Очистка сточных вод крахмало-паточных производств баромембранными методами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

628.3:664.2

’Я.

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД КРАХМАЛО-ПАТОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ БАРОМЕМБРАННЫМИ МЕТОДАМИ

С.И. ЛАЗАРЕВ . ... .

Тамбовский государственный технический университет

При производстве картофельного крахмала и патоки образуются побочные продукты — сточные воды, в основном содержащие растворенные органические вещества [1, 2]. Нами проведены исследования по очистке сточных вод крахмало-паточно-го завода с. Хоботово (Тамбовская обл.) обратным осмосом и ультрафильтрацией, достоинства которых хорошо известны [3, 4]. Состав и содержание основных компонентов сточных вод следующие:

ХИ-К 20-30 кг/м3

.. 0,078 кг/м3 , ■ ....

0,1 кг/м3 0,06 кг/м3 . 0,072 кг/м3

0,14 кг/м3 . ‘

5-5,3

40‘С . '■ 'У.

... . 1 3200 м3/сут

Мутно-белый

Исследования проводили на установке с использованием обратноосмотических мембран МГА-100, ОПМ-К и ультрафильтрационных мембран УАМ-150, УПМ-К.

сг

504"2

Ш4+

мо2-

Общий азот pH

Температура

Расход

Цвет

Установка (рис. 1) работала следующим образом. Раствор из емкости 1 подавался плунжерным насосом 2 в разделительную ячейку 3. Для сглажи-

вания пульсации давления в разделительной ячейке использовали гидроаккумулятор 4, который, предварительно заполнялся воздухом до давления 30-40% от рабочего с помощью компрессора 5. Затем раствор возвращался в исходную емкость для нового цикла разделения. Давление в разделительных камерах ячейки регулировали с помощью дросселей 6 и измеряли манометром 7 и электро-контактным манометром 8, который служил одновременно и регулятором давления. Расход раствора по тракту пенетрата измеряли ротаметрами 9, а сброс давления в системе осуществляли вентилем 10. Пермеат собирался в мерные цилиндры 11.

Основной элемент установки — двухкамерная разделительная ячейка плоскорамного типа 3. Ячейка состоит из средней части и двух фланцев, на которых поочередно располагаются металлическая сетка, пористая подложка, ватман и исследуемая мембрана. Для уплотнения между средней частью и фланцами использовали прокладки. Скорость движения растворов в ячейке над мембраной составляла 0,25 м/с.

Исследования проводили следующим образом. После предварительной отмывки мембран в дистиллированной воде собирали разделительную ячейку и подсоединяли к установке. Далее выводили установку на рабочий режим, причем в течение 4 ч проводили предварительный опыт, в ходе которого устанавливали постоянную производительность и селективность мембран. Затем приступали к выполнению рабочих экспериментов, где проводили опыты по концентрированию, т.е. получали обедненный пермеат и обогащенный по растворенному веществу пенетрат. Пермеат после прохождения адсорбционной доочистки и станции хлорирования предполагается использовать повторно в производстве крахмала и патоки. Пенетрат, значительно меньший по объему, чем исходный раствор, следует направлять на биологическую очистку. В процессе проведения опытов отбирали на анализ пробы пермеата и пенетрата,

измеряли производительность, контролировали

давление, температуру и расход пенетрата. Анализ по содержанию растворенных веществ в реальных сточных водах осуществляли по бихроматной окис-ляемости (ХПК) [5].

По результатам экспериментальных данных рассчитывали селективность 9?, удельную производительность мембран С и коэффициент концентрирования К\

9 ~ (1 " Спер/Спея)-100%; (0

О - (У/5т); (2)

К=с/с, (3)

3,1997

664.2

ячеи-^орый ^ения |ра 5. !кость |дели-зщью ктро-одно-ство-ли 9, нти-ы 11. рная га 3. щев, ииче-леду-дней Ско-аной

азом.

дис-

ную

8ЫВ0-2М В

>1Т, в «ВО-ПрИ-И-ОВ, т.е. й по осле щии погнет-:ход-■иче-3 от-зата, вали ализ >ных

1КИС-

рас-

оди-

три-

(1)

(2)

(3)

где

Сисх,Спе ,Спен —концентрация растворенного веще-исх пер 1е ства, кг/м , в исходном растворе, пермеате и пенетрате соответственно;

V — объем пермеата;

5 — рабочая площадь мембраны; х — время.

Экспериментальные данные по обратноосмотическому и ультрафильтрационному разделению сточных вод крахмало-паточного производства при-

ведены в таблице (1^ = 0,25 м/с, I = 20°С, г - 5,4• 103 с).

Зависимости селективности и удельной производительности от концентрации растворенных веществ в разделяемом растворе представлены соответственно на рис. 2 и 3 (кривые: 1 — МГА-10; 2 — ОПМ-К; 3 — УПМ-К; 4 — УАМ-150).

Из графиков видно, что селективность и удельная производительность с увеличением концентрации растворенных веществ в концентрируемом растворе снижаются как в процессе обратного осмоса, так и ультрафильтрации.

Таблица

Тип мембраны Рабочее У-103, м3 г иксх г 1 г 1К>К 'пер к

давление, МПа

чХ

т

60

но

•4

83

1

О

в-Ю* м'УмКс

15

5

2Д

С,

МГА-100 4,0 0,151 2,1 2,1 0,43 1

МГА-100 4,0 0,149 3,1 0,67 1,48

МГА-100 4,0 0,146 3,8 0,847 1,81

МГА-100 4,0 0,145 4,2 0,97 2,0

МГА-100 4,0 0,142 6,6 1,62 3,14

ОПМ-К 4,0 0,406 2,1 2,1 0,342 1

ОПМ-К 4,0 0,398 3,1 0,55 1,48

ОПМ-К 4,0 0,394 3,8 0,71 1,81

ОПМ-К 4,0 0,390 4,2 0,82 2

ОПМ-К 4,0 0,385 6,6 1,41 3,14

УПМ-К 0,35 0,437 2,69 2,69 1,46 1

УПМ-К 0,35 0,421 3,5 1,94 1,3

УПМ-К 0,35 0,414 4,2 2,36 1,56

УПМ-К 0,35 0,408 5,2 2,97 1,93

УПМ-К 0,35 0,402 6,87 4,0 2,55

УАМ-150 0,35 0,233 2,69 2,69 1,25 1

УАМ-150 0,35 0,228 3,5 1,66 1,3

УАМ-150 0,35 0,223 4,2 2,03 1,56

УАМ-150 0,35 0,222 5,2 2,56 1,93

УАМ-150 0,35 0,216 6,87 3,46 2,55

Рис. 2

Рис. 3

Уменьшение селективности вызвано, вероятно, снижением доли воды в пограничных и рабочих слоях мембраны [3, 6]. Селективность зависит от вида процесса разделения (обратный осмос или ультрафильтрация) и типа используемой мембраны. Так, в процессе обратного осмоса селективность на мембране ОПМ-К (рис. 2, кривая 2) при прочих равных условиях — концентрации, температуре, давлении и т.д. — выше, чем в других случаях. Здесь, вероятно, селективность зависит от вида полимера, из которого изготовлен активный (рабочий) слой мембраны, толщины этого слоя, размера и характера распределения пор по радиусу активного слоя мембраны [3, 7].

Снижение удельной производительности с ростом концентрации растворенных веществ в концентрируемом растворе наблюдалось в обоих процессах и на всех типах мембран (рис. 3). Оно, вероятно, объясняется уменьшением эффективной движущей силы процесса (осмотическое давление), а также уменьшением доли воды в пограничных и рабочих слоях мембраны [3, 4, 7]. Наибольшая удельная производительность наблюдалась при ультрафильтрации на мембране УПМ-К (кривая 3). Здесь преобладающими факторами, вероятно, выступают толщина мембраны (в основном активного слоя), размер пор и характер их

распределения по радиусу активного слоя мембраны [3, 4, 7].

Полученные данные по селективности, удельной производительности мембран и коэффициенту концентрирования растворов свидетельствуют, что сточные воды крахмало-паточного производства могут быть разделены на очищенный пермеат и сконцентрированный пенетрат как процессом обратного осмоса, так и ультрафильтрацией, причем наиболее качественным является процесс обратного осмоса на полисульфоноамидной мембране.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вода и сточные воды в пищевой промышленности: Пер. с польск. — М.: Пищевая пром-сть, 1972. — 384 с.

2. Карелин Я.А., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. — М.: Пищевая пром-сть, 1972. — 384 с.

3. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. — М.: Химия, 1986. — 278 с.

4. Технологические процессы с применением мембран / Под ред. Р.Е. Лейси и С. Леба; Пер. с англ. Л.А. Мазитова и Т.Н. Мкацанян. — М.: Мир, 1976. — 372 с.

5. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа сточных вод. — М.: Химия, 1973. — 376 с.

6. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах. — М.: Химия, 1973. — 376 с.

7. Брык М.Т., Цапюк Е.А. Ультрафильтрация. — Киев: Наукова думка, 1989. — 288 с.

Кафедра процессов и аппаратов химическои технологии

Поступила 02.10.96

628.3:665.54

ТОНКАЯ ДООЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И МАСЕЛ ПОСЛЕ НАПОРНОЙ ФЛОТАЦИИ

И.П. СЛОБОДЯНИК

Кубанский государственный технологический университет

Для очистки сточных вод от масел и тяжелых нефтепродуктов успешно используются поглощающие свойства вспененных полимерных материалов, например, полиуретанов [1].

На основе безотходной технологии предложена установка для тонкой доочистки сточных и балластных вод от масел и нефтепродуктов [2] с использованием эластичного пенополиуретана открытоячеистой структуры марки ППУ-101 [3], способного к регенерации, стойкого к маслам, нефтепродуктам и их растворителям, а также термостойкого к условиям регенерации при температуре до 13СГС

[4, 5].

Установка (рисунок) работает следующим образом. Сточная вода после напорной флотации подается в один из цилиндрических корпусов / по верхнему патрубку 2, проходит через слои пенополиуретана 3, между которыми расположены распределительные диски с арочными перфорациями. В результате вода равномерно проходит через все слои сорбента, в котором за счет сил взаимодействия между молекулами пенополиуретана и высокомолекулярных углеводородов, близких между собой по природе, задерживаются содержащиеся в

воде масла и нефтепродукты. Очищенная вода с содержанием углеводородов ниже ПДК, с которым легко справляется природа самоочищения водного бассейна, отводится по патрубку 4 в водоем.

После насыщения всего слоя полиуретана маслом и нефтепродуктами отработавший корпус 1

ОТКЛ]

воды роваї Ре: след] ся за ным юща: Поел кипе воду нефі ной цирк паро раст: рите куля слое отво, же п вмее цир( патр наце в де водь

СЯ 1

реге вает корг отво масе насс раст насс тиф: раст на к

КИПІ

жен

смес

для

ну 'і

ком

гото

ДИС1

ля I

пат£

для

холе

тов.

П. ды к воде

ГОТО

ной

зует