Промышленные системы водоснабжения и водоотведения. Ресурсосберегаю
.pdf
сов на колонке, заполненной оксидом алюминия, и измерении концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии. В химических лабораториях для измерения массовой концентрации нефтепродуктов в пробах сточных вод используют прибор – концентратомер нефтепродуктов ИКН–025. В основе работы этого прибора – ИК-спектрометрический метод, включающий: экстракцию нефтепродуктов четыреххлористым углеродом (хромотографическую очистку экстракта), измерение массовой концентрации углеводородов. Диапазон измеряемых концентраций нефтепродуктов – от 0,05 до 50 мг/ дм3.
На рис. 2.2 и 2.3 приведены данные для определения а-ПАВ. Методики даны для оценки уровня применяемых методов и точности определений.
51
52
2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ
ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД
Исследование процессов очистки загрязненных моечных вод связано с рядом трудностей. Одной из них является моделирование загрязненных моечных вод. Единая технология использования водных растворов моющих средств определяет идентичность их состава. По мере эксплуатации водных растворов в них накапливаются загрязнения в количествах, зависимых от концентрации синтетических моющих средств (СМС):
Сз = f (Ссмс),
где Сз – содержание загрязнений, мг/дм3; f – удельная электропроводность, 1/Ом; Ссмс – содержание СМС, мг/дм3.
Данные наблюдений показывают, что при содержании СМС от 2 до 20 г/ дм3 может быть от 200 до 3000 мг/дм3 устойчивых суспендированных эмульгированных частиц. Концентрация синтетических моющих средств может быть косвенно определена через общую щелочность. Крайние точки области возможных концентрацийзагрязнений моечных вод следующие (рис. 2.4):
–малая концентрация СМС и умеренная загрязненность
(Що = 20…30 мгэкв/ дм3, Сз = 50…200 мг/ дм3);
–высокая концентрация СМС и умеренная загрязненность
(Що = 100 мгэкв/ дм3, Сз = 60…600 мг/ дм3);
–высокая концентрация СМС и высокая загрязненность
(Що = 20…150 мгэкв/ дм3, Сз = 3000 мг/ дм3).
Исследуя крайние значения концентраций загрязнений, можно получить общие закономерности для моечных вод с любой возможной загрязненностью.
Моечные воды, содержащие значительные количества моющих средств, по традиции называют моющими растворами, незначительные – промывными или ополаскивающими водами, поэтому слодует употреблять в отношении первых термин «растворы». Между концентрацией моющего средства и щёлочностью
53
существует зависимость, которая рассчитывается или может быть определена эмпирически.
Рис. 2.4. Область возможных концентраций загрязнений моечных вод
Процесс очистки моечных вод, исходя из внешних признаков, может включать три основные группы факторов, определяющих его состояние в любой момент времени:
– входные факторы (не зависят от режима очистки; возможность воздействия на них отсутствует, особое место среди них занимают состав и свойства загрязнений, их количество);
– выходные факторы (определяются режимом очистки и характеризуют его состояние). Поскольку они могут быть использованы для оценки режима очистки в любой, а не только в конечный момент времени, их можно считать параметрами состояния. Среди выходных факторов основными являются остаточное содержание загрязнения и эксплуатационная характеристика моечных вод;
–управляемые факторы (на них можно воздействовать
входе процесса очистки, среди них выделены режимные параметры: продолжительность отстаивания моечных вод, температура, доза реагента, вид реагента, скорость фильтрования, технологическая схема очистки).
На рис. 2.5 дана схема замкнутой технологии использования водных растворов моющих средств.
54
Рис 2.5. Схема замкнутой технологии использования моечных вод
Модель исследования процесса очистки загрязненных моечных вод в общем виде описывается уравнением
Уо = ƒ (Хо; Ζ о; ξ ),
где Уо − выходные факторы, f – удельная электропроводность, Хо − входные факторы, Ζ о − управляемые факторы, ξ − случайные факторы.
Моделирование процесса очистки моечных вод может быть представлено следующей моделью:
Сзо |
Сзс |
→ |
→ |
→ |
→ |
Мо |
Мс |
здесь Сзо – загрязненность моечных вод в начальный момент времени; Сзс – загрязненность моечных вод в конечный момент времени; Мо – моющая способность моечных вод в начальный момент времени; Мс – моющая способность моечных вод в конечный момент времени.
На рис. 2.6 приведены схемы установок для комплексного изучения процессов очистки оборотных моечных вод.
55
Рис. 2.6. Схема установок для исследования процессов очистки моечных вод при оборотной системе водопользования: а – установка для очистки воды, б – установка для испытания очищенных вод
2.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ОЧИСТКИ
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВТОРИЧНЫМИ
РАСТВОРАМИ НА ОСНОВЕ ОЧИЩЕННЫХ ВОД
По мере развития теории предпринимались попытки связать моющее действие с отдельными свойствами растворов. Однако, рассматривая роль каждого из этих свойств, следует считать ошибочным, что моющее действие синтетических моющих средств можно оценить на основания измерений одной из характеристик: поверхностного натяжения, пенообразующей или эмульгирующей способности. Моделирование произ-
водственного процесса – это обязательное условие при испы-
тании растворов СМС. Прежде всего, это связано с тем, что моющее действие трудно оценить какими-либо едиными для различных систем величинами. Сравнительный анализ моюще-
56
го действия растворов принято вести по времени очистки образца. При этом необходимыми элементами испытания эксплуатационных свойств растворов являются: выбор образца и состав загрязнения; методика нанесения загрязнителя на образец; аппаратура, моделирующая условия производственного процесса.
Моющее действие моечных вод до и после их очистки можно определять на специальной установке, имитирующей моечный процесс (рис. 2.7, 2.8).
Установка состоит из ванны с моющим раствором объемом 1 л, механического возбудителя с электродвигателем для имитации моечного процесса, термостата с термометром для поддержания температуры.
Рис. 2.7. Схема установки для определения моющей способности моечных вод: 1 – образец; 2 – ёмкость; 3 – механический возбудитель; 4 – электродвигатель; 5 – ванна термостата; 6 – терморегулятор; 7 – термометр
57
Рис. 2.8. Установка для испытания очищенных моечных вод
В ванну при испытании раствора опускают металлический образец. Образец изготовлен из стали ст. 3 диаметром 27 мм и обработан по 8-му классу точности. В качестве загрязнителя образца использовано дизельное масло. По методике МИИСП при определении моющего действия растворов регистрируется время, необходимое для полной очистки поверхности. Чистота отмыва контролируется по краевому углу смачивания. Исследуются чистые, загрязненные иочищенные растворы.
Для оценки фильтрационных свойств материалов используют безнасосную фильтрационную установку (рис. 2.9). Принцип работы установки заключается в следующем: в бачок емкостью 1 л заливается исследуемая жидкость. Воздух из компрессора по магистрали через клапан подаётся в воздухопровод. Манометром регистрируется давление в системе, установленное спомощью вентиля. При открытии вентиля в бачке устанавливается давление, равное давлению в магистрали. Жидкость поступает на фильтр (фильтрпатрон съемный). Требуемое количество фильтрующего материала устанавливается перед началом опыта.
58
Рис. 2.9. Схема установки для очистки моечных вод фильтрованием:
1 – воздушная магистраль от компрессора; 2 – вентиль перед манометром; 3 – вентиль перед фильтром;
4 – |
ёмкость; 5 – съёмный фильтр-патрон; 6 – кран; |
|
7 |
– |
мерный сосуд; 8 – пружинный упор; 9 – штатив; |
10 |
– |
вентиль для залива; 11 – показывающий манометр |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ГЛАВЕ 2
1.Что такое нефтепродукты и взвешенные вешества?
2.Назовите методы определения физико-химических характеристик вод.
59
ГЛАВА 3. УСТОЙЧИВОСТЬ И СПОСОБЫ РАЗРУШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МОЕЧНЫХ ВОД
3.1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ.
ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА
СИСТЕМЫ НА ЕЕ УСТОЙЧИВОСТЬ
Процесс укрупнения или слияния частиц состоит из двух стадий: сближения частиц и разрыва бронирующей оболочки. Первая стадия определяется знаком заряда, величиной сил взаимодействия между частицами или динамическими факторами; вторая − механической прочностью бронирующей оболочки частиц. Для растворов, содержащих поверхностноактивные вещества, устойчивость частиц определяется наличием поверхностного слоя частиц. Изучению этого вопроса посвящено значительное число работ.
Несмотря на определенные различия, процесс дестабилизации систем, содержащих как анионоактивные ПАВ, так и неионогенные, связан с переводом компонентов СМС в неактивные формы. Было отмечено, что поверхностно-активные вещества являются исполнительным органом в условиях, диктуемых состоянием системы. Вид системы, степень ее устойчивости определяются степенью протолиза силикатов, фосфатов и карбонатов натрия. Протолиз кальцинированной соды так же, как силикатов и фосфатов натрия, идет с образованием гидроксилионов. При этом по мере усиления щелочной реакции среды идет последующий протолический переход посхеме
HCO3– + HOH = H3O+ + CO32–.
60