Дослідження очищення маслосодержащих стічних вод металургійного підприємства з застосуванням полімерних флокулянтів

Новопольцева Оксана Михайлівна,

доктор технічних наук, професор,

Шиловська Ангеліна Євгенівна,

студент магістратури.

Волзький політехнічний інститут (філія) Волгоградського державного технічного університету.

У статті розглянуто вплив хімічних реагентів на ступінь очищення стічної води оборотного циклу металургійного виробництва, обрані реагенти для очищення стічної води від переважно органічних забруднювачів і представлені результати аналізів, які демонструють результативність обраних реагентів.

Ключові слова: флокулянт, коагулянт, Поліоксихлорид алюмінію, оксихлорід алюмінію, стічні води, МОР, водоочищення.

Вступ

Процес виготовлення готової продукції на металургійному підприємстві включає в себе ряд технологічних операцій, в ході яких у промислові стічні води потрапляють різні забруднюючі речовини: нафтопродукти, мастильно-охолоджуючі рідини (МОР), тверді домішки різного ступеня дисперсності - окалина, скло, графіт і т. д.

І якщо для видалення з води механічних домішок досить організувати правильну роботу відстійників, в яких стічна вода буде очищатися фізичним методом - тобто шляхом відстоювання, то видалення з води МОР як і раніше залишається невирішеним завданням.

Мастильно-охолоджуючі рідини застосовуються в машинобудівному і металургійному виробництві при виготовленні і обробці металевих виробів. Вони являють собою багатокомпонентні системи, що містять базову основу (воду, мінеральне масло) і присадки, що забезпечують комплекс фізико-хімічних, технологічних і експлуатаційних властивостей. МОР безпосередньо впливають на продуктивність процесу, антикорозійні властивості металу і якість обробки матеріалів, здійснюючи охолоджуючу, мастильна і миючий дії.

Незважаючи на переваги використання МОР з точки зору технологічного процесу, вони представляють собою джерело екологічного навантаження підприємства. Існуючі МОР біологічно нестабільні, корозійно-активні, токсичні та екологічно небезпечні [3, 5]. Збільшення обсягу застосування МОР призводить до зростаючих платежів за скиди і зберігання токсичних речовин або вимагає певних заходів і витрат по запобіганню їх попадання в об'єкти навколишнього середовища, зокрема, будівництво спеціалізованих очисних споруд, установок по детоксикації, утилізації та т. Д.

Склад стічних вод, що містять МОР, відрізняється високою складністю і різноманітністю. За дисперсионному складу забруднення в стічних водах можуть бути у вільному, емульгованому і розчиненому стані. Найбільшу небезпеку і складність видалення представляють стічні води, що містять емульговані продукти.

Метою роботи є дослідження реагентного методу очищення маслосодержащих стічних вод і підбір оптимального реагенту (коагулянту / флокулянта) для збільшення ступеня освітлення і зниження ГПК.

експериментальна частина

У лабораторних випробуваннях були випробувані коагулянти: сульфат заліза, сульфат алюмінію, Поліоксихлорид алюмінію, полідіаллілдіметіламмонія хлорид (поліДАДМАХ), поліамін ПК-35, ВПК-402 (водорозчинний катіонний поліелектроліт), органічні полімерні коагулянти виробництва Налко [7]. Для інтенсифікації процесу додавали різні типи флокулянтів: катіонний флокулянт PRAESTOL (650BC, 530, 2530); і полімерні флокулянти на основі поліакриламіду, які можуть сприяти виведенню нафтопродуктів і твердих забруднень.

При спільному використанні коагулянт і флокулянт додавали в наступному порядку: в пробу дозували коагулянт, інтенсивно перемішували розчин за допомогою погружной мішалки при 200 об / хв, через 1 хвилину дозували флокулянт, потім продовжували перемішувати 1 хвилину при швидкості мішалки 40 об / хв. Відстоювання стічної води з додаванням реагентів проводилося протягом 10 хвилин, відбір аліквоти води для аналізу здійснювався з середини обсягу.

Ступінь очищення маслосодержащих стічних вод оцінювали за ступенем освітлення води після додавання реагентів візуальним методом і шляхом вимірювання оптичної щільності на спектрофотометрі при довжині хвилі 450 нм в кюветах робочою довжиною 10 мм. Проби з реагентами, які показали хороший результат при оцінці ступеня очищення, піддавали дослідженню ГПК.

Обговорення результатів

При очищенні води методом відстоювання в ній можуть накопичуватися емульговані масла [6]. Це пов'язано з тим, що в складі маслосодержащих стічних вод присутні емульгатори (поверхнево-активні речовини, ПАР), призначені для створення стійкої водомасляного емульсії, які важко витягуються при очищенні вод. Тривалі скиди МОР в воду призводять до накопичення значної кількості масел МОР і емульгаторів.

Для руйнування емульсії необхідно зменшити поверхневий заряд колоїдних частинок, таким чином дестабілізувати колоїдну систему і сприяти збільшенню сил, що призводять до агрегації частинок. Це можна зробити за допомогою хімічних реагентів: коагулянтів і флокулянтів. Для очищення води від емульгованих масел були досліджені як індивідуальні коагулянти і флокулянти, так і їх суміші, добре зарекомендували себе на практиці при очищенні маслосодержащих вод [1, 2, 4].

Первісна оцінка проводилася візуальним методом. Досліджувану воду наливають в добре освітлений стакан з однаковою висотою шару. Розглядають воду зверху, на білому тлі. За позитивний результат приймалося наступне - поділ емульсії, випадання або спливання осаду, зниження каламутності, поява укрупнених частинок шламу.

Використання високомолекулярних коагулянтів дало позитивний результат лише в декількох випробуваннях і при дозуванні понад 100 мг / л. При зменшенні концентрації ступінь освітлення води, що оцінюється візуальним методом, різко погіршувалася (рис.2). Використання високомолекулярних коагулянтів в високих дозах економічно не вигідно і екологічно недоцільно, так як збільшуються обсяги утворилися опадів.

Мал. 2. Залежність оптичної щільності води від концентрації високомолекулярного коагулянту.

Додавання в «брудну» воду неорганічних коагулянтів може бути економічно виправданим, так як дані реагенти мають досить низьку вартість. Однак, є і недоліки - дозування більше, ніж у полімерних коагулянтів в 10-100 разів, в воду вносяться сульфати, хлориди та ін. В результаті чого збільшується вміст солі.

Застосування сульфату алюмінію дало стійке освітлення при дозуванні 500-1000 мг / л (рис.3). Додавання сульфату заліза також сприяло освітленню води, але крім цього з'явилася залишкова кольоровість - жовтий відтінок, обумовлений неповним гідролізом заліза.

Мал. 3. Залежність оптичної щільності води від концентрації Al2 (SO4) 3.

Використання високомолекулярних флокулянтів призводить до утворення і спливання маслянистих згустків, але повного освітлення води не відбувається, так як зберігається залишкова каламутність.

Проведені дослідження показали, що найбільш ефективний результат був досягнутий при додаванні реагенту Налко 7752 (водорозчинний реагент на основі поліакриламіду) при дозуванні 10 мг / л, зменшення дозування призводить до збільшення часу осадження суспензії, так як утворюються дрібнодисперсні частинки забруднювачів (рис.4).

Мал. 4. Залежність оптичної щільності води від концентрації Налко 7752.

Для підвищення інтенсивності процесу освітлення було проведено комбіноване застосування композиції коагулянт-флокулянт.

Додавання коагулянту сприяє первинному руйнування колоїдної системи, об'єднання дрібнодисперсних часток у більші, які осідають під дією сили тяжіння. Таким чином, з системи виводяться емульсіровать забруднювачі і інтенсифікується осадження великих суспензій.

Для подальшого ефективного осадження додають полімерний флокулянт, який сприяє укрупненню часток, утворених в результаті дії коагулянту, і якнайшвидшому їх осадження за рахунок більшої ваги частинок.

Погане освітлення проби, відсутність осаду показали реагенти: сульфат алюмінію, сульфат заліза.

Незначне освітлення проби, відсутність осаду спостерігалося при додаванні в пробу води високомолекулярних коагулянтів.

Освітлення проби з невеликою кількістю осаду зазначалося при додаванні Поліоксихлорид алюмінію в пробу стічної води.

В ході лабораторних випробувань і різних поєднань коагулянту і флокулянта найкращий результат показала реагентному пара Поліоксихлорид алюмінію (0,015 г / л) і Налко 7752 (0,001 г / л) - рис.5.

Мал. 5. Освітлення води найбільш ефективними композиціями реагентів

1 - вихідна проба; 6 - проба після спільного вживання Поліоксихлорид алюмінію і флокулянта фірми Налко 7752; 7 - проба після спільного застосування сульфату алюмінію і флокулянта фірми Налко 7752.

висновки

В результаті проведених досліджень був підібраний метод очищення промислових стічних вод металургійного підприємства від емульсіровать МОР і нафтопродуктів. Шляхом лабораторних досліджень реагентів і їх комбінацій була підібрана ефективна реагентному композиція коагулянт (Поліоксихлорид алюмінію) і флокулянт (Налко 7752).

література

1. Багаутдіова Г. Ю. Дослідження впливу флокулянта RPAESTOL 650BC і сульфату алюмінію в якості коагулянту на ступінь очищення оборотної води / Г. Ю. Багаутдіова, А. К. Свідерський // Вісник інноваційного євразійського університету. - 2014 №1. - С. 95-98.

2. Белевич А. А. Вивчення можливості застосування мікроскопічного методу для оцінки ефективності коагулянтів / А. А. Белевич, Н. П. Какуркін // Успіхи в хімії та хімічній технології. - 2015 №3 (162) тому 29. - С. 112-114.

3. Мельникова Д. В. Аналіз токсикологічного впливу мастильно-охолоджуючих технологічних засобів промислових підприємств на організм людини і навколишнє середовище / Д. В. Мельникова, Д. А. Волков // Фундаментальні дослідження. - 2014. - № 11-7. - С. 1555-1559.

4. Невструев А. Н. Очищення стічних вод виробництва гарячого прокату ВАТ "НЛМК" / Невструев А. Н., Самойлов С.В., Горбунов А.В. // Екологія і промисловість Росії. - 2011. - 2011 №9. - С. 4-7.

5. Хамідуллова Л. Р. Класифікація і комплексна оцінка мастильно-охолоджуючих рідин за ступенем впливу на людину і біосферу / Л. Р. Хамідуллова, А. В. Васильєв // Известия Самарського наукового центру Російської академії наук. - 2011. - Т. 13, № 5. - С. 279-281.

6. Худобин Л. В. Техніка застосування мастильно-охолоджуючих засобів у металообробці: довідковий посібник / Л. В. Худобин, Е. Г. Бердичівський. - Москва: Машинобудування, 1977 - 189 с.

7. Шаповалова Л. Г. Ефективне видалення забруднювачів маслосодержащих стічних вод оборотного циклу промислових підприємств [Електронний ресурс] / Л. Г. Шаповалова, О. М. Новопольцева, А. Е. Левківська // 16-я науково-практична конференція професорсько- викладацького складу ВПИ (філія) ВолгГТУ (м Волзький, 23-27 січня 2017 р). У 2 ч. Ч. 2 / за ред. С.І. Благинина; ВПИ (філія) ВолгГТУ. - Волгоград, 2017. - C. 109-111. - Режим доступу : http://www.volpi.ru/files/science/science_conference/16npkpps/16npkpps_pt2.pdf .

Надійшла до редакції 23.05.2018 р