CC BY
20
УДК 628.316.13
ВЫБОР ФЛОКУЛЯНТОВ ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ОСАДКОВ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, ОБРАЗУЮЩИХСЯ
ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Н.С. Царев, К.В. Ясницкая, В.И. Аксенов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург
Аннотация
В статье представлены результаты экспериментальных исследований по обработке флокулянтами Праестол реальных осадков производственных сточных вод, образующихся при химической обработке металлической поверхности. Установлены технологические параметры работы оборудования для сгущения осадков: оптимальная доза флокулянта Праестол 2500 для обработки осадков сточных вод — 0,1 г/кг; удельная производительность гравитационных сгустителей по сухому веществу осадка — 20-30 кг/(ч • м2).
Ключевые слова:
химическая обработка металлической поверхности; производственные сточные воды; осадки; флокулянты; гравитационное сгущение История статьи:
Дата поступления в редакцию 15.05.19 Дата принятия к печати 18.05.19
1. Введение
На металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных предприятиях при химической обработке металлической поверхности полуфабрикатов и изделий образуются агрессивные производственные сточные воды, содержащие кислоты и соединения тяжелых металлов. Как правило, на российских предприятиях эти сточные воды нейтрализуются гидроксидом кальция («известковым молоком») или щелочью и осветляются в отстойниках. Осветленная вода из отстойников сбрасывается в водный объект, а образующийся сильно обводненный осадок размещается в шламонакопителе, золохвостохранилище или другом подобном гидротехническом сооружении. Складирование подобных осадков сточных вод является одной из основных причин катастрофического загрязнения окружающей среды в России [1].
Актуальной природоохранной задачей является исключение складирования в накопителях в жидком виде осадков агрессивных производственных сточных вод. Необходимо строительство на промышленных предприятиях сооружений для обработки осадков, включающих реагентное хозяйство, сгустители, оборудование для механического обезвоживания и сушки осадков. Самым эффективным способом повышения производительности обезвоживающего оборудования и снижения затрат на строительство сооружений для обработки осадков сточных вод является использование для кондиционирования осадков синтетических флокулянтов [2-4]. Высокая эффективность этих реагентов определила цель работы — разработка технологии флокуляционного кондиционирования осадков, образующихся при очистке сточных вод процессов при химической обработки металлической поверхности.
2. Объекты и методы исследования
Объектом исследования в работе являются реальные осадки производственных сточных вод смешанного состава, содержащие гидроксиды тяжелых металлов, нефтепродукты и другие компоненты
(таблица 1). Осадки отобраны на очистных сооружениях металлургических и металлообрабатывающих предприятий.
Предмет исследования — технологические свойства осадков смешанного состава, закономерности их кондиционирования флокулянтами и гравитационного сгущения.
Состав твердой фазы осадков смешанного состава
Таблица 1.
Компонент Осадок № 1 Осадок № 2 Осадок № 3 Осадок № 4
Бе(ОН)2 9,0 10,0 11,0 11,0
Бе(ОН)3 4,0 5,0 5,0 6,0
ги(ОН)2 1,0 2,0 4,0 4,0
Си(ОН)2 2,0 3,0 4,0 5,0
Сг(ОН)3 0,5 0,5 0,5 1,0
Нефтепродукты 10,0 10,0 10,0 10,0
СаСО3 12,0 13,0 14,0 14,0
СаБО4 • 2Н2О 42,5 45,5 44,5 45,0
БЮ2 19,0 11,0 7,0 4,0
Процесс гравитационного сгущения осадков смоделирован в стеклянных цилиндрах диаметром 0,1 м и высотой 1 м. Цилиндры заполняли осадками и затем через определенные промежутки времени фиксировали высоту слоя образовавшихся сгущенных осадков. Далее рассчитывали объемную долю сгущенного осадка в процентах от объема исходного осадка и строили графики зависимости объемной доли осадка от продолжительности процесса сгущения.
Для реагентной обработки осадков использованы флокулянты Праестол с концентрацией активного вещества 2,5 г/дм3. Доза флокулянтов в экспериментах составляла 0,1 г/кг. Для перемешивания осадков с растворами флокулянтов использована пропеллерная мешалка. Продолжительность перемешивания — 30 с, градиент скорости перемешивания — 250-300 с-1.
3. Результаты экспериментов и их обсуждение
Определено влияние состава осадков на их седиментационные свойства. Результаты представлены на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Кинетика сгущения осадков смешанного состава Системные технологии 2 (№31) 2019
г
м
а
м Э СО
о
а о ю 2
ВО .
со а
и и
* О < к п I СО 2
П-4 0
5 а
* X
Я о
5 Е
* £
т 0
СО £
* К
СО 3
ш
со
<— и
н
я I . к
X а
Рис. 2. Зависимость предельного содержания твердой фазы осадке от содержания в нем гидроксидов металлов
Из приведенных графиков видно, что с увеличением содержания гидроксидов металлов в твердой фазе осадка снижается скорость осаждения частиц осадка и уменьшается предельное содержание твердой фазы в сгущенном осадке.
Осадок № 4, который отличился наихудшими седиментационными свойствами, обрабатывали фло-кулянтами Праестол 2500 (неионный), Праестол 650 ВС (катионный) и Праестол 2530 (анионный), после чего сгущали в гравитационных условиях. Результаты приведены на рисунке 3.
Рис. 3. Кинетика сгущения осадка сточных вод осадка № 4
При гравитационном сгущении осадка наилучшие результаты по структурированию твердой фазы осадка показал неионный флокулянт Праестол 2500. В ходе экспериментов его применение обеспечило большую скорость осаждения твердой фазы осадка и меньшее содержание взвешенных веществ в осветленной воде (около 50 мг/дм3). За счет гравитационного сгущения содержание твердой фазы в осадке удается увеличить с 20 до 50 г/дм3.
По результатам экспериментов по методике, приведенной в статье, была рассчитана удельная нагрузка на сгустители по сухому веществу осадка, которая составила 20-30 кг/(ч • м2).
4. Выводы
1) На металлургических и металлообрабатывающих предприятиях в процессах химической обработки металлической поверхности образуются специфические производственные сточные воды и труднофильтруемые осадки смешанного состава, содержание гидроксиды металлов и нефтепродукты. Эти сточные воды и осадки представляют собой серьезную экологическую проблему.
2) С увеличением содержания в твердой фазе осадков смешанного состава гидроксидов металлов ухудшаются технологические свойства этих осадков — уменьшается скорость осаждения частиц твердой фазы и снижается предельная концентрация твердой фазы, достигаемая при гравитационном сгущении.
3) Для кондиционирования осадков смешанного состава эффективен неионный флокулянт Праестол 2500. Доза флокулянта для обработки осадка перед гравитационным сгущением — 0,1 г/кг. Удельная производительность гравитационных сгустителей по сухому веществу осадка — 20-30 кг/(ч • м2).
и
Z м
О
CD
ЛИТЕРАТУРА:
1. Аксенов В. И., Царев Н. С. Характеристика осадков водного хозяйства предприятий черной металлургии [Электронный ресурс] // ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2017. — № 5. — С. 99-105. URL: https://chermetinfo.elpub.ru/jour/article/view/631/600 (дата обращения: 01.05.2019).
2. Водное хозяйство промышленных предприятий. Кн. 6. Флокулянты : справ. изд. / В. И. Аксенов [и др.]. — М. : Теплотехник, 2008. — 256 с.
3. Bratby J. Coagulation and flocculation in water and wastewater treatment. 3rd ed. — London : IWA Publishing, 2016. — 524 p.
4. Царев Н. С., Аксенов В. И., Ничкова И. И. Обработка осадков сточных вод конвертерных газоочисток с применением флокулянтов // ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2018. — № 12. — С. 103-107.
5. Wastewater engineering: treatment and resource recovery / M. A. Eddy [et al.]. — McGraw-Hill Education : New York, 2013. — 2048 p.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Н.С. Царев, К.В. Ясницкая, В.И. Аксенов. Выбор флокулянтов для кондиционирования осадков производственных сточных вод, образующихся при химической обработке металлической поверхности. — Системные технологии. — 2019. — № 31. — С. 74—77.
SELECTION OF FLOCCULANTS FOR CONDITIONING THE SLUDGES OF INDUSTRIAL WASTEWATER GENERATED DURING THE CHEMICAL TREATMENT OF THE METAL SURFACE
N. S. Tsarev, K. V. Yasnitskaya, V. I. Aksenov Ural Federal University, Yekaterinburg
I
о
■e
a о ю
CO . со U
о§
££
U и
* О
< к
s I
** £ со
о
a
U о
S:
rn О CQ £
* (К СО
5 3
. К X *
5
Abstract:
The article presents the results of experimental studies on the treatment with Praestol flocculants of actual sludges of industrial wastewater generated during the chemical treatment of a metal surface. The technological parameters of the operation of the sludge thickening equipment have been established: the optimal dose of flocculant Praestol 2500 for the treatment of industrial wastewater sludges is 0.1 g/kg; the specific productivity of gravitational thickeners on the dry matter of the sludge is 20-30 kg/(h -m2).
Key words:
metal surface chemical treatment; industrial wastewater; sludges; flocculants; thickening Date of receipt in edition: 15.05.19 Date of acceptance for printing: 18.05.19
691.3, 691.5
OVERVIEW OF COMPOSITE FLOOR SYSTEM
V. V. Galishnikova, G. E. Okolnikova, Natete Sandrine, M. A. Shamseldin, G.E. Grishin, R. Kh. Nurkhonov
People's Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow, Russia Departement of Civil engineering
Keywords:
composite beam,steet deck,shear studs,-failue mode of composite beam. История статьи:
Дата поступления в редакцию: 11.04.19
Дата принятия к печати: 13.04.19
Abstract
This study is a general review of composite floor system, the element of a composite beam, some advantages in the use of composite floor with steel sheet in construction industry, the type of deck for composite floor, the main mode of failure of composite beam and review of some research works done on composite floor system. In composite beam , the slab can have steel decking with shear connector and other type slab can be concrete slab with hear connector, the slab with steel decking can be placed perpendicular or parallel.
The mode of failure of composite beam in this paper where devided in 3 main mode of failure (1), flexure failure (2), shear failure (3), logitudianl failure and will be explained in detail in this paper. Some overview of researches was done on the composite beam analysing the behaviour of the composite floor, the influence of the shear studs span,the used of the pair studs compared to the use of single stud. Another review was conducted on the comparisom of the normal concrete slab and the composite floor made of steel beam ,steel deck but the shear connectors were not placed.The overview from previous researches show that the composite floor system analysis takes more emphasis on the behaviour of composite action between steel and concrete. The choice of the steel sheet, the span of shear connector, the choice to use a pair or single shear connector and the orientation of the steel sheet on beam need to be understood by the engineers for a safe design of composite structures (composite beam with steel deck).
