанных явлений может использоваться электрофлотатор с автоматическим регулированием плотности тока и расстояния между электродами.

Исследования выполнялись на лабораторной установке , представляющей собой прямоугольную емкость 100х100х600 мм с горизонтально расположенными в нижней поверхности емкости пластинчатыми электродами , при этом один из электродов- анод изготовлялся из графита , другой электрод –катод-из стальной сетки с ячейками 2х2мм. , концентрация жиров определялась по специальной методике. Плотность тока на электродах поддерживалась от 8-12 мА\см2, напряжение в пределах 5-11,5 В. Обработке подвергался подмыльный щелок, содержащий нейтральный жир (концентрация 3,6 г\л ), мыла, глицерин, хлориды, сульфаты.

Электрофлотатор с автоматическим регулированием плотности тока работает следующим образом.

Сточные воды, насыщенные частицами органических соединений (жиров), через патрубок поступают в нижнюю часть корпуса, где они насыщаются пузырьками газа, выделяющимися в результате электролиза на аноде и катоде. Пузырьки газа прилипают к частицам органических соединений (жира) и флотируют их поверхность жидкости, где образуется пена, которая выводится из корпуса через патрубок. Очищенная вода также выводится из корпуса через другой патрубок .

Сигнал от датчика фактической величины концентрации загрязнений поступает в блок вычитания, где сравнивается с сигналом задатчика номинальной величины концентрации загрязнений. Сигнал отклонения (dk) усиливается по мощности в усилителе, преобразуется в масштабном преобразователе, и поступает на первый вход ограничительного блока, на второй вход которого поступает сигнал от задатчика зоны блока ограничения , пропорциональный допустимому расстоянию между электродами. Если результирующий сигнал не превышает допустимого значения, то с ограничительного блока снимается сигнал, который поступает на вход механизма перемещения катода в вертикальном направлении и происходит изменение расстояния между электродами.

В блоке зоны нечувствительности, сигнал, поступающий от усилителя сравнивается с сигналом , пропорциональным зоне нечувствительности, поступающим от задатчика зоны нечувствительности. Если результирующий сигнал превышает допустимое значение, то с блока зоны нечувствительности снимается сигнал , который поступает на вход автотрансформатора, регулирующего напряжение на входе выпрямителя.

В результате электролиза воды на поверхности электродов происходит образование пузырьков газа, которые флотируют на поверхность жидкости частицы жира. Поднимаясь вверх, пузырька газа при своем движении увлекают частицы жира, переводя их в пену. Таким образом, частицы жира извлекаются из стоков и собираются на поверхности жидкости в виде пены, которая затем удаляется.

Результаты исследований

Влияние продолжительности обработки подмыльного щелока представлено на рис.1.

Рис. 1. Влияние продолжительности обработки на степень очистки подмыльного щелока

Анализ зависимостей представленных на рис. 1 показал , что увеличением времени обработки от 0 до 20 мин степень извлечения жира из щелока : при рН =2 на 10%, при РН =3 на 15%, при рН =6 на 20%, при рН =8 на 25%. Дальнейшее увеличение времени обработки не приводит к увеличению извлечения жира из воды. Это можно объяснить, что при увеличении времени обработки происходит вымывание частиц прикрепленных к пузырькам газа.

Частиц , которые повторно загрязняют очищаемую жидкость. Исследования показали, что оптимальной продолжительностью обработки является диапазон 15-20 мин.

Влияние плотности тока на эффективность очистки сточных вод представлено на рис. 2.

Рис.2. Влияние плотности тока на степень очистки подмыльного щелока: время обработки 20 мин , температура 25 °С

Анализ графика на рис. 2 позволяет установить , что оптимальная плотность тока находится в пределах 30-40 мА\см2. Напряжение при этом изменяется в пределах 4-6 В.

Влияние расстояния между электродами на степень очистки сточных вод представлено на рис. 3.

Рис.3. Влияние расстояния между электродами на степень очистки сточных вод

Из приведенного на рис.3 графика следует, что степень очистки сточных вод увеличивается при уменьшении расстояния между электродами.

Исследования, проведенные на установке показали, что если в подмыльном щелоке содержание жира составляло 2,8-3,03 г\л, то после его обработки в течении 10-15 мин. эффективность очистки составляла 87,3-92,5%. При этом после очистки содержание жира в обработанной воде снизилось до 0,21-0,41г\л. Плотность тока поддерживалась в пределах 10-12 мА\см2.

В целом исследования показали, что для утилизации подмыльного щелока, являющегося отходами мыловаренного производства, наиболее эффективным является метод электрофлотации.

На степень извлечения жира из подмыльного щелока оказывают влияние следующие факторы: продолжительность обработки, плотность тока, температура обрабатываемой жидкости, конструктивные особенности установки ( высота емкости и расстояние между электродами и др.).

Аналогичные исследования проведены при очистке нефтесодержащих сточных вод.

Исследования показали, что положительным эффектом электрофлотации является то, что путем изменения плотности тока можно в широком диапазоне изменять дисперстность и состав пузырьков газа , что повышает эффективность очистки сточных вод.

Заключение

Исследовано влияния основных факторов и конструктивных особенностей электрофлотатора: продолжительности обработки, плотности тока, расстояние между электродами на процесс электрофлотации и эффективность извлечения жировых загрязнений из подмыльного щелока.

2, Показано, что наряду с традиционными факторами (продолжительность обработки, плотность тока, температура обрабатываемой жидкости) оказывающими влияние по процесс электрофлотации и эффективность очистки сточных вод, на степень очистки влияет расположение электродов, в частности , расстояние между ними.

3. Эффективность очистки сточных вод значительно повышается при использовании электрофлотатора с автоматическим регулированием плотности тока.

Литература

1.Электрообаботка жидкостей. \Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Л.: Химия.-1976.- 216с.

2. Удаление жиров методом флотационной обработки сточных вод \И.И.Павлинова, А.И.Андрюшин\\ Достижения науки и техники ПАК.-2009.-№1.-с.54-57