В целях возможности использования очищенных стоков для повторного использования были смоделированы процессы перевода бикарбонатов кальция и магния в малорастворимые карбонаты, отстаивания сточных вод, фильтрации, процессов сгущения осадка повторным отстаиванием, процесс центрифугирования сгущенного осадка,
3.1. процесс перевода бикарбоната кальция и магния в малорастворимые карбонаты.
Для достижения требований по качеству к воде, направляемой на повторное использование, в целях снижения жесткости условно-чистых стоков были опыты по смешению условно-чистых стоков со щелочными.
Известно, что общая жесткость воды обусловлена главным образом присутствием в воде растворенных соединений кальция и магния, и варьирует в широких пределах. В сильнощелочной среде комплекс ионов магния разрушается. Путем смешения двух стоков переводим бикарбонат-ионы в карбонат- ионы. Последние образуют с ионами кальция и магния нерастворимые основные соли. При этом происходит снижение жесткости.
Процесс исследовали при различных рН смеси стоков: рН 8,4 и 10,0 Контролировали параметры: жесткость общая, жесткость временная и рН.
Как видно по результатам исследований (табл.4 ) при доведении рН смеси до 8,4 происходит снижение общей жесткости в среднем на 5,65%, кальциевой жесткости на 13,98%. При этом возрастает загрязненность органикой по эфироизвлекаемым в среднем на 15,28%, ХПК на 77,95%.
При доведении рН смеси до 10,0 происходит снижение общей жесткости в среднем на 52,25%, кальциевой жесткости на 75,13%. Увеличение ХПК в среднем в три раза, нефтепродуктов в четыре раза. Увеличение общего солесодержания на 50,69%. Уменьшение сульфатов на 14,44%, Для поддержания водородного показателя РН= 10,0 доза щелочных стоков составляет 150-160 мл на 1000 мл условно-чистых стоков.
Таблица 4
Результаты лабораторных данных смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков.
| Номер пробы | Наименование показателей качества смеси УЧС и ЩС | |||||||||
| рН | Взвешенные вещества мг/л | Жесткость общая мг-экв/л | Жесткость кальциевая мг-экв/л | ХПК мг/л | Эфиро-извлекаем мг/л | Нефте- продукты мг/л | Сульфа-ты мг/л | Хлори- ды мг/л | Общее солесод. мг/л | |
| 1 | 8,40 | 40,00 | 6,84 | 4,32 | 57,60 | 4,50 | - | - | - | - |
| 2 | 8,40 | 32,00 | 7,56 | 5,14 | 36,80 | 3,80 | - | - | - | - |
| 3 | 8,40 | 33,00 | 7,65 | 5,48 | 41,2 | 4,15 | ||||
| Средн. знач. | 8,40 | 35,0 | 7,35 | 4,98 | 45,20 | 4,15 | - | - | - | - |
| 4 | 10,0 | 55.00 | 3,74 | 1,44 | 83,0 | - | 0,89 | 231,0 | 71,75 | - |
| 5 | 10,0 | 53,00 | 3,70 | 1,45 | 70,00 | - | 0,80 | 252,0 | 60,97 | - |
| 6 | 10,0 | 57,00 | 3,72 | 1,43 | 79,00 | - | 0,95 | 231,0 | 82,50 | 1100,00 |
| Средн. знач. | 10,0 | 55,0 | 3,72 | 1,44 | 77,50 | - | 0,88 | 231,0 | 71,74 | 1100,00 |
Примечание: 1 Доза щелочных стоков составляет 150-160 мл условно-чистых стоков для поддержания водородного показателя рН=10
3.2. Процесс отстаивания
Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Как правило, сточные воды, содержащие взвешенные примеси, имеют частицы различной формы и размера. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативно-неустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. Кроме того, при слиянии различных по химическому составу сточных вод, могут образоваться твердые вещества, в том числе и коагулянты, что также оказывает влияние на форму и размеры частиц.
Свойства сточных вод отличаются от свойств чистой воды, в частности, более высокими значениями вязкости и плотности.
При отстаивании сточных вод наблюдается стесненное осаждение, которое сопровождается столкновением частиц, трением между ними и изменением скоростей как больших, так и малых частиц. Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения вследствие возникновения восходящего потока жидкости и большей вязкости среды. Скорость осаждения полидисперсной системы непрерывно изменяется во времени.
Динамика процесса отстаивания изучалась на условно чистых стоках и на смеси условно-чистых и щелочных стоков при разных рН (8,4 и 10,0). Отстаивание проводили в стандартном мерном цилиндре, высота слоя стока 50 см.
Программа испытаний:
- отстаивание УЧС- 30 мин; 60 мин; 90 мин.
- отстаивание УЧС + ЩС – 30 мин; 60 мин; 90 мин.
Проанализировали исходные и осветленные условно-чистые стоки на : РН, механические примеси, эфироизвлекаемые соединения. Динамику процесса отстаивания смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков определяли по изменению показателей: взвешенные вещества, жесткость общая, жесткость кальциевая, эфироизвлекаемые, щелочность, нефтепродукты, сульфаты, ХПК и хлориды
Как видно по результатам лабораторных исследований, отстаивание условно-чистых стоков (табл.5) приводит к осветлению в соответствии с данными, приведенными в нормативно-технической литературе. Эффективность очистки от взвешенных веществ при 30 мин. отстаивании составляет 40%, при 60 мин. отстаивании 80%, при 90 мин. отстаивании 90%. Зарегистрировано уменьшение по ХПК при 90 мин. отстаивании на 28 %.
При изучении процесса отстаивании смеси условно-чистых стоков и щелочных при рН= 8,4 выявлены несколько худшие результаты. Но при смещении водородного показателя рН=10,0 эффективность очистки при 60 мин. отстаивании смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков составляет 64% (табл.6). Жесткость общая при 60 мин. отстаивании в среднем снижается незначительно (9,95%), жесткость кальциевая в целом не меняется. ХПК снижается на 42%, хлориды на 8,15%.
Таблица 5
Результаты лабораторных данных процесса отстаивания условно-чистых стоков
| Номер пробы | Наименование показателей качества УЧС | |||||
| рН | Взвешенные Вещества мг/л | Жесткость Общая мг-экв/л | Жесткость Кальциевая мг/л | ХПК мг/л | Эфиро- Извлекаемые мг/л | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Исходная УЧС | ||||||
| 1 | 7,31 | 50,0 | 7,02 | 5,76 | 43,0 | 4,3 |
| 2 | 7,86 | 42,0 | 8,13 | 6,12 | 35,6 | 3,1 |
| 3 | 7,60 | 30,0 | 8,7 | 7,04 | 24,3 | 3,4 |
| Среднее значение | 7,59 | 40,6 | 7,95 | 6,30 | 34,3 | 3,6 |
| Отстаивание 30 мин. | ||||||
| 1 | 7,00 | 32,0 | 8,11 | 8,31 | 30,6 | - |
| 2 | 7,21 | 26,00 | 8,90 | 8,14 | 28,9 | - |
| 3 | 7,15 | 32,00 | 7,83 | 8,39 | 32,4 | - |
| Среднее значение | 7,12 | 30,00 | 8,28 | 8,28 | 30,6 | - |
| Отстаивание 60 мин. | ||||||
| 1 | 7,04 | 9,0 | 8,6 | 6,60 | 31,7 | 2,2 |
| 2 | 7,11 | 11,0 | 7,9 | 6,54 | 32,2 | 2,3 |
| 3 | 7,30 | 10,0 | 9,0 | 7,02 | 29,7 | 2,7 |
| Среднее значение | 7,15 | 10,0 | 8,5 | 6,72 | 31,6 | 2,4 |
| Отстаивание 90 мин. | ||||||
| 1 | 7,20 | 7,2 | 6,11 | 5,90 | 31,0 | 1,6 |
| 2 | 7,00 | 4,6 | 5,98 | 6,21 | 22,0 | 1,2 |
| 3 | 7,25 | 3,2 | 6,27 | 5,17 | 22,0 | 1,6 |
| Среднее значение | 7,15 | 5,0 | 6,12 | 5,76 | 25,0 | 1,0 |
Таблица 6
Динамика процесса отстаивания смеси условно-чистых стоков и щелочных стоков
| Номер пробы | Наименование показателей качества смеси УЧС и ЩС | |||||||||
| рН | Взвешенные вещества мг/л | Жесткость общая мг-экв/л | Жесткость кальциевая мг-экв/л | ХПК Мг/л | Эфиро-извлекаем мг/л | Нефте- продукты мг/л | Сульфа-ты мг/л | Хлори- ды мг/л | Общее солесод. мг/л | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Исходная УЧС + ЩС | ||||||||||
| 1 | 8,40 | 35,0 | 6,02 | 4,6 | 58,0 | 5,1 | 0,72 | 265,0 | 82,0 | - |
| 2 | 8,40 | 52,0 | 7,16 | 5,0 | 54,6 | 3,6 | 0,84 | 237,0 | - | - |
| 3 | 8,40 | 33,0 | 7,34 | 3,3 | 60,2 | 4,8 | 0,84 | 254,0 | 83,0 | - |
| Среднее значение | 8,40 | 40,0 | 6,84 | 4,3 | 57,6 | 4,5 | 0,80 | 252,0 | 82,5 | - |
| Отстаивание 30 мин.- | ||||||||||
| 1 | 8,11 | 24,0 | 6,80 | 5,1 | 49,2 | - | 0,58 | 185,0 | 74,8 | - |
| 2 | 8,20 | 20,0 | 7,1 | 3,8 | 54,9 | - | 0,68 | 80,0 | - | |
| 3 | 8,14 | 16,0 | 6,5 | 4,6 | 50,7 | - | 0,66 | 215,0 | 72,0 | - |
| Среднее значение | 8,15 | 20,0 | 6,80 | 4,5 | 51,6 | - | 0,64 | 202,0 | 75,6 | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Отстаивание 60 мин | ||||||||||
| 1 | 8,00 | 16,0 | 6,84 | 4,5 | 38,5 | 3,5 | 0,44 | 170,2 | 72,5 | |
| 2 | 8,4 | 13,5 | 6,50 | 4,4 | 42,5 | 3,3 | 0,50 | 164,8 | 71,6 | |
| 3 | 8,2 | 15,5 | 6,70 | 4,0 | 39,0 | 3,4 | 0,44 | 170,2 | 68,3 | |
| Среднее значение | 8,20 | 15,0 | 6,68 | 4,3 | 40,0 | 3,4 | 0,46 | 168,4 | 70,8 | |
| Отстаивание 90 мин | ||||||||||
| 1 | 8,24 | 14,0 | 6,4 | 4,4 | 40,0 | 3,2 | 0,40 | 158,4 | 70,2 | |
| 2 | 7,94 | 16,0 | 6,54 | 3,8 | 38,2 | 3,2 | 0,39 | 162,4 | 69,2 | |
| 3 | 8,42 | 14,0 | 7,04 | 3,8 | 38,2 | 2,6 | 0,35 | 159,2 | 71,5 | |
| Среднее значение | 8,20 | 14,0 | 6,66 | 4,0 | 38,8 | 3,0 | 0,38 | 160,0 | 70,3 | |
3.3. Процесс фильтрации.