Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса очистки сточных вод предприятий молочной промышленности 9
1.1. Характеристика сточных вод 9
1.2. Методы локальной очистки сточных вод 15
1.3. Особенности процесса коагуляции с применением алюминийсодержащих реагентов 23
1.4. Выводы 31
2. Программа и методики проведения исследований 34
2.1. Программа лабораторных исследований 34
2.2. Программа полупроизводственных исследований 35
2.3. Объекты исследования 36
2.4. Оценка эффективности коагуляции 37
2.5. Измерение электрокинетического потенциала методом микроэлектрофореза 39
2.6. Определение остаточного алюминия 42
3. Результаты лабораторных исследований по очистке сточных вод 43
3.1. Факторы, влияющие на процесс коагуляционной очистки сточных вод молокоперерабатывающих производств 43
3.1.1. Влияние рН среды, дозы и вида коагулянта на процесс очистки стоков разных производств 43
3.1.2. Влияние состава молочных сточных вод на эффективность очистки коагуляционным методом 57
3.2. Изучение механизма коагуляции молочных стоков с применением ОХА 67
3.3. Влияние дозы и вида коагулянта на величину остаточного алюминия в очищенных сточных водах 74
3.4. Выводы 78
4. Результаты полупроизводственных исследований по очистке молокосодержащих сточных вод с применением коагуляции и флотации 80
4.1. Описание и схема установки 80
4.2. Результаты работы полупроизводственной установки с применением флотации 84
4.3. Математическая обработка результатов 88
4.4. Выводы 91
5. Результаты промышленных испытаний 92
5.1. Внедрение результатов проведенных исследований 92
5.2. Описание технологической схемы очистки сточных вод молочного завода 93
5.3. Результаты работы очистных сооружений 101
5.4. Рекомендации по утилизации осадка сточных вод молкомбината 106
5.5. Технико-экономическая оценка 109
6.6..Выводы 111
6. Рекомендации для проектирования локальных очистных сооружений молзаводов с применением коагуляционного метода 112
6.1. Рекомендуемые схемы 112
6.2. Конструкции усреднителей 122
6.3. Расчет и проектирование сооружений 127
6.4. Выводы 133
Общие выводы 134
Литература 137
Приложения 146
- Особенности процесса коагуляции с применением алюминийсодержащих реагентов
- Измерение электрокинетического потенциала методом микроэлектрофореза
- Влияние состава молочных сточных вод на эффективность очистки коагуляционным методом
- Описание технологической схемы очистки сточных вод молочного завода
Введение к работе
Предприятия молочной промышленности являются одними из крупных потребителей пресной воды и источниками образования значительных объемов сточных вод. Удельный расход стоков молочных
заводов составляет в среднем 5-7 м на 1 тонну перерабатываемого молока, но зачастую, особенно на заводах с устаревшей технологией, этот показатель значительно выше [1]. Общий объем образующихся сточных вод на молочных заводах России составляет более 70 млн м3 в год. Большая часть молочных заводов расположена в городах и сбрасывает сточные воды в городскую канализацию.
Сточные воды молокоперерабатывающих заводов содержат высокие концентрации органических загрязнений (жир, белок, лактоза), загрязнены также неорганическими соединениями, и синтетическими поверхностно— активными веществами (моющие вещества). Состав и концентрация загрязненности сточных вод зависят от профиля и производительности предприятий.
Для обработки стоков молочных заводов применяются различные методы, выбор которых зависит от количества и характеристики загрязнений сточных вод, а также условий их сброса, устанавливаемых природоохранными органами и коммунальными организациями водопроводно-канализационного хозяйства. В соответствии с существующими требованиями стоки молокоперерабатывающих предприятий перед их сбросом в городскую канализацию или на собственные сооружения биологической очистки должны проходить локальную очистку. Локальные очистные станции молзаводов должны быть компактны, просты и надежны в работе, обеспечивая требуемую степень очистки сточных вод. Для этой цели получила распространение коагуляция с последующим отстаиванием или флотацией, однако ее применение на
молзаводах выявило ряд недостатков: высокие дозы традиционных видов коагулянтов, необходимость корректировки рН среды, нестабильность процесса коагуляции и, как результат, недостаточная степень снижения концентрации органических загрязнений. Связано это с неоднородностью состава сточных вод молокоперерабатывающих заводов, объединяющих, как правило, стоки от разных производств молочных продуктов. В ходе технологического процесса переработки молока происходят изменения структуры его компонентов, что отражается на взаимодействии их с добавляемым коагулянтом.
Требуемая степень удаления взвешенных веществ и жиров для сточных вод молочных заводов составляет 60-70 %, что практически всегда обеспечивается при обработке этих стоков любым видом коагулянтов. Наибольшие затруднения вызывает снижение концентрации органических загрязнений. Требуемая эффективность снижения этих загрязнений составляет 50 % и более, что на практике не всегда достигается.
Учитывая, что на многих молокозаводах очистные станции либо отсутствуют, либо работают малоэффективно [1], вопрос организации эффективной локальной очистки становится весьма актуальным. Возникает необходимость более глубокого изучения механизма процесса коагуляции сточных вод отдельно по различным видам производств молочных продуктов, применения новых видов коагулянтов, совершенствования технологии процесса локальной очистки указанных видов стоков.
Работа выполнялась по плану НИР Министерства сельского хозяйства РФ совместно с Всероссийским институтом молочной промышленности (ВНИМИ), по Международной программе: INTAS 00-493 совместно с Британским Университетом (г.Лондон), Венгерским университетом (г.Мишкольц), институтами НАН Украины.
Целью настоящего исследования является совершенствование технологических схем локальной очистки сточных вод
молокоперерабатывающих предприятий с применением новых видов коагулянтов.
Для достижения указанной цели в ходе работы были поставлены следующие задачи:
провести анализ литературных данных о современном состоянии вопроса локальной очистки стоков молочных производств, а также о новых перспективных коагулянтах;
изучить механизм коагуляции при очистке сточных вод молзаводов с применением оксохлорида алюминия (ОХА);
провести сравнение эффективности использования оксохлорида алюминия (ОХА) с традиционным широко используемым коагулянтом - сульфатом алюминия (СА);
установить факторы, оказывающие влияние на эффективность удаления загрязнений из исследуемых сточных вод;
определить оптимальные условия протекания процесса очистки в зависимости от вида технологического процесса производства и ассортимента выпускаемой продукции;
разработать технологические схемы локальной очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий;
разработать рекомендации по расчету и проектированию сооружений локальной очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий;
провести производственные испытания локальной очистки сточных вод молзавода по рекомендуемой технологической схеме. Научная новизна работы состоит в следующем:
изучен механизм коагуляции сточных вод молочного завода с применением коагулянта ОХА;
выявлен новый показатель (относительное количество жира - ОКЖ), характеризующий особенности состава сточных вод предприятий молочной промышленности и влияющий на величину эффективности коагуляционной очистки;
определена закономерность влияния этого показателя (ОКЖ) на степень очистки сточных вод предприятий молочной промышленности;
получена математическая зависимость для определения эффективности очистки сточных вод для различных видов производств молокоперерабатывающих предприятий в зависимости от дозы коагулянта ОХА и показателя ОКЖ.
Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что новый коагулянт - ОХА может с успехом применяться для очистки стоков молочных заводов, и имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным коагулянтом - СА. Определены оптимальные условия локальной очистки сточных вод предприятий молочной промышленности с применением ОХА в зависимости от состава стоков.
Предложены технологические схемы локальных очистных станций молочных заводов и выявлены оптимальные условия проведения процесса коагуляционной очистки сточных вод с учетом специфики их состава, которые обеспечивают высокую эффективность рекомендуемого способа и позволяют осуществлять требуемую степень локальной очистки стоков.
Разработаны рекомендации по расчету при проектированию локальных очистных сооружений для молочных заводов разного профиля. На защиту выносятся: — результаты лабораторных исследований очистки модельных сточных вод производств разных молочных продуктов, с применением коагулянта - ОХА;
модель процесса коагуляции сточных вод молокоперерабатывающего предприятия с применением ОХА;
закономерности влияния показателя ОКЖ, характеризующего особенности состава сточных вод разных видов молочных производств, на степень очистки сточных вод;
разработанные технологические схемы локальной очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий;
математическая зависимость для определения эффективности коагуляционной очистки с использованием ОХА от состава обрабатываемых стоков и дозы вводимого коагулянта;
результаты полупроизводственных исследований;
результаты производственных испытаний.
Апробация работы и публикации. Изложенные в диссертационной работе материалы докладывались и обсуждались на ежегодных научно— технических конференциях профессорско—преподавательского состава Санкт—Петербургского государственного архитектурно—строительного университета (СПбГАСУ) (1994-2005 гг.), на ежегодных научно— технических конференциях молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов СПбГАСУ "Актуальные проблемы современного строительства" (1998-2000 гг. и 2004-2005 гг.) и на 2-ой международной конференции "Interfaces against pollution" (Мишкольц, Венгрия, 2002).
Основные результаты и положения исследований изложены в 6 публикациях. Отправлена заявка на получение патента РФ на способ очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 80 наименований, содержит 19 таблиц, 25 рисунков, а также приложения.
Особенности процесса коагуляции с применением алюминийсодержащих реагентов
Как показывает анализ литературных источников, наиболее перспективным методом локальной очистки сточных вод предприятий молочной промышленности, является их реагентная обработка с применением новых алюминийсодержащих коагулянтов (в частности, оксохлорида алюминия). В связи с этим, для определения оптимальных условий проведения данного процесса, представляется важным рассмотреть вопросы, связанные с состоянием алюминия в водных растворах.
Исследованию состояния иона алюминия в растворах посвящено достаточно много работ [47-59], что свидетельствует о сложности изучения таких систем и о важности этого вопроса для решения многих практических задач. В первую очередь это важно для процессов водоочистки, где соли алюминия применяются в качестве наиболее распространенного реагента для коагуляции. Попадая в воду и гидролизуясь, соли алюминия претерпевают значительные изменения. Согласно существующим представлениям, растворы солей алюминия — это неравновесные системы, а идущие в них процессы в значительной мере зависят от рН системы, концентрации исходной соли, температуры раствора, присутствующих ионов. В свою очередь, от параметров гидроксокомплексов зависит дальнейшее образование и укрупнение частиц дисперсной фазы.
В разбавленных водных растворах при рН 3 ив отсутствии комплексообразователей алюминий существует в виде трехзарядного аквакомплекса [47]. Независимо от присутствующих анионов в первой координационной сфере алюминия находится шесть молекул воды. Перхлорат- и нитрат-ионы являются слабыми комплексообразователями и с алюминием в водных растворах не образуют комплексных соединений. В концентрированных растворах хлорид-ион образует с алюминием неустойчивые комплексные соединения. Из анионов сильных кислот только сульфат-ион образует с алюминием в водных растворах устойчивые комплексы. При рН 3 процессы комплексообразования в сульфатных растворах алюминия не осложняются гидролизом и детально изучены различными методами [47].
В растворах с рН 3 начинается гидролиз ионов алюминия. Неоднозначность оценок различных авторов о составе и устойчивости продуктов гидролиза свидетельствует о сложности идентификации гидроксосоединений в растворах высокозарядных катионов. Наиболее достоверные данные получены для первой ступени гидролиза [47]. [Al(H20)J + Н20 [АЮН(Н20)5]2+ +Н,0 По данным [47] присутствие в растворе Cr,Br ,ClOA ,NOJ,S04 практически не влияют на ход этой ступени гидролиза. Однако данные из [47] свидетельствуют об образовании сульфатных комплексов алюминия на первом этапе гидролиза. Вторая и третья ступени гидролиза ионов алюминия изучены в меньшей степени.
В работах [47] сделано предположение, что [АЮН(Н20)ь]2 в результате гидролиза переходит в гидроксид алюминия, минуя стадию образования [Al{OH)i{H20) . Осаждение гидроксида алюминия происходит в интервале значений рН 5 -г 11. Растворимость гидроксида алюминия в щелочных растворах при рН 9,5 обусловлена образованием алюминат-ионов А1(ОН)3 + 2Н20 - [А1(ОН)4] + Н30, которые являются доминирующим продуктом гидролиза при таких значениях рН. Распределение ионов алюминия по мономерным гидроксоформам в зависимости от рН раствора дается в виде диаграмм в [48,49]. Скорость превращения промежуточных гидроксосоединений в равновесные полиионы или кристаллические осадки зависит от условий проведения реакции: температуры, рН, концентрации реагирующих веществ, анионного состава среды, Добавление аммиака, щелочи и других реагентов, способных повышать рН до определенного значения, приводит к выделению гидроксида алюминия из растворов его солей. После введения щелочного реагента, в первый момент, вследствие небольшой скорости процесса полимеризации образуется гель гидроксида алюминия, а не полимеры [47]. Однако при старении растворов протекает процесс растворения гидроксида с образованием гидроксополимеров А1{Ш). При достаточно большой концентрации ОН сульфат алюминия гидролизуется непосредственно до А1(ОН)3 со структурой гидраргиллита [49]. При этом в неравновесном растворе неизбежно будут присутствовать мономеры и димеры алюминия. Эти аквагидроксокомплексы хемосорбируются на поверхности частиц гидроксида алюминия, сообщая последним соответствующий заряд. Исследование влияния способа добавления к растворам алюминия оснований на состав продуктов поликонденсации показало, что после установления равновесия количественный и качественный состав растворов не зависит от способа его получения [47]. Авторы объясняют наблюдаемые в ряде работ различия в свойствах гидроокисей разной степенью неравновесности тех состояний, которые достигаются при поликонденсации А1(Ш) и образовании осадков. В [50] приведены данные о скорости гидролиза в кислых растворах при разных соотношениях щелочного реагента (едкого натра) и перхлората алюминия. Отношение концентрации этих реагентов изменялось от 0,1 до 2,9. В зависимости от величины этого соотношения авторам удалось выделить пять зон с разным характером взаимодействия алюминия со щелочью.
Измерение электрокинетического потенциала методом микроэлектрофореза
Смешение растворов разных молочных продуктов с моющими веществами и раствором коагулянта проводили по методике, получившей название "мгновенного смешения"[60-63]. Суть этой методики заключается в следующем. В колбу объемом 250 мл со шлифом помещали 100 мл одного из модельных растворов, концентрация которого в 2 раза превышала исследуемую. В ту же колбу дозировали раствор HNOT, ИЛИ NaOH для регулировки величины phi. В другую такую же колбу отмеряли необходимую дозу раствора ОХА или С А и добавляли 100 мл дистиллированной воды. Затем эти две колбы, содержащие смеси равных объемов, соединяли широкой стеклянной (/-образной трубкой со шлифами на концах. В результате резкого переворачивания такой конструкции происходило быстрое (практически мгновенное) перемешивание компонентов. Применение этой методики позволило значительно повысить воспроизводимость опытов.
Оценка эффективности коагуляции (модельных сточных вод) производилась по степени удаления органических веществ из исследуемой дисперсионной среды. Основными показателями качества сточных вод молокоперерабатывающих заводов принято считать: взвешенные вещества, жиры, азот общий (белок), ХПК, рН. Содержание взвешенных веществ в сточных водах достигает нескольких сотен мг/л, а учитывая, что допустимая концентрация этого загрязнения для сброса в канализацию составляет 300 мг/л, эффективность очистки по этому показателю требуется небольшая. Снижение содержания взвешенных веществ достигается простыми способами очистки (отстаивание, флотация) и не представляет проблемы. Главными загрязнениями стоков предприятий молочной промышленности являются органические соединения: молочный жир, белки, лактоза, которые в силу своих физико-химических свойств образуют устойчивые системы. Согласно исследованиям [2] подавляющая часть взвесей (до 90 %) так же состоит из органических веществ. Эти данные послужили основанием для выбора в качестве критерия загрязненности стоков содержание в них органических веществ. Приготовленный по вышеописанной методике (глава 2.3) модельный раствор объемом около 200 мл переливали в цилиндр, в котором он отстаивался в течение 1-го часа. По прошествии этого времени производили отбор верхнего слоя воды объемом примерно 120 мл. В осветленной воде измеряли величину рН с помощью рН -метра и затем определяли содержание органических веществ по стандартной методике [65-67]. Во избежание появления случайных ошибок объем жидкости, отобранной из цилиндра, делили на две равные части, в каждой из которых анализ проводили отдельно. С целью повышения достоверности данных для каждого значения рН остаточное содержание органических веществ рассчитывали, как среднее арифметическое результатов трех параллельных опытов (три цилиндра). Оценив количество органических веществ в исходном модельном растворе по той же методике [65], рассчитывалась эффективность удаления органических веществ при определенной величине рН. В производственных и полупроизводственных испытаниях оценка эффективности очистки производилась по величине ХПК. В ходе эксперимента установлено, что коэффициент корреляции между содержанием органических веществ и величиной ХПК равен 1 (± 25%). В настоящей работе, для определения электрокинетического потенциала частиц молока в широком диапазоне рН при обработке модельных вод оксохлоридом алюминия различной концентрации, применялся метод микроэлектрофореза. Метод микроэлектрофореза заключается в фиксировании с помощью микроскопа скорости передвижения частиц под действием приложенного извне постоянного электрического тока. Метод микроэлектрофореза является более чувствительным в сравнении с макрометодом и имеет ряд других преимуществ. Исследования могут производиться в растворах с разной концентрацией солей, свойства дисперсионной среды не изменяются в течение опыта, а отдельные измерения занимают сравнительно небольшие промежутки времени. Известно, что при наложении электрического поля возникает не только электрофоретический перенос частиц, но и электроосмотический поток жидкости, который в герметически закрытой микрокамере (а именно такая используется для этого метода) меняет направление движения по глубине. В связи с этим наблюдаемая скорость движения частиц будет изменяться по высоте ячейки, т.к. является алгебраической суммой истинной скорости электрофореза, остающейся постоянной, и электроосмотической скорости жидкости. Условия, исключающие влияние электроосмотического потока, предложил Смолуховский, который определил уровни, где скорость электроосмоса равна нулю. Положение стационарных уровней рассчитано и соответствует 0,21 или 0,79 высоты ячейки [68]. Таким образом, измерения, сделанные на этих уровнях, соответствуют истинной скорости электрофореза. Для проведения эксперимента использовалась стандартная методика [54] с применением видоизмененной ячейки Абрамсона. Схема установки представлена на рис. 2.1. Ячейка состоит из двух цилиндрических сосудов (1) высотой 8,5 см, диаметром 2 см, соединенных в нижней части плоскопараллельным капилляром (2) длиной 12,3 см и шириной внутреннего сечения 5 мм. Высота капилляра в среднем составляла 0,917 мм. Высота внутреннего сечения капилляра определялась при помощи микроскопа путем измерения расстояния между внутренними поверхностями капилляра. В верхней части сосудов вставлялись на шлифах ключи (3) с помещенными в них электродами (медные электроды в насыщенном растворе CuSOA). Для предотвращения диффузии сульфата меди из электродного пространства нижняя часть ключей была заполнена агаровым студнем (1,5 г агар-агара на 100 мл 0,2 М КС1). Напряжение на ячейку (150 В) подавалось с помощью универсального источника питания УИП-2. Сила тока измерялась миллиамперметром М-82. Направление тока менялось переключателем (4). Исследуемую систему готовили по методу "мгновенного смешения" компонентов (рассмотренному ранее). Суспензию видимых в микроскоп частиц помещали в ячейку и фиксировали стационарный уровень. Для наблюдения за частицами использовали микроскоп PZO (Польша) с объективом 10 и окуляром 7 . В окуляр была помещена окулярметрическая сетка, цена деления которой была определена с помощью объектмикрометра и составляла 0,05 мм.
Влияние состава молочных сточных вод на эффективность очистки коагуляционным методом
Таким образом установлено, что повышение концентрации загрязнений в сточных водах одного и того же производства молочных продуктов незначительно сказывается на эффективность (по органическим веществам) реагентной очистки. При реагентной очистке сточных вод конкретного вида молочного производства удаляется определенная, не зависящая от концентрации продукта, часть органических веществ, которая и выражается общепринятым относительным показателем - эффектом очистки.
Разная консистенция молочных и кисломолочных продуктов обусловлена отличием в структурообразовании белковых систем и не влияет на степень коагуляционной очистки, например: обезжиренное молоко и кефир. Добавление ОХА в модельные стоки, содержащие обезжиренное молоко, позволяет получить максимальный эффект очистки 39-46% в зависимости от применяемой дозы. Дозирование этого же коагулянта в тех же количествах в модельные сточные воды производства кефира приводит к удалению органических загрязнений на 41-47% (приложение 2, табл.1 и 2). Аналогичная картина наблюдается при использовании коагулянта - СА.
Исходный продукт - молоко - является золем. При соответствующих условиях в производстве кисломолочных продуктов молоко переходит из коллоидного состояния золя в коллоидное состояние геля. Образование пространственных структур - гелей инициируется только конформационными изменениями макромолекул белка, сопровождающиеся уменьшением растворимости и возникновением между ними контактов. В отличие от истинной коагуляции, когда частицы полностью теряют фактор устойчивости и, слипаясь друг с другом, образуют компактные агрегаты, выпадающие в осадок, гелеобразование характеризуется частичной потерей частицами фактора устойчивости и образованием не плотных агрегатов, а сетки - каркаса геля. Сетка охватывает дисперсионную среду и в той или иной мере снижает ее текучесть [7]. Образовавшиеся пространственные структуры могут отличаться природой связей и контактов между частицами дисперсной фазы. Практически они представляют собой переходное состояние между коллоидным раствором и суспензией. Основываясь на вышеупомянутых экспериментальных данных, можно сделать вывод о том, что разница в эффективности коагуляции сточных водах, содержащих разные молочные продукты, при прочих равных условиях, определяется не концентрацией отдельного компонента, а прежде всего, количественным соотношением между отдельными компонентами, содержащихся в разных молочных продуктах.
Характерным показателем состава разных видов молочных продуктов, влияющим на величину эффективности коагуляционной очистки, является количественное соотношение основных компонентов: жира и белка. В связи с этим был введен показатель, названный относительным количеством жира (ОКЖ), который определяется как массовое отношение жира к белку, содержащихся в растворе. В рассматриваемом ряду модельных стоков ОКЖ возрастало от первого образца к последнему (табл. 3.4.). Соответственно, по мере увеличения ОКЖ повышалось и максимальное значение эффективности очистки при равных дозах коагулянта.
В лабораторных опытах при введении коагулянта ОХА дозой 30мг-л (по А О ), максимальные значения эффективности очистки по органическим веществам составили для: раствора с обезжиренным молоком (ОКЖ=0,17) - 39,3%, раствора молока с содержанием жира 3,5% (ОКЖ=1,25) - 48,6%, раствора сливок жирностью 11% (ОКЖ=3,6) - 67%, раствора сметаны (ОКЖ=7,1) - 84% , раствора сливок с содержанием жира 33% (ОКЖ=13,2) - 88% (рис. 3.1). При дозе ОХА 60мг-л (по А О ) максимальная степень удаления органических веществ достигала: для раствора, содержащего обезжиренное молоко, так же как и для близкого к нему по значению ОКЖ, кефирного раствора, 42%, для раствора, содержащего молоко (жирностью 3,5%) - 48%, для раствора, содержащего сливки (жирностью 11%)- 68%, для сметанного раствора - 87%, для раствора, содержащего сливки (жирностью 33%) - 92% (рис. 3.2). Такая же тенденция наблюдалась при использовании коагулянта концентрацией 180 мг-л (по А От,) (рис. 3.3.). У раствора обезжиренного молока (продукт с минимальным ОКЖ - 0,17) максимум очистки от органических загрязнений не превышал 45%, в то время, как для раствора, содержащего сливки жирностью 33% (продукт с максимальным ОКЖ-13,2), этот показатель увеличивался до 90%. Подобная же зависимость сохранялась при применении коагулянта СА. Так, при дозе коагулянта СА 180 мг-л (по А О ) из модельных сточных вод производства нежирного кефира (ОКЖ=0,33) максимально извлекалось 50% органических веществ. С ростом величины ОКЖ молочных продуктов, попадающих в сток, увеличивался максимальный эффект очистки до: 54% для раствора молока с содержанием жира 3,5% (ОКЖ=1,25), 77%) для раствора сливок жирностью 11% (ОКЖ=3,6), 88%) для раствора сметаны (ОКЖ=7,1) 92%) для раствора сливок с содержанием жира 33% (ОКЖ=13,2) (рис. 3.6).
Описание технологической схемы очистки сточных вод молочного завода
Корректировка рН стока производится путем ввода реагентов (кислоты или щелочи в зависимости от исходной рН) в нескольких точках по ходу движения воды с автоматическим регулированием дозы реагентов. С этой целью нейтрализатор разделен перегородками на три секции. Стоки подаются в первую секцию нейтрализатора. Туда же с помощью эжектора, установленного на трубопроводе сточных вод, подаются реагенты, дозирование которых происходит автоматически в зависимости от величины рН воды. В первой секции нейтрализатора происходит предварительная корректировка активной реакции среды, а также отстаивание сточных вод. Более тонкая корректировка рН стока производится во второй и третьей секциях. С этой целью предусмотрен ввод реагентов в начало второй секции, а при необходимости и третьей секции нейтрализатора. Перемешивание воды с реагентами в секциях обеспечивается сжатым воздухом. На выходе сточных вод из каждой секции устанавливаются рН -метры, определяющие необходимость последующей корректировки рН и автоматически устанавливающие дозу реагента.
На выходе из нейтрализатора в воду вводится раствор коагулянта, а в трубопроводе, подающем сток во флотатор, происходит смешивание этих сред.
Флотатор горизонтального типа разделен перегородками на три секции (рис. 5.3). В первой секции (камере хлопьеобразования) производится распределение воды по ширине сооружения с помощью дырчатой трубы, там же происходит процесс хлопьеобразования и коагуляции. На входе во вторую и третью секции флотатора вводится водовоздушная рециркуляционная смесь, которая перемешивается с очищаемой сточной водой гидравлически с помощью системы перегородок.
После двухступенчатой флотации и отстаивания очищенная вода сбрасывается в городской коллектор, а часть очищенной рециркулируемой воды забирается рециркуляционными насосами и подается в напорный бак - сатуратор, где происходит растворение воздуха в рециркулируемой воде (рис. 5.3). Воздух засасывается из атмосферы эжектором, установленном на напорной линии насосов. Образующаяся при очистке во флотаторах пена собирается в лоток, располагаемый в конце флотатора и отводится в пеногаситель— накопитель (рис 5.3). Сбор пены в лоток предусматривается с помощью пеногонного скребка. Удаление осадка из нейтрализатора и флотатора предусматривается по осадкоотводящим трубам (из первой секции) и с помощью эрлифтов или погружных насосов (из других секций) в резервуар — накопитель осадка (рис. 5.3). Оттуда осадок насосами направляется в осадкоуплотнитель, где осадок уплотняется, а его влажность снижается с 99% до 98-97%. Предусмотрена возможность подачи осадка из каждой секции нейтрализатора и флотатора напрямую в осадкоуплотнитель. Уплотненный осадок может направляться на вывоз, либо, при необходимости снизить его объем, предварительно подвергается механическому обезвоживанию. С этой целью осадок направляется на вакуум-фильтр и затем, после обезвоживания отводится шнеками в бункер и после чего вывозится. Декантированная вода и фильтрат отводятся в приемный колодец и вместе с исходными стоками направляются на очистку в основной технологический цикл. Реагентное хозяйство включает: Растворный и расходные баки коагулянта, Растворный и расходные баки кислоты, Растворный и расходные баки щелочи. В качестве реагентов используется кислота — серная техническая, щелочь — едкий натр, коагулянт — QXA или СА. В растворных баках хранится и готовится концентрированный раствор реагентов, в расходных баках — их рабочий раствор. В качестве нейтрализующих реагентов применяются серная кислота и едкий натр. Расходный бак кислоты размещен вне помещения очистных сооружений, на эстакаде пристроенной к зданию станции. Кислота из него переливается самотеком в расходные баки. Раствор едкого натра готовится в расходном баке. Концентрация рабочих растворов кислоты и щелочи — 10%. Все баки оборудованы подводом холодной воды и воздуха, барботером в виде дырчатой трубы, поплавковыми уровнемерами, а кислотные баки — водомерными стеклами. Баки установлены на поддоне для сбора случайных проливов реагентов и отвода их в канализацию. На подающих трубопроводах рабочих растворов кислоты и щелочи установлены электромагнитные клапаны, на трубопроводе подачи раствора коагулянта — регулирующий вентиль и расходомер. Реагенты хранятся на базисном складе комбината и привозятся на очистные сооружения по мере надобности. Расход кислоты и щелочи на нейтрализацию сточных вод устанавливается в процессе эксплуатации, процесс дозирования растворов кислоты и щелочи — автоматический, коагулянта — устанавливается регулировочным вентилем по показанию расходомера и принятой дозе. Основные технологические параметры работы сооружений: Продолжительность пребывания сточных вод в нейтрализаторе — 20 30 мин. Продолжительность пребывания сточных вод во флотаторе — 45 мин (1-я ступень — 15 мин., 2-я ступень — 30 мин.) Рециркуляционный расход очищенных сточных вод — 30% от расхода сточных вод или 15м /час. Давление насыщения воды воздухом в сатураторе — 0,5 МПа. Продолжительность насыщения воды в сатураторе — 6 мин. Продолжительность уплотнения осадка в осадкоуплотнителе — 24 часа. Влажность осадка и пенного продукта: исходного — 98,9%, после уплотнения — 97,3%, обезвоженного — 80% (в среднем). Скорость истечения водовоздушной смеси из распределительной трубы — 15-20 м/с, скорость выхода водовоздушной смеси во флотатор — 0,016-0,02 м/с.
