Разработка комбинированного устройства для механической очистки сточных вод широкого спектра действия

Успехи в химии и химической технологии. Том XXVII. 2013. №9

УДК 628.33

Е.С. Лиманская

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ШИРОКОГО СПЕКТРА ДЕЙСТВИЯ

Разработано устройство для очистки сточных вод, основанное на действии центробежных сил и гравитации. Проанализированы состав и свойства загрязняющих веществ. Экспериментально установлены параметры устройства.

Developed the device for sewage treatment, based on the action of centrifugal force and gravity. Analyze the composition and properties of pollutants. Are experimentally established parameters of the device.

Создание даже самых современных очистных сооружений не может в полной мере решить проблемы охраны окружающей среды. Помочь в решении глобальной экологической проблемы может снижение ресурсоемкого производства и переход к малоотходным технологиям.

Целью создания устройств для очистки сточных вод чаще всего является возврат отработанных вод в технологический процесс. Помимо требований, предъявляемых к качеству очистки, необходимо учитывать особенности конкретного производства и рациональность использования устройства.

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Каждый из этих методов будет эффективен только для определенных загрязняющих веществ. При выборе оптимального метода отчистки необходимо учитывать следующие основные параметры загрязняющих веществ:

• количество взвешенных веществ;

• минерализация;

• активная реакция pH;

• биологическое потребление кислорода;

• химическое потребление кислорода.

Сложный состав сточных вод не позволяет чётко систематизировать примеси, исходя из источников их образования и последующего использования очищенных сточных вод и осадков из них.

Было произведено исследование сточных вод предприятий различных отраслей промышленности, в ходе которого были получены данные, говорящие о загрязнении большинства стоков механическими примесями.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворимых минеральных и органических примесей.

Неоднородная (гетерогенная) система состоит из нескольких фаз. В производстве наиболее часто встречается система: жидкость - твердые частицы.

В качестве жидкости выступают производственные сточные воды, а твердые частицы, являющиеся загрязняющими веществами, - это нерастворимые минеральные или органические примеси. В зависимости от размеров твердых частиц, их физико-химических свойств и требований очистки, могут использоваться различные методы механической очистки, относящиеся к 3 группам: отстаивание, центробежное разделение, фильтрация. Наилучшие результаты очистки по критерию «затраты-качество» получаются при сочетании нескольких методов разделения, когда взаимное влияние различных сил создает синергетиче-ские эффекты взаимного усиления.

Загрязненные вещества, содержащиеся в производственных сточных водах, отличаются концентрацией взвешенных веществ и фракционным составом. Такие характеристики специфичны для каждого вида производства и конкретного технологического процесса. В зависимости от этих характеристик необходимо проектировать конкретные параметры конструкции устройства для механической очистки жидкостей. Проводимая работа посвящена анализу загрязняющих веществ и выбору рациональных методов очистки сточных вод бумажно-картонного производства, которое является одним из самых значительных потребителей воды в технологических процессах.

К основным загрязнителям сточных вод относятся растворимые органические вещества, волокно, каолин.

Целью работы является решение вопроса создания рациональной схемы очистки сточных вод предприятия бумажной промышленности, которое бы позволило организовать наиболее прогрессивную систему замкнутого оборотного снабжения производства водой, без выпуска сточных вод в водоемы или канализацию.

Реализация замкнутой схемы водоснабжения может дать значительную экономическую выгоду как за счет снижения расходов на водопотребление, так и снижения потерь исходного сырья, которое после очистки вновь может направляться в основное производство.

Для решения этого вопроса была разработана модель механической очистки, основанной на действии центробежных сил и гравитации.

Проведенные исследования позволили установить спектральный состав размеров загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах бумажной фабрики. На основании полученных данных произведено установление параметров конструкции устройства для механической очистки ^нар, dвн, Ь). Также был рассчитан фактор разделения, представляющий собой отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести, и называемый критерием Фру-да, была рассчитана скорость стеснения частицы к стенке корпуса устройства в центробежном поле. Исходя из полученных данных, находилась рациональная скорость вращения ротора.

Отталкиваясь от полученных результатов, была создана модель устройства, реализующего способ механической очистки сточных вод, основанной на действии центробежных сил и гравитации. Схема очистки в соответствии с патентом № 99343 представляет собой центрифугирование для отделения крупных и средних частиц в поле центробежных сил и последующее тонкослойное отстаивание в поле гравитационных сил.

Схема тарельчатого сепаратора представлена на рис. 1.

Загрязненная сточная вода, подлежащая очистке, подается в ротор 5, который приводится во вращение внешним приводом. Ротор 5 оборудован сменным блоком кассет с тарелками 2. Выбор блока кассет с определенными углами наклона тарелок 2 определяется предварительными экспериментами, таким образом, чтобы силы сползания шлама на тарелках 2 за счет гравитации превышали силы адгезии. В случае если силы адгезии значительны, то устанавливаются кассеты с тарелками 2, имеющими больший угол наклона а.

I

4

5

1- корпус сепаратора,

2- тарелки блока сменных кассет,

3- патрубок отвода осветленной жидкости,

4- узел вращения,

5- ротор,

6- патрубки,

7- лопасти,

8- узел вращения,

9- патрубок отвода осадка.

Рис 1.

Сточная вода через полость ротора 5 попадает через окна А в полость корпуса 1 и за счет вращения лопастей 7 начинает интенсивно закручиваться, при этом, за счет действия центробежных сил, значительная часть взвешенных веществ отбрасывается к стенкам корпуса 1 и этот шлам отводится через патрубок 9. Более мелкие частицы загрязнителя попадают в пространство между тарелками 2 и подвергаются тонкослойной сепарации. Слой шлама оседает на тарелках 2, коагулирует и сползает за счет гравитации в полость корпуса 1 и, за счет центробежных сил, отбрасывается к стенке и удаляется через патрубок 9. Очищенная вода из пространства между тарелками 2 отводится через патрубки 6 в патрубок отвода 3, а наличие патрубков 6 определенной высоты препятствует попаданию шлама в осветленную жидкость, даже при определенной толщине шлама на тарелках 2. В случае если необходимо использовать предложенный тарельчатый сепаратор для очистки жидкости от взвешенных веществ с другими физическими свойствами, определяя опытным путем адгезионные характеристики шлама, на ротор устанавливается блок сменных кассет с тарелками 2, имеющими другой угол наклона а.

Таким образом, предложенное устройство для очистки сточных вод охватывает широкий спектр загрязнителей и обеспечивает уровень очистки, достаточный для создания оборотной системы водоснабжения.

Библиографический список

1. Айнштейн В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии, кн.1, М., Химия, 1999, 888 стр. с илл.

2. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1990 .

3. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. пособие/Д.А.. - М.: Высшая школа, 2003. - 275 с.

4. Кульский Л.А.Очистка воды на основе классификации её примесей. Киев.: Украинский НИИ НТИиТЭИ. 1967,14 с.

5. Методические указания по подготовке исходных данных для проектирования очистных сооружений шахтных вод. - М.: ВНИИОСуголь, 1979. - 45 с.

6. Патент на полезную модель №9934. Тарельчатый сепаратор.

7. Процессы и аппараты химической технологии. Т.2. Механические и гидромеханические процессы. Под ред. А.М. Кутепова. М. Логос. Т.2. 2002 г. 600 с.

8. Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетика, подобие, моделирование, проектирование. Под ред. А.М. Кутепова. М. Логос. Т.2. 2002 г.

- 10 -

9. Родионов А.И и др. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. - 512с.

10. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Том 2. Калуга, издательство Н. Бочкаревой, 2003.- 884 с.

11. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1990. - 320 с.

УДК 663.14

А.Б. Романова, Е.А. Самарина, Д.В. Баурин

Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ФЕРМЕНТОЛИЗАТОВ ШРОТА ПОДСОЛНЕЧНИКА

В настоящее время актуальной является проблема повышения кормовой ценности продуктов переработки растительного сырья. На кафедре биотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева проводятся исследования по разработке технологии биоконверсии растительного сырья и отходов его переработки в продукты кормового назначения. Определены оптимальные условия ферментативного гидролиза натив-ного обезжиренного подсолнечного шрота ферментным препаратом Protex 7L. Полученные ферментоли-заты были использованы в качестве источника азота для культивирования Bacillus cereus.

The problem of fodder value increase of vegetative raw materials processing wastes is actual today. In the department of biotechnology of MUCTR the technology of bioconversion of vegetative raw materials and the wastes of their processing into fodder products is worked out. The optimal modes of skimmed sunflower meal enzymatic hydrolysis have been chosen. The hydrolyzates obtained have been used as organic nitrogen source for Bacillus cereus fermentation.

В мире большое внимание уделяется комплексной переработке различных видов растительного сырья с получением пищевых, кормовых добавок и биотоплива. Важным аспектом разрабатываемых технологий является глубина переработки, качество конечных продуктов и снижение объема образующихся отходов. Подсолнечный шрот, образующийся после экстракции масла органическим растворителем, является ценным вторичным продуктом переработки семян подсолнечника. В зависимости от качества сырья содержание сырого протеина может достигать 42%. Потенциал шрота как источника белка реализуется только при использовании шрота в кормах и комбикормах и он остается недооценен как источник белка пищевого назначения. Выделение белка подсолнечника целесообразно для последующего использования в хлебопечении и мясопереработке. Белок подсолнечника уступает по своему аминокислотному