CC BY
33
664.1
іента-іьтате влено и 125 орга-кото-агряз-ловые еской ібщем бл. 1. го ос-ердых гая и ружа-изве-іемьіх ид уг-еской ;се на азаны явля-і ука-шгре-менее
[ОЖНО
5ГИЧЄ-
массе
юляет
кате-
('жаю-
<лица 2
шй
,0
,6
,3
,7
В вы-їлива-истки уста-:я эф-2) по-}>фек-■анов-!ыша-іто за ітєль-
ных устройств завод имеет определенные резервы по снижению объемов выбросов вредных веществ в атмосферу.
Регулярный контроль, проводящийся два раза в год путем замера фактических концентраций выбрасываемых веществ в устьях источников выброса, показал, что при переработке свеклы максимально-разовые выбросы практически всех выбрасываемых веществ несколько выше, чем при переработке сахара-сырца. В то же время валовые выбросы несколько больше при работе завода на сырце, что объясняется кратковременностью сезона переработки свеклы (четверть года завод работает на свекле и три четверти — на сырце). За все время наблюдений отмечались лишь незначительные единичные превышения утвержденных нормативов предельно допустимых выбросов вредных веществ: оксида углерода на ТЭЦ в самый холодный месяц года, когда она работала с максимальной нагрузкой, и аммиака на выпарной станции из-за временной неисправности гидроциклона. В последнее время величины фактических выбросов заметно ниже нормативных, что объясняется спадом объемов производства сахара, ввиду затруднений с поступлением достаточного количества сырья.
Таким образом, результаты проведенных работ показывают, что сахарный завод "Свобода” является значимым объектом загрязнения воздушного бассейна на своей промплощадке и прилегающей к ней территории. Усиление природоохранной деятельности позволит снизить степень негативного воздействия предприятия на окружающую среду и сократить его материальные издержки по оплате за наносимый ущерб.
ВЫВОД
Определены качественные и количественные показатели выделяющихся вредных веществ сахарного завода.
ЛИТЕРАТУРА
1. Инструкция по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 9 с.
2. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. — М.: Гидрометеоиздат, 1987. — 82 с.
3. ОНД-90. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. — Спб.: НДНТН, 1992. — 98 с.
4. Сборник методик по определению концентрации загрязняющих веществ в промышленных выбросах. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987, — 270 с.
Кафедра безопасности жизнедеятельности
Поступила 02.11.98 г.
664.2:66.067.38
УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КРАХМАЛО-ПАТОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
С.И. ЛАЗАРЕВ
Тамбовский государственный технический университет
При переработке картофеля на крахмал и патоку образуются побочные водные растворы — сточные воды, которые в своем составе содержат растворенные органические вещества [1]. Состав и содержание этих компонентов в сточных водах приведены в работе [2].
Нами исследован процесс влияния давления на ультрафильтрационное разделение водных растворов крахмало-паточных производств. Эксперименты проводили с использованием ультрафильтраци-онных мембран УАМ-150 и УПМ-К. Устройство и принцип работы установки описаны в работе [2].
Исследования осуществляли следующим образом. После отмывки мембран в дистиллированной воде от примесей сорбционного характера собирали разделительную ячейку и подсоединяли ее к установке. Затем выводили установку на рабочий режим и устанавливали постоянную производительность и селективность мембран. Далее приступали к выполнению рабочих экспериментов, т.е. изучали влияние давления на производительность и качество ультрафильтрационного разделения. В процессе проведения опытов отбирали на анализ пробы пермеата и пенетрата, измеряли производительность, давление, температуру и расход пенетрата. Анализ содержания растворенных веществ в сточных водах осуществляли по бихроматной окис-ляемости ХПК [3].
Экспериментальные данные по влиянию давления на эффективность ультрафильтрационного разделения сточных вод крахмало-паточных производств представлены в таблице (да = 0,25 м/с, ( = = 20°С, г = 5,4-103 с).
Таблица
Тип мембраны Давление, МПа Объем пермеата. У-103, м3 Концентрация растворенных веществ, кг/м3
г ^ИСХ г '■'пер
УАМ-150 0,5 0,233 2,69 1,25
УПМ-К 0,5 0,437 2,69 1,46
УАМ-150 1,0 0,259 2,69 1,18
УПМ-К 1,0 0,481 2,69 1,37
УАМ-150 2,0 0,305 2,69 1,06
УПМ-К 2,0 0,566 2,69 1,24
УАМ-150 4,0 0,306 2,69 0,88
УПМ-К 4,0 0,566 2,69 1,03
УАМ-150 6,0 0,305 2,69 0,7
УПМ-К 6,0 0,566 2,69 0,85
По полученным результатам рассчитывали селективность <р и удельную производительность мембран Є.
«р М1 - Спер/Спен)-100%; С = У/Эт,
(1) (2)
где Спер, Спен —концентрация растворенного вещества в пермеате и пенетрате соответственно, кг/м3;
V — объем пермеата, прошедшего через мембрану, м®;
5 — рабочая площадь мембраны, м2; г — время проведения эксперимента, с.
Давление, являясь движущей силой процесса ультрафильтрации, воздействует на ее кинетические параметры, которые определяют качество и производительность ультрафильтрационного разделения. Характер воздействия давления на селективность и удельную производительность ультрафильтрационного разделения водных растворов крахмало-паточных производств представлен графиками на рис. 1 и 2. Характер полученных кривых (/ — УАМ-150, 2 — УПМ-К) можно объяснить, очевидно, динамическими мембранами, образующимися на ультрафильтрах [4].
80
60
О ,2 -4г
Рис. 1
& - {О*
Р, И Па
/а
—
-3 -Ь И_
о
МП и
Рис. 2
Формирование динамической мембраны происходит из мембранообразующего вещества, в данном случае из картофельного крахмала, адсорбирующегося на поверхности и в порах мембраны при
прохождении через нее раствора. Удерживание мембранообразующего вещества на поверхности ультрафильтрационной мембраны зависит от энергии взаимодействия между веществом и мембраной. Чем больше энергия взаимодействия молекул вещества с поверхностью мембраны, тем дольше находится на ней вещество [5].
Стационарное существование толщины формируемой динамической мембраны задается сдвиговым напряжением, определяемым значением тангенциального и нормального потоков. Поскольку тангенциальный поток поддерживается одинаковым, а его средняя линейная скорость намного превышает скорость трансмембранного потока, то снижение последнего происходит до тех пор, пока не достигается некоторая оптимальная для данного давления и гидродинамических условий толщина, при которой скорость подвода мембранообразующих частиц к динамической мембране уравновешивается их обратнодиффузионным отводом.
При повышении давления исходного раствора над мембраной селективность (рис. 1) увеличивалась по растворенным веществам во всем диапазоне исследованного давления на обоих видах ульт-рафильтрационных мембран. Это повышение селективности вызвано особенностями динамических мембран, формируемых из крахмала, их высокой сжимаемостью, т.е. с ростом давления исходного раствора над мембраной происходит сжимаемость селективного слоя динамической мембраны, вследствие чего возрастает вклад поверхностных сил — нерастворяемого объема, электропо-верхностных сил, стерических ограничений в процесс разделения. Естественно, эти вклады будут различны по величине для различных ультрафиль-трационных мембран, на которых образуется селективный слой динамической мембраны.
Зависимость удельной производительности от давления имеет более сложный характер (рис. 2). В 1-м периоде с ростом давления она повышается, а при более высоких давлениях (2-й период) — остается неизменной. Такой характер зависимости объясняется тем, что в области низких давлений (до 2 МПа) сжимаемость динамической мембраны не влияет на повышение удельной производительности (1-й период). Увеличение давления свыше 2 МПа деформирует дисперсные частицы селективного слоя динамической мембраны таким образом, что пористость динамической мембраны (отношение объема водозаполненных областей к общему объему мембранной фазы) уменьшается, а ее сопротивление потоку жидкости увеличивается. В результате этого удельная производительность становится независимой от давления (2-й период).
В подтверждение этому, зависимость удельной производительности и сопротивления динамической мембраны от давления находит отражение и в аналитическом выражении (закон Дарси) следующего вида [4]:
Я = Яс + Яп = Р/вщ, (3)
где /?,ЯС, йп — сопротивление динамической мембраны, ее селективного слоя и подложки (ультрафильтрационной мембраны) соответственно;
Р — движущая сила процесса ультра-:‘ фильтрации;
г) — динамическая вязкость жидкости.
ГЪ?
т:рэи21
фщШ
двдч
ЛДСрй
¿к
симии
^7ЫГ1Г Л) ВД
Нагрет
днинА
5ЭНИе
НОСТИ
энер-
мбра-
лекул
эльше
орми-
цвиго-
л тан-
ольку
шако- .
много
ка, то
, пока
иного
щина,
>азую-
знове-
в.
:твора ячива-апазо-: ульт-ие се-
ІМИЧЄ-
ях вы-ия ис-г сжи-мемб-ерхно-тропо-в пробудут афиль-■ся се-
:ти от «с. 2). іается, од) —
ІМ0СТИ
(ЛЄНИЙ
[браны датель-іьішє 2
[ЄКТИВ-
іразом, гноше-ібщему ее со-!ТСЯ. В :ть ста-нод). ельной :амиче-ение и следу-
(3)
їй мем-[ и под-
[ОННОЙ
ультра-
ВЫВОД
При очистке сточных вод крахмало-паточных производств от растворенных веществ на ультра-фильтрационных мембранах образуются динамические мембраны из веществ, содержащихся непосредственно в сточных водах.
Это позволяет, во-первых, осуществлять процесс самозадерживания таких веществ, во-вторых, достигать с помощью динамических мембран высокого качества и производительности разделения и, в-третьих, за счет сжимаемости селективного слоя динамической мембраны регулировать процесс разделения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вода и сточные воды в пищевой промышленности: Пер. с польск. — М.: Пищевая пром-сть, 1972. — 384 с.
2. Лазарев С.И. Очистка сточных вод крахмало-паточных производств баромембранными методами // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 2-3. — С. 78-80.
3. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа сточных вод. — М.: Химия, 1973. — 376 с.
4. Брык М.Т., Цапюк Е.А. Ультрафильтрация. — Киев: Наукова думка, 1989. — 288 с.
5. Абсорбция органических веществ из воды / А.М. Кагонов-ский, И.А. Клименко, Т.М. Левченко и др. — Л.: Химия, 1990. — 256 с.
Кафедра процессов и аппаратов
химическои технологии
Поступила 20.02.98 г.
"І! ;"І0;:ЙЗПЛ: : кь-
•: ' ' ' Г':--.!тО ■ 'М; ;7
• , -І .
-■«. . • а ¿V
гі Аі;;,а ■,0: ‘Я ■ : :н->б;г
: >-.Л ЙН г:);,п
’■ - .■ 5-і. ■ >і нт/
ооіїжьг«; п ■ до
ЭЁМ / аП: . гГ:"У лр.\
; тоо ¡¿' -
;явлкг/чеа ,."П ІП - ;■ .'Г1, їй!-''- .и і;
НХЭ і
...Г
.КОСТИ.
