4. Физико-химические основы технологического процесса

Флокуляция – процесс, протекающий без изменения электрических свойств частиц с образованием хлопьев, в которых коллоидные частицы связаны за счет химических сил мостиками из макромолекул полимеров.

При флокуляции происходит образование крупных агрегатов, которые оседают под действием силы тяжести; при этом повышается механическая прочность хлопьев и изменяется пористость осадка.

Флокулирующее действие высокомолекулярных веществ основано на адсорбции макромолекул или ассоциатов макромолекул на нескольких твердых частицах и образование мостиков, связывающих частицы между собой.

В качестве флокулянтов используют высокомолекулярные вещества, хорошо растворимые в воде. По современным представлениям, водные растворы высокомолекулярных веществ являются истинными растворами, т.е. гомогенными однофазными термодинамически устойчивыми системами.

Растворение высокомолекулярных веществ в воде протекает медленно. Вначале происходит набухание полимера, а затем образование однородного раствора в результате взаимной диффузии молекул воды и макромолекул полимера. Эти процессы можно ускорить нагреванием и не интенсивным, во избежание деструкции, перемешиванием.

При осветлении во взвешенном слое и фильтровании через пористую загрузку осветлителя вода поступает вместе с флокулянтом и хлопья образуются в самом аппарате.

3. Технологический расчет

В современной промышленности, эффективное использование ресурсов и минимизация затрат играют ключевую роль в обеспечении конкурентоспособности и прибыльности предприятий. Технологические расчеты являются важным инструментом для достижения этих целей, позволяя оценить и оптимизировать производственные процессы, определить оптимальные параметры оборудования и технологических режимов, а также спрогнозировать затраты и эффективность производства.

1. Материальный баланс

Схема движения материальных потоков представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема материальных потоков

Исходные данные для расчета материального баланса представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные

Наименование	Характеристика
1	2
Производительность установки	480 000 т/год
Эффективный фонд рабочего времени	8 000 ч
Расход флокулянта	0,01 кг/ч
Состав сточной воды, %:
Поливинилхлорид	0,017026
Винилхлорид	0,000447
Вода	99,977204
Хлориды	0,005306
После очистки, % :
Очищенная сточная вода	99,976
Шлам	0,024
Состав очищенной воды:
Винилхлорид	0,0005
Поливинилхлорид	0,0012

Продолжение таблицы 3.1

1	2
Вода	99,9929
Хлориды	0,0053
Состав шлама:
Поливинилхлорид	65,98
Вода	33,95
Флокулянт	0,07

Расчет ведем на часовую производительность.

Часовую производительность сточной воды, G_ст.в., кг/ч, определяем по формуле:

где G′_ст.в. – заданная производительность по сточной воде, т/г;

Т_эф – эффективный фонд рабочего времени, ч.

Учитывая процентное массовое значение различных компонентов, находим количество каждого компонента, поступающего в осветлитель, по формуле:

где G_i – количество i-ого компонента в сточной воде, кг/ч;

ω – массовое содержание i-ого компонента в сточной воде, %.

Рассчитываем количество сточной воды после очистки:

Аналогично рассчитываем количество отдельных компонентов в сточной воде после очистки:

Рассчитываем количество шлама после очистки сточной воды:

Аналогично рассчитываем количество отдельных компонентов в шламе после очистки:

Составляем общую таблицу 3.2 материального баланса.

Таблица 3.2 – Общая таблица материального баланса

Приход			Расход
Наименование	кг/ч	%, масс.	Наименование	кг/ч	%, масс.
1	2	3	4	5	6
Флокулянт	0,01	0,000017
Сточная вода: - ПВХ - ВХ - Вода - Хлориды	10,2156 0,2682 59986,3224 3,1836	0,017026 0,000447 99,977204 0,005306	Шлам: - ПВХ - Вода - Флокулянт	9,5 4,89 0,01	0,015833 0,00815 0,000017