Библиографическое описание:

Бобомуродов У. С., Султонов А. О. Методы улучшения реагентного умягчения воды в осветлителях // Молодой ученый. — 2016. — №7.2. — С. 51-53.



В статье рассматриваются методы улучшения свойств контактной среды использованием полиакриламида без коагулянта в процессе реагентного умягчения воды в осветлителях; зависимость максимальных значений показателей, таких как увеличение скорости осаждения и массовой концентрации взвеси от соотношения компонентов в осадке и от дозы флокулянта.

В технологических процессах широко применяется подготовка воды методом реагентного умягчения, осуществляемый в осветлителях со взвешенным слоем осадка. С целью интенсификации осаждения взвеси, применяют коагулянты и флокулянты.

Нередко использование коагулянтов приводит к перерасходу извести эквивалентно его дозе.

Вышеизложенные факторы предопределили проведение исследований по концентрированию взвешенного слоя осадка в осветлителях в присутствии одного флокулянта и выявлению взаимосвязи между этим показателем и параметрами работы сооружения, в особенности при пониженных температурах обрабатываемой воды. Первоначально установили, что процесс взаимодействия полиакриламида (ПАА) с частицами, образующимися при известковании воды, проходит как по сорбционному механизму (остаточная концентрация ПАА при его дозе 1 мг/л составляла не более 0,01 мг/л), так и электрохимическому. Последнее обстоятельство доказано уменьшением величины электрокинетического потенциала частиц, связанных с ПАА, а в отдельных случаях изменением знака заряда. Данное объяснение механизма процесса согласуется с теоретическими выводами.

При изучении особенностей технологии процесса выявили целесообразность ввода флокулянта перед известкованием, что обусловлено более равномерным распределением флокулянта и взаимодействием его с большим количеством минеральных частиц.

Эксперименты проводились на водах, характеризующихся следующими показателями: жесткость 7-11 мг-экв/л, щелочность 3-5 мг-экв/л, окисляемость 1 мг/л, содержание взвешенных веществ до 100 мг/л.

В начале модели осветлителя, определяли скорость осаждения взвеси при разных составах исходных вод, режимах умягчения и сочетания реагентов при температуре 200С. Полученные результаты показали, что при изменении значения αм от 0,1 до 0,35 скорость свободного осаждения взвеси при разных составах исходных вод, режимах умягчения и сочетания реагентов при температуре 200С. Полученные результаты показали, что при изменении значения αм от 0,1 до 0,35 скорость свободного осаждения взвеси υr находится в пределах 5-3,2 мм/с. При этом для достижения максимального значения υr с повышением доли гидроксида магния в осадке необходимое количество флокулянта увеличивается. В случае использования коагулянта FeSO4 в аналогичных условиях υr составляет 2,35-2 мм/с.

На основании экспериментальных данных было выявлена взаимосвязь:

DПАА = 0,006 Cи αм,

где Cи - количество образующейся взвеси, мг/л.

В действительности, при водоподготовке большой интерес представляет не только улучшение седиментационных свойств взвеси, но и оценки возможности концентрирования взвешенного слоя осадка с целью ведения процесса при уменьшении температуры. В связи с этим на модели осветлителя получена зависимость между удельной дозой полиакриламида и массовой концентрацией твердой фазы взвешенного осадка Св при заданной αм и скорости восходящего потока воды υ0 = 1,5 мм/с (рисунок).

Массовые концентрации вывешенного слоя осадка при разных дозах полиакриламида для различных αм при скорости восходящего потока 1,5 мм/с

1- λм =0,07; t=20˚С; 2- λм =0,07; t=33˚С;3- λм =0,16; t=20˚С; 4- λм =0,3; t=20˚С;

Опыты показали, что при небольших значениях αм ≤ 0,1 (т.е. при декарбонизации) массовая концентрации Св до 20 г/л, а при αм=0,3 концентрация твердой фазы во взвешенном слое осадка Св не превышает 6 г/л. Кривые 1, 2, полученные при разных температурах прочих равных условиях, свидетельствуют о положительном влиянии на Св снижения температуры с 33 до 200С, однако при оптимальной пики этих кривых практически совпадают.

Другим показателем контактной среды является величина ее объемной концентрации Со. Методика определения описана в [1,2]. Известно [1], что применение флокулянтов приводит к увеличению Со, что обусловлено получением боле плотного осадка. Проведенные исследования показали, что в условиях максимального использования адсорбционной активности ПАА во взвешенном слое осадка возрастает концентрация твердой фазы и объемная концентрация контактной среды.

Общеизвестно, что объемную концентрацию Со в пределах значений 0,05-0,2 связано с критерием сепарации Кс, характеризующим адгезионные свойства контактной среды.

На основе результатов экспериментов, проведенных при различных режимах умягчения и постоянной высоте контактной среды этот принцип использован при расчете Кс:

Кс=(30+0,5 t)Hc,

где t–температура, оС; Со – объемная концентрация; Hc – высота слоя, мм.

Полученные данные приведены в таблице (во всех опытах высота слоя Hc=150 мм, скорость восходящего потока воды υ0=1,5 мм/с). Использование флокулянта улучшает условия сепарации, что в свою очередь создает возможность уменьшения содержания взвеси в умегченной воде.

Влияние флокулянта адгезионные свойства контактной среды при различных режимах умягчения

t, оС

αм

·10-4, мг/мг

Со

Кс

Остаточное содержание взвешенных веществ, мг/л

Примечание

19,5

0,108

5,4

0,141

118,5

4,0

20,0

0,040

-

0,07

29,4

13,5

Введены только щелочные реагенты

21,0

0,185

11,0

0,16

155,5

2,0

20,5

0,189

12,7

0,195

229,3

2,3

21,0

0,181

16,87

0,169

133,5

3,0

19,0

0,164

-

0,098

58,86

5,2

Введены только щелочные реагенты

20,0

0,355

23,8

0,182

198,75

2,1

19,0

0,290

34,0

0,138

109,8

2,8

19,0

0,304

-

0,095

53,5

5,8

Введены только щелочные реагенты

Во втором этапе изучали влияние концентрации твердой фазы во взвешенном слое на показатели качества умягченной воды при различных температурах. Увеличение концентрации твердой фазы в контактной среде служит предпосылкой как более глубокого протекания процесса, так и возможности снижения температуры при одинаковом эффекте умягчения. Сопоставление результатов при разных режимах умягчения и дозах ПАА проводились на водах, близких по качеству.

Выявлено, что увеличение концентрации твердой фазы во взвешенном слое осадка при одинаковых температуре и режиме умягчения позволяет снизить остаточную щелочность воды, наличие концентрированного взвешенного слоя фактически нивелирует влияние температуры и процесс умягчения можно эффективно осуществлять при пониженных температурах без снижения производительности осветлителя.

Представленные результаты лабораторных исследований доказывают, что использование флокулянта ПАА перед известкованием воды позволяет увеличить производительность процесса разделения твердой и жидкой фаз при умягчения седиментационных свойств взвеси, а, следовательно, скорости ее осаждения. С другой стороны, появляется возможность концентрирования твердой фазы и снижения температуры процесса при получении необходимого качества воды.

При этом преимущественным оказался ввод флокулянта в воздухоотделитель, т.е. перед известкованием, о чем свидетельствует повышение массовой концентрации взвеси и скорости ее осаждения, и снижение температуры воды до 15оС не уменьшило эффекта умягчения, а содержание взвешенных веществ в обработанной не превысило ~3 мг/л при увеличении нагрузки на 60 %. Таким образом:

- на реальных условиях подтверждена возможность осуществления процесса при пониженных температурах с одновременным повышением единичной производительности осветлителя без ухудшения качества обработанной воды;

- использование ПАА без коагулянта в процессе реагентного умягчения подземных и маломутных вод позволяет улучшить свойства контактной среды: увеличит скорость осаждения и массовую концентрацию взвеси. Максимальные значения этих показателей зависят как от соотношения компонентов в осадке, так и от дозы флокулянта;

- улучшение седиментационных свойств взвеси позволяет повысить единичную производительность осветлителя, концентрирование взвешенного слоя осадка – вести процесс при пониженной температуре без ухудшения качество обработанной воды.

Литература:

  1. Кургаев Е.Ф. «Основы теории и расчета осветлителей». – М.: Госстройиздат. 1962
  2. Квятковский В.М., Баулина А.И. «Руководящие указания по известкования воды на электростанциях». – М.: СЦНТ 1973.
  3. Баулина А.И. «Исследование контактной среды и совершенствование осветлителей при известковании воды». Автореф. диссерт. конд.тех.наук. – М.: 1978.
  4. La Mer V.K. Filtration of Colloid Dispersions Flocculateol by Anionic and Canonic Polyelectrolyte’s // Discussions of Farday Society. 1966.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle