CC BY
246
УДК 628.34
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЛАКОКРАСОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОМОЩЬЮ КОАГУЛЯНТА И ФЛОКУЛЯНТА
Н. П. Нечитайло, к. т. н.К. В. Васильева, студ.
Постановка проблемы. На технологические процессы приготовления красок вода используется безвозвратно и только воды, используемые для замывки оборудования, сбрасываются в систему канализации. Сточные воды от замывки оборудования содержат все примеси (заполнители, пигменты, ПАВ, пеногасители и др.) Задача поставленная руководством предприятия, состояла в том, чтобы вернуть сточные воды получаемые при замывке, в оборотный цикл. Для решения поставленной задачи было необходимо из воды удалить загрязнения, а также снизить солесодержание, которое в замывочных водах повышается из-за растворения заполнителей, пигментов и т. д.
Анализ технологического процесса. Водоэмульсионные краски получают пигментированием двухфазных пленкообразующих систем-водных эмульсий полимеров, стабилизированных ПАВ. Стабильность обусловлена свойствами двойного электрического слоя на границе раздела полимер-вода. Присутствие в пигментах (наполнителях) или воде водорастворимых солей поливалентных металлов может вызвать разрушение этого слоя и, как следствие, коагуляцию системы. Непосредственное введение пигмента в систему, связанное со значительными механическими воздействиями на нее, также может привести к коагуляции. Поэтому пигменты и наполнители диспергируют в так называемом «водном полуфабрикате». Полученную пигментную пасту совмещают с эмульсией полимера.
Особенностью водоэмульсионных красок является то, что они содержат очень большое число добавок различного назначения. Например, для повышения морозоустойчивости в краски добавляют антифризы, для снижения пенообразования - пеногасители. Кроме того, в них вводят структурирующие и противокоррозионные добавки, антисептики, пластификаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, диспергаторы и др.
Изложение основного материала исследования. Технологический процесс производства водоэмульсионных красок с использованием воды включает следующие основные операции: приготовление водного полуфабриката; получение пигментной пасты на основе водного полуфабриката; диспергирование пигментной пасты; составление краски и ее стандартизация; очистка и фасовка готовой краски, замывка технологического оборудования * 1 *.
Из вышеприведенного видно, что основными загрязнителями замывных сточных вод являются коллоидные вещества, находящиеся во взвешенном состоянии в водных растворах.
Диспергированные, коллоидные и взвешенные частички примесей замывных вод в большинстве случаев имеют одинаковые заряды, что обусловливает возникновение межмолекулярных сил отталкивания и агрегативную устойчивость [3] (это является одним из осовных принципов получения водоэмульсионных красок). Поскольку в технологии очистки стоков предусматривается частичное или полное удаление примесей, агрегативную устойчивость частичек стремятся нарушить, а заряд их устранить или снизить до очень малых значений.
Для удаления коллоидных взвесей наиболее широко применяемым приемом является седиментация под действием сил тяжести с применением коагуляции и флокуляции. Водные растворы флокулянтов являются истинными растворами, т. е. гомогенными однофазными термодинамически устойчивыми системами *2*.
Флокулянты и коагулянты в процессе обработки замывочных вод позволяют:
* максимизировать качество воды при минимизации времени отстаивания и исключить перенос частиц;
* достигать запланированной производительности при меньших расходах;
* увеличивать производительность без капитальных затрат;
* повысить эффективность системы фильтрации и увеличить срок службы фильтров и отстойников;
* минимизировать расходы, трудоемкость и проблемы, связанные с удалением отходов [4].
Для определения технологических составляющих процессов коагуляции, таких как, доза коагулянта, время, необходимое на смешивание, скорость в мешалке, время образования агрегативных частиц необходимо было произвести экспериментальные исследования. Для этого была разработана методика проведения эксперимента.
Реагенты: коагулянты - водный раствор сульфата алюминия 10 % по А1203, который приготавливается из гранулированного сульфата алюминия - плит серовато-перламутрового цвета.
Он имеет не менее 13,5 % Л120з, что соответствует содержанию 45 % сульфата алюминия; оксихлорид алюминия Полвак 500, который выпускается в виде жидкости с содержанием действующего вещества не менее 10 % (в пересчете на Л1203);
флокулянты - неионогенный, катионный, анионный Экофлок на основе ПАА, водный раствор 1
%.
Аппаратное оформление: весы лабораторные; мерный цилиндр - 500 мл, мерный стакан - 1000 мл; мешалка с переменными оборотами 200-1200 об/мин., мерные мензурки 5, 10, 20 мл., стакан 500 мл, секундомер.
Цель эксперимента,- определение марок реагентов и их доз для осветления сточных вод.
Методика эксперимента. На производстве водоэмульсионных красок были получены образцы замывных вод от производства органических и неорганических красок, грунтовок и шпаклевок.
Замывную воду наливали в мерный стакан объемом 1000 мл, после чего в цилиндр добавляли коагулянт дозы, изменяли от 0,5 до 15 мл/л с шагом 0,5 мл/л. После добавления коагулянта производили перемешивание со скоростью 500-600 об/мин., в течение 5 минут. Воду переливали и далее образцу давали отстояться в течение 5-10 минут, после чего определяли по внешним признакам степень разделения воды с взвешенными веществами, а также оценивали мутность отделенной воды.
Было установлено, что коагулянт Полвак является более подходящим для обработки замывных вод. Введение 8-11 мл/л замывных вод позволило удалить взвеси, обуславливающие основные загрязнения воды. После введения коагулянтов наблюдалось активное образование хлопьев, которые оседали на дно цилиндра. Далее для более точного определения дозы коагулянта шаг изменения дозы вводимого реагента был снижен до 0,1 мл/л. Это позволило установить, что для очистки замывных вод наиболее оптимальная доза коагулянта составляет 9,8 мл/л.
После дестабилизации коллоидной суспензии коагулянтами, чтобы увеличить эффективность процесса очистки, применяются полимерные флокулянты. Благодаря своей очень большой молекулярной массе эти полимерные флокулянты чрезвычайно эффективно образуют мостики между микрохлопьями, возникшими при коагуляции, создавая более крупные макрохлопья [4].
Флокулянтами в технологии очистки воды называют высокомолекулярные вещества, интенсифицирующие процесс хлопьеобразования Они принадлежат к классу линейных полимеров, для которых характерна цепочечная форма макромолекул. Среди синтетических полимеров наибольшее распространение и применение получила группа полиакриламидных флокулянтов (ПФ)
[3].
Использование вслед за коагуляцией очень малых количеств этих флокулянтов (0,01-0,5
мг/л) максимизирует захват частиц, ускоряет образование хлопьев и делает хлопья более плотными и быстро осаждаемыми. Использование флокулянтов для этой цели позволяет также ограничить дозировку коагулянтов до минимального количества, необходимого для дестабилизации коллоидной суспензии, поскольку при этом не требуется избыточное количество коагулянта для образования суспензии, способной выпасть в осадок [5]. В связи с вышеизложенным был сделан выбор полиакриламидных флокулянтов.
Рис. Кривые зависимости доз флокулянтов и коагулянтов
Флокулянт вводят через 5 минут после коагулянта и перемешивают в течение 1—2 минут со скоростью 200—250 об/мин. С изменением доз флокулянта изменялась и доза коагулянта. Данные по экспериментальным исследованиям приведены на рисунке.
Выводы.По окончании экспериментов были получены результаты, которые позволили определить оптимальные дозы реагентов. Данные результаты позволяют отработать технологию очистки сточных вод.
1. Исследования по интенсификации процессов седиментации в образцах замывных вод от производства органических и неорганических красок, грунтовок и шпаклевок показали высокую эффективность применения органических коагулянтов и флокулянтов.
2. В исследованных областях замывных вод с включениями заполнителей, пигментов, ПАВ, пеногасителей и т. д. для эффективного разделения фаз достаточно введения 5—6 мл/л коагулянта (водный раствор сульфата алюминия) и 12 мл/л флокулянта на основе полиакриламида.
3. Полученные результаты экспериментов позволяют отработать технологию очистки сточных вод и максимизировать их возврат в оборотный цикл.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. http://www.jocelyngourvennec.com/2008/04/23/proizvodstvo_vodoemulsionnih_krvsok.html;
2. Фрог Б. Н., Левченко А. П. Водоподготовка: Учебное пособие для вузов. М.: Издательство МГУ, 1996.- 680 с.;
3. Полиакриламид / Под ред. В. Ф. Куренкова. М.: Химия, 1992.-192 с.;
4. http: //www .koagulant.ru/products/koag-flok/flok/;
5. http://www.uvss.ru/prod/koag-flok.htm/.
УДК 628.34
Очистка сточных вод от лакокрасочного производства с помощью коагулянта и флокулянта /К. В. Васильева, Н. П. Нечитайло // Вкник ПридншровськоТ державно'1 академп будiвництва та арх^ектури : ПДАБА, 2009. - № 5. - С. 35 - 38 . - рис. 1. - Бiблiогр:11 назв.
Анализируется технология химической очистки сточных вод от лакокрасочного производства с помощью коагулянта и флокулянта. Предлагается использовать оборотный цикл очистки вод, описывается эффективность его использования.
