Технология обезвоживания осадков при очистке сточных вод дождевой и промышленно-дождевой канализации с применением алюмосиликатных сорбентов и флокулянтов

• Автор: Царев, Николай Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСАДКОВ

2.1 Выбор объекта исследований.

2.2 Содержание твердой фазы и удельный объем осадков.

2.3 Плотность твердой фазы осадков.

2.4 Зольность осадков

2.5 Удельное сопротивление осадка фильтрованию.

2.6 Сжимаемость осадков

2.7 осадков.

2.8 Содержание металлов и нефтепродуктов в осадках.
2.9 Особенности объекта исследования в сравнении с осадками
других типов
3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ
3.1 Сгущение осадков в гравитационных условиях.
3.1.1 Методика проведения и аппаратурное оформление экспериментов.
3.1.2 Кинетика уплотнения осадков.
3.1.3 Влияние механического перемешивания на процесс сгущения
3.1.4 Определение типа и расхода флокулянта для обработки осадка
3.1.5 Влияние условий смешивания раствора флокулянта с осадком на процесс сгущения.
3.1.6 Влияние высоты слоя исходного осадка на
процесс сгущения.
3.2 Фильтрование осадков на вакуумфильтрах
3.3 Фильтрование осадков в мембранных фильтрпрессах.
3.3.1 Методика проведения и аппаратурное оформление экспериментов
3.3.2 Определение типа и расхода флокулянта для обработки осадка.
3.3.3 Определение величины давления отжима
3.3.4 Выбор материала фильтровальной перегородки.
3.4 Фильтрование осадков в камерных фильтрпрессах.
3.5 Фильтрование осадков в ленточных сгустителях и фильтрпрессах
3.5.1 Методика проведения и аппаратурное оформление экспериментов.
3.5.2 Уточнение расхода флокулянта для обработки осадка
3.5.3 Определение условий гравитационного фильтрования.
3.5.4 Выбор фильтровальной сетки.
4 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКОВ.
4.1 Технологические схемы обезвоживания осадков
4.2 Технологические параметры процессов обезвоживания осадков
4.3 Примеры внедрения разработанной технологии обезвоживания осадков.
4.3.1 ОАО Нижнесергинский метизнометаллургический завод
4.3.2 Пермский моторостроительный комплекс.
4.3.3 Оценка перспектив внедрения технологии на
других объектах
4.4 Определение класса опасности обезвоженного осадка на примере Пермского моторостроительного комплекса
4.5 Утилизация обезвоженного осадка на примере Пермского моторостроительного комплекса
4.6 Расчеты экономических показателей технологии обезвоживания
осадков на примере Пермского моторостроительного комплекса.
4.6.1 Параметры узла обезвоживания осадка.
4.6.2 Стоимостные показатели технологии обезвоживания
осадка.
4.6.3 Расчет экономической эффективности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Заключение об отнесении отходов к классу
опасности для окружающей среды.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Заключение о проведении токсикологогигиенического исследования осадка.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт внедрения результатов диссертационной
работы на ОАО Нижнесергинский метизнометаллургический завод
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Письмо о разработке технологического
регламента обработки осадка для Пермского моторостроительного комплекса
ВВЕДЕНИЕ
Глубокая очистка сточных вод дождевой и промышленнодождевой канализации является одним из приоритетных и наиболее актуальных направлений в области охраны водных ресурсов. В настоящее время большинство разрабатываемых и изготавливаемых очистных установок, вследствие определенных технологических особенностей и техникоэкономических показателей, не могут быть использованы для очистки сточных вод с больших водосборных территорий порядка сотен и тысяч гектаров, и поэтому их применяют преимущественно на автозаправочных станциях, паркингах и других объектах с небольшой водосборной площадью.
Для глубокой очистки больших объемов сточных вод дождевой и промышленнодождевой канализации целесообразно внедрение сорбционноседиментационной технологии, основанной на использовании в качестве основного реагента природного высокодисперсного гидрофобного алюмосиликатного сорбента, дозируемого в воду в виде суспензии. Для интенсификации последующего процесса отстаивания после введения твердофазного реагента воду дополнительно обрабатывают раствором катионного флокулянта.
Другой важной областью применения такой технологии является очистка промышленных и промышленнодождевых сточных вод крупных промышленных предприятий с целью использования для производственного водоснабжения, поскольку применение указанных реагентов не приводит к увеличению концентрации солевых компонентов в воде.
При отстаивании воды после реагентой обработки образуется осадок, обезвоживание которого является важнейшей стадией технологического процесса. Однако, особенности физикохимических и технологических свойств, а также закономерности флокуляции, седиментации и фильтрования подобных осадков изучены недостаточно, чтобы создать эффективную технологию их обезвоживания и подготовки к утилизации.
Актуальность


Из проведенного анализа зарубежного опыта 5, и ряда отечественных разработок , можно сделать вывод, что наиболее перспективными для очистки сточных вод дождевой и промышленнодождевой канализации являются методы, основанные на применении реагентов. Учитывая жесткие требования к качеству очищенной воды, отводимой в водные объекты, и используемой в промышленности особого внимания заслуживает технология, предусматривающая использование сорбционнофлокулирующего твердофазного реагента одноразового использования, дозируемого в виде суспензии в поток очищаемых сточных вод до ввода раствора флокулянта перед камерой хлоиьеобразования отстойника . Твердофазный реагент в данной работе это Экозоль1 представляет собой природный, специальным образом модифицированный алюмосиликат, обладающий свойствами сорбента, флокулянта и соосадителя. Этот реагент применяют в виде гидрозоля. В процессе синтеза регулируются электроповсрхностные, сорбционные и реологические свойства, а также гидрофильнолипофильный баланс природных материалов, что позволяет создавать продукт с заданными свойствами и использовать его при очистке природных вод из подземных и поверхностных источников, гальванических, маслосодержащих и других видов промышленных сточных вод . Реагент Экозоль1 разрабатывают в Уральском государственном лесотехническом университете г. Екатеринбург под руководством доктора химических наук, профессора В. В. Свиридова. Высокая эффективность этого реагента обусловлена содержащимся в его составе Мзмонтмориллонитом, который является природным сорбентом, по особенностям строения относящимся к слоистым силикатам с расширяющейся структурой , . Он состоит из трехслойных пакетов толщиной 0, нм, в которых одна сетка ЛЛЛоктаэдров соединена с двумя сетками ЭЮ. Ыамонтмориллонит является диоктаэдрическим образованием две из каждых трех октаэдрических позиций в его структуре заняты трехвалентными катионами преимущественно А, одна позиция вакантна . Диспергированные в воде частицы Мзмонтмориллонита несут одновременно положительные и отрицательные заряды. Это объясняет эффективность их применения для осветления природных и сточных вод. Положительные и отрицательные дисперсные примеси взаимодействуют с соответствующими заряженными участками поверхности частиц слоистых силикатов, слипаются в крупные агрегаты и осаждаются . Применение твердофазного реагента совместно с катионным флокулянтом позволяет проводить одновременно процессы сорбции и флокуляции. Макромолекулы флокулянта сорбируются на частицах различных агрегатов, связывая их в глобулы и интенсифицируют, таким образом, процесс их седиментации . Технология очистки сточных вод и ее аппаратурное оформление разработаны в инжиниринговой Научнопроектной фирме ЭКОПРОЕКТ г. Екатеринбург под руководством доктора технических наук, доцента Ю. А. Галкина. Принципиальная технологическая схема очистных сооружений представлена на рисунке 1. Очистные сооружения состоят из решетки, песколовки, ливненакопителя регулирующего резервуара, смесителей и отстойниковфлокуляторов. При необходимости схема может быть дополнена второй ступенью очистки песчаными фильтрами. Необходимо отметить, что при проектировании очистных сооружений используют специально разработанные регулирующие резервуары . Из них вода вместе с ранее выделившимся осадком подается насосами в отстойникифлокуляторы, расположенные на очистных сооружениях, для сорбционноседиментационной очистки. В сравнении с другими известными реагентными технологиями очистки сточных вод дождевой и промышленнодождевой канализации такой подход позволяет исключить необходимость очистки ливненакопителя от осадка и повысить эффективность процесса хлопьеобразования и отстаивания за счет упрочнения коагуляционных структур. Подобная технология внедрена на очистных сооружениях сточных вод промышленнодождевой канализации следующих предприятий ОАО Урапмаш производительность тыс. ЗАО Нижнесергинский метизнометаллургический завод производительность 3 тыс. ЗАО Березовский электрометаллургический завод производительность 2,4 тыс. Рисунок 1.