Учитывая региональные условия, были проведены исследования по изучению влияния криогенной обработки на изменение свойств совместных осадков маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод.
Наиболее эффективными методами обезвоживания осадка для дальнейшей его утилизации является замораживание и оттаивание. Известно, что замораживание и оттаивание приводит к изменению физико-химической структуры осадков, вследствие перераспределения различных форм связи влаги с твердыми частицами осадка. Сущность процесса состоит в следующем: при замораживании часть связанной влаги переходит в свободную, происходит коагуляция твердых частиц осадка и снижается удельное сопротивление осадка; при оттаивании осадки образуют зернистую структуру, их влагоотдача повышается.
Учитывая климатические условия Якутии были проведены исследования по изучению процесса криогенной обработки в естественных условиях для интенсификации обезвоживания осадка.
Изучение механизма кристаллизации осадка проводилась для более полного представления о замораживании, как методе кондиционирования.
При исследовании влияние низких температур и скорости ветра на водоотдачу маслосодержащего осадка была изучена кинетика его промораживания.
Были определены свойства осадка после замораживания и оттаивания. Для определения состава натурного осадка был использован термогравиметрический метод исследования осадка маслоэульсионных и кислотно-щелочных стоков была снята на аппарате STA 449F1 немецкой фирмы NETZSCH, в диапазоне: 30/200 (K/мин)/1000 в режиме ДСК-ТГ (где ДСК- дифференциальная сканирующая калометрия, мкВ/мг; ТГ- кривая изменения массы,%; ДТГ- дифференциальная термогравиметрическая кривая, % мин).
На рисунках 1 и 2 показаны термограммы до и после замораживания натурного осадка, из которых видно изменение его состава.
Анализ кривых ДСК (рис. 1, 2) показывает, что на образцах исходного осадка (рис. 1), и осадка после криогенной обработки (рис. 2), наблюдаются отличия по ширине пиков и значениям максимальной температуры: t=123,10C и t=115,40C- эндоэффекты объясняется дегидратацией, при t=245,10C, t=300,60C и t=303,00C- пики характерны для выделения основной массы констиуционной воды, при t=325,80C и t=347,00C термоэффекты объясняются полиморфными превращениями гидроокислоалюминия, при t=401,20C пик характерен для гиббента (γ- Al(OH)3), при t=493,00C и t=501,50C- экзотермические эффекты объясняется выгоранием масел, при t=732,40C и t=741,00C наблюдается разложение карбонатов. Термогравиметрические кривые (ТГ) показывают, что все основные тепловые эффекты сопровождаются изменением массы образцов осадка в зависимости от температуры. Уменьшение остаточной массы осадков объясняется изменением их структуры и свойств.
Данные по сопостановлению свойств натурного совместного осадка маслоэмульсионных и кислотно-щелочных сточных вод до и после криогенной обработки, представлены в таблице 1.
Вид осадка | Плот-ность, г/см3 | Влаж-ность осадка, % | Влаж-ность кека, % | Сухой остаток после просуш., г/дм3 | Прокал.остаток, г/дм3 | Потери при прокал., г/дм3 | Золь-ность, % | Замас-лен-ность, % | Удельное сопротивле-ние фильтра, см/г | |||
450С0 | 800С0 | 450С0 | 800С0 | 450С0 | 800С0 | |||||||
Исход-ный осадок | 0,938 | 93,418 | 91,680 | 61,760 | 36,520 | 32,480 | 25,240 | 29,280 | 59,132 | 52,590 | 40,867 | 289,936∙1010 |
Осадок обработанный праестолом | 0,988 | 92,007 | 89,130 | 79,040 | 47,980 | 44,980 | 31,060 | 34,080 | 60,703 | 56,883 | 39,296 | 119,156∙1010 |
Осадок после оттаивания, замороженный | 0,972 | 93,229 | 89,589 | 75,60 | 45,720 | 41,980 | 29,880 | 33,620 | 60,476 | 55,529 | 39,523 | 189,472∙1010 |
Осадок после оттаивания, обработанный праестолом и замороженный | 0,911 | 93,250 | 93,701 | 61,520 | 36,580 | 32,940 | 24,940 | 28,580 | 59,460 | 52,543 | 40,539 | 43,404∙1010 |
Из таблицы 1 видно, осадок после криогенной обработки обладают лучшими водоотдающими свойствами. Из результатов исследований по изменению свойств осадков маслоэмульсионных и кислотно-щелочных стоков при замораживании в естественных условиях видно, что процесс обезвоживания осадков наибольшее влияние оказывает замасленность. Установлено, что чем выше замасленность исходного осадка, тем эффективность обезвоживания больше при одних и тех же условиях замораживания. Чем ниже температура замораживания и скорость ветра, тем больше интенсивность процесса обезвоживания, однако, увеличение интенсивности замораживания, что наблюдается при низких температурах (-500С) и объясняется тем, что скорость вытеснения твердых частиц и частиц масла при деформации гидроокисных связей становиться соизмеримой со скоростью замерзания, это приводит к тому, что успевает мигрировать только небольшая часть воды, а основная влага замерзает там, где она первоначально находилась. Следовательно, для проведения процесса в оптимальных условиях, необходимо регулировать процесс замораживания и скорость ветра.
Установлено, что криогенная обработка совместных осадков маслоэмульсионных и кислотно- щелочных сточных вод способствует улучшению водоотдающих свойств, то есть снижению удельного сопротивления фильтрации до 8 раз и замасленности на 8%.
При замораживании осадка происходит изменение физико-химической структуры, приводящее к изменению свойств осадка: снижению объема, замасленности, влажности, удельного сопротивления фильтрации, что позволяет интенсифицировать дальнейшее механическое обезвоживание.