Г Г Каграманов П С Судиловский РАЗРАБОТКА СОВМЕЩЕННОГО

Г. Г. Каграманов, П. С. Судиловский РАЗРАБОТКА СОВМЕЩЕННОГО ФЛОТАЦИОННО-МЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Москва, РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2007 г.

ФЛОТАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ К 1 – Игольчатый вентиль К 2 -3 – Шаровые краны 1 – Реометр 2 – Манометр

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ БАРБОТАЖА ОТ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ И СКОРОСТИ ОДИНОЧНОГО ВСПЛЫТИЯ ПУЗЫРЬКОВ (1) Полная энергия барботажного слоя высотой Н: (2) (3) (4) (5) (6)

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ БАРБОТАЖА ОТ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ И СКОРОСТИ ОДИНОЧНОГО ВСПЛЫТИЯ ПУЗЫРЬКОВ (1) Мощность диссипации энергии барботажного слоя высотой Н: (7) (8) (9)

ИЗМЕРЕНИЕ ДИАМЕТРА ПУЗЫРЬКОВ 2 мм

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ БАРБОТАЖА ОТ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ДОЗ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ ← ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ ККМ = 870, 4 мг/л C 1 i=100 мг/л СПАА=2 мг/л ↓ ПОЛИАКРИЛАМИД C 1 i=75 мг/л CПАВ=5 мг/л СПАА 0, 5 1 2 3 4 R (Fe 3+), % 61, 2 82, 0 97, 5 97, 4 R (Cu 2+), % 83, 0 86, 5 98, 7 98, 5 98, 6 R (Ni 2+), % 78, 5 92, 1 98, 8 98, 9

ВЛИЯНИЕ p. H ТМ НА СТЕПЕНЬ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ Катион ТМ p. H R, % Fe 3+ 6 90, 5 8 93 10 98 6 66 8 86 10 97, 5 6 52 8 78 10 97, 5 Cu 2+ Ni 2+ Трехкомпонентный раствор Исходная концентрация ТМ C 1 i = 15 мг/л CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТМ НА СТЕПЕНЬ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ Катион ТМ С 1, мг/л R, % Fe 3+ 10 71, 2 25 82, 0 50 96, 5 75 97, 2 100 97, 8 10 62, 0 25 84, 5 50 95, 1 75 98, 3 100 99, 1 10 75, 3 25 85, 4 50 97, 9 75 98, 6 100 98, 9 Cu 2+ Ni 2+ р. Н = 6 для Fe 3+ р. Н = 9, 5 для Cu 2+ р. Н = 10, 5 для Ni 2+ CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л

КОМБИНИРОВАННЫЙ ФЛОТАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ 1 2 1 – Мембранная флотация 2 – Электрофлотация

ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ ОТ ВРЕМЕНИ ФЛОТАЦИИ Очистка от Fe 3+; C 1=15 мг/л р. Н = 6 CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л Комбинированная флотация C 1 i = 40 мг/л CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ФЛОТАЦИИ Электрофлотация Очистка от Fe 3+; C 1 = 50 мг/л τ = 12 мин; р. Н = 6 CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л Комбинированная флотация Очистка от Fe 3+; τ = 12 мин; р. Н = 6 CПАВ = 5 мг/л СПАА = 2 мг/л

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА МЕМБРАННОГО ФЛОТАТОРА Количество трубчатых мембранных элементов: Длина, ширина и высота флотатора: Объемный расход газа: Энергозатраты на мембранную флотацию:

УСТАНОВКА ОБРАТНОГО ОСМОСА и НАНОФИЛЬТРАЦИИ К 1 -2 – Вентили регулирующие К 3 -10 – Краны шаровые Ф 1 -2 – Фильтры патронные 1, 2 – Манометры 3, 4 – Ротаметры

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА УДЕЛЬНУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МЕМБРАН Исх. концентрации ТМ C 1 = 15÷ 18 мг/л р. Н=6, 5÷ 7 НФ ОО ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ОО МЕМБРАН Исх. концентрации ТМ C 1 = 15÷ 18 мг/л р. Н=6, 5÷ 7

ВЛИЯНИЕ р. Н НА УДЕЛЬНУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МЕМБРАН НФ ОО T = 13, 5 о. С Исх. концентрация ТМ C 1 = 13÷ 16 мг/л Величину р. Н изменяли добавлением H 2 SO 4

ВЛИЯНИЕ р. Н НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ МЕМБРАН НФ ОО T = 13, 5 о. С Исх. концентрация ТМ C 1 = 13÷ 16 мг/л Величину р. Н изменяли добавлением H 2 SO 4

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТМ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ МЕМБРАН НФ ОО р. Н = 6, 5– 7 t = 13, 5 о. С

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВОГО ИНГИБИТОРА ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ Работа на воде с жесткостью до 20 мг-экв/л, содержание сульфатов до 200 мг/л, р. Н до 8, 5 При прекращении дозирования реагента удельная производительность мембран падает на 15% за 15 ч

СХЕМА 2 СХЕМА 1 СХЕМЫ КОМБИНИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИИ И ОО/НФ

СРАВНЕНИЕ СХЕМ КОМБИНИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИИ И МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ (ОО или НФ) Схема 1 Схема 2 99 96 Общая степень очистки, % 98, 4 99, 8 Энергопотребление, к. Вт-ч/м 3 исх. воды 0, 8 0, 7 Потребление реагентов, кг/м 3 исх. воды ≈0, 1 -1 ≈0, 2 -2 ≈2, 2 -11, 2 ≈3 -21 Параметр Общий выход очищенной воды, % Эксплуатационные затраты, руб. /м 3 исх. воды СХЕМА 1 СХЕМА 2 Обратный осмос Мембранная флотация 3 пермеата Энергопотребление 0, 8 к. Вт-ч/м Энергопотребление 0, 1 к. Вт-ч/м 3 очищенной воды Дозирование кислоты: если необходимо Дозирование щелочи: до р. Н=9, 5 Мембранная флотация Нанофильтрация Энергопотребление 0, 1 к. Вт-ч/м 3 очищенной воды Энергопотребление 0, 6 к. Вт-ч/м 3 пермеата Дозирование щелочи: до р. Н=9, 5 Дозирование кислоты: до р. Н=8

ПИЛОТНАЯ ФЛОТАЦИОННОМЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА (Схема 1 + Предочистка МФ)

ПИЛОТНАЯ ФЛОТАЦИОННОМЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА (Схема 1 + Предочистка) Е 1 – емкость приемная; Н 1 – насос центробежный; Н 2 – насос центробежный; К – компрессор; Пр – промежуточный бачок; Н 3 – насос подпитывающий; Н 4 – насос циркуляционный; ПФ – предварительный фильтр; ЕР – емкость-реактор; МФ – микрофильтрационный аппарат; Сб 1 – сборник пермеата; НФ – нанофильтрационные модули; ЩУ – щит управления

Спасибо за внимание! Вопросы?