ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЛОКУЛЯНТОВ В СИСТЕМАХ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

АННОТАЦИЯ

В настоящее время широко используемые в очистке сточных вод промышленных предприятий флокулянты, могут применяться как самостоятельно, так и совместно. Правильный теоретический подбор конкретных реагентов для очистки сточных вод предприятий газоперерабатывающей промышленности и для их отдельных потоков, а также тщательные исследования по определению оптимальных доз флокулянтов, рН среды, скорости и времени интенсивного перемешивания и хлопьеобразования, температуры очищаемой сточной воды могут обеспечить довольно высокую степень очистки по ионам, особенно по хлоридным, аммонийным и         сульфатным, взвешенным веществам и другим показателям.

Множество примеров показывают эффективность применения флокулянтов для очистки сточных вод от различных примесей при переработке природного газа.

В исследовании работы проводились с флокулянтами ВПК-402 и ПАА на установке пробного коагулирования “Капля”. При продолжитель­ности смешения воды с флокулянтом 1 мин., продолжительности хлопьеобразования 5 мин. и отстаивании 3 мин. установлено, что при очистке сточных вод, содержащие нефтепродукты и взвешенные вещества, наибо­лее эффективны анионные флокулянты. Эффективность флокуляции воз­растает с увеличением их молекулярной массы, что приводит к уменьше­нию доз флокулянтов. При этом, от величины заряда макромолекулы не­значительно зависит флокулирующая способность флокулянта ПАА.

ABSTRACT

Currently, flocculants widely used in wastewater treatment from industrial enterprises can be used either independently or together. The correct theoretical selection of specific reagents for wastewater treatment of gas processing industry enterprises, moreover, for their individual flows, as well as careful research to determine the optimal doses of flocculants, pH of the environment, speed and time of intensive mixing and flocculation, temperature of the treated wastewater can provide quite high degree of purification by ions, especially chloride, ammonium and sulfate, suspended substances and other indicators. Many examples show the effectiveness of using flocculants for treating wastewater from various impurities during natural gas processing.

In work studies were carried out with flocculants VPK-402 and PAA at the “Kaplya” test coagulation installation. When the duration of mixing water with the flocculant is 1 minute, the duration of flocculation is 5 minutes. and standing for 3 minutes. It has been established that when treating wastewater containing petroleum products and suspended substances, anionic flocculants are most effective. The efficiency of flocculation increases with an increase in their molecular weight, which leads to a decrease in the doses of flocculants. At the same time, the flocculating ability of the PAA flocculant slightly depends on the magnitude of the charge of the macromolecule.

Ключевые слова: флокулянт, коагуляция, очистка, состав, эффективность, адсорбент, каолин, бентонит.

Keywords: flocculant, coagulation, purification, composition, efficiency, adsorbent, kaolin, bentonite.

Для очистки высокомутных цветных вод путем отстаивания и освет­ления во взвешенном слое эффективным является применение катионных флокулян­тов (ВА-2, ВА-212),  расход которых составляет 1-10 мг на 1000 мг твердой фазы. Применение флокулянта ВА-2 позволило также увеличить скорость фильтрования в 1,5-2 раза [1 с.80; 2 c.56.]. Применение флокулянта полиэтиленимина (ПЭИ)  в количестве  10 кг/дм³ способствует более полному осаждению взвешенных частиц, снижению ХПК и БПК в осветленной воде. Исполь­зование ПАА дает возможность повысить скорость движения воды в освет­лителях со взвешенным осадком в 1,2-1,5 раза, значительно улучшить ка­чество осветленной воды и на 15-40% снизить расход коагулянта [3, c.148; 4, c.1602].

Для очистки сточных вод предприятий текстильной промышленно­сти широко применяется метод реагентной напорной флотации при использовании флокулянтов в сочетании с минеральными коагулянтами или без них. Так, эффект очистки сточных вод по обесцвечиванию цеха краше­ния тонкосуконных фабрик при применении флокулянтов полиэтиленимина и метилвинилпирина дозой 8-10 мг/л составил 100%, а для цеха отделки - 68-100% при дозе 40-80 мг/л [5 c. 47-49].

Совместное применение минеральных коагулянтов – сернокислого алюминия и извести с катионными флокулянтами позволило уменьшить дозу минерального коагулянта на 50% и значительно повысить эффект очистки сточных вод.

ПАВ снижают эффективность коагуляционной очистки и вызывают появление дополнительной трудно осаждаемой взвеси [6 c. 68-70], но согласно экспериментальным данным ряда работ подтверждается целесообразность этого метода, так как обесцвечивание сточных вод происходит на 90-97% и снижение величины показателя ХПК на 85-97%.

Осадки после коагуляционной очистки имеют большую влажность 93,6-99,7% и довольно низкую способность к обезвоживанию. Добавление флокулянтов позволяет получить кек с влажностью 60-80%. Более эконо­мичным по мнению многих специалистов [7, c.38-43], является применение фильтр-прессов.  При добавлении извести 10-50% или флокулянтов совместно с ле­тучей золой получают кеки с содержанием 45-50% твердого вещества.

Исследователями установлено, что флокулянты, несмотря на их большую стоимость, имеют определенные преимущества перед минеральными коагулянтами, они эффективней могут применяться в значительно меньших дозах, не коррозийны, легко транспортируются, не увеличивают солесодержания в очищенной воде [8, c.16].

Поскольку отрицательно заряжены не только ионы красителей, но и большинство коллоидных и минеральных загрязнений сточных вод, то применение катионных флокулянтов может быть более эффективно по сравнению с другими.

Специалисты считают, что при рассмотрении явлений, происходящих в системе “вода-примеси”, в случае добавления флокулянтов имеют значение физические и химические свойства примесей, их дисперсный  состав.

Физико-химическое превращения в рассматриваемой системе прежде всего обусловлено силами химического взаимодействия, которые стимулируются электростатическими силами и силами внутреннего взаимодействия (Ван-дер-Ваальса).

В процессе флокуляции макромолекулы полимеров связываются мостиками с коллоидными частицами. На коллоиде  адсорбируется не вся  макромолекула флокулянта, а часть ее сегментов, размер которых на несколько порядков меньше размера коллоидных частиц. Электростатические силы активизируют химическое взаимодействие макроионов флокулянтов и ионизированной поверхности коллоидов при их разноименных зарядах.

При передозировке флокулянта эффект очистки резко снижается, так как при этом действует эффект стабилизации [9, c.168; 10, c.422-427; 11, c. 32-35].

Установлено, что использование в качестве полиэлектролита - ПАА, несмотря на его большую стоимость, имеет определённые преимущества перед минеральными коагулянтами – они эффективны и могут применяться в значительно меньших дозах, не коррозийные, легко транспортируются,  сни­жают дозы минеральных коагулянтов и соответственно объемы осадков и не увеличивают солесодержания очищаемой воды. Поэтому ис­пользование флокулянтов приводит к повышению эффекта удаления различных примесей из сточных вод. Как нам известно, флокулирующие способности полимеров  при очистки сточных вод более эффективно проявляются при их совместном применение.

В связи с этим, в данной статье приводятся результаты очистки сточных вод при совместном применение полимеров полиакриламида (ПАА) и и его натриевой соли, а также карбоксиметилцеллюлозы (NaKMЦ) при различных дозах и в присутствии коагулянтов сульфата алюминия и бисульфита натрия. Результаты экспериментов по изучению эффективности очистки сточных вод в зависимости от дозы флокулянтов ПАА и NaKMЦ представлены в табл.1.

Исследования выполнены образцами ПАА с молекулярной массой 10 и NaKMЦ с молекулярной массой 7 тыс. Наиболее эффективное действие оказывает ПАА и NaKMЦ при соотношении 1:1,5 соответственно по величинам показателей ХПК и различных ионов входящих в состав сточных вод,  его применение дозами 0,25:0,40 мг/л более эффективно, чем ПАА: NaKMЦ= 0,20:0,30 мг/л. Поэтому дальнейшие эксперименты проведены при совместном использование  ПАА:NaKMЦ= 0,25:0,40 мг/л.

Таблица 1. 

Снижение концентрации хлоридов, сульфатов и аммонийных ионов при очистке сточных вод Мубарекского газоперерабатывающего завода

Таблица 2.

Изменение показателнй по очистке сточных вод в зависимости от дозы коагулянтов и флокулянтов при совместном их использовании

Для максимального извлечения загрязнений процесс флокуляции следует осуществлять в диапазоне опти­мальных величин рН. Экспериментально определено, что наибольший эффект очистки сточных вод текстиль­ных предприятий при использовании в качестве флокулянта ПАА достигается в интервале зна­чений рН среды от 7,5 до 9.

Требуемые количества флокулянта выражаются вели­чинами наименьших доз полиакриламида, при которых происходит снижение интенсивности окраски сточных вод примерно на 82-95% в зависимости от исходного состава воды.

Введение флокулянтов, как правило, снижает дозы минеральных коагулянтов и соответственно объемы осадков. Водорастворимые красители, применяемые в текстильной промышленности, представляют собой в основном анионные соединения. Поэтому использование флокулянтов катионного действия приводит к повышению эффекта удаления красителей.

Список литературы:

1. Мoлoкaнoв Д.A. Кoмплeксный пoдхoд к oчисткe стoчных вoд // Экoлoгия прoизвoдствa. - 2011. - № 5.- С. 79-81.
2. Кузнeцoв Ю.Н. Нoвaя тeхнoлoгия oчистки прoмышлeнных стoчных вoд // Энeргия: экoнoмикa, тeхникa, экoлoгия. - 2008. - № 1 .- С. 52-62.
3. Amonova M.M, Ravshanov K.A. Polymeric composition for purification of wastewater from various impurities in textile industry // Journal of chemistry and chemical technology. Moscow. - 2019. - № 10. Vol. 62. - № 10. – P. 147 - 153.
4. Amonova M.M., Sultanova D.B., Umurov F.F., Hayrullayev Ch.K. Improvement of wastewater treatment sorptioncoagulation-flocculation method // European Journal of Molecular & Clinical Medicine. - Vol. 7. Issue 08. 2020.- P. 1599-1604. 5. Amonova M.M., Ravshanov K.A., Amonov M.R. Studying the doses of coagulants in the treatment of textile waste water // Universum: chemistry and biology (electronic scientific journal). - Moscow, -2019. N. 6 (60), P. 47-49.
5. Амонова М.М. Oсобенности комплексной очистки сточных вод текстильных предприятий // Galaxy International Interdisciplinary Research Journal. Volume:10. No.11.2022. - P. 65-71.
6. Умуров Ф.Ф., Амонов М.Р., Амонова М.М. Комбинированный способ очистки сточных вод шелкомотальных производств // Экология и промышленность России. 2021. Т. 25. № 4. - С. 38-43.
7. Амонова М.М. Эффeктивный кoмплeкcный пoдхoд oчистки стoчных вoд тeкстильных и шeлкoмo-тaльных прeдприятии // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2020. 11(80). - C. 14-18.
8. Умуров Ф.Ф., Амонова М.М. Коагуляционно-флокуляционный способ  очистки сточных вод // Инновацион техника ва технологияларнинг атроф муҳит муҳофазаси соҳасидаги муаммо ва истиқболлари-мавзусидаги халқаро илмий-техник анжуман. 2020 йил, 18 сентябр., 168-170 бет.
9. Umurov F.F., Amonova M.M., Sadikova S.Sh., Shukurov I.B. Study the influence of concentration of components on the level of wastewater treatment // International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology. 11.11.2020. -P.- 421-427.
10. Amonova N.M. Formation of interdisciplinary integration using advanced pedagogical methods in teaching biochemistry // Universum: Общая педагогика, история педагогики и образования: электрон. научн. журн. Часть 4. 2023. № 6(108).-C.29-37