Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

77-30569/223619 Электрофлотационная обработка сточных вод микробиологических производств

# 10, октябрь 2011
Файл статьи: Ксенофонтов_P.pdf (242.02Кб)
авторы: Ксенофонтов Б. С., Капитонова С. Н., Бондаренко А. В.

УДК 628.349.087

МГТУ им. Н.Э. Баумана

borisflot@mail.ru

clear81@rambler.ru

anytabond@rambler.ru

Электрофлотационная обработка является одной из наиболее эффективных при очистке воды от нефтепродуктов, тонкодисперсных частиц, растворенных органических соединений. Наиболее высокая степень очистки сточных вод достигается в электрофлотационных аппаратах, имеющих наряду с флотационной камерой и камеру электрокоагуляции. В этом случае сточные воды предварительно подвергаются  воздействию как электрического поля, так и образующихся при осуществлении процесса электрокоагуляции оксидов металлов, являющихся продуктами растворения анодных электродных пластин.

Осветление тонкодисперсных электропроводящих суспензий с высокой удельной электропроводностью наиболее эффективно с помощью электрофизических методов (электрокоагуляции и электрофлотации).

При наложении электрического однородного или неоднородного постоянного поля в водных системах наблюдаются электрофорез, поляризационная коагуляция, флокуляция и флотация. При разделении суспензий или очистке сточных жидкостей от органических примесей наиболее эффективным является последовательное проведение коагуляции и флотации. Практически оба процесса можно осуществить в одном электрокоагуляторе, представляющем емкость, с находящимися в ней плоскими алюминиевыми или стальными электродами [1-2]. Аппараты для электрофлотации отличаются от электрокоагуляторов применением специальных электродов, расположенных, как правило, горизонтально с расстоянием между ними 5-20 мм.

В ВНИИсинтезбелок разработаны электрофлотационные аппараты производительностью 1, 5, и 100 м3/ч, включающие камеры коагуляции и флотации. Электрофлотационные аппараты производительностью 1 и 5 м3/ч были испытаны на микробиологических производствах отдельно для стадии осветления отработанной культуральной жидкости (ОКЖ) и очистки сточных вод производства белково-витаминных концентратов (БВК) (рис. 1).

Рис. 1 Схема электрофлотационного аппарата.
ЭК – камера электрокоагуляции; ЭФ – камера электрофлотации; 1
 – корпус аппарата; 2 – входной патрубок; 3 – патрубок вывода пенного продукта; 4 – растворимые электроды; 5 – пеногон; 6 – полупогруженная перегородка; 7 – выходной патрубок; 8 – нерастворимый анод; 9 – сетчатый катод.

В результате проведенных испытаний было выявлено, что наиболее эффективным при осветлении отработанной культуральной жидкости и очистке сточных вод является электрофлотация с предварительной электрокоагуляцией. На основании исследований, проведенных на лабораторных и опытных установках, определены основные параметры процесса электрокоагуляция – флотация; время электрокоагуляции 3-5 мин; время флотации 8-10 мин; плотность тока в обоих процессах 10-20 мА/см2.

Особый интерес представляет использование усовершенствованных электрофлотационных аппаратов, содержащих расположенную между электродами перегородку (рис. 2). Одним из вариантов разделения камеры на анодную и катодную ячейки возможно использование брезентовой перегородки.

Рис. 2 Схема электрофлотационного аппарата с проницаемой перегородкой.
1
 – корпус аппарата; 2 – входной патрубок; 3 – патрубок вывода пенного продукта; 4 – катод; 5 – пеногон; 6 – анод; 7 – выходной патрубок; 8 – проницаемая перегородка; 9 – анолит; 10 – католит.

Экспериментальные исследования электрофлотационного аппарата с проницаемой перегородкой заключались в следующем.

Электрообработку отработанной культуральной жидкости, отделенной сепарированием от биомассы, дрожжей ВСБ-569, ВСБ-774, ВСБ-779, ВСБ-899, проводили в камере с электродами, на один из которых подавали отрицательный потенциал, на другой – положительный. В качестве электродов использовались пластины 144 см2 из нержавеющей стали и алюминиевые.

Определение ХПК в ОКЖ проводились бихроматным методом [3], а определение оптической плотности выполнено на фотоэлектроколориметре в кювете толщиной слоя 3,00 с красным светофильтром. Контроль – дистиллированная вода.

В результате экспериментов установлено, что в ячейке с катодом очень энергично идет процесс электрофлотации,  на что указывает большое количество пены, скапливающейся на поверхности, заметное осветление культуральной жидкости (оптическая плотность ОКЖ через 1-1,5 ч. электрообработки снижалась в ячейке с катодом в 10-100 раз), а также снижение ХПК в 1,5-2 раза. pH раствора католита при наложении электрического поля резко увеличивается до сильнощелочной.

В анодной ячейке через короткое время устанавливаются низкие значения pH, что вызывает частичное растворение материала анода и вследствие этого способствует электрохимической коагуляции взвешенных и растворенных в культуральной жидкости веществ. На это указывает образование хлопьевидного осадка в ОКЖ, а также весьма незначительное изменение оптической плотности и ХПК культуральной жидкости (табл. 1). Изменение выше перечисленных характеристик при электрической обработке культуральной жидкости в камере без разделительной перегородки менее заметно (табл. 2).

Таблица 1

Изменение химического потребления кислорода (ХПК) в процессе электрообработки культуральной жидкости.

Культура

Напряжение, В

Сила тока, А

ХПК в исходной ОКЖ мг/л

ХПК в ОКЖ после 1,5 часов электрообработки

в католите

ванолите

ВСБ-569

25

3

1600

1000

1500

ВСБ-774

25

2

2200

1600

2000

ВСБ-779

25

3,5

2640

2400

2600

ВСБ-899

25

1

800

400

900

Таблица 2

Характеристики культуральной жидкости дрожжей ВСБ-779, 774 при электрической обработке. Напряжение 25 В, время обработки 1,5 часа.

Культура

Материал электродов

pH ОКЖ

Оптическая плотность ОКЖ

ХПК ОКЖ, мг/л

Исход

ной

Обработанной

Исходной

Обработанной

Исходной

Обработанной

ВСБ-779

КС

4,2

5,3

1,1

0,8

1440

1360

ВСБ-779

Катод -КС

Анод- Al

4,3

5

0,6

0,09

1360

800

ВСБ-774

КС

5

6,1

0,9

0,2

1600

1400

ВСБ-774

Катод -КС

Анод- Al

5,3

6,9

0,75

0,01

1600

1120

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показали, что электрообработка ОКЖ с разделительной перегородкой является более эффективным способом очистки, чем без нее. Количество взвешенных частиц в культуральной жидкости, оцениваемое по величине оптической плотности, уменьшается при электрообработке ОКЖ с разделительной перегородкой в 10-100 раз. Кроме того, использование электрообработки с перегородкой (с ионообменной мембраной), позволяет не только очищать ОКЖ, но и регулировать ее ионный состав. Так же следует отметить, что более глубокая очистка сточных вод возможна с использованием комбинированных способов, включая  физико-химические и биологические [4].

 

Литература.

1.       Ксенофонтов Б.С., Гвоздев В.Д. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. М.: Химия, 1988, 112 с.

2.      Ксенофонтов Б.С., Рожкова М.И. Обезвоживание и утилизация избыточного активного ила. Минмедбиопром. Обзорная информация, серия «Защита окружающей среды, очистка стоков и выбросов, утилизация отходов, промышленная санитария и техника безопасности». 1937, вып. 1, 48 с.

3.       «Унифицированные методы анализа вод», под. Ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1973,  75 с.

4.      Ксенофонтов Б.С. Флотационная обработка воды, отходов и почвы. М.: Новые технологии. 2010. 270 с.


Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2024 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)