Повышение эффективности очистки сточных вод текстильных предприятий от органических загрязнений с применением ультразвука тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Кереметин, Петр Петрович

• Кереметин, Петр Петрович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кереметин, Петр Петрович

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Сравнительный анализ физико-химических методов очистки сточных вод от органических загрязнений.

1.2. Математическое описание и методы расчета физико-химической очистки сточных вод.

1.3. Интенсификация процессов физико-химической очистки сточных вод от органических загрязнений.

1.4. Патентный обзор изобретений, связанных с интенсификацией процессов физико-химической очистки сточных вод, в том числе процесса гальванокоагуляции.'.

1.5. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГАЛЬВАНОКОАГУЛЯЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ.

2.1. Математическое описание процесса реагентной очистки сточных вод от органических загрязнений.

2.2. Расчет интегральных характеристик процесса реагентной очистки сточных вод от органических загрязнений.

2.3. Стохастическая модель процесса ультразвуковой обработки реагента магнетита.

2.4. Численный алгоритм расчета процесса реагентной очистки сточных вод от органических загрязнений.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Описание лабораторной установки и методики проведения экспериментов по исследованию процесса ультразвуковой обработки гальванокоагулянта и процесса очистки модельных эмульсий органических загрязнений.

3.2. Исследование процесса ультразвуковой обработки гальванокоагулянта магнетита.

3.3. Исследование процесса очистки модельных эмульсий от органических веществ с использованием гальванокоагулянта магнетита.

ЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД ОТ РГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ МЕТОДОМ ГАЛЬВАНОКОАГУЛЯЦИИ РИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКЕ РЕАГЕНТА МАГНЕТИТА.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности очистки сточных вод текстильных предприятий от органических загрязнений с применением ультразвука»

Проблема очистки сточных вод и повторного использования очищенной воды в технологических целях имеет особое значение для текстильной промышленности, причем наибольший расход воды приходится на красильно-отделочное производство, где удельное количество сточных вод составляет 200.350 м , а содержание поверхностно-активных веществ, красителей и других органических примесей в них составляет 70. .80 кг на 1 т продукции.

Сложный состав сточных вод данного производства обуславливает трудности выбора технологии и режимов очистки. В последние годы широкое распространение получил способ очистки сточных вод на основе магнетита, являющегося вторичным продуктом в гальваническом производстве. Указанный способ очистки загрязненных вод особенно эффективен по отношению к органическим загрязнениям, таким как красители, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты. Промышленные стоки, содержащие такого рода загрязнения, составляют основной объем сточных вод в химической, текстильной и смежных с ними отраслях промышленности. В связи с этим разработка и аппаратурное оформление эффективных схем очистки подобных стоков является одним из приоритетных направлений в решении проблем охраны окружающей среды. Реагентный, на основе магнетита, способ очистки загрязненной воды, называемый гальванокоагуляционным, рекомендуется к использованию ЮНЕСКО как наиболее эффективный в экологическом плане.

Практическая реализация реагентного, на основе магнетита, способа очистки промышленных стоков, возможна на основе соответствующего математического описания, которое в настоящее время отсутствует, что не позволяет обоснованно выбрать оптимальные режимно-конструктивные параметры его реализации. В равной степени это относится и к вопросам, связанным с интенсификацией указанного процесса при использовании ультразвукового воздействия. Практическая реализация этого способа при реагентной очистке на основе магнетита также связана с необходимостью разработки математической модели и алгоритмов расчета эффективности ультразвуковой обработки.

Цель работы заключалась в повышении эффективности процесса реагентной, на основе магнетита, очистки содержащих органические загрязнения сточных вод текстильных и других предприятий и в разработке методов расчета, позволяющих определить оптимальные режимно-конструктивные параметры его реализации с использованием ультразвука.

Указанная цель достигается решением следующих задач:

- Исследованием и разработкой математического описания процесса очистки сточных вод от органических загрязнений с помощью магнетита, предварительно обработанного ультразвуком, позволяющего определить оптимальные параметры процесса;

- Выбором рационального технологического режима и конструктивного оформления очистных установок на основе проведенных лабораторных экспериментов и сопоставительного анализа эффективности альтернативных вариантов оформления процесса очистки сточных вод от органических загрязнений;

- Количественной оценкой интегрального эффекта от применения ультразвукового воздействия в качестве интенсификатора в процессе очистки сточных вод от органических загрязнений магнетитом.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложения.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Кереметин, Петр Петрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических исследований разработано математическое описание процесса реагентной очистки сточных вод от органических загрязнений, учитывающее стохастическую природу этого процесса. В основе предложенной для сложной многофазной полидисперсной системы модели лежит дифференциальное уравнение, описывающее эволюцию функции распределения частиц загрязнения по характерному размеру. Знание этой функции позволяет рассчитать основные интегральные характеристики процесса в любой момент времени. Получена количественная оценка показателя эффективности процесса реагентной очистки.

2. Впервые на основании теоретических и экспериментальных исследований установлена целесообразность и эффективность предварительной ультразвуковой обработки реагента-магнетита при реализации процесса очистки сточных вод от органических загрязнений, которая в конечном счете позволяет значительно повысить коэффициент скорости процесса и показатель его эффективности.

3. Предложена математическая модель процесса изменения характерного размера (эквивалентного радиуса) частиц реагента-магнетита при его предварительной ультразвуковой обработке. В основе модели лежит краевая задача для функции распределения частиц магнетита по размерам. При ее решении получена количественная оценка эффективности ультразвукового воздействия на характерный размер частиц магнетита и связанного с ним кинетического коэффициента, а, следовательно, на степень очистки загрязненной воды.

4. На основе комплексного исследования процесса очистки сточных вод с использованием обработанного ультразвуком магнетита разработан инженерный метод, составной частью которого являются описанные статистические методики контроля и анализа интегральных характеристик, и i $ численная процедура расчета процесса очистки сточных вод магнетитом при его предварительной обработке ультразвуком, которые зарегистрированы в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, что подтверждено свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ.

5. На основе выявленных закономерностей впервые разработана новая типовая ресурсосберегающая, экологически безопасная технологическая схема опытно-промышленной установки и ее конструктивное оформление для реагентной очистки сточных вод от органических загрязнений, в частности, от нефтепродуктов, включающая узел предварительной ультразвуковой обработки реагента. Рекомендованы режимные параметры работы установки, определенные на основе эксперимента и разработанных математических моделей, при которых обеспечивается 90-95% степень очистки промышленного стока при экономии реагента в 2 раза. Принципиальное расположение аппаратов в технологической схеме защищено патентом на полезную модель.

6. Рекомендуемый реагентный, на основе обработанного ультразвуком магнетита, способ очистки воды от органических загрязнений, в частности нефтепродуктов, апробирован на опытно-промышленной установке в депо «Невское» метрополитена г. Санкт-Петербурга. На основании экспериментальных исследований и проверки предлагаемого метода расчета на примере сточной воды отделочного производства тонкосуконной и других фабрик показана возможность его использования в инженерной практике с относительной погрешностью не более 15%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кереметин, Петр Петрович, 2010 год

1. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов.-Л.:Недра, 1983.-263 с.

2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. Изд-во Н. Бочкаревой. — Калуга, 2000 г. — 800 с.

3. Арене В.Ж., Саушин А.З., Гридин О.М. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. М.: Интербук, 1999. - 180с.

4. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. М.: Химия, 1988.

5. Жуков А.И. Методы очистки производственных сточных вод. Справочное пособие. М., Стройиздат, 1977.

6. Комарова Л.Ф. Технология очистки промышленных и сточных вод: физико-химические, химические и биохимические методы очистки: Учебное пособие/Алтайский политехнический институт. Барнаул, 1983.

7. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991.

8. Родионов и др. Техника защиты окружающей среды. М., 1989.

9. Когановский A.M., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский P.M., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. - 288 с.

10. Пономарев В.Г., Иоакимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, 1985. -с.56.

11. Кастальский А.А Минц Д.М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. М.: Высшая школа, 1962. с.558.

12. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Изд-во лит. По строительству, 1971. -с.579.

13. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами.М.:Наука,1977.- с.355.

14. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987. -204с.

15. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем/ Пер. с нем. Под ред. О.Г. Усьярова. Л.: Химия, 1973. -с.151.

16. Кичигин В.И. Агрегация загрязнений воды коагуляцией: Учебн. Пособ.; Рекомендовано МОиПО РФ и АСВ в качестве учебн. Пособия для студентов вузов, обучающихся по спец. 290800.М.: Изд-во АСВ, 1994. -с. 100.

17. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Гетманцев С В . Коагуляция в технологии очистки природных вод. М.: Научное издание, 2005. — 576 с.

18. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: Флотация и сгущение осадков. М.: Химия, 1992. -с.44.

19. Растворы флотационных реагентов. Физико-химические свойства и методы исследования. Под ред. Кремера В.А. М., Недра, 1973. -с. 192-230.

20. Арсеньев В.А., Горловский С.И., Устинов И.Д. Комплексное действие флотационных реагентов. М., Недра, 1992 .-с. 162.

21. Основы теории и практика применения флотационных реагентов. Под ред. Митрофанова С.И., Дудункова С.В. М., Недра, 1969. -с. 158-243.

22. Разумов К.А. Флотация, ч.2. Флотационные реагенты и технология флотационного процесса. Л., 1968. -с. 28-76.

23. Артемов А.В., Платова Т.Е. и др. Анализ технологических сточных вод текстильных предприятий // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1995. №1. - с. 108-111

24. Малышев В.В. Теория и практика гальванокоагуляционного метода очистки. //Экология производства, 2006. №3, с. 42-46.

25. Соложенкин П.М. Перспективы гальванохимических методов очистки техногенных вод. // Экология производства. Химия и нефтехимия, 2006. -№3 (5), с. 14-16.

26. Чантурия В.А., Соложенкин П.М. Гальванохимические методы очистки техногенных вод: Теория и практика. М.: ИКЦ «Академкнига». - 2005. 204с.

27. Феофанов В.А., Дзюбинский Ф.А. Гальванокоагуляция: теория и практика бессточного водопользования. Магнитогорск, ООО «МиниТип». - 2006. 368 с.

28. Воюцкий, С. С. Курс коллоидной химии / С. С. Воюцкий. М.: Химия, 1976.-512 с.

29. Смолуховский М. Опыт математической теории кинетики коагуляции коллоидных растворов.— В кн.: Коагуляция коллоидов. М., ОНТИ, 1936, с. 7—39.

30. Muller Н. Zur allgemeinen theorie der raschen koagulation.— «Kolloidchem. Beib.», 1928, Bd 27, S. 223—250.

31. Волощук B.M., Седунов Ю.С. Процессы коагуляции в дисперсных системах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 320 с.

32. Степанов А. С. Вывод уравнения коагуляции для броуновски движущихся частиц.— «Тр. ИЭМ», 1971. вып. 23, с. 42—64.

33. Степанов А. С. К выводу уравнения коагуляции.— «Тр. ИЭМ», 1971. вып. 23, с. 3—16.

34. Степанян Д.И. Расчетная схема для численного решения уравнения коагуляции атмосферного аэрозоля // http://www.ncstu.ru: Вестник37