CC BY
45
УДК 628.316.13 Ил. 2. Библ. 3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АДСОРБЕНТОВ ПРИ ОЧИСТКЕ ЖИРОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
Никифоров Л.Л., доктор техн. наук, Константинов С.Н., Дадаев И.Х.
ВГБОУ ВПО «Московский Государственный Университет Пищевых Производств»
USE OF ADSORBENTS IN THE PURIFICATION OF FAT-CONTAINING WASTEWATER
Nikiforof L.L., Konstantinov S.N., Dadaev I.H.
Moscow State University of Food Production
Ключевые слова:
сточные воды, адсорбция, очистка, пенополиуретал, фильтр собрционный, экологическая безопасность, эффективность очистки, регенерация адсорбентов
Реферат.
В настоящее время ни у кого не возникает сомнений в необходимости очистки сточных вод. При этом следует учитывать специфику предприятий, их месторасположение и т.п., а также предусмотреть затраты на очистное оборудование, которое должно обеспечивать нормативную степень очистки. Применение процесса адсорбции позволяет при достаточно высокой производительности достичь нормативного качества очищенной воды. К сожалению возникает проблема регенерации некоторых адсорбентов, ограничивающих их применение. Хорошо себя зарекомендовал измельчённый эластичный пенополиуретан как для очистки сточных вод, так и при регенерации. При необходимости более высокой степени очистки может быть рекомендован «пенополимер-суперадсорбент», разработанный в ФГУП «Прикладная химия». Также следует обратить внимание на предлагаемые адсорбционные фильтры, отличающиеся высокой производительностью при более низком потреблении энергии.
Keywords:
wastewater, adsorption, purification, polyurethane foam, sorption filter, environmental security, cleaning efficiency, regeneration of the adsorbent
Summary.
Currently, no one doubts the need for wastewater treatment. It should be tailored to specific companies, their location, and the like, as well as to provide for the costs of pollution control equipment, which should provide the regulatory degree of purification. Application of the process allows for the adsorption performance reach sufficiently high standard quality of purified water. Unfortunately there is a problem of some adsorbents regeneration limiting their use. Well-proven crushed flexible polyurethane foam for wastewater treatment, as well as the regeneration. If necessary, a high purity can be recommended "superabsorbent polymer foam", developed in the FSUE "Applied Chemistry". You should also pay attention to the proposed adsorption filters, high performance at lower power consumption.
Большинство действующих предприятий различных направлений деятельности сталкиваются с проблемами очистки сточных воды. К сожалению, не существует универсального способа очистки стоков, идеально подходящего каждому предприятию, как по технологическим параметрам, так и по экономическим показателям. Поэтому необходима разработка гибких технологий, направленных на совершенствование процесса водоочистки.
Эти технологии должны учитывать особенности конкретного предприятия: сфера деятельности, климатическая зона, объёмы сточной воды, требования к её качеству и т.п. Также существует проблема выделения из очищаемых жидкостей полезных веществ, особенно в настоящее время, когда производство ограничено жёсткими рамками экологической безопасности и экономической целесообразности.
Существующие способы для приведения показате-
лей сточной воды к нормируемым значениям, отличаются как по техническим характеристикам, так и по целевому назначению. Наиболее широкое применение в мясной отрасли получили отстойники и флотаторы, но есть и хорошо себя зарекомендовавшие сорбцион-ные фильтры. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, по нашему мнению, с учётом эффективности очистки, простоты эксплуатации и надёжности целесообразным для пищевых предприятий является использование сорбционных фильтров.
Применение адсорбции для очистки сточных вод и выделения загрязняющих веществ возможно одновременно при сравнительно большой производительности и высокой степени очистки. Но, к сожалению, в настоящее время адсорбция не получила широкого распространения, что связано с рядом нерешённых вопросов.
Во-первых, большинство известных адсорбентов требуют регенерации. Регенерация осложняется
отсутствием эффективных методов по приведению адсорбента к рабочему состоянию, т.е. отделением от него адсорбированного вещества. На данный момент существует несколько типов регенерации, каждый из которых в той или иной степени лучше подходит для конкретного адсорбента. Такими способами регенерации являются: промывка загрузки очищенной водой, продувка отработанного адсорбента воздухом с последующим вымыванием адсорбента, отжим загрузки с целью выделения загрязняющих веществ.
Во-вторых, если не используется регенерация, то в этом случае необходима утилизация или дальнейшая переработка адсорбента. При этом это вещество должно быть нетоксично и не давать вредных соединений при взаимодействии с другими веществами.
Более предпочтительна переработка отработанного адсорбента с целью получения полезных продуктов (например, переработка зажиренного адсорбента для производства моющих средств). Также в этом случае отпадает вопрос, связанный с утилизацией. Если предусматривать переработку использованной загрузки, то предпочтительнее адсорбент из органических материалов. При этом гораздо проще добиться его разложения. При использовании органических адсорбентов возможно дальнейшая переработка их на кормовую муку или в биореакторах с целью получения биогаза и удобрений.
В качестве адсорбентов применяют множество материалов различных по своим физико-химическим свойствам. Наиболее известны такие адсорбенты как уголь, древесные опилки, сажа, целлюлоза, хлопок, асбест, керамзит и т.д. Эти материалы имеют высокую сорбци-онную ёмкость при сравнительно низкой цене, но использование их в пищевой промышленности вызывает сомнение по санитарно-гигиеническим соображениям.
В результате современных разработок появляются новые более эффективные, простые в эксплуатации и дешёвые адсорбенты. Эти вещества способны заменить при очистке воды широко используемый в настоящее время активированный уголь.
В последнее время были проведены исследования новых искусственных материалов, обладающих большой грязеемкостью, отличающихся невысоким темпом прироста потерь напора при загрязнении и относительно простой регенерацией. В качестве таких фильтрующих материалов в практику очистки все более широко внедряются полимерные высокопористые полистирол и пенополиуретан (ППУ). Использование синтетических материалов, пористость которых достигает 95%, позволяет существенно повысить скорость фильтрования, увеличить продолжительность фильтроцикла и осуществлять процесс очистки с меньшими затратами по сравнению с обычными фильтрами. Пенополиуре-тановые фильтры, используемые как осветлительные и сорбционные аппараты, предназначены для очистки сточных вод от жиров и взвешенных веществ.
В Московском государственном университете прикладной биотехнологии (далее МГПУБ) были проведены исследования процесса адсорбции для очистки жиросодержащих сточных вод (рисунок 1).
Высота загрузки, м
Рисунок 1. Зависимость изменения концентрации жира в фильтрате по высоте слоя загрузки ППУ 1 - через 3 часа; 2 - через 4 часа; 3 - через 5 часов; 4 - через 6 часов.
Исследования и опыт применения пенополиуре-тановых (ППУ) фильтров в мясоперерабатывающей промышленности позволяют рекомендовать использование измельченного синтетического материала с размером 20x20x20 мм и пор 0,8-1,2 мм.
Эластичные полиуретаны имеют высокий модуль упругости, высокую износостойкость, стойкость к воздействию низких температур, масла, различных химических сред.
По принятой в настоящее время технологии, ППУ загрузку промывают водой, одновременно перемешивая сжатым воздухом и отжимая на вальцах. Механическим отжимом загрузки в водной среде достигается практически полное восстановление ее поглощающей способности.
В ФГУП «Прикладная химия» разработан новый материал, который обладает высокими адсорбирующими показателями. Этот адсорбент получил название «Пенополимер-суперадсорбент» (далее ППСА) или гиперсорб. Это вещество представляет собой вспененную мочевиноформальдегидную смолу. В настоящее время существует около 10 материалов сходных по назначению и составу, но на 40-50% менее эффективных.
Основными отличительными характеристиками ППСА, которые обеспечивают высокие адсорбционные показатели, являются очень низкая объёмная плотность = 6-15 кг/м3, высокая пористость вещества (95% открытых сквозных пор при общей пористости 98-99%).
В процессе лабораторных испытаний ППСА были выявлены высокие показатели адсорбции жира. В ходе опытов было достигнуто снижение его концентрации примерно в 450 раз.
Однако такие довольно высокие показатели сорбции были достигнуты при относительно низкой производительности.
Процессы адсорбции могут протекать как в плотном, так и в псевдоожиженном слоях. При
50
45
40
35
30
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
2016 | №2 ВСЕ О МЯСЕ
фильтровании при плотном слое загрузки загрязнённая вода проходит через статичный неподвижный слой адсорбента. При очистке воды методом псевдо-ожиженного слоя, стоки находятся в ламинарном потоке жидкости, динамически перемешиваясь в одной ёмкости, при этом молекулы примесей осаждаются на поверхности частиц адсорбента. Для достижения наилучших результатов применяют различные типы загрузки адсорбента: тяжелая (плотность адсорбента больше плотности очищаемой жидкости) и лёгкая -«плавающая» (плотность адсорбента меньше плотности очищаемой жидкости). Лёгкая наиболее эффективна для очистки от нефтепродуктов, жира и других подобных плавающих веществ.
Разработано устройство для очистки зажирен-ных сточных вод (рисунок 2), в котором повышение эффективности очистки достигается путём увеличения поверхности массообмена между загрязнённой жидкостью и адсорбентом с помощью постоянного перемешивания и использования энергии жидкости, вытекающей из сопел. Кроме того, предложенная конструкция позволяет уменьшить влияние «пристеночного эффекта».
Устройство для очистки зажиренных сточных вод состоит из цилиндрического корпуса 1 с переливной трубой 2, патрубком для выгрузки отработанного адсорбента 3, крышки 4 с отверстием 5 для загрузки чистого адсорбента, днища 6 с патрубком 7 для отвода осветлённой воды, внутри которого коаксиально расположен полый вал 8 с закреплёнными на нём соплами 9, выполненными в виде изогнутых под прямым углом трубок. Внутри корпуса на перфорированной пластине 10 помещается измельчённый адсорбент 11.
Выводы
Для очистки жиросодержащих сточных вод целесообразно использовать современные адсорбционные материалы;
В качестве технического средства для интенсификации процесса адсорбции предложено устройство, в котором поверхность массообмена увеличивается путём перемешивания адсорбента. а
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Исследования и опыт применения пенополиуретано-вых (ППУ) фильтров в мясоперерабатывающей промышленности позволяют рекомендовать использование измельченного синтетического материала с размером 2020 i Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. -М.: ДеЛи принт, 2004. - 328 с.
2. Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский Р.М., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. - М.: Химия, 1983. - 288 с.
3. Адсорбционная очистка сточных вод / А.М. Когановский, Т.М. Левченко, И.Г. Рода, Р.М. Марутов-ский. - Киев.: Технша, 1981. - 175 с.
© КОНТАКТЫ:
Никифоров Леонид Львович а lelnik@list.ru
Константинов Сергей Николаевич а konst@mail.ru
Дадаев Ислам Хусейнович а dadaev95@gmail.com
REFERENCES:
1. Rjabchikov B.E Sovremennie metodi podgotovki vodi dlya promishlennogo i bitovogo ispol'zovaniya [Modern methods of water for industrial and domestic use] // Rjabchikov B.E.- . -M.: DeLee print, 2004. - 328 p.
2. Koganovsky A .M. Ochistka i ispol'zovanie stochnih vod v promishlennom vodosnabjenii [Purification of wastewater and industrial water supply] // Koganovsky A.M, Klimenko N.A, Levchenko T.M Marutovsky R.M, Rod I .G.- M.: Chemistry, 1983. - 288 p.
3. Koganovsky A.M. Adsorbcionnaya ochistka stochnih vod [The adsorption treatment of wastewater] Koganovsky A.M, Savchenko A.M ,Rod I.G, Marutovsky R.M. - Kyiv.: Engineering, 1981. - 175 p.
