CC BY
6ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES)
УДК 628.33
Аскербаев К.Ж.
студент 4 курса Кокшетауский университет им. Шокана Уалиханова (г. Кокшетау, Казахстан)
Каппасов А.Е.
студент 4 курса Кокшетауский университет им. ШоканаУалиханова (г. Кокшетау, Казахстан)
Научный руководитель:
Хватина Н.В.
лектор кафедры "Горное дело, Строительство, и Экология" Кокшетауский университет им. Шокана Уалиханова (г. Кокшетау, Казахстан)
ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ОБОРОТНОЙ воды ОТ МЕЛКОДИСПЕРСНОЙ ГЛИНЫ НА ОБУХОВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
Аннотация: горные предприятия, занимающиеся добычей и обогащением полезных ископаемых, сталкиваются с необходимостью эффективной очистки оборотной воды от мелкодисперсной глины. Мелкодисперсная глина является распространенным загрязнителем в оборотных водах, что может вызвать серьезные проблемы в процессе производства и нанести вред окружающей среде. В этой статье мы рассмотрим ключевые технологии и методы, используемые на горных предприятиях для очистки оборотной воды от мелкодисперсной глины.
Ключевые слова: очистка, глина, окружающая среда, оборотная вода.
Предусматривается следующие методы технологий по очистке оборотной воды от мелкодисперсной глины:
Механическая фильтрация - один из основных методов очистки оборотной воды на горных предприятиях - это механическая фильтрация. В этом процессе вода проходит через специальные фильтры, которые улавливают мелкие частицы глины и другие загрязнители. Фильтры могут быть выполнены в виде песчаных фильтров, мульти - камерных фильтров или мембранных систем. Выбор конкретного типа фильтра зависит от характеристик оборотной воды и потока [1].
Механическая фильтрация воды является важным этапом в очистке воды на горных предприятиях и в других промышленных процессах, где необходимо избавиться от мелкодисперсных твердых загрязнителей.
Коагуляция и флокуляция, для улучшения эффективности очистки, горные предприятия часто применяют процессы коагуляции и флокуляции. Сначала к оборотной воде добавляют коагулянты, такие как алюминий или железо, которые помогают сгруппировать мелкие частицы в более крупные. Затем происходит флокуляция, где образуются флокулы, которые легче удаляются из воды [3].
Коагуляция - это процесс внесения коагулянтов в воду с целью объединения мельчайших частиц веществ, таких как глина, и формирования более крупных частиц, называемых «коагулянтами». Основная цель коагуляции - сделать частицы воды более крупными и тяжелыми, что облегчает их дальнейшее удаление из воды. Процесс коагуляции обычно проводится следующим образом.
К коагулируемой воде добавляют коагулянт, который может быть химическим веществом, таким как алюминий сульфат (алюм), железо(Ш) хлорид или полимеры. Вода тщательно перемешивается, чтобы обеспечить хороший контакт между коагулянтами и частицами в воде. В результате добавления коагулянта начинаются химические реакции, которые приводят к агрегации
(сближению) мельчайших частиц воды в более крупные, называемые «коагулянтами».Эти более крупные коагулянты, представляющие собой сложные структуры, имеют большую массу и становятся тяжелыми, оседая на дне или поднимаясь на поверхность воды [4].
Флокуляция - это второй этап процесса очистки воды, который следует за коагуляцией. После того как частицы были коагулированы и сделаны более крупными, следующим шагом является флокуляция. Во время флокуляции происходит образование флокул, что представляет собой агрегаты коагулированных частиц воды. Эти флокулы легче удаляются из воды, так как они становятся крупными и тяжелыми. Процесс флокуляции включает следующие шаги:
Флокулянты, как правило, полимерные вещества, добавляются в воду. Флокулянты помогают сцепить коагулированные частицы, создавая флокулы.Вода перемешивается для равномерного распределения фпокулянтов и образования флокул.Под воздействием флокулянтов коагулированные частицы объединяются и образуют крупные, более плотные флокулы.Флокулы могут оседать на дно или подниматься на поверхность воды, в зависимости от их плотности и размера. Это позволяет легче удалить их из воды [2].
Коагуляция и флокуляция являются важными процессами в обработке воды, особенно при подготовке воды для дальнейшей очистки с использованием других методов, таких как осаждение и фильтрация. Эти процессы помогают существенно улучшить качество воды, удаляя твердые частицы и другие загрязнители, и делают воду пригодной для дальнейших промышленных или питьевых целей.
Фильтрация на основе мембран - это эффективный метод очистки оборотной воды на горных предприятиях. Мембраны имеют микроскопические поры, которые задерживают мелкие частицы, включая глину. Этот метод позволяет получать высококачественную очищенную воду, но требует регулярной замены или очистки мембран [1].
Центральным элементом процесса является мембрана - тонкий фильтрующий материал, который имеет микроскопические поры. Размер и форма пор на мембране могут варьировать в зависимости от конкретных потребностей очистки воды.
Мембраны могут быть установлены в специальных модулях, которые обеспечивают оптимальное распределение воды и сбор очищенной воды.
Процесс фильтрации на основе мембран основан на принципе сепарации, который позволяет разделить чистую воду от твердых частиц и загрязнителей. Основные шаги процесса включают: Загрязненная вода направляется через мембрану Мембрана имеет поры настолько маленькие, что они задерживают практически все твердые частицы и микроорганизмы. Вода проходит через мембрану с помощью давления или с помощью вакуума. Твердые частицы и микроорганизмы задерживаются порами, а чистая вода проходит через мембрану. Очищенная вода, прошедшая через мембрану, собирается и отводится для дальнейшего использования [2].
Существует несколько типов мембран, включая:
Микрофильтрация: Поры мембраны примерно 0,1-10 микрон и применяются для удаления крупных частиц, таких как песок и глина. Микрофильтрация используется в питьевой воде и промышленности.
Ультрафильтрация: Ультрафильтрация имеет поры порядка 0,01-0,1 микрона и эффективно удаляет бактерии и вирусы. Она широко используется в производстве питьевой воды [3].
Нанофильтрация: Мембраны нанофильтрации имеют поры размером около 0,001 микрона и удаляют органические вещества и ионы. Нанофильтрация используется для определенных задач очистки воды [4].
Обратный осмос: Мембраны обратной осмоса имеют самые маленькие поры (менее 0,001 микрона) и удаляют практически все загрязнители, включая соли и молекулы.
Фильтрация на основе мембран - мощный метод очистки воды, который находит широкое применение в различных областях, включая производство питьевой воды, обработку сточных вод и в промышленных процессах [4].
Использование ионного обмена на горных предприятиях также могут использовать метод ионного обмена для удаления ионов, таких как глиняные частицы, из оборотной воды. Этот процесс основан на обмене ионов воды на специальных смолах, что позволяет удалить загрязнители.
Использование ионного обмена - это эффективный метод очистки воды, который основан на принципе обмена ионами между специальными ионообменными смолами и ионами в воде. Этот метод широко используется для удаления различных ионов, включая ионы металлов и другие загрязнители, и применяется в различных отраслях, включая производство питьевой воды и обработку сточных вод [3].
Основные компоненты процесса ионного обмена:
Ионообменная смола - это специальный материал, часто представляющий собой сферические частицы, на поверхности которых находятся функциональные группы, способные обмениваться ионами с водой. Наиболее распространенными материалами для ионного обмена являются смолы на основе полистирола с функциональными группами, такими как сульфонагы или аминогруппы [1].
Объем обмена - это количество ионов, которые способна удерживать ионообменная смола. Он зависит от типа и функциональных групп смолы.
Процесс ионного обмена основан на принципе обмена ионами воды на функциональных группах смолы. Вот как это происходит:
Загрязненная вода проходит через слой ионообменной смолы. Вода содержит различные ионы, которые нужно удалить. Функциональные группы на поверхности смолы притягивают ионы воды, удерживая их. Загрязнители обмениваются с функциональными группами на смоле. После процесса обмена вода выходит из системы, несущая с собой уловленные загрязнители, а смола остается с ионами, которые она приняла [4].
Существует несколько типов ионного обмена, включая:
Катионный обмен: Этот процесс улавливает катионы (положительно заряженные ионы) из воды. Катионные смолы обычно имеют сульфонаггные функциональные группы и могут улавливать ионы металлов, такие как натрий, кальций, и другие.
Анионный обмен: Этот процесс улавливает анионы (отрицательно заряженные ионы) из воды. Анионные смолы имеют аминные или кватернизированные функциональные группы и могут удалять анионы, такие как сульфаты, нитраты и хлориды [1].
Использование ионного обмена - это метод очистки воды, который эффективно удаляет разнообразные загрязнители. Этот метод широко применяется в индустрии и обеспечивает качественное очищение воды для различных применений [1].
Биологическая очистка в некоторых случаях горные предприятия могут использовать биологическую очистку, где микроорганизмы разлагают органические загрязнители в оборотной воде. Этот метод особенно полезен при удалении органических компонентов глины.
Биологическая очистка воды - это метод очистки сточных вод, который использует живые организмы, такие как бактерии и другие микроорганизмы, для разложения загрязнителей и органических веществ в воде. Этот метод эффективно удаляет загрязнители и позволяет восстановить качество воды, делая ее безопасной для вторичного использования или сброса в окружающую среду
Основные компоненты биологической очистки воды:
Биореактор (активный иловой станции, ББА, или другой тип биологической установки)- это основное оборудование, где происходит биологический процесс. В биореакторе находятся бактерии и микроорганизмы, которые разлагают загрязнители.
Загрязненная вода-это сточная вода, которая поступает в биореактор и требует очистки.
Биомасса - смесь бактерий и микроорганизмов, которые выполняют процесс биологической очистки. Они образуют активный ил в биореакторе [3].
Процесс биологической очистки воды основан на биологическом разложении загрязнителей. Вот как это происходит:
В биореакторе могут одновременно возникать аэробные (в развитии кислорода) и анаэробные (без кислорода) процессы. В аэробных процессах бактерии используют кислород для разложения определенных веществ. В анаэробных процессах бактерии работают без кислорода. Бактерии и лаборатории разлагают органические вещества в воде, такие как биологические разлагаемые отходы, жиры, нефть и другие загрязнители. Они превращают их в более простые и менее опасные соединения. Бактерии обнаруживаются и размножаются в процессе разложения загрязнителей. Они используют органические вещества для роста и поддержания активности. После процесса биологической очистки вода проходит через отделитель, где происходит разделение очищенной воды и биомассы. Биомасса может быть возвращена в биореакгор для дальнейшего использования [2].
Типы биологической очистки:
Аэробные сточные воды: В этом случае процесс позволяет бактериям эффективно разлагать загрязнители.
Анаэробные сточные воды: Здесь биологическая очистка происходит без кислорода. Она может быть эффективной для некоторых видов загрязнителей.
Биологическая очистка воды является обязательным методом обработки сточных вод и восстановления качества воды. Она широко используется в муниципальном и промышленном масштабах и важна для сохранения устойчивости и обеспечения чистой воды для различных целей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. Пособие/Д.А. Кривоше-Ин, П.П. Кукин, B.JI. Лапин и др. - М.: Высшая школа, 2003.-344 с.
2. Яковлев C.B., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод/Учебник для вузов: - M.: АСВ, 2004. - 704 с.
3. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов.Основы проектирования технологических процессов. - М.: Химия, КолосС, 2005. - 392 с.
4. Очистка производственных сточных вод: Учеб. Пособие для вузов/С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов; Под ред. С.В. Яковлева. -2-е изд., перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 335 с
Askerbaev K.Zh.
Kokshetau University named after. Shokana Ualikhanova (Kokshetau, Kazakhstan)
Kappasov A.E.
Kokshetau University named after. Shokana Ualikhanova (Kokshetau, Kazakhstan)
Scientific advisor: Khvatina N.V.
Kokshetau University named after. Shokana Ualikhanova (Kokshetau, Kazakhstan)
TECHNOLOGY FOR PURIFICATION OF RECYCLING WATER FROM FINE CLAY AT OBUKHOVSKY FIELD
Abstract: mining enterprises engaged in the extraction and processing ofminerals are faced with the need to effectively purify circulating waterfrom fine clay. Fine clay is a common contaminant in recycled waters, which can cause serious problems in the production process and harm the environment. In this article, we will look at the key technologies and methods used in mining operations to remove fine clay from recycled water.
keywords: technology, purification, clay, environment, recycled water.
