Рис.4. Залежності коефіцієнтів α від приведеного тиску в сатураторі (Рс′) і дози коагулянту (Дк)
Фактичні значення коефіцієнту інтенсивності процесу напірно-флотаційного знежирення (k) отримано на підставі обробки експериментальних даних за функціональною залежністю k = f(C0, Ct, Сmin, mц, Q, Wф), побудованою відповідним перетворенням виразу (2).
Вивчено залежність k від дози коагулянту Дк та ступеня насиченості повітрям Sair суміші стічної води і циркуляційної робочої рідини:
Sair = qп /(Q + qр) = kair ⋅ mц /(1 + mц),
що за умов стабільного kair = 0,06...0,08, відповідає залежності Sair = f(mц). Показано, що доза коагулянту може не перевищувати 5...6 г/м3, ступінь рециркуляції робочої рідини повинна бути в межах 0,25...0,35.
Запропоновано основний функціональний зв’язок у вигляді:
k = kр ⋅ kц, (4)
де kр і kц - коефіцієнти, що враховують вплив на k реагентною складової (через дозу коагулянту Дк, г/м3) та циркуляції робочої рідини (через параметр mц). Результати експериментальних досліджень подано на рис.5.
Рис.5. Залежність коефіцієнту інтенсивності напірно-флотаційного знежирення k від ступеню рециркуляції робочої рідини mц
та дози електролітично генерованого коагулянту Дк
Аналіз цих даних дозволив визначити принциповий характер функціонального співвідношення kц = f(Дк, mц) у вигляді виразу:
 (5)
де p, r - параметричні коефіцієнти, які залежать від Дк.
Функціональні залежності kр, p, r від Дк в діапазоні останнього від 3 до 6 г/м3:
 [год-1];
 ;  ,
де числові коефіцієнти мають такі розмірності: 9,46(год-1); 2,24(год⋅г/м3); 26,01(г/м3⋅год); 2(г/м3); 0,86(г/м3); 2,65(г/м3); 21,35(г/м3); 2,48(г/м3); 0,36 та 8,92 - безрозмірні.
Рекомендовано оптимальні значення технологічних параметрів напірно-флотаційного знежирення стічних вод маргарино-майонезного виробництва, інтенсифікованого електролітично генерованим коагулянтом: Дк = 5...6 г/м3; mц = 0,25...0,35; Рс = 0,3...0,4 МПа, kair = 0,06...0,08.
В п’ятому розділі подано інженерні та техніко-економічні розрахунки технологічної схеми знежирення стічних вод.
Запропоновано послідовність (алгоритм) інженерно-технологічних розрахунків забезпечення ефекту знежирення стічної води, виходячи із умови її змішування з іншими (нежировими) категоріями стічних вод перед скиданням до міської мережі водовідведення (рис.6). В алгоритмі прийнято: Qж, Qнж – витрати зажирених і нежирових стічних вод заводу; Сж 0, Сдозв – концентрації жирів в стічній воді початкова і дозволена в суміші перед скиданням до міської каналізації; І - сила струму в електрокоагуляторі.
Представлено методику конструювання основних елементів технологічної схеми: для електрокоагулятора розроблено послідовність визначення терміну спрацьовування матеріалу анода; для флотатора - визначення геометричних розмірів.
Розраховано економічну ефективність від впровадження на Київському маргариновому заводі нової схеми знежирення стічних вод, що дозволяє заводу заощадити за рік близько 69000 м3 водопровідної води та отримати додатковий річний прибуток (близько 17 тис.грн.) від утилізації жиромаси. Орієнтовний річний економічний ефект складає близько 58 тис.грн.
ОСНОВНІ ВИСНОВКИ
- Обґрунтовано еколого-технічну доцільність і можливість розробки високоефективної технології коригування вмісту жирових забруднень у стічних водах маргарино-майонезного виробництва до нормативної концентрації, що не повинна перевищувати 50 г/м3.
- На підставі аналізу існуючих технологій знежирення промислових стічних вод запропоновано використання двоступеневої гравітаційно-напірно-флотаційної технології, інтенсифікованої додаванням електролітично генерованого коагулянту.
- Запропоновано нову модифікацію електродного блоку електрокоагулятора з торцевим анодом. Показано техніко-технологічну перевагу торцевих анодів над плоскими.
Рис.6. Алгоритм інженерно-технологічних розрахунків забез-печення необхідного ефекту знежирення стічної води
Для модифікованої конструкції електродного блоку запропоновано функціональну залежність виходу металу анода від щільності струму.
- На основі теоретичного аналізу існуючих уявлень про закономірності процесу флотаційного знежирення стічних вод з урахуванням наявності в очищуваній воді нефлотованої частини жирових домішок встановлено відповідність їх кінетичній реакції першого порядку. Визначено функціональні залежності максимальної ефективності та коефіцієнту інтенсивності процесу від основних технологічних параметрів.
- Рекомендовано оптимальні значення технологічних параметрів напірно-флотаційного знежирення, інтенсифікованого електролітично генерованим коагулянтом: Дк = 5…6 г/м3; mц = 0,25…0,35; Рс = 0,3…0,4 МПа. Запропоновано розрахункову залежність необхідного ефекту знежирення від витратно-концентраційних характеристик різних категорій стічних вод маргаринового заводу з майонезним виробництвом.
- Розроблено алгоритм та методику інженерного розрахунку основних конструкційних елементів технологічної схеми. Розроблену технологію знежирення стічних вод впроваджено шляхом створення і виробничої експлуатації двоступеневого очисного комплексу на ЗАТ “Київський маргариновий завод”.
- Техніко-економічними розрахунками для умов Київського маргаринового заводу показано, що використання запропонованих технологічних і конструкційних рішень при знежиренні стічних вод до нормативно дозволеного рівня вмісту жирових домішок при скиданні таких вод в міську каналізаційну мережу і при можливій утилізації вилученої жиромаси дозволяє отримати річний економічний ефект близько 58 тис.грн.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
- Аргатенко Т.В. Флотаційно-коагуляційне знежирення стічних вод в режимі замкненої циркуляції. “Коммунальное хозяйство городов”// Респ. меж-вед. научно-техн. сб., Вып.27.- Киев: Техника, 2001, с.121-126.
- Аргатенко Т.В., Малько В.Ф. Експериментально-теоретичне визначення виходу металу в електрокоагуляторі з циліндричним дротяним анодом. “Коммунальное хозяйство городов”// Респ. меж-вед. научно-техн. сб., Вып.23.- Киев: Техника, 2000, с.128-130.
- Аргатенко Т.В., Малько В.Ф. Електрокоагулятор. Патент України 37135А //Промислова власність, 2000, Бюл. №3.
- Аргатенко Т.В. Двоступеневе знежирення стічних вод маргаринового заводу //Наукові праці Українського державного університету харчових технологій, 2001, №10, с.174-175.
- Аргатенко Т.В., Малько В.Ф., Прокопчук І.Т. Реактори-коагулятори для освітлення каолінових суспензій //Техніка будівництва, 2000, вип.7, с.18-19.
- Аргатенко Т.В., Прокопчук І.Т. Класифікація апаратів для електролітичної обробки води //Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини, 2000, вип.56, с.95-97.
- Аргатенко Т.В. Знежирення стічних вод маргарино-майонезного виробництва //Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Проблеми і перспективи очищення та повторного використання води”: м.Харків, 21-24 листопада 2000 р., с.58-59.
- Аргатенко Т.В. Графоаналітичне визначення розрахункових параметрів напірно-флотаційної очистки стічних вод //Збірник матеріалів конференції “Сучасні проблеми охорони і раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод”: м.Миргород, 27-29 березня 2001 р., с.16-17.
- Аргатенко Т.В. Електролітична коагуляція в реакторах з плоским та циліндричним анодами //Тези доповідей 61-ї науково-практичної конференції КНУБА, 24-27 квітня 2000р., с.14.
- Аргатенко Т.В. Регулювання параметрів “тиск-витрата” у схемі напірної флотації //Тези доповідей 62-ї науково-практичної конференції КНУБА, 17-19 квітня 2001р., с.21-22.
АНОТАЦІЇ
Аргатенко Т.В. Очистка стічних вод маргарино-майонезного виробництва від жирових забруднень. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.04 - Водопостачання, каналізація. Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2002.
Досліджено процес напірно-флотаційного знежирення стічних вод маргарино-майонезного виробництва. Встановлено основні закономірності напірної флотації та вивчено функціональні залежності максимальної ефективності та коефіцієнту інтенсивності процесу від технологічних параметрів. Обґрунтовано необхідність інтенсифікації напірно-флотаційного знежирення додаванням електролітично генерованого коагулянту. Для нової конструкції електрокоагулятора з торцевим анодом запропоновано математичну інтерпретацію залежності виходу металу анода від щільності струму. Розроблено методику інженерного розрахунку основних елементів технологічної схеми напірно-флотаційного знежирення стічних вод маргарино-майонезного виробництва.
Ключові слова: стічні води маргарино-майонезного виробництва, знежирення стічних вод, напірна флотація, електролітична генерація коагулянту, торцевий анод.
Аргатенко Т.В. Очистка сточных вод маргарино-майонезного производства от жировых загрязнений.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 - Водоснабжение, канализация. Киевский национальный університет строительства и архитектуры, Киев, 2002.
Диссертация состоит из вступления, пяти разделов, основных виводов, списка использованных литературных источников из 112 наименований, 4 приложений, таблиц, рисунков.
Диссертация посвящена вопросам обезжиривания сточных вод маргарино-майонезного производства.
В работе проанализированы существующие методы обезжиривания производственных сточных вод. Установлено, что наиболее эффективным и универсальным методом удаления из сточных вод жиров с возможностью их повторного использования является напорная флотация. Обоснована необходимость интенсификации процесса введением в сточные воды перед подачей их во флотатор электролитически генерированного коагулянта.
Изучены основные закономерности процесса напорно-флотационного обезжиривания и обосновано использование классического уравнения К.Ф. Белоглазова - В.И. Классена при определении коэффициента интенсивности процесса и максимально возможного эффекта с учетом наличия в сточных водах нефлотируемой части жировых загрязнений.
Предложена новая конструкция электрокоагулятора с торцевым анодом, для которой получено математическое выражение зависимости выхода металла анода от плотности тока.
В реальных условиях экспериментально-производственного очистного комплекса Киевского маргаринового завода исследованы параметры, влияющие на максимальную эффективность и коэффициент интенсивности процесса удаления жиров. Установлено, что максимально возможный эффект обезжиривания зависит от давления в сатураторе и дозы электролитически генерированного коагулянта. На основе обработки экспериментальных данных предложена математическая интерпретация функциональной зависимости максимальной эффективности от параметров процесса.
Исследована зависимость коэффициента интенсивности напорно-флотационного обезжиривания сточных вод маргарино-майонезного производства от степени рециркуляции рабочей жидкости и дозы коагулянта, для которой получено математическое выражение.
Рекомендованы диапазоны рабочих параметров напорно-флотационного обезжиривания сточных вод маргарино-майонезного производства и предложена методика инженерного расчета основных элементов технологической схемы.
Разработанная технологическая схема обезжиривания сточных вод маргарино-майонезного производства внедрена на очистных сооружениях Киевского маргаринового завода.
Сведения, приведенные в диссертации, отражены в печатных работах автора.
Ключевые слова: сточные води маргарино-майонезного производства, обезжиривание сточных вод, напорная флотация, электролитическая генерация коагулянта, торцевой анод.
Arhatenko T.V. Degreasing of sewage in the margarine-mayonnaise production. - Manuscript.
The thesis is submitted to obtain the Candidate of science Degree, technical (Ph.D), on specialty 05.23.04 - Water supply and sewerage systems. Kyiv National University for construction and architecture, Kyiv, 2002.
There was researched a process of pressure-flotation of a sewage degreasing in the margarine-mayonnaise production. It was stated the major rules of the pressure-flotation and studied the functional dependencies of maximal effectiveness and of a coefficient of process intensity from the process variables. It was proved a need to intensify the pressure-flotation degreasing by input an electrically generated coagulant. For the new construction of the electrocoagulator with a front anode there is proposed a mathematical interpretation of a dependence of the anode’s metal output from the current density. There is developed a methodic of engineering calculations of the basic elements of a technological scheme of the pressure-flotation of sewage degreasing in the margarine-mayonnaise production.
Key words: sewage in margarine-mayonnaise production, sewage degreasing, pressure flotation, electrically generated coagulant, front anode.
| 
