Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт, тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование

Экспертиза

Очистка флотацией сточных вод фабрик первичной обработки шерсти

На фабриках первичной обработки шерсти (ПОШ) промывается овечья шерсть перед отправкой ее на дальнейшую переработку.

Сточные воды ПОШ представляют собой загрязненную промывную воду, которая включает в себя вещества, смываемые с волокон в процессе промывки (механические примеси, шерстный жир, пот, волокно) и добавляемые в воду для отмывки шерсти от загрязнений (мыла, сода, аниоактивные и неионогенные моющие вещества, поваренная соль).

Загрязнения фабрик ПОШ находятся в различном дисперсном состоянии: грубодисперсном (песок, глина, шерсть, жир, остатки растений); коллоидном (жир, глина, гуминовые вещества, продукты деструкции кератина); молекулярном (мыла, СПАВ, белки, органические кислоты жиропота) и ионном (сода; поташ, соли неорганических кислот жиропота, сульфаты, хлориды).

Удельный расход воды составляет при промывке шерсти по схеме с противотоком 40 м3 на 1 т мытой шерсти, а при использовании воды полоскательной барки — 25 м3 на 1 т шерсти.

На большинстве современных фабрик ПОШ очистка сточных вод предусматривается в 2 этапа. На 1-м этапе из наиболее зажиренных сточных вод извлекается ценный шерстный жир (ланолин). Регенерированный, он представляет собой побочную продукцию фабрик. На 2-м этапе происходит общая очистка стоков по всем показателям, степень которой определяется в каждом конкретном случае исходя из местных условий.

Для извлечения из стоков шерстяного жира на Невинномысской фабрике ПОШ был разработан нашедший широкое применение флотационно-сепарационный способ, изучение и исследование которого производилось также во ВНИИ ВОДГЕО. В цех жиродобычи поступают наиболее концентрированные по жиру стоки противотока и первых двух барок от промывки тонкой и полутонкой шерсти. Жиросодержащие стоки поступают в импеллерные флотационные машины. В зависимости от типа импеллера (аэратора) извлечение жира из стока может достигать 70—94% при продолжительности флотации 60—120 мин. Пена из машин поступает в один сборник для разрушения при подготовке паром и затем в другой для нагрева образовавшейся жировой эмульсии до 90—95°, которая идет на первую сепарацию, перекачивается для упаривания в бак и затем направляется на вторую. Товарный жир собирается в приемник. откуда разливается в тару. Выход товарного жира зависит от успешной работы флотационных машин и сепараторов и составляет 40—52% от всего количества, поступающего со стоками.

Второй этап — очистку общего стока — предлагалось осуществлять различными методами по различным технологическим схемам.

В практику последних лет вошел метод сбраживания стоков и химической очистки, заключающийся в отстаивании стоков, обработанных большими дозами глинозема и извести (доза глинозема 150—250 мг/л по иону алюминия, доза извести — 1000—1600 мг/л по СаО). Последний, учитывая состав стоков и особенно фазово-дисперсное состояние загрязнителей, в принципе может обеспечить высокий эффект предварительной очистки, достаточный для подачи стоков на биологическую станцию. Однако большое количество осадка, образующегося при химической очистке, обусловленное высокими дозами реагентов, создает дополнительную проблему его уплотнения и обезвоживания, решение которой требует больших капитальных и эксплуатационных затрат, связанных, например, с механическим обезвоживанием осадка на барабанных вакуум-фильтрах.

Поиски метода, близкого по эффективности к химическому, но дающего меньший объем осадков, привели к исследованию флотации для очистки сточных вод ПОШ. Исследования проводились Украинским институтом инженеров водного хозяйства на Невинномысской ПОШ им. Ленина. Были рассмотрены несколько возможных способов флотации.

Обнадеживающие результаты получены при электрокоагуляции-флотации. Судя по электрическим параметрам, вода обладает низкой электропроводностью, что требует высоких расходов элекроэнергии. При добавлении в воду 2 г/л поваренной соли (предусматривается технологией промывки шерсти), тот же эффект получен при расходе электроэнергии 3,1 квт/м3 и напряжении 4 в.

Больший практический интерес представляет флотация пузырьками углекислого газа, выделяющегося при подкислении стока (химическая флотация). Фактически это тоже химическая очистка стоков, по форме отличающаяся от вышеупомянутой химической очистки ВНИИ ВОДГЕО только порядком ввода реагентов, когда сначала сток обрабатывается глиноземом и известью до рН = 12, а затем, после отстаивания, серной кислотой для нейтрализации избыточной щелочности.

При химическом методе УИИВХ сначала вводится глинозем и кислота до рН = 4—4,5, а затем, после флотационного осветления, известь для нейтрализации избыточной кислоты. Естественно, что характер протекающих химических реакций в том и другом случаях будет различен. В сильно щелочной среде образуются хлопья труднорастворимого алюмината кальция, обладающие высокой адсорбционной способностью, что и приводит к осветлению сточной жидкости. В слабокислой среде после введения коагулянта образуется гидроокись алюминия, являющаяся хорошим коагулянтом и сорбентом, а после добавки кислоты вероятна коагуляция белковых веществ, изоэлектрическая точка большинства которых находится в пределах рН = 4,1—4,7. Специальные опыты указывают также на образование связей между СПАВ и солями кальция и алюминия.

Исследования по флотационной очистке сточных вод в кислой среде проводились как в лабораторных условиях, так и на экспериментальных производственных флотационных установках производительностью 250 л/ч (горизонтального типа) и 1,4—3,4 м3/ч (вертикального типа). На установки подавался сток, уже обработанный сернокислым алюминием, приготовляемым в реагентном хозяйстве действующих очистных сооружений. При ручной (не автоматической) дозировке реагентов в отдельные периоды ощущалась недостаточность газообразования. Поэтому установки были дополнительно оборудованы электродной системой для электрофлотации, которая включалась в период малого газообразования. Как показали исследования, наличие дополнительной электродной системы оправдывает себя при горизонтальной конструкции флотационной камеры. При вертикальной же кратковременные снижения интенсивности выделения газа существенно на эффективность работы не сказываются. При автоматизированном дозировании реагентов устройство дополнительной электродной системы не требуется.

Исследования работы вертикальной флотационной камеры позволили уточнить все необходимые параметры химической флотации и ее эффективности, на основании чего была предложена технологическая схема очистки сточных вод фабрик ПОШ флотацией в кислой среде и конструкция флотокамеры.

Технологическая схема очистки сточных вод включает в себя обычный комплекс сооружений предварительной очистки, располагаемый, как правило, на территории фабрик, и комплекс сооружений химической очистки, начинающихся с вертикальных отстойников, рассчитанных на 2—4-часовое отстаивание.

Шерсть посредством которых задерживаются грубодисперсные примеси для предотвращения заиливания последующих сооружений. Затем стоки поступают в накопители, роль которых заключается в снижении агрегативной устойчивости высокодисперсных загрязнителей за счет выдерживания стоков в них в течение 2—3 суток. Такое выдерживание снижает в 1,5—2 раза расход коагулянта, что весьма существенно в виду высоких доз его, а также нагрузку на вакуум-фильтры по сухому веществу. Одновременно в накопителях происходит усреднение стоков, облегчающее их дальнейшую обработку реагентами. Исключение из схемы накопителей возможно только при соответствующем технико-экономическом обосновании. Сточная жидкость, прошедшая накопители, обрабатывается глиноземом при дозах 80—200 мг/л, считая на ион алюминия, проходит смеситель, рассчитанный на 1,5—2-минутное смешение и поступает во флотокамеры. Кислота вводится непосредственно перед флотацией в дозах, обеспечивающих поддержание рН = 4—4,5. Камера реакции рассчитывается на 4 мин. Продолжительность пребывания стоков в зоне флотации — 30 мин. Шлам из флотокамеры поступает в цех механического обезвоживания при влажности 94—95%, обеспечивающей самотечную его транспортировку. При механической транспортировке можно снимать шлам с влажностью 90—92%. Объем шлама — 8—10% от объема очищенной воды. Часовая производительность вакуум-фильтров — 15—20 кг/м2 по сухому веществу. Очищенная вода нейтрализуется известью. При использовании очищенной воды в обороте нейтрализацию нужно осуществлять реагентами, не содержащими ионы кальция. Нейтрализованный (рН=6,5—7,5) сток может направляться на сброс или биологическую очистку. При оборотном использовании стока его целесообразно пропустить через пенополистирольные фильтры для удаления оставшихся взвесей.

Затраты на очистку стоков снижаются в 1,5 раза по сравнению с химической очисткой в щелочной среде.

Конструкция рекомендуемой флотокамеры радиальная со встроенной камерой реакции. Камера рассчитана на производительность 300 м3/ч. Диаметр рабочей части 8 м, глубина активной зоны (зоны флотации) 2 м. Стоки и кислота поступают в камеру реакции, в верхней части которой устраивается решетка-гаситель для устранения вихревого движения. Вместо гасителя может быть вмонтирована система вертикальных электродов для электрофлотации в период недостаточного газообразования.

Недостаточное газообразование может быть вызвано причинами, указанными выше, и вследствие снижения температуры стоков ниже 18° в зимнее время, особенно при наличии накопителей. При подаче воды во флотокамеру насосами устройство электродной системы излишне. В этом случае достаточна подача воздуха в насосы в количестве 1 — 2% от расхода перекачиваемой воды. Из камеры реакции стоки поступают в активную зону флотокамеры, где происходит всплывание загрязнений вместе с пузырьками газа.

Всплывший шлам спиральным скребком периодически сгребается в шламоотводящий лоток. Осветленная жидкость через отверстия в нижней части камеры отводится в кольцевой карман, а затем через водослив с регулируемой кромкой — на дальнейшую обработку. Несфлотированные частицы поступают в осадочную зону, сползают в приямок и (1—2 раза в сутки) выводятся из флотокамеры.

Для обеспечения надежной и бесперебойной работы установки ВНИИ ВОДГЕО разработана система автоматизации дозирования реагентов.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики