Фильтрование применяют для выделения из сточных вод в основном грубо- и мелкодисперсных примесей удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение фаз ведут при помощт пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу, под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления до перегородки и вакуума после перегородки. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции фильтра.
По характеру механизма задерживания взвешенных частиц различают два вида фильтрования: фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующегося на поверхности фильтрующего зернистого слоя, называемого загрузкой; фильтрование без образования пленки загрязнений. В первом случае задерживаются частицы размер которых больше пор материала, а затем образуется слой загрязнений, который является также фильтрующим материалом. Такой процесс характерен для так называемых медленных фильтров, которые работают на малых скоростях фильтрования. Во втором случае фильтрование происходит в толще фильтрующего материала силами прилипания. Такой процесс характерен для скоростных фильтров.
Процесс фильтрации проводили на модели кварцевого фильтра. В качестве загрузочного материала использовали кварцевый песок. Высоту рабочего слоя определили 100 см. Фильтрации подвергли осветленные стоки и смесь фильтрата и речной воды.
Программа испытаний.
1. Фильтрат УЧС + ЩС. Скорость фильтрации 3 мм/с; 6 мм/с; 9 мм/с.
2. Смесь фильтрата УЧС + ЩС с РВ. Пропорции 1:1. Скорость фильтрации 3 мм/с; 6 мм/с; 9 мм/с.
Результаты лабораторных данных по исследованию процесса фильтрации смеси условно-чистые стоки и щелочные стоки при рН =10 представлены в таблице 7.
Фильтрации подвергалась смесь после 60 мин. отстаивания со скоростью фильтрации 3 мм/сек; 6 мм/сек; 9 мм/сек. Как видно по результатам анализов фильтрация дает на выходе высокое качество очистки. При фильтрации происходит незначительное снижение рН. Зарегистрировано снижение общей жесткости в среднем на 21,4%, кальциевой жесткости на 23,9%, снижение ХПК в среднем на 67%, щелочности на 10%. Показатели по сульфатам, хлоридам, общей жесткости, кальциевой жесткости меняются незначительно. Концентрация взвешенных веществ менее 3 мг/л. Оптимальная скорость фильтрации смеси условно-очищенных и щелочных стоков – 6 мм/сек.
Результаты лабораторных данных процесса фильтрации смеси фильтрата и речной воды приведены в таблице 8. Испытания были выполнены в пропорциях 1:1, рН смеси 8,9. По отношению к речной воде наблюдается увеличение сульфатов на 18%, жесткость общая снижается на 23,5%, жесткость кальциевая снижается на 26,4%, хлориды уменьшаются на 6,0%, общее солесодержание увеличивается на 14,6%. При фильтровании смеси фильтрата и речной воды скорости фильтрации 6 мм/сек. Качественные показатели: рН, сульфаты, жесткость общая, жесткость кальциевая, хлориды, общее солесодержание меняются не значительно. Взвешенные вещества отсутствуют.
Процесс восстановления параметра рН очищенной смеси условно-очищенных стоков и щелочных стоков после процесса фильтрации приведен в таблице 9. Восстановление рН путем добавления серной кислоты 0,2 н. раствора приводит к некоторому увеличению сульфатов примерно на 10,7% и снижению общей жесткости на 25,74%, кальциевой жесткости на 25,7%.
Таблица 7
Результаты лабораторных данных процесса фильтрации смеси условно-чистых и щелочных стоков
| Скорость Фильтрации Смеси УЧС + ЩС | Наименование показателей качества | |||||||||
| ХПК мг/л | рН | Щелоч ность мг-экв/л | Суль- фаты мг/л | Жест- кость мг-экв/л | Жесткость кальциевая мг-экв/л | Нефте- прод. мг/л | Взвешен. в-ва мг/л | Хлори- ды мг/л | Общее соле- содер. мг/л | |
| Исходная Смесь УЧС + ЩС (отстаивание 60 миню) | 100 | 10,0 | 8,0 | 168,4 | 4,30 | 2,30 | 0,1 | < 3 | 60,97 | 926 |
| 3 мм/сек. | 54,0 | 9,45 | 7,4 | 160,5 | 3,60 | 2,30 | 0,0095 | < 3 | 60,97 | 926 |
| 6 мм/сек. | 43,0 | 9,20 | 7,0 | 156.6 | 3,38 | 1,75 | 0,008 | < 3 | 60,84 | 920 |
| 9 мм/сек. | 43,7 | 9,10 | 7,2 | 156,0 | 3,45 | 1,70 | 0,0083 | < 3 | 60,94 | 920 |
Таблица 8
Результаты лабораторных данных процесса фильтрации смеси фильтратов и речной воды
| Наименование процесса | Наименование показателей качества | |||||||||
| ХПК мг/л | рН | Щелоч ность мг-экв/л | Суль- фаты мг/л | Жест- кость мг-экв/л | Жесткость кальциевая мг-экв/л | Нефте- прод. мг/л | Взвешен. в-ва мг/л | Хлори- ды мг/л | Общее соле- содер. мг/л | |
| Фильтрат (УЧС + ЩС ) при V= 6 мм/сек. | 20,00 | 9,70 | - | 168,4 | 3,09 | 1,44 | 0,315 | < 3 | 60,97 | 920,0 |
| Фильтрат + РВ Пропорция 1:1 | 22,0 | 8,87 | - | 126,3 | 5,40 | 3,74 | 0,155 | < 3 | 55,3 | 710,0 |
| Скорость фильтрации 6 мм/сек. | 18,0 | 8,86 | - | 126,0 | 5,00 | 3,70 | 0,18 | < 3 | 55,3 | 710,0 |
Таблица 9
Восстановление рН очищенных условно-чистых и щелочных стоков после процесса фильтрации.
| № пробы | Доза кислоты | Наименование показателей качества | ||||||
| ХПК мг/л | рН | Щелоч ность мг-экв/л | Суль- фаты мг/л | Жест- кость мг-экв/л | Жесткость кальциевая мг-экв/л | Нефте- прод. мг/л | ||
| 1 | 1,8 | 44,0 | 8,20 | 7,2 | 212,0 | 2,77 | 1,44 | - |
| 2 | 1,9 | 48,0 | 7,90 | 6,8 | 236,0 | 1,62 | 1,08 | - |
| 3 | 0,5 | 38,5 | 7,90 | 6,8 | 278,0 | 2,88 | 1,38 | - |
| 4 | 0,5 | 41,5 | 8,20 | 6,4 | 236,8 | 2,75 | 1,30 | - |
| Среднее значение | 43,0 | 8,05 | 6,8 | 240,9 | 2,51 | 1,30 | - | |
3.4. Процесс сгущения и центрифугирования.
Сгущению подвергается осадок после отстаивания сточных вод. Сгущение происходит путем дополнительного отстаивания в стандартном мерном цилиндре, высота слоя- 50 см. Для определения полноты осаждения определяли влажность исходного осадка и сгущенного осадка.
Программа испытаний.
- осадок после 30 мин. отстаивания. Сгущение осадка в течение 4 час.; с.
- осадок после 60 мин. Отстаивания, Сгущение осадка в течение 4 час.
- осадок после 90 мин. Отстаивания, Сгущение осадка в течение 4 час.
Результаты экспериментальных данных по исследованию осадка условно-чистых стоков и смеси условно-чистых и щелочных стоков показали (табл.10) , что содержание взвешенных веществ в осадке отстоя смеси условно-чистых и щелочных стоков в течение 60 мин. Составляет 243,0 мг/л., эфироизвлекаемых- 22,1 мг/л.
Далее осадок подвергался сгущению в течение 4 часов. Осадок мелкодисперсный с небольшим содержанием углеводородов. Влажность осадка условно-чистых вод составляет 96,1%; влажность осадка смеси условно-чистых и щелочных составляет 95,5%.
Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые гидроциклоны.
При вращении жидкости в гидроциклонах на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока; силы сопротивления движущегося потока, гравитационные силы и силы инерции.
Процесс центрифугирования проводился в течение 3 мин. Со скоростью вращения 300 об/мин. на лабораторной центрифуге. Осадок достаточно хорошо уплотняется и отдает воду при центрифугировании. Так влажность кека после сгущения осадка условно-чистых стоков в течение 4 часов составила 88,0%, смеси условно-чистых и щелочных стоков- 85,6%. При этом влажность осадка Условно-чистых стоков уменьшается на 7,76%, смеси условно-чистых и щелочных стоков- 9,90%.
Объем осадка, в результате сгущения и центрифугирования уменьшился в 600 раз ( в 187,5 раза -сгущение, центрифугирование по отношению к сгущению еще в 3,2 раза).
Таблица 10
Результаты экспериментальных данных по исследованию осадка.
| Наименование потока | Наименование показателей осадка | ||
| Взвешенные вещества мг/л | Эфироизвле каемые мг/л | Влажность % | |
| Осадок после отстоя УЧС (60 мин) | 233,0 | 19,8 | |
| Осадок после отстоя УЧС + ЩС (60 мин) | 223,0 | 22,1 | |
| Осадок после отстоя УЧС + ЩС (90 мин) | 200,0 | 200,0 | |
| Осадок после отстоя УЧС (60 мин) повторное отстаивание в течение 4 час. | 96,1 | ||
| Осадок после отстоя УЧС + ЩС ( 60 мин.) повторное отстаивание в течение 4 час. | 95,5 | ||
| УЧС (60 мин) повторное отстаивание в течение 4 час. Центрифугирование 3 мин. со скоростью 3000 об/мин. | 88,0 | ||
| Осадок после отстоя УЧС и ЩС (60 мин) Повторное отстаивание в течение 4 час. Центрифугирование 3 мин. со скоростью 3000 об/мин. | 85,6 | ||
3.5 Обобщение результатов исследований.