CC BY
16
УДК 628.33
АЛЕШИН АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ, larisachernenko@bk.ru
Ростовский государственный строительный университет,
344026, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЦЕХА ФИЛЬТРАМИ С ЕРШОВЫМИ ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ
Приводятся результаты экспериментальных исследований доочистки сточных вод гальванического цеха дешевыми фильтрующими материалами - ершовыми заполнителями. Представлены данные эффективности работы производственных фильтров гальванического цеха завода с ершовыми заполнителями.
Ключевые слова: ершовый заполнитель, фильтр, сточные воды, доочистка.
ALESHIN, ALEKSANDER VIKTOROVICH,
larisachernenko@bk.ru
Rostov State Building University,
162, Sotsialistitcheskaya st., Rostov-on-Don, 344026, Russia
ADDITIONAL TREATMENT OF GALVANIC SHOP’S SEWAGE BY MEANS OF RUFF FILTERS
The results of experimental researches of additional cleaning of galvanic shop’s sewage by filters with the ruff placeholders are given in the article. The data of an effective performance of industrial filters with the ruff placeholders in galvanic shop of the factory is presented.
Keywords: the ruff placeholder, a filter, sewage, additional cleaning.
Наибольшее распространение для доочистки производственных сточных вод получили фильтры с зернистой загрузкой после механической, химической или физико-химической очистки [1-3].
Гальванические сточные воды, прошедшие предварительную электрохимическую обработку и разделение продуктов обработки отстаиванием, подвергаются фильтрованию, т. е. доочистке с целью уменьшения содержания в сточных водах, главным образом, взвешенных веществ, что дает возможность создать в гальваническом цехе бессточную систему водоснабжения.
Поиски сравнительно дешевого фильтрующего материала, обладающего достаточной механической прочностью против истирания в процессе промывки и достаточной химической устойчивостью против растворяющего действия сточных вод, сегодня весьма актуальны.
В испытаниях по доочистке гальванических сточных вод в качестве фильтрующего материала выбран ершовый заполнитель.
Ершовая загрузка изготавливалась из нескольких скрепленных между собой ершей. При этом один ерш длиной 0,8 м состоял из лески d = 0,8-1,0 мм, закрепленной на сплетенных двух стержнях проволоки d = 2,0 мм. Ширина ерша 140 ± 10 мм.
© А.В. Алешин, 2010
Объем загрузки определяли экспериментально. В пустой стеклянный цилиндр й = 120 мм налили столб воды высотой 2 м, поместили ершовый заполнитель, и объем вытесненной воды был равен объему ершового заполнителя. Уровень воды поднимался в цилиндре на 4,4 см, тогда объем ершовой загрузки можно найти по формуле Жзагр = п • г2 • 1, в нашем случае
Жзагр = 0,0005 м3 = 0,5 дм3.
При высоте загрузки к = 0,8 м фильтр состоит из четырех ершей массой 0,4 кг. Удельный вес фильтрующего материала у = О/Жзагр.
Таким образом, у = 800 000 г/м3 = 0,8 кг/дм3.
Основной характеристикой геометрической структуры среды является пористость, определяемая по формуле
т = 1 - О/(Жу),
где т - доля свободного объема фильтрующего слоя (пористости); О, Ж -масса и объем загрузки; у - удельный вес фильтрующего материала.
Гидравлическое сопротивление протоку воды ершей й = 140 мм, имеющих в одном погонном метре длины поверхность 20-75 м2, при их размещении в одном кубическом метре объема сооружения при скоростях движения до 0,01 м/с составляет не более 2 см на 1 м длины сооружения.
При выборе конструкций фильтров для доочистки различных по расходу и составу загрязнений сточных вод с помощью насадки из ершей основное внимание уделялось созданию благоприятных условий для организации массо-обмена в процессе регенерации загрузки для удаления задержанных примесей (рис. 1).
2 5
Рис. 1. Экспериментальная установка:
1 - подводящие трубопроводы из отстойников; 2 - фильтры из стеклянных труб; 3 - ершовая загрузка; 4 - резиновые шланги; 5 - пьезометры; 6 - отводящие трубопроводы очищенных сточных вод в РЧВ; 7 - резервная колонка фильтра
Фильтры с разной высотой ершовой загрузки имели различия в эффекте очистки. Количество осадка, задерживаемого фильтром высотой ершовой загрузки 1,2 м, в 2 раза больше, чем фильтром с высотой загрузки 0,8 м, и в 3 раза больше, чем фильтром с высотой загрузки 0,5 м. Необходимо отметить, что исследования фильтров проводились на разных скоростях: 7, 10 и 15 м/ч. При двух первых режимах очистка сточных вод была практически стопроцентной.
Эффективность доочистки при скорости фильтрования 15 м/ч представлена в таблице. Качество доочистки гальванических вод от ионов металлов, указанных в таблице, определялось в центральной заводской лаборатории, где проводились эксперименты.
Результаты исследования ершовой загрузки, при V = 15 м/ч
Показатели доочистки сточных вод Эффект доочистки, %, на фильтре
№ 1 № 2 № 3
Сгё < 1 мг/л ~ 100 ~ 100 99,8
Бе < 1 мг/л ~ 100 ~ 100 99,9
Сгобщ.концентр >1 мг/ Л До 90 До 97 99,6
Бе > 1 мг/л 69,2 75 78
^^общ.концентр < 1 мг/л 98 96 92,2
^^общ.концентр > 1 мг/л 90,1 90 87,4
^1общ.концентр < 1 мг/л 81 92 90,2
^Іобщ.концентр > 1 мг/л 78 86,4 85,7
Исследования проводились при разной высоте загрузки: 0,5 м (фильтр 1), 0,8 м (фильтр 2), 1,2 м (фильтр 3).
В результате проведенных исследований установлено, что ершовый заполнитель является эффективным материалом для доочистки производственных сточных вод от тяжелых металлов.
Эффект доочистки гальванических сточных вод при использовании ершового заполнителя составил:
- по хрому, при начальных концентрациях до 1 мг/л, - 99,8-100 %;
- по железу до 1 мг/л - 99,9-100 %;
- по цинку до 1 мг/л - 92,2-98 %;
- по никелю до 1 мг/л - 81-92 %.
При этом соответственно фильтроцикл был больше 28 часов при высоте загрузки 0,5 м ершовых заполнителей в фильтре и 26 часов при высоте загрузки в фильтре 1,2 м. Точно так же ухудшалось качество фильтрованных сточных вод, и изменялись потери напора (рис. 2, 3).
Благодаря свойствам ершовой загрузки, величина дзета-потенциала которых, измеренных с помощью потенциала протекания, составляла +47,7 мВ, частицы взвеси, как известно, имеющие одинаковую величину дзета-потенциала, задерживаются в насадке из ершей. Наибольшее количество взвесей задерживается ершами при скорости протока очищаемой сточной жидко-
сти через насадку 15,0 м/ч. Грязеемкость ершовой загрузки растет с увеличением скорости фильтрования воды, а затем начинает резко уменьшаться. Предельная грязеемкость ершовой загрузки (до состояния равновесия) находится в пределах 21-37 кг/м3. Грязеемкость насадки из ершовой загрузки используется на 50-80 %, так как нельзя доводить до проскока взвесей с доочищенной водой в недопустимой концентрации.
/?, мм
Т,ч
Рис. 2. Изменение потерь напора в слоях фильтров при скорости фильтрования 10 м/ч при высоте ершовой загрузки:
1 - Н = 0,5 м; 2 - Н = 0,8 м; 3 - Н = 1,2 м
/?, мм
Т,ч
Рис. 3. Изменение потерь напора в слоях фильтров при скорости фильтрования 15 м/ч при высоте ершовой загрузки:
1 - Н = 0,5 м; 2 - Н = 0,8 м; 3 - Н = 1,2 м
Эффективное использование фильтра любой конструкции в практике возможно лишь при условии качественной отмывки фильтрующей насадки от задержанных нерастворимых в воде примесей и восстановлении адгезионных свойств поверхности фильтрующего материала. Изучены два метода регенерации ершовой загрузки:
1) барботаж внутри насадки воздухом и опорожнение фильтра от воды;
2) вибрация насадки с опорожнением фильтра от воды.
Интенсивность аэрации воды была от 12 до 20 л/с-м2 в различных частях
по высоте фильтра. Большая интенсивность барботажа требовалась в начале регенерации фильтра. Отмывка ершей при барботаже происходила в течение 5-7 мин, поэтому опорожнение фильтра целесообразно выполнять как можно быстрее. Расчеты показывают, что диаметр трубы при опорожнении фильтра при регенерации должен быть равным десятой части кубического корня из объема резервуара фильтра. Тогда опорожнение завершается за 15-20 мин. Более рационально необходимо использовать дырчатую перфорацию пластмассовых труб для барботеров при регенерации. Барботаж более экономичен, чем вибрация для регенерации ершовой загрузки. К тому же при барботиро-вании лучше происходит отмывка при однократном опорожнении фильтра. Шаг барботеров регенерации в фильтре должен быть равным 0,3 м. Отмывка получается лучше, если ерши располагаются в фильтре не строго вертикально, а под углом к горизонту 80-82°. Годичный износ ершовой загрузки в фильтре в основном происходит при регенерации и не превышает 4 % от первоначального их веса.
Исследования показали, что такая загрузка вполне может автономно применяться не только для доочистки сточных вод цеха гальванопокрытий, но и для других аналогичных промпредприятий.
Библиографический список
1. Найденко, В.В. Очистка и утилизация промстоков гальванических производств / В.В. Найденко, Л.Н. Губанов. - Н. Новгород : Декон, 1999.
2. Журба, М.Г. Очистка на зернистых фильтрах / М.Г. Журба. - Львов : Вища школа, 1980.
3. Марочкин, А.А. Ресурсно-экологический потенциал доочистки биологически очищенных сточных вод на ершовоантрацитных фильтрах : автореф. дис. ... канд. техн. наук. -Ростов-н/Д. : РГСУ, 2002. - 24 с.
