3.1.2. Влияние параметров активации коагулянта на эффективность дефосфатизации сточных вод

При использовании химических методов обработки сточных вод ионы коагулянта взаимодействуют с растворимыми солями ортофосфорной кислоты, вследствие чего происходит образование мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата. В то же время химический реагент реагирует со щелочами, содержащи­мися в воде, образуя осадок из крупных хлопьев. Этот осадок вызывает коагуляцию

78мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата и взвешенных веществ, а также адсорбирует некоторую часть органических соединений, содержащих фосфор.

Эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ, а, соответ­ственно, от соединений фосфора, при использовании активированного раствора коагулянта зависит в значительной степени от параметров активации раствора коагулянта: напряженности магнитного поля и содержания анодно-растворенного железа в растворе коагулянта [62, 63]. Определение оптимальных значений этих факторов выполнено на биологически очищенной сточной воде КБО «Диканевский», г. Харьков, в 2008 г. [63, 117, 121]. Качественные характеристики исследуемой воды приведены в табл. 3.1.

Изучение влияния параметров активации растворов реагентов на эффектив­ность удаления соединений фосфора из бытовых сточных вод было проведено с использованием растворов сульфата алюминия и хлорида железа (III).

Таблица 3.1 - Качественные характеристики исследуемой воды

Показатели

Биологически очищенные сточные воды КБО «Диканевский» (г. Харьков)

Температура, 0С

14,5 - 19,0

Содержание взвешенных веществ, мг/дм

10,0 - 14,2

БПК5, мг/дм

8,6 - 11,4

Фосфаты, мг/дм

8,02 - 8,96

Дозы реагентов находились в пределах 25-100 мг/дм3. Параметры активации растворов коагулянтов:

- раствор сульфата алюминия - напряженность магнитного поля не пре­вышала 1250 кА/м, содержание анодно-растворенного железа в растворе коагулянта не превышало 23,3 мг/дм . Доза реагента сульфата алюминия -50 мг/ дм ;

- раствор хлорида железа (III) - напряженность магнитного поля не превы­шала 1150 кА/м, содержание анодно-растворенного железа в растворе коагулянта не превышало 28,8 мг/дм . Доза реагента хлорида железа (III) -75 мг/ дм3 [8, 30, 43, 44, 45, 61].

Оптимальные  дозы реагентов  были определены в  соответствии с правилами технологического анализа воды.

Активированный раствор сульфата алюминия

При изучении влияния активированного раствора коагулянта сульфата алюминия на процесс удаления соединений фосфора из биологически очищенных сточных вод параметры активации находились в таких пределах: напряженность магнитного поля - 175-125О кА/м, содержание анодно-растворенного железа в растворе коагулянта - 1О,5-23,3 мг/дм .

Результаты исследований приведены в табл. 3.2 и на рис. 3.2. Установлено, что имеются оптимальные параметры активации раствора коагулянта сульфата алюминия, при которых эффективность дефосфатизации сточных вод достигает наибольших значений.

Таблица 3.2 - Влияние параметров активации раствора коагулянта сульфата алюминия на эффективность удаления фосфатов из биологически очищенных сточных вод

 

 

 

 

 

 

Параметры активации

Содержание фосфатов, мг/дм3

Изменение содержания фосфатов, %

Величина доверительного

интервала, а (g = 0,95, n = 4)

Напряженность магнитного поля, кА/м

Содержание анодно-растворенного железа, мг/дм3

Среднее значение

Результаты отдельных определений

1                      2                 3                4                 5 6

0

0

1,50

1,51 1,48 1,49 1,52

0

1,48 < а < 1,52

825

10,5

1,33

1,32 1,34 1,35 1,31

11,33

1,31 < а < 1,35

12,5

1,15

1,17 1,14 1,13 1,16

23,33

1,13 < а < 1,17

14,2

0,90

0,88 0,91 0,89 0,92

40,0

0,88 < а < 0,92

15,5

0,75

0,78 0,74 0,73 0,75

50,0

0,73 < а < 0,78

19,5

0,62

0,62 0,63 0,64 0,59

58,67

0,59 < а < 0,64

Продолжение табл. 3.2

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

 

20,1

0,45

0,44 0,47 0,45 0,44

70,0

0,44 < а < 0,47

21,5

0,35

0,35 0,36 0,34 0,33

76,67

0,33 < а < 0,36

175

21,5

1,41

1,42 1,40 1,39 1,43

6,0

1,39 < а < 1,43

250

1,29

1,30 1,27 1,31 1,28

14,0

1,27 < а < 1,31

425

0,94

0,95 0,92 0,96 0,93

37,33

0,92 < а <0,96

650

0,84

0,86 0,85 0,83 0,82

44,0

0,82 < а < 0,86

850

0,58

0,60 0,57 0,59 0,56

61,33

0,56 < а < 0,60

1050

0,51

0,49 0,50 0,51 0,54

66,0

0,49 < а < 0,54

1250

0,45

0,43 0,47 0,46 0,44

70,0

0,43 < а < 0,47

Примечание:

1. Доза коагулянта сульфата алюминия - 50 мг/дм ;

2. Скорость фильтрования - 5,0-5,5 м/ч.

 

Содержание

анодно-

растворенного

железа, мг/дм3

0

10,5

12,5

14,2

15,5

19,5

20,1

21,5

23,3

 

0

21,5

Напряженность магнитного поля, кА/м

0

825

 

0

175

250

425

650

850

1050

1250

Рис. 3.2 - Влияние параметров активации раствора коагулянта сульфата алюминия на эффективность удаления

Так, при напряженности магнитного поля 825 кА/м и содержании анодно-растворенного железа 19,5-21,5 мг/дм содержание фосфатов в сточных водах составляет 0,35-0,62 мг/дм , а при содержании анодно-растворенного железа

21,5 мг/дм и напряженности магнитного поля 850-1050 кА/м содержание фосфатов

в осветленной воде - 0,51-0,58 мг/дм и т.д.

Следует отметить, что и при других параметрах активации эффективность удаления фосфатов является достаточно высокой по сравнению с обработкой сточных вод обычным раствором коагулянта.

Влияние активированного раствора коагулянта сульфата алюминия на оптическую плотность коагулируемой взвеси приведено в табл. з.з, опытные данные которой показывают, что при оптимальных параметрах активации раствора коагулянта оптическая плотность водно-дисперсной среды меньше, чем при других параметрах активации.

Таблица 3.3.

Влияние активированного раствора коагулянта сульфата алюминия на оптическую плотность коагулируемой взвеси

Параметры активации

Оптическая плотность (Д) коагулируемой

взвеси для гидравлической крупности _0,2 мм/с и менее_

Напряженность магнитного поля, кА/м

Содержание анодно-растворенного железа, мг/дм3

Обычный коагулянт

Активированный коагулянт

1

2

3

4

 

12,5

0,188

0,163

175

19,5

0,136

0,115

 

23,3

0,181

0,152

 

12,5

0,230

0,196

425

19,5

0,124

0,104

 

23,3

0,071

0,059

 

12,5

0,071

0,060

650

19,5

0,084

0,069

 

23,3

0,120

0,097

 

12,5

0,163

0,136

825

19,5

0,076

0,060

 

23,3

0,059

0,046

 

12,5

0,179

0,148

1050

19,5

0,063

0,051

 

23,3

0,071

0,055

При этом с увеличением содержания анодно-растворенного железа оптическая плотность коагулируемой взвеси повышается во всем диапазоне исследуемых напряженностей магнитного поля. Лучшие результаты получены при напряженности магнитного поля 825 кА/м и содержании анодно-растворенного железа 12,5-23,3 мг/дм3.

Таким образом, на эффективность удаления фосфатов из биологически очищенных сточных вод оказывают влияние напряженность магнитного поля и количество анодно-растворенного железа в растворе коагулянта.

Активированный раствор коагулянта хлорида железа (III)

При изучении влияния активированного раствора коагулянта хлорида железа (III) на процесс удаления соединений фосфора из биологически очищенных сточных вод параметры активации находились в таких пределах: напряженность магнитного поля - 150-1150 кА/м, содержание анодно-растворенного железа в растворе коагулянта - 12,2-34,8 мг/дм3.

Результаты выполненных исследований приведены в табл. 3.4 и на рис. 3.3.

Установлено, что имеются оптимальные параметры активации раствора коагулянта хлорида железа (III), при которых эффективность дефосфатизации сточ­ных вод достигает наибольших значений. Так, при напряженности магнитного поля 650 кА/м и содержании анодно-растворенного железа 29,6-34,8 мг/дм3 содержание фосфатов в сточных водах составляет 0,40-0,52 мг/дм , а при содержании анодно-растворенного железа 28,8 мг/дм3 и напряженности магнитного поля 950-1150 кА/м содержание фосфатов в осветленной воде - 0,35-0,46 мг/дм3 и т.д.

Следует отметить, что и при других параметрах активации раствора хлорида железа (III) эффективность удаления фосфатов является достаточно высокой по сравнению с обработкой сточных вод обычным раствором коагулянта.

Влияние активированного раствора коагулянта хлорида железа (III) на оптическую плотность коагулируемой взвеси приведено в табл. 3.5, опытные данные которой показывают, что при оптимальных параметрах активации раствора коагулянта хлорида железа (III) оптическая плотность водно-дисперс­ной среды меньше, чем при других параметрах активации.

Таблица 3.4 - Влияние параметров активации раствора коагулянта

хлорида железа (III) на эффективность удаления фосфатов из биологически очищенных сточных вод

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры активации

Содержание фосфатов, мг/дм3

Изменение содержания фосфатов, %

Величина доверительного

интервала, а (у = 0,95, п = 4)

Напряженность магнитного поля, кА/м

Содержание анодно-растворенного железа, мг/дм3

Среднее значение

Результаты отдельных определений

|           1                     2                 3                4                 5 6

0

0

2,56

2,57 2,58 2,55 2,54

0

2,54 < а < 2,58

650

12,2

2,22

2,21 2,20 2,23 2,24

13,21

2,20 < а < 2,24

14,1

1,93

1,93 1,94 1,93 1,92

25,44

1,92 < а < 1,94

18,6

1,69

1,70 1,71 1,68 1,67

33,82

1,67 < а < 1,71

22,3

1,04

1,03 1,02 1,05 1,06

59,31

1,02 < а < 1,06

29,6

0,52

0,55 0,51 0,52 0,50

79,85

0,50 < а < 0,55

34,8

0,40

0,41 0,39 0,38 0,42

84,33

0,38 < а < 0,42

150

28,8

2,34

2,36 2,33 2,32 2,35

8,62

2,32 < а < 2,36

275

2,16

2,14 2,17 2,18 2,15

15,72

2,14 < а < 2,18

Продолжение табл. 3.4

 

 

 

1

2

3

4

5

6

450

28,8

1,62

1,63 1,61 1,60 1,64

36,80

1,60 < а < 1,64

725

0,34

0,35 0,33 0,32 0,36

86,35

0,32 < а < 0,36

950

0,46

0,47 0,48 0,44 0,45

82,20

0,44 < а < 0,48

1150

0,35

0,37 0,35 0,36 0,32

86,50

0,32 < а < 0,37

Примечание: 1. Доза коагулянта хлорида железа - 75 мг/дм3; 2. Скорость фильтрования - 5,0-5,5 м/ч.

Таблица 3.5 - Влияние активированного раствора хлорида железа (III) на оптическую плотность коагулируемой взвеси

Параметры активации

Оптическая плотность (Д) коагулируемой взвеси для гидравлической крупности 0,2 мм/с и менее

 

 

Напряженность магнитного поля, кА/м

Содержание анодно-растворенного

железа, мг/дм3

Обычный

Активированный

коагулянт

коагулянт

1

2

3

4

 

12,2

0,361

0,256

125

18,6

0,229

0,201

 

28,8

0,149

0,122

 

12,2

0,206

0,183

450

18,6

0,137

0,122

 

28,8

0,079

0,061

 

12,2

0,261

0,212

725

18,6

0,164

0,149

 

28,8

0,123

0,112

 

12,2

0,188

0,173

950

18,6

0,105

0,088

 

28,8

0,062

0,051

 

12,2

0,180

0,165

1150

18,6

0,103

0,092

 

28,8

0,061

0,047

з

 

о

Содержание

анодно-

растворенного

железа, мг/дм3

0

12,2

14,1

18,6

22,3

29,6

34,8

 

0

28,8

Напряженность магнитного поля, кА/м

0

650

 

0

120

275

450

725

950

115

0

Следует отметить, что с увеличением содержания анодно-растворенного железа оптическая плотность коагулируемой взвеси повышается во всем диапазоне исследуемых напряженностей магнитного поля так же, как и при обработке сточных вод активированным раствором сульфата алюминия. Лучшие результаты получены при напряженности магнитного поля 725 кА/м и содержании анодно-растворенного железа 12,2-28,8 мг/дм3.

Таким образом, на эффективность удаления фосфатов из биологически очищенных сточных вод оказывает влияние напряженность магнитного поля и количество анодно-растворенного железа в растворе коагулянта [30, 40, 41, 48, 116].

Влияние температуры сточных вод на эффективность удаления фосфатов. В соответствии с принятой технологической схемой доочистки сточных вод (рис. 2.3) биологически очищенные сточные воды направляются на контактные осветлители. Согласно Д.М. Минцу [65], при добавлении коагулянта коагуляция в зернистой загрузке протекает очень полно и быстро при таких дозах, которые часто оказываются недостаточными для коагуляции в объеме, температура воды не оказывает заметного влияния на коагуляцию в зернистой загрузке, хотя имеет очень большое значение для обычной коагуляции.

Нами изучено влияние температуры осветляемых сточных вод на процесс дефосфатизации. Исследуемый диапазон температур был принят в пределах колебания температуры сточных вод на Диканевских очистных сооружениях г. Харькова по временам года - 13,6-23,5 0С. Режимы активации коагулянтов сульфата алюминия и хлорида железа (III) были приняты оптимальными:

- раствор сульфата алюминия: напряженность магнитного поля - 825 кА/м, содержание анодно-растворенного железа - 19,5 мг/дм3;

- раствор хлорида железа (III): напряженность магнитного поля - 725 кА/м, содержание анодно-растворенного железа - 28,8 мг/дм3.

Оценка эффективности доочистки сточных вод проводилась с помощью определения оптической плотности фильтрата после контактных осветлителей [33, 65]. Результаты выполненных исследований приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6 - Влияние температуры сточных вод на оптическую плотность фильтрата при обработке активированным раствором коагулянта

Температура

Оптическая плотность (Д) коагулируемой взвеси

 

сточных вод,

Раствор сульфата алюминия

Раствор хлорида железа (III)

Примечание

Обычный

Активированный

Обычный

Активированный

 

13,6

0,069

0,055

0,114

0,108

1. Приведены

18,4

0,076

0,060

0,123

0,112

средние

 

 

 

 

 

результаты из

 

 

 

 

 

3-4 опытов.

 

 

 

 

 

2. Параметры

23,5

0,081

0,067

0,129

0,119

активации оптимальные. 3. Скорость фильтрования 5,0-5,5 м/ч

Анализ данных табл. 3.6 позволяет утверждать, что температура сточных вод практически не оказывает влияния на процесс дефосфатизации при обработке сточных вод активированным раствором коагулянта.