Charakter młyn elektromagnetyczny stosowanej do oczyszczania ścieków zawierających sześciowartościowy chrom i inne metale ciężkie pozwala radykalnie zmniejszyć zużycie odczynników, osiągnąć pełniejsze oczyszczenie i zapewnić ciągłość procesu.
Elementy ferromagnetyczne w strefie aktywnej urządzenie AVS, w polu elektromagnetycznym intensywnie mieszać odczynniki wchodzące do strefy aktywnej. Wstrząs i tarcie powoduje sproszkowanie do koloidalnego stopnia rozproszenia. Metal koloidowy jest dobrym środkiem redukującym. Równolegle z powstawaniem koloidu metalu w procesie dyspersji pierwiastków ferromagnetycznych, elektroliza wody w młyn elektromagnetyczny
Reakcja redukcji w AVS trwa ułamki sekundy, co umożliwia prowadzenie procesu w sposób ciągły z dużą szybkością.
Intensywne mieszanie reagentów i oddziaływanie pól elektromagnetycznych oraz dyspersja związków prowadzi do lepszego rozproszenia wodorotlenków metali niż w mieszalnikach mechanicznych.
Co ciekawe, wzrost dyspersji osadu nie spowalnia jego wiązania. Wręcz przeciwnie, sedymentacja cząstek fazy stałej w AVS zachodzi 1,5 – 2 razy szybciej niż w mieszalniku mechanicznym. Wynika to z intensywnego oddziaływania magnetycznego na zawiesinę zmieniającego napięcie międzyfazowe na współrzędnej między cieczą a cząstką stałą.
Najważniejszą właściwością młyn elektromagnetyczny jest fakt, że właściwości fizyczne i chemiczne substancji zmieniają się po przetworzeniu, znacząco zmieniając aktywność chemiczną produktu.
Korzystanie z mechanicznego urządzenia mieszającego wymaga sprzętu o dużej powierzchni i znacznych inwestycji kapitałowych. Czas trwania cyklicznego procesu oczyszczania w tej metodzie wynosi od 30 do 120 minut.
Zastosowanie AVS do oczyszczania ścieków z chromu metodą redukcji chemicznej w środowisku alkalicznym z jednoczesnym wytrąceniem chromu i innych metali w postaci wodorotlenków wymaga jedynie naczyń do siarczanu żelaza i mleka wapiennego z urządzeniami dozującymi, jednym urządzeniem AVS i filtrem lub kolektor osadu.
Wyniki badań młyna elektromagnetycznego warstwowego do dekontaminacji ścieków zawierających chrom są następujące.
Tabela 1
Wyniki dekontaminacji ścieków zawierających chrom w AVS
|
Początkowe stężenie Cr6+, mg/sm3 |
pH procesu | Zużycie siarczanu żelazawego, % ilości stechiometrycznej | Masa elementów ferromagnetycznych, g |
Resztkowy Cr6+ po oczyszczeniu, mg/sm3 |
|
100 |
2 | 100 | 150 | 0 |
|
90 |
0 |
|||
|
80 |
0,56 |
|||
|
100 |
4 | 90 | 150 | 0 |
| 80 |
0,9 |
|||
|
590 |
2 | 100 | 200 | 0 |
|
90 |
0 |
|||
| 80 |
0,8 |
|||
|
1000 |
2,5 | 100 | 200 | 0 |
|
90 |
0,11 |
|||
| 80 |
1,1 |
|||
|
200 |
7,5 | 100 | 150 |
0,012 |
|
200 |
9,0 | 100 | 150 | 0 |
|
90 |
0,05 |
|||
| 80 |
0,98 |
|||
| 750 | 7,5-8,5 | 90 | 200 |
0,1-0,01 |
Tabela 2
Wyniki neutralizacji i usuwania jonów metali ciężkich w instalacji przemysłowej z AVS
|
Początkowe stężenie metalu, |
pH procesu | Zużycie Ca(OH)2,% ilości stechiometrycznej | Masa elementów ferromagnetycznych, g |
Resztkowa zawartość metali, |
|
Fe2+; 3+= 130,0 |
7,5 | 90,0 | 200 | Fe2+; 3+ – 0 |
|
Cu2+= 50,0 |
Cu2+ – 0,12 |
|||
|
Zn2+= 45,0 |
Zn2+ – 0,063 |
|||
|
Cd2+= 10,0 |
Cd2+ – 0,07 |
|||
| Cr3+= 120,0 |
Cr3+ – 0 |
|||
|
Fe2+; 3+= 170,0 |
8,5 | 100,0 | 150 | Fe2+; 3+ – 0 |
|
Cu2+= 40,0 |
Cu2+ – 0,018 |
|||
|
Zn2+= 28,0 |
Zn2+ – 0 |
|||
|
Cd2+= 5,5 |
Cd2+ – 0,011 |
|||
| Cr3+= 100,0 |
Cr3+ – 0 |
|||
|
Fe2+; 3+= 250,0 |
8,7 | 100,0 | 200 | Fe2+; 3+ – 0 |
|
Cu2+= 65,0 |
Cu2+ – pozostałość |
|||
|
Zn2+= 35,0 |
Zn2+ – pozostałość |
|||
| Cd2+= 2505 |
Cd2+ – 0 |
|||
|
Cr3+= 350,0 |
Cr3+ – 0 |
Równocześnie przeprowadzono oczyszczanie przemysłowe z wykorzystaniem mieszania mechanicznego i napowietrzania pęcherzykowego. Zużycie mleka wapiennego w procesie wynosiło 115 — 120% ilości stechiometrycznej. Czas mieszania ścieków z odczynnikiem wynosił 15-20 minut.
Na rysunkach 1-3 przedstawiono porównawcze zależności skuteczności usuwania metali ciężkich i klarowania ścieków w osadnikach przy użyciu AVS i mieszadeł mechanicznych.
Rys. 1. Efektywność oczyszczania ścieków z metali ciężkich: 1 – reaktor z mieszadłem mechanicznym (zużycie Ca(OH)2 – 115-120% ilości stechiometrycznej); 2 – AVS (zużycie Ca(OH)2 –92% ilości stechiometrycznej)
Rys. 2. Zależność skutecznego klarowania ścieków w osadnikach po utworzeniu wodorotlenku metalu: 1 – reaktor z mieszadłem mechanicznym; 2 – AVS
Rys. 3 Skuteczność redukcji sześciowartościowego chromu: 1,2 – w reaktorze (napowietrzanie pęcherzykowe) przy stężeniu chromu odpowiednio 50 i 100 mg/dm3; 3,4 – to samo w AVS
Dla porównania skuteczności usuwania chromu ze ścieków w warunkach przemysłowych przeprowadzono redukcję chromu w zwykłym procesie odczynnikowym w reaktorze z napowietrzaniem pęcherzykowym, czas trwania zabiegu wynosił 15-25 minut.
Rycina 3 przedstawia dane porównawcze tego testu.
Wyniki przemysłowego zastosowania AVS w obiektach oczyszczających ścieki zawierające chrom, zarówno w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym, wskazują, że proces oparty na AVS zapewnia lepsze właściwości oczyszczające (poniżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu zanieczyszczeń) usuwając chrom i metale ciężkie (Fe, Ni , Zn, Cu, Cd), przy zastosowaniu 90-100% odczynników o stechiometrycznej ilości oraz znacznym uproszczeniu urządzeń oczyszczających i ich obsłudze, co potwierdzają wyniki badań eksperymentalnych oraz skuteczność młyn elektromagnetyczny pierwiastków ferromagnetycznych w AVS. W zwykłym procesie odczynnikowym zużycie odczynników wynosi: 115-120% środka strącającego (Ca(OH)2, już2WSPÓŁ3) i 150-175% środka redukującego (FeSO44).
Na podstawie eksperymentów i testów przemysłowych AVS w procesie oczyszczania ścieków zaproponowano i wdrożono nowe procesy w oczyszczalniach różnych zakładów przemysłowych (rys. 4, 5).
Na rysunku 4 przedstawiono schemat procesu jednoczesnego oczyszczania ścieków chromowych i kwaśnych/zasadowych, przy czym ścieki z dwóch sekcji instalacji wpływają kolejno do dwóch mieszalników. Gdy jeden ze zbiorników jest pełny i woda jest uśredniona, dodaje się kwas do pH 2-3 oraz środek redukujący (wodorosiarczan sodu). Po mieszaniu przez 5-10 minut woda przepływa do AVS. Alkalia (Na2WSPÓŁ3) dodaje się do przepływu, aby doprowadzić рН do 7,5-9. W AVS ścieki są przetwarzane z odczynnikami przez kilka sekund, kończąc redukcję Cr6+ do Kr3+ i formacja Kr3+ i innych wodorotlenków metali ciężkich. Możliwym środkiem redukującym jest siarczan żelazawy (FeSO4).
Postać. 4 Schemat procesu jednoczesnego oczyszczania ścieków zawierających chrom i kwasy/alkalia: 1- mieszalnik; 2 — zbiornik czynnika redukującego (roztwór FeSO4); 3 —Zbiornik przygotowania roztworu Na2CO3; 4,7,11 — pompy; 5 — zbiornik czynnika redukującego; 6 — zbiornik kwasu siarkowego; 8 — AVS; 9, 10 — osadnik; 12 — filtr próżniowy; 13 — porcjowanie; 14 — przepływomierz; 15 — zawór regulacji zużycia odczynnika; 16 — pobieranie próbek; 17 — pehametr
Korzystanie z młyn elektromagnetyczny w tym procesie poprawia oczyszczanie do punktu, w którym zanieczyszczenie jest poniżej maksymalnych dopuszczalnych limitów, zmniejsza zużycie odczynników o 1,5-2 razy, zmniejsza koszty energii o połowę i zmniejsza powierzchnię zajmowaną przez oczyszczalnię o 10 – 15%.
Na schemacie procesu (rys. 5) oczyszczanie w AVS odbywa się w trzech oddzielnych strumieniach:
Redukcja Cr6+ do Kr3+ w wodzie zawierającej chrom;
Utlenianie cyjanków do cyjanianów w ściekach zawierających cyjan (pH 10-11, zasady i utleniacze);
Jednoczesne oczyszczanie ścieków po zmieszaniu odkażonej wody zawierającej chrom i cyjan z wodą alkaliczną/kwaśną.
Do usuwania soli z oczyszczanych ścieków stosuje się filtr żwirowo-piaskowy, filtry kationowe i anionowymienne, z których woda trafia do zbiornika wody czystej iz powrotem do procesu.
Jest to metoda oczyszczania ścieków najbardziej ekonomiczna, otwierająca szerokie możliwości jej wykorzystania w różnych gałęziach przemysłu.
Aparat warstwy wirowej ...