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

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

2 ФЛОТАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ К1 – Игольчатый вентиль К2-3 – Шаровые краны 1 – Реометр 2 – Манометр

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

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

5 ИЗМЕРЕНИЕ ДИАМЕТРА ПУЗЫРЬКОВ 2 мм

6 ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ БАРБОТАЖА ОТ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ

7 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ДОЗ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ С ПАА 0,51234 R (Fe 3+ ), %61,282,097,097,597,4 R (Cu 2+ ), %83,086,598,798,598,6 R (Ni 2+ ), %78,592,198,8 98,9 ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТ НАТРИЯ ККМ = 870,4 мг/л C 1i =100 мг/л С ПАА =2 мг/л ПОЛИАКРИЛАМИД C 1i =75 мг/л C ПАВ =5 мг/л

8 ВЛИЯНИЕ pH ТМ НА СТЕПЕНЬ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ Катион ТМpHR, % Fe , Cu ,5 Ni ,5 Трехкомпонентный раствор Исходная концентрация ТМ C 1i = 15 мг/л C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л

9 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТМ НА СТЕПЕНЬ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ Катион ТМС 1, мг/лR, % Fe ,2 2582,0 5096,5 7597, ,8 Cu ,0 2584,5 5095,1 7598, ,1 Ni ,3 2585,4 5097,9 7598, ,9 рН = 6 для Fe 3+ рН = 9,5 для Cu 2+ рН = 10,5 для Ni 2+ C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л

10 КОМБИНИРОВАННЫЙ ФЛОТАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ – Мембранная флотация 2 – Электрофлотация

11 ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ ОТ ВРЕМЕНИ ФЛОТАЦИИ Очистка от Fe 3+ ; C 1 =15 мг/л рН = 6 C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л Комбинированная флотация C 1i = 40 мг/л C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л

12 ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ФЛОТАЦИИ Электрофлотация Очистка от Fe 3+ ; C 1 = 50 мг/л τ = 12 мин; рН = 6 C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л Комбинированная флотация Очистка от Fe 3+ ; τ = 12 мин; рН = 6 C ПАВ = 5 мг/л С ПАА = 2 мг/л

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

14 УСТАНОВКА ОБРАТНОГО ОСМОСА и НАНОФИЛЬТРАЦИИ К1-2 – Вентили регулирующие К3-10 – Краны шаровые Ф1-2 – Фильтры патронные 1,2 – Манометры 3,4 – Ротаметры

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

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

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

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

19 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ТМ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ МЕМБРАН НФ ОО рН = 6,5–7 t = 13,5 о С

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

21 СХЕМА 1 СХЕМА 2 СХЕМЫ КОМБИНИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИИ И ОО/НФ

22 ПараметрСхема 1 Схема 2 Общий выход очищенной воды, % 9996 Общая степень очистки, % 98,499,8 Энергопотребление, кВт-ч/м 3 исх. воды 0,80,7 Потребление реагентов, кг/м 3 исх. воды 0,1-10,2-2 Эксплуатационные затраты, руб./м 3 исх. воды 2,2-11,23-21 СРАВНЕНИЕ СХЕМ КОМБИНИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИИ И МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ (ОО или НФ) СХЕМА 1 Обратный осмос Энергопотребление 0,8 кВт-ч/м 3 пермеата Дозирование кислоты: если необходимо Мембранная флотация Энергопотребление 0,1 кВт-ч/м3 очищенной воды Дозирование щелочи: до рН=9,5 СХЕМА 2 Мембранная флотация Энергопотребление 0,1 кВт-ч/м3 очищенной воды Дозирование щелочи: до рН=9,5 Нанофильтрация Энергопотребление 0,6 кВт-ч/м3 пермеата Дозирование кислоты: до рН=8

23 ПИЛОТНАЯ ФЛОТАЦИОННО- МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА (Схема 1 + Предочистка МФ)

24 ПИЛОТНАЯ ФЛОТАЦИОННО- МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА (Схема 1 + Предочистка) Е1 – емкость приемная; Н1 – насос центробежный; Н2 – насос центробежный; К – компрессор; Пр – промежуточный бачок; Н3 – насос подпитывающий; Н4 – насос циркуляционный; ПФ – предварительный фильтр; ЕР – емкость-реактор; МФ – микрофильтрационный аппарат; Сб1 – сборник пермеата; НФ – нанофильтрационные модули; ЩУ – щит управления

25 Спасибо за внимание! Вопросы?