Влияние физико-химических свойств осадка на эффективность осаждения взвеси при его рециркуляции

• Автор: Щуцкая, Елена Евгеньевна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Состояние вопроса и задачи исследований
1.1. Анализ отечественной и зарубежной литературы
1.2. Анализ опыта эксплуатации конструктивных решений
существующих сооружений с рециркуляцией осадка
Выводы
1.2. Направление и задачи исследований
2. Влияние реагентной обработки воды на окружающую среду водоочистной станции и на водоемы
2.1. Влияние реагентов на окружающую среду
2.2, Свойства осадков и оптимальные условия их ввода в технологическую схему
2.2.1. Свойства водопроводных осадков очистных сооружений водопровода
2.2.1.1. Структурообразующие компоненты водопроводных осадков
2.2.1.2. Определение оптимального “возраста” осадка для повторного
его использования
2.2.1.3. Изучение физико-химических и реологических свойств осадка
2.2.1.3.1. Водоотдающая способность водопроводных осадков
2.2.1.4. Бактериологические и гильминтологические показатели
осадка до и после рециркуляции
2.3. Определение оптимальных гидродинамических параметров
смешения и хлопьеобразования при включении осадка
2.4. Исследование влияния мутности исходной воды и свойств осадка на процесс коагуляции при осветлении воды
методом рециркуляции осадка (при оптимальных и уменьшенных
дозах коагулянта)
Выводы
3. Экспериментально-теоретическое обоснование применения ранее образованного осадка интенсификатора процесса
осветления воды
Выводы
4. Полупроизводственные испытания процесса осветления воды
с применением рециркуляции осадка
4.1. Разработка конструктивной схемы рециркуляции осадка
4.2. Методика исследований
4.2.1. Технологические и гидравлические характеристики рециркуляции осадка на модели горизонтального
отстойника
4.2.1.1. Определение оптимальной дозы коагулянта. Определение доз гидроксидного осадка при использовании
рециркуляции его
4.3. Результаты экспериментов по оптимизации параметров рециркуляции осадка при коагулировании воды
4.3.1. Моделирование горизонтального отстойника
4.4. Определение технологических и конструктивных параметров
схемы очистки воды с рециркуляцией осадка
Выводы
5. Эколого-экономическая оценка рециркуляции осадка
Общие выводы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Рациональное природопользование и общая экологическая обстановка в значительной степени определяется состоянием систем водоснабжения городов, сельского хозяйства и промышленных предприятий.
Система водопользования городов и населенных пунктов, включающих в себя комплекс инженерных сооружений по забору воды, транспортировке, очистке и отводу их, тесно связана с окружающей средой, испытывает сама и оказывает антропогенное воздействие на открытые водоемы. Защита водоемов от загрязнений становится все более актуальной, способствует снижению вредных последствий, наносимых гидросфере, литосфере, растительному и животному миру.
Наблюдаемый рост водопотребления в городах объективно ведет к увеличению количества сточных вод, резкому повышению расходов на проектирование, строительство и эксплуатацию систем водопользования.
Одна из острейших проблем состоит в том, что при водоподготовке используется большое количество реагентов, являющихся основными источниками сброса высокоминеральных жидких отходов второго класса опасности (сточных вод и осадков) в окружающие водоемы. Поэтому экологически и экономически целесообразно применять реагенты и способы обработки воды, обеспечивающие достижение технологического эффекта с наименьшими затратами при минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду.
Современные методы обработки характеризуются большими объемами реагентов, используемыми в технологической цепочке осветления воды, значительным количеством неутилизированных отходов и высокими удельными сбросами загрязнений после очистки воды в виде сточных вод. Это создает серьезную проблему не только в связи с ужесточением требований природоохранных органов к сооружениям по очистке воды, но и с резко возрастающими размерами платы за сбросы. Учитывая вышеуказанное необходима разработка новых концептуальных средозащитных (природоохранных) решений по созданию высокоэффективных технологий на основе состава вод, поступающих на очистные сооружения водопровода, и глубокого анализа существующих методов чистки воды. На каком бы принципе не была основана работа сооружений, предназначенных для выделения коагулированной взвеси из воды - седиментации, фильтрования, главными свойствами, определяющими скорость и полноту отделения взвеси в осадок, является структурная прочность и плотность хлопьев, их адгезионная способность и тиксотропная обратимость. Для регулирования этих параметров в практике водоочистки выработаны различные приемы и методы:
- использование флокулянтов: активированной кремнекислоты [1-3], полиакриламида ПАА [3-5], высокомолекулярного катионного полиэлекгролита ВПК-402 [6-7];
- применение смешанных коагулянтов [8-13];
- применение неочищенных сортов коагулянта [49];
- искусственное замутнение воды (глиной, сульфатом бария и т. д.) [14,15];

адсорбционную активность, скорость осаждения вместо улучшения может ухудшиться, что в свою очередь повлияет на физико-химические показатели воды, т. е. может возникнуть десорбция органических веществ, что приведет к снижению качества очищенной воды. При применении ВПК-402 для осветления воды, осадок содержащий в себе остаточный ВПК-402 должен иметь возраст 4-8 часов.
2. 2. 1. 3. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОСАДКА
При изучении возможности использования части ранее образованного осадка для его рециркуляции определяли следующие свойства: влажность и среднюю концентрацию твердой фазы осадка, образующегося при обработке исходной воды, его объемную плотность, плотность твердой фазы, вязкость сопротивление на сдвиг. Кроме этого определялись дисперсный состав осадка, дисперсный состав обрабатываемой воды, удельное сопротивление фильтрованию твердой фазы, величину сил адгезии между частицами осадка и удаляемой из воды взвеси, содержание остаточных продуктов применяемых коагулянтов: гидроксида алюминия и ВПК-402.
С целью изучения состава осадка в течение нескольких лет во все климатические сезоны года отбирались пробы по длине и высоте зоны накопления и уплотнения осадка в отстойнике. В этих пробах определялись физико-химические характеристики.
Формы и типы связи влаги с твердой фазой обуславливают водоотдающую способность осадка, чему посвящен ряд исследований [6, 60].Наиболее известной является классификация, предложенная академиком П. А. Ребиндером [61] и основанная на изменении энергии связи влаги с твердыми частицами. В соответствии с ней влага находится в четырех формах связи с компонентами осадка: химической, физико-химической, физико-механической и свободной, защемленной в его структуре. Возможность изменения величины влажности осадка зависит от водоотдающей его способности, которая определяется удержанием того или иного количества структурированной свободной влаги и способностью твердой фазы, связывать ее [63].
Влажность и концентрация твердой фазы осадка [83], образующегося в процессе водоочистки, зависят: от содержания влаги, заключенной в порах осадка, и от условий обработки исходной воды; качества исходной воды, типа, вида и доз применяемых реагентов, а также от режима работы сооружений, и ряда других факторов.
Осадок реки Дон имеет высокую влажность и соответственно низкую концентрацию имеет осадок образованный при очистке средней мутности [145].
В ряде случаев значительное колебание влажности и концентрации твердой фазы зависит от времени года, что обусловлено резкими изменениями качества исходной воды, характерных для вод южного региона[62].
Влажность и концентрация твердой фазы осадка определялись по стандартным методикам [64].