Лабораторные исследования процесса электрофлотации сточных вод

рек Челябинской области составляет 2,6 млрд кВтч, а тех- гидроэнергоресурсов территории. Предложенная схема

нически возможный к использованию- 0,94 млрд кВтч. использования гидроэнергетического потенциала трассы

Энергетический потенциал напорных гидроузлов и других переброски стока рек в системе водоснабжения про-

гидротехнических сооружений, имеющих сосредоточен- мрайона г. Челябинска позволит компенсировать затраты

ные напоры и расходы равен 8 % от валового потенциала необходимые для ее эксплуатации.

Литература.

1. Энергетические ресурсы СССР. Гидроэнергетические ресурсы. /Под ред. Вознесенского А.Н. - М.: Наука, 1967. — 599 с.

2. Лаврищев А.Н. Экономика Урала и строительство малых и средних ГЭС. - М.: Госпланиздат, 1945. - 112 с.

3. Саплин Л.А. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Автореф. дисс.докт.техн. наук. - Челябинск, 1999.

4. Саплин Л.А., Шерьязов С.К., Пташкина-Гирина О.С., Ильин Ю.П. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Учебное пособие /Под общ. ред. д-ра техн.наук, проф. Саплина Л.А. - Челябинск: ЧГАУ, 2000. - 194 с.: ил.

5. Малая гидроэнергетика /Под ред. Л.П.Михайлова. - М.: Энергоиздат, 1989.- 180 с.

6. Пташкина-Гирина О.С., Гусева О.А. Гидроэнергетический потенциал напорных гидроузлов Челябинской области //Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №8. - С. 66-68

THE HYDROPOWER POTENTIAL OF THE SOUTH URAL RIVERS RUNOFF L.A. Saplin, O.S. Ptashkina-Girina

Summary. According to the results of research and stochastic modeling of runoff characteristics of the South Ural rivers within Chelyabinsk area, their gross and technical hydropotentials, which are 2, 6 billion kWh and 0, 94 billion kWh respectively, are estimated. A map - scheme of hydropower zoning, which allows to define the hydropower potential in any rivers alignment which are not covered by hydrological observations is made up.

Key words: gross and technical potentials, saturation by energy resources, hydropower zoning, renewable energy sources.

УДК 622.765.46

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД

Л.А. САПЛИН, доктор технических наук, профессор

В.В. СТАРШИХ, кандидат физико-математических наук, доцент

Челябинская ГАА E-mail: girina2002@mail.ru

Резюме. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса электрофлотации, показано влияние его длительности и температуры на эффективность очистки сточных вод Троицкого жирового комбината.

Ключевые слова: электрофлотация, длительность процесса электрофлотации, температура.

Флотация - это процесс, основанный на слиянии отдельных частиц примесей под действием молекулярных сил с пузырьками тонкодиспергированного в воде воздуха и всплывании образующихся при этом агрегатов [1].

Обработку воды флотацией рекомендуется применять при ее мутности до 150 мг/л и цветности до 200 град.

Различают три вида флотации: пенная (безнапорная), напорная и электрофлотация.

Электрофлотацией называют процесс выделения из жидкости взвешенных частиц путем их флотации газовыми пузырьками, получаемыми при электролизе воды. Его преимущество заключается в том, что обеспечивается генерация газовых пузырьков весьма тонкой дисперсности (от 10 до 200 мкм), причем доля малых пузырьков от 25 до 40 мкс превышает 50 % от их общего содержания [2]. Поверхность пузырьков

Достижения науки и техники АПК, №12-2011 __

малого размера обладает значительной свободной энергией и создает более благоприятный гидродинамический режим в зоне флотации, что увеличивает эффект очистки.

Кроме того, при электрофлотации можно в широком диапазоне изменять дисперсность и гранулометрический состав пузырьков, что имеет большое значение в достижении оптимальных условий для извлечения жировых частиц. Наличие солей в сточной воде обеспечивает ее необходимую электропроводность и делает процесс экономически целесообразным.

Исследования, выполненные с целью выяснения возможности применения электрофлотации для обезжиривания сточных вод [2...6], показали, что на эффективность этого процесса влияют продолжительность обработки, температура сточной жидкости и некоторые другие факторы. Причем оптимальная продолжительность обработки и температура жидкости зависят от конкретного состава сточных вод.

Цель наших исследований - изучение эффективности обезжиривания сточных вод Троицкого жирового комбината с помощью процесса электрофлотации.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили на лабораторной установке из оргстекла. Она представляет собой резервуар размером 15,3x13,5x55 см, с рабочим объемом 3 л и горизонтально расположенными пластинчатыми электродами. Анод изготовлен из графита, катод из металлической нержавеющей сетки размером 100x100 мм с размером ячейки 2x2 мм. При проведении экспериментов ис------------------------------------------- 69

пользовали натуральный подмыльный щелок Троицкого жирового комбината с содержанием жирных кислот в пределах от 3 до 0,3 г/л.

Для выяснения оптимальной продолжительности процесса время пребывания сточных вод во флотационной камере изменяли от 5 до 60 минут. Перед поступлением во флотатор их предварительно подкисляли до рН=3. Опыты проводили при температуре от 3 до 60оС. Продолжительность обработки в электрофлота-ционном аппарате измеряли секундомером с момента включения тока до его выключения.

Для обеспечения необходимой плотности тока на электроды подавали постоянное напряжение, величину которого предварительно определяли экспериментальным путем при обработке сточной воды температурой 20оС и рН - 3 в течение 20 мин. В процессе флотации на поверхности обрабатываемой жидкости получали пену, которую не снимали до окончания эксперимента. Эффективность извлечения жирных кислот контролировали по содержанию жирных кислот и жиров в очищенной воде, которую пересчитывали в процентном отношении к исходной концентрации.

Статистическую обработку результатов проведенных экспериментов выполняли на ЭВМ общепринятыми методами в процессе машинной аппроксимации полиномами точечно заданной функции с использованием известных критериев и программного обеспечения Origin.

Результаты и обсуждение. Очищенный электрофлотацией от основной части тяжелых жирных кислот подмыльный щелок, представлял собой практически прозрачную жидкость желтого цвета. В ходе исследований мы установили, что наибольшая эффективность извлечения жирных кислот (около 90 %) возможна при плотности тока около 350 А/м2

Зависимость эффективности извлечения жирных кислот из подмыльного щелока от времени обработки в электрофлотаторе, построенная по экспериментальным данным, свидетельствует, что наибольшая скорость выделения жирных кислот наблюдается в первые 10...15 минут (рис. 1). Дальнейшая обработка приводит к укрупнению загрязняющих частиц, которые под действием силы тяжести возвращаются в очищаемый раствор, вызывая его вторичное загрязнение.

Получаемый в процессе флотации агрегат всплы вает на поверхность под действием подъемной силы пузырька. Если пузырек газа больше, чем встречающиеся на пути частички жира, то он обволакивается жиром и выносится на поверхность. При температуре окружающей среды ниже температуры плавления жирных кислот, последние переходят в твердую форму, что ухудшает процесс прилипания частиц

Рис. 1. Зависимость эффективности извлечения жирных кислот от продолжительности обработки подмыльного щелока ^=20°с, 1= 350 А/м2, рН=3).

жира к пузырькам. При высоких температурах (более 50 оС) капли жира имеют форму шара, что также менее благоприятно для прилипания к газовому пузырьку, имеющему шарообразную форму. Результаты наших исследований свидетельствуют, что наиболее эффективно процесс электрофлотации протекает при температуре 20...25 оС (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость эффективности извлечения жирных кислот от температуры подмыльного щелока ^ =20 мин, 1=350А/м2, рН=3).

Проведенные эксперименты показали, что процесс электрофлотации можно применять для очистки сточных вод предприятий жирокомбинатов, что подтверждается патентом на полезную модель № 107147 «Электрофлотатор» от 9 марта 2011 года.

Выводы. Таким образом, наибольшая эффективность обезжиривания сточных вод Троицкого жирового комбината с помощью электрофлотации достигается при длительности процесса 10.15 минут, температуре 20...25оС, анодной плотности тока 350А/м2.

Литература.

1. Павлинова И.И., Андрюшин А.И. Удаление жиров методом флотационной обработки сточных вод. //Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №1. - С. 54-57

2. Матов Б.М. Электрофлотационная очистка сточных вод. - Кишинев: Молдованеско, 1982. - 170 с.

3. Матвеев Б.М. Флотация в пищевой промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 167с.

4. Мамаков А.А. Современное состояние и перспективы применения электрофлотационной установки для флотации. -Кишинев, 1975. - 131с.

5. Холтурина Т.И., Поземко Т.Я. Исследование технологических процессов электрообработки маслоэмульсионных сточных вод // Прикладная химия. - 1981. - №2. - С. 407-410.

6. Грановский М.Г. Лавров И.Т., Смирнов Д.В. Электрообработка жидкостей. - Л.: Химия, 1976. - 215 с.

LABORATORY RESEARCH OF ELECTROFLOTATION PROCESS OF SEWAGE AT TROITSК FATS PRODUCTION PLANT L.A. Saplin, V.V. Starshikh

Summary. The data of experimental research of electroflotation process are presented, the influence of the electroflotation process duration and the temperature on the efficiency of sewage purification at Troitsk fats production plant is shown.

Key words: electroflotation, duration of electroflotation process, temperature.

70 ------------------------------------------ ____________ Достижения науки и техники АПК, №12-2011