Ko’pgina dunyo mamlakatlarida chuchuk suv manbalarining taqchilligi, shuningdek, asta-sekin kamayib borishi va ifloslanishi ortib borayotgani kuzatiladi. Er usti suvlarining ifloslanishining asosiy sababi tozalanmagan va yetarli darajada tozalanmagan maishiy va sanoat oqava suvlarining oqizilishi bo’lib, bu suv ob’ektlarini suvdan foydalanish ehtiyojlari uchun qabul qilishning yaroqsizligiga olib keladi. Oqava suvlarning o’ta xavfli turlari qatorida yengil, oziq-ovqat va boshqa sanoat korxonalarining oqava suvlarini ajratib ko’rsatish kerak, ular tarkibida yuqori konsentratsiyada to’xtatilgan qattiq moddalar, og’ir metallar ionlari, yuqori molekulyar organik birikmalar, yog’lar, sirt faol moddalar va boshqa ifloslantiruvchi moddalar mavjud. .

Bu kontsentratsiyasi va tarkibi bo’yicha ifloslantiruvchi moddalarning xilma-xilligi bo’lib, ko’plab davolash vazifalarini hal qilish uchun muayyan usuldan foydalanishga imkon bermaydi. Va optimal usul tanlangan bo’lsa ham, jarayonlar ko’pincha davom etayotgan kimyoviy reaktsiyalarning uzoq davom etishi, kimyoviy vositalarning haddan tashqari iste’mol qilinishi, tozalash inshootlari uchun maydonlardan past samaradorlik, yuqori elektr energiyasi iste’moli va hokazolarda ifodalangan kamchiliklardan xoli emas. Shunday qilib, mavjud oqava suvlarni tozalash usullarining samaradorligini oshirish masalasi dolzarbligicha qolmoqda.

Ferromagnit zarrachalarning vorteks qatlami bo’lgan elektromagnit qurilmaning ishlash printsipi

Vorteks qatlamiga ega elektromagnit qurilma ferromagnit zarralar – bu aylanadigan elektromagnit maydonning induktoriga joylashtirilgan ish kamerasidan iborat qurilma. Operatsion kamerada uzunlik va diametrning ma’lum nisbati bo’lgan silindrsimon ferromagnit zarrachalar mavjud. Elektromagnit maydon ta’sirida zarralar murakkab traektoriyalar bo’ylab harakatlana boshlaydi, bu esa vorteks qatlami deb ataladi. Ushbu turdagi qurilmaning odatiy dizayni 1-rasmda ko’rsatilgan.

1-rasm – Ferromagnit zarrachalarning vorteks qatlamiga ega qurilma: 1 – himoya vtulka; 2 – aylanuvchi elektromagnit maydonning induktori; 3 – induktor korpusi; 4 – magnit bo’lmagan materialdan tayyorlangan ish kamerasi; 5 – ferromagnit zarralar

Dizayni qanchalik sodda bo’lsa, qurilmaning ish kamerasida bir qator jarayonlar sodir bo’ladi va ularning har tomonlama ta’siri oqava suvlarni qayta ishlashga foydali ta’sir ko’rsatadigan omillar mavjud:

• aylanuvchi (tashqi) magnit maydon;
• ferromagnit zarrachalarning bir-biri bilan ko’p sonli o’zaro ta’siri, ish kamerasi devorlari va qayta ishlangan material;
• akustik tebranishlar;
• kavitatsiya;
• elektroliz.

Ferromagnit zarrachalarning tez harakati va kavitatsiya ko’plab fizik va kimyoviy reaktsiyalarning borishini tezlashtiradi. Suv elektrolizi natijasida erkin vodorod hosil bo’lishi qaytarilish reaktsiyalarini sezilarli darajada faollashtiradi. Shu bilan birga, suvning H + va (OH) ga ajralishi, ikkinchisi cho’kma metall gidroksidlarini hosil qilish bilan bog’liq reaktsiyalarda muhim rol o’ynashi mumkinligini ta’kidlash uchun asoslar beradi.

Yuqorida sanab o’tilgan barcha omillarning bir ish maydonida birlashtirilgan ta’siri bir vaqtning o’zida deyarli barcha fizik va kimyoviy, shuningdek, mexanik va fizik reaktsiyalarni yuz va ming marta tezlashtiradi va shuning uchun texnologik liniyaning quvvatini bir xil darajada oshiradi.

2-rasmda ishlab chiqarilgan AVS-100 vorteks qatlami qurilmasi ko’rsatilgan GlobeCore.

2-rasm – AVS-100 vorteks qatlami qurilmasi

Olti valentli xrom va boshqa og’ir metallarni o’z ichiga olgan oqava suvlarni tozalash

Galvanizatsiya ustaxonalari, kimyo, neft-kimyo va boshqa sanoat korxonalarining oqava suvlari tarkibida xrom, nikel, rux, qo’rg’oshin, temir, mis, marganets va boshqa og’ir metallar bo’lishi mumkin.

Sanab o’tilgan turdagi oqava suvlarni elektromagnit vorteksli qatlamli qurilmalar yordamida tozalashning bir necha usullari va texnologik oqim sxemalari mavjud bo’lib, ular kimyoviy moddalar sarfini sezilarli darajada kamaytirish, yanada to’liq tozalashga erishish va uni uzluksiz qilish imkonini beradi.

Olti valentli xromni uch valentli xromga qaytarish gidroksidlar shaklida og’ir metallarni bir vaqtning o’zida cho’ktirish bilan temir sulfat yordamida ishqoriy muhitda amalga oshiriladi. Bu usul oqava suvning kislotaligi pH = 6 dan bir necha grammgacha bo’lgan Cr+6 konsentratsiyasi 10-200 mg/l bo’lgan va boshqa og’ir metallar 10 dan 1000 mg/l gacha bo’lgan oqava suvlar uchun qo’llaniladi (3-rasm).

3-rasm – CR+6 ning ishqoriy muhitda bir vaqtning o’zida og’ir metallarni cho’ktirish va oqava suvlarni zararsizlantirish jarayonining oqim diagrammasi: 1 – ohak shlamlari uchun idish; 2 – temir sulfat idishi; 3 — oqava suvlarni yig’ish va muvozanatlash uchun idish; 4 — elektromagnit vorteksli qatlam qurilmasi; 5 – ohak atalasini tayyorlash mashinasi; 6 – temir sulfat eritmasi; 7 – oqava suv nasosi

Sanoat muhitida texnologik oqim diagrammasini (3-rasm) sinovdan o’tkazish natijalari 1-jadvalda ko’rsatilgan. Ca (OH)2 va FeSO4 iste’mollari stokiometrik hisob-kitoblarga mos keldi.

1-jadval – Oqava suvlarni gidroksidi muhitda CR+6 ni pasaytirish yo‘li bilan tozalash, bir vaqtning o‘zida vorteks qatlami qurilmasida og‘ir metallarni cho‘ktirish (ferromagnit elementlar: d = 1,6 mm; m = 175 g; tozalashdan oldin – rN = 2…3, tozalashdan keyin – rN = 8,5…9)

Oqova suv holati			Tozalangan suv holati
pH	Ifloslovchi metallar	Metalllarning konsentratsiyasi, mg/l	Qurilmada qayta ishlangandan keyin metallarning suvdagi konsentratsiyasi, mg/l	pH
2–3	Cr+6	50–100	0	8,5–9
	Cr+3	50–100	0
	Fe	500 gacha	izlar
	Ni	50–100	0
	Mg	300 gacha	izlar
	Pb	50–100	0,09
	Cu	50–100	izlar

Vorteks qatlam qurilmalarini amalga oshirish tajribasi shuni ko’rsatdiki, eritmadagi xrom miqdori 200 mg/L dan oshmagan ishqoriy muhitda Cr+6 ni Cr+3 ga kamaytirish usulini qo’llash eng maqsadga muvofiqdir, chunki katta miqdorda xrom va temir gidroksidi ko’proq miqdorda Cr+3 cho’kmasiga tushadi. Xromning katta miqdori bilan kislotali muhitda natriy bisulfit yordamida Cr+6 ni Cr+3 ga kamaytirish tavsiya etilishi mumkin, shundan so’ng ishqoriy muhitda elektromagnit vorteks qatlami qurilmasi yordamida Cr+3 cho’kishi tavsiya etiladi. birinchi va ikkinchi bosqichlar (4-rasm).

4-rasm. Sr+6 reduksiyadan keyin gidroksid ko’rinishidagi yog’ingarchilikning texnologik oqim diagrammasi: 1 – oqava suvlarni yig’ish va muvozanatlash uchun idish; 2 – oqava suv nasosi; 3 – natriy bisulfit tanki; 4 – ohak shlamlari uchun idish; 5 – elektromagnit vorteksli qatlam qurilmasi

Kislota-ishqorli oqava suvlarni og’ir metallar ionlariga qarshi kuchaytirilgan va to’liq tozalash, asbob yordamida metall gidroksidi hosil bo’lishi, ularning cho’kishi va og’ir metal ionlarining temir gidroksidi bilan so’rilishi natijasida vorteks qatlamidagi tarkibiy qismlarni kompleks qayta ishlash natijasida yuzaga keladi. , shuningdek, ferromagnit elementlarning vorteks qatlamida tarqalishi natijasida hosil bo’lgan va yaxshi qaytaruvchi vosita bo’lib xizmat qiladigan faollashtirilgan kolloid temir yordamida. Uning vorteks qatlamida paydo bo’lishi bilan birga, suv elektrolizi tufayli vodorod hosil bo’lish jarayonlari sodir bo’ladi. Bu xususiyat Cr+6 ko’payish reaktsiyasiga ta’sir ko’rsatishga va temir sulfat iste’molini kamaytirishga, shuningdek, faqat vodorod evolyutsiyasining kolloid metalli tufayli oqava suv tarkibidagi Cr+6 va boshqa metallarning to’liq takrorlanishiga olib keladi.

5-rasmda vorteks qatlami qurilmasida va turli miqdorda qaytaruvchi moddalar bilan aralashtirish moslamasida Cr+ 6 reduksiya tezligi va to’liqligining qiyosiy ma’lumotlari ko’rsatilgan [Logvinenko, 1976]. Yuqoridagi ma’lumotlardan ko’rinib turibdiki, temir sulfat iste’moli stexiometrikdan 30% dan ko’p bo’lmaganda, vorteks qatlamida deyarli to’liq pasayishga erishish mumkin. Vorteks qatlamidagi pasayish jarayoni tarkibiy qismlarni qayta ishlash vaqti 1 soniya bo’lganda erishiladi, bu esa uzluksiz jarayonni amalga oshirish imkonini beradi.

5-rasm. Xromni olti valentli qaytarilish jarayoniga ishlov berish davomiyligining ta’siri: 1, 2, 3 — FeSO4 iste’moli mos ravishda stoxiometrikdan 50, 80 va 100% ga teng bo’lgan mexanik aralashtirgichli qurilmada; 4, 5 – vorteks qatlami qurilmasida FeSO4 iste’moli stexiometrikning 10 va 30% ga teng.

Qayta ishlash jarayoni ohak suspenziyasidan kimyoviy vosita sifatida foydalanilganda eng samarali bo’ladi, u vorteks qatlami qurilmasida ishlov berilganda faollashadi. Faollashtiruvchi ta’sir vorteks qatlamida qayta ishlanganidan keyin ohak sutining CaO ning IQ spektrlari bilan tasdiqlanadi, bu CaO xossalarining tarkibiy va fizik o’zgarishlarini ko’rsatadi. Bu nazariy jihatdan talab qilinganidan 90-100% gacha CaO iste’moli bilan davolash darajasini maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyaga erishishga imkon beradi. Shu bilan birga, kimyoviy moddalarni intensiv aralashtirish, elektromagnit maydon ta’siri, shuningdek, olingan birikmalarni maydalash vorteks qatlami qurilmasidan so’ng olingan metall gidroksidlarning aralashtirish moslamalarida olinganlarga nisbatan ko’proq dispers bo’lishiga olib keladi. (2-jadval).

2-jadval – aralashtirish va vorteks qatlam qurilmalarida olingan metall gidroksidlarning dispersiya qobiliyatini o’rganish

Gidroksidlarning tarqalish qobiliyati, mikron	Olingan metall gidroksidlarning miqdoriy holati
	aralashtirish moslamasida, %	vorteks qatlami qurilmasida, %
100–50	1.5	–
50–30	28	–
30–25	25.55	–
25–30	44.95	–
20–10	–	–
10–5	–	0.31
5–3	–	5.23
3–2	–	28.56
2–1	–	46.9
1	–	19.0

2-jadvalda 675 mg/l gacha qo’rg’oshin tuzlari, 275 mg/l temir, mis eritmasi bo’lgan oqava suvlarni tozalash uchun vorteksli qatlam qurilmasi yordamida sanoat sharoitida olingan cho’kmaning tarqalish qobiliyati to’g’risidagi ma’lumotlar keltirilgan. – 68 mg / L va marganets – 480 mg / L (Logvinenko, 1976). Shuni ta’kidlash kerakki, ko’rsatilgan dispersiya qobiliyati yog’ingarchilik jarayonining sekinlashishiga olib kelmadi; o’rniga, vorteks qatlami qurilma keyin qattiq yog’ingarchilik aralashtirish moslamasi keyin nisbatan 1,5-2 marta tezroq sodir bo’ldi. Tarkibida gidroksid bo’lgan suvning tiniqlashishi kimyoviy va qutblanishning kombinatsiyalangan koagulyatsiyasi va flokulyatsiyasi tufayli yuqori tezlikda sodir bo’ladi.

Fenol o’z ichiga olgan oqava suvlarni tozalash

Fenol-formaldegid smolalarini ishlab chiqarish, fenol, metanol, formaldegid va boshqa ifloslantiruvchi moddalarni o’z ichiga olgan koks-kimyo va yog’och-kimyo korxonalari oqava suvlarini tozalash uchun “vorteksli qatlam” qurilmalaridan samarali foydalanish mumkin. Fenol o’z ichiga olgan oqava suvlarni tozalash fenolni (0,5-10 g / l konsentratsiyada) kislotali muhitda oksidlashdan iborat bo’lgan kimyoviy usullar bilan amalga oshiriladi.

Oksidlovchi sifatida piroluzit, kaliy yoki natriy bixromat, ozon, ohak xlorid va kaliy permanganat ishlatilishi mumkin. Ro’yxatga olingan kimyoviy vositalardan kaliy yoki natriy bikromat fenolni 1 g fenol uchun 2,5-3,3 g iste’mol qilishda qurilmada fenolni olib tashlash uchun tavsiya etiladi.

Amalda, fenol konsentratsiyasiga qarab Na2Cr2O7 konsentratsiyasi 50-200 g / L bo’lgan oksidlovchi vositaning suvli eritmasidan va kislotalash uchun 30-50% sulfat kislota eritmasidan foydalanish tavsiya etiladi.

Mikserli reaktorlar fenolli oqava suvlarni tozalash uchun ishlatiladi va ulardagi oksidlanish jarayoni 95-100 ºS haroratda 3-4 soat davom etadi.

Vorteks qatlami qurilmasidan foydalanish jarayonning oqim diagrammasini sezilarli darajada soddalashtirishga, oksidlanish reaktsiyasi haroratini 20-40 ºS ga kamaytirishga va jarayonning davomiyligini minimallashtirishga imkon beradi, bu esa ishlov berishni uzluksiz rejimda amalga oshirish imkonini beradi. Vorteks qatlamli qurilmada samarali oksidlanishi mumkin bo’lgan oqava suvlarning tarkibi 3-jadvalda ko’rsatilgan.

3-jadval – Fenol oksidlanishi uchun vorteksli qatlamli qurilmalar qo’llaniladigan turli ishlab chiqarish ob’ektlarining oqava suvlarining tavsifi

Ifloslantiruvchi moddalar	Turli ishlab chiqarish korxonalarining oqava suvlaridagi ifloslantiruvchi moddalar miqdori, g/L
	Fenol-formaldegid smolalarining sintezi	Epoksi qatroni sintezi	Difenilolpropanning sintezi
H2O4	–	–	10
Fenol	0,5–5	0,3–0,5	10
Formaldegid	2–12	–	–
Difenilolpropan	3–5	1.5	3.3
Metanol	0,8–10	6.0	–

Uzluksiz jarayonda vorteksli qatlam qurilmasi yordamida tozalanadigan oqava suvlar:

• tarkibi va ifloslantiruvchi kontsentratsiyasi bo’yicha o’rtacha bo’lishi kerak;
• mexanik aralashmalardan tozalanadi;
• tarkibida qatronlar va neft mahsulotlari mavjud emas.

Texnologik oqim sxemasi (6-rasm) yordamida oqava suvlarni tozalash quyidagi ketma-ketlikda amalga oshiriladi.

Shakl 6. Vorteks qatlamli qurilma yordamida sanoat chiqindi suvlaridan fenolni olib tashlashning texnologik sxemasi: 1 – oqava suvlarni yig’ish va muvozanatlash uchun idish; 2 – H2SO4 tanki; 3 – oksidlovchi moddaning tanki; 4,8 – vorteksli qatlam qurilmasi; 5, 6 – to’ldiruvchilar; 7 – nasos

Chiqindi suv yig’ish va muvozanatlash tankiga kiradi1 qayerda u o’rtacha va kontsentratsiya tenglashtiriladi. Agar oqava suvdagi kislota miqdori etarli bo’lmasa, kerakli miqdorda sulfat kislota tankdan etkazib beriladi.2 aralashtirgich yordamida5. Oqava suv yig’ish va muvozanatlash idishidan 15 m3 / soatgacha bo’lgan miqdorda elektromagnit girdobli qatlam qurilmasiga quyiladi. Ferromagnit elementlar sifatida 150-200 g miqdorida l/d = 10 nisbatda diametri 1,2-1,8 mm bo’lgan silindrsimon zarrachalarni ishlatadi. Bunday elementlarning ishlash muddati 4-6 soatni tashkil qiladi, undan so’ng elementlar o’zgartiriladi yoki ularni qo’shimcha kiritish avtomatik dozalash vositasi yordamida amalga oshiriladi. Komponentlar intensiv aralashtirilgan qurilmaga bir vaqtning o’zida oksidlovchi vosita kiritiladi va fenol va boshqa organik moddalarning (metanol, formaldegid va boshqalar) oksidlanish reaktsiyasi suv va uglerod gazi hosil bo’lguncha davom etadi.

Fenol ajratilgandan so’ng oqava suvlar fenolning oksidlanishida hosil bo’lgan olti valentli xromning qaytarilishiga, shuningdek, boshqa vorteksli qatlam qurilmasida neytrallanishga duchor bo’ladi (8-belgi, 6-rasm). Cr+6 ni Cr+3 ga qaytarish uchun temir sulfat, neytrallash uchun esa ohak suti ishlatiladi.

Sianidlarni o’z ichiga olgan oqava suvlarni tozalash

Sianidli oqava suvlarni tozalash uchun elektromagnit vorteksli qatlam qurilmalaridan foydalanish zaharli bo’lmagan karbonatlar va ammiak bir vaqtning o’zida hosil bo’lganda siyanidlarning siyanatlarga oksidlanishini amalga oshirish imkonini beradi. Jarayon ishqoriy muhitda pH = 9-10 da sodir bo’ladi. Ishqoriy vosita sifatida ohak, soda 5-10% suv eritmasi shaklida, oksidlovchi sifatida esa ohak xloridning 5-10% kaltsiy gipoxlorit yoki xlor bilan eritmasi ishlatiladi.

Davolanishdan keyin siyanidning qoldiq miqdori 30-350 mg / L boshlang’ich konsentratsiyasida 0,005-0,09 mg / L ni tashkil qiladi.

Vorteks qatlamidan foydalanganda oqava suvlarni tozalash sifatiga ta’sir qiluvchi muhim omillarga quyidagilar kiradi:

• optimal diagramma va davolash usulini tanlash;
• texnologik asbob-uskunalarni tanlash va joylashtirish;
• davolash usullarini tanlash;
• davolash parametrlarini kuzatish va nazorat qilish;
• qurilmalardan to’g’ri foydalanish;
• chiqindi suvlarni o’rtacha hisoblash va boshqalar.

Vorteks qatlam qurilmalari va oqava suvlarni tozalashdan samarali foydalanish uning tarkibi va ifloslantiruvchi kontsentratsiyasi bo’yicha o’rtacha 1,5-2 soat ichida olinadigan o’rtacha darajasiga bog’liq.

Vorteks qatlamli qurilmalarning afzalliklari

Elektromagnit vorteksli qatlam qurilmalari korxonalarda suvni suv havzalariga oqizmasdan yopiq foydalanish bilan kimyoviy asosda oqava suvlarni tozalashning texnologik sxemalarida samarali qo’llanilishi mumkin. Ular tozalash inshootlarining texnologik sxemalarida va quyidagi jarayonlarni amalga oshirishda qo’llaniladi:

• olti valentli xromning (Cr+6) uch valentli xromga (Cr+3) qaytarilishi;
• og’ir metallarning cho’kishi (Cr+3, nikel, rux, qo’rg’oshin, mis, kobalt, temir, marganets va boshqalar);
• kislota-ishqorli oqava suvlarni zararsizlantirish;
• oksidlanish (fenol, siyanogen, neft mahsulotlari).